太阳追踪系统和线性菲涅尔反射光热装置的制作方法

本实用新型属于太阳能的光热利用领域，具体涉及太阳追踪系统和线性菲涅尔反射光热装置。

背景技术：

太阳能是地球分布最广的可再生能源，针对太阳能的光伏发电、光热利用等光热利用装置目前已广泛得到应用。为提高光伏、光热装置接收太阳光照的效率，通常采用东西向转动的方位角追踪系统和(或)南北向转动的俯仰角追踪系统。

常见的太阳追踪系统使用电机调节转向机械机构，电机通常是按照自动控制装置的指令进行点动式调节，调节不能连续进行；追日过程往往需要电机频繁启动，而每次电机启动均需要克服较大的静态转矩，且由于一套电机及减速装置往往对应多个光伏装置，造成每次电机启动时的机械应力较为集中，以上因素导致采用电机调节的追日装置成本高、能耗和维护难度大、运行稳定性差。

申请公布号为CN105429574A的专利公开了一种自调节光伏组件支架及其调节方法，该自调节光伏组件支架包括支架立柱(基座)以及与支架立柱连接，可沿自身轴向方向转动的支架主梁，支架主梁上设置向外延伸的延伸支架(支撑架)，还包括设置在延伸支架上的配重结构，用于使所述延伸支架的重心与所述支架主梁不重合；延伸支架上还设有动力水箱，动力水箱设置有排水管道和流量控制阀门，通过控制动力水箱定量排水使动力水箱的重量变化，所述延伸支架转动到相应能够实现延伸支架力矩平衡的倾斜角度。该自调节光伏组件支架降低了传统追日系统的控制难度，但配重结构及水箱排水管路的设置较为复杂，追踪精度相对较低。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种太阳追踪系统，从而解决现有太阳追踪系统存在的结构复杂的问题。本实用新型同时提供一种线性菲涅尔反射光热装置。

为实现上述目的，本实用新型的太阳追踪系统的技术方案是：

一种太阳追踪系统，包括基座和和相对基座俯仰摆动的支撑架，支撑架的相对两侧分别设有第一液箱和第二液箱，第一液箱和第二液箱之间连接有连通管和连通泵，用于第一液箱、第二液箱内的液体相互流通，第一液箱、第二液箱内的液重变化产生力矩和支撑架及其支撑物的重心力矩平衡使支撑架的转向发生变化。

本实用新型提供的太阳追踪系统，通过支撑架两侧的第一液箱、第二液箱内的液重变化产生力矩平衡使支撑架的朝向发生变化，实现太阳追踪功能；第一液箱、第二液箱内的液体相互流通、循环流动，巧妙地简化了配重结构及水箱连接管路的结构，使支撑架的转向调节更加便捷、准确。

第一液箱、第二液箱具有密封结构，第一液箱、第二液箱的顶部之间连接有通气管。

支撑架的转动轴线沿东西方向延伸，支撑架在南北方向转动实现俯仰角追踪；或者支撑架的转向轴线沿南北方向延伸，支撑架在东西方向转动实现方位角追踪。

基座和支撑架的相对俯仰摆动可采用多种方式，如可采用以下方式：

支撑架通过刚性连接杆与基座转动连接。基座包括间隔设置的立柱，立柱之间形成供支撑架转动的空间。该支撑架形成悬吊支撑架，悬吊支撑架可通过以下方式实现，如立柱上设有支撑轴承，立柱与支撑轴承的内圈连接，刚性悬吊臂与支撑轴承的外圈连接实现转动连接。或者支撑架通过吊索悬吊于基座上，实现俯仰摆动。

基座上设有凹槽，支撑架上设有与凹槽滚动配合的圆弧面，支撑架相对基座滚动实现俯仰摆动。

所述支撑架上布置光伏组件，可以用于光伏发电的太阳追踪系统。也可通过反射镜和集热管的设置使该太阳追踪系统形成光热装置。

优选的，所述支撑架上设有反射镜，所述太阳追踪系统还包括用于接收反射镜反射光线的集热管。

优选的，所述支撑架上设有菲涅尔透镜，所述太阳追踪系统还包括用于接收菲涅尔透镜聚焦光线的集热管；该太阳追踪系统形成线性菲涅尔透镜光热装置。

优选的，所述支撑架上间隔设有多个呈线性菲涅尔反射方式设置的长条形反射镜，所述太阳追踪系统还包括用于接收各长条形反射镜反射光线的集热管；该太阳追踪系统形成线性菲涅尔反射光热装置。

进一步优选的，针对悬吊支撑架的情形，支撑架上设有反射镜或菲涅尔透镜，立柱上设有用于接收反射光线或透射光线的集热管。可通过将集热管固定设于支撑轴承的内圈或设于与基座连接的安装座上，来实现集热管与基座的固定连接，从而保证集热管和外部采热管路可采用刚性连接的形式，提高集热液流道的安全性和可靠性。

针对底座为凹槽的情形，优选的，所述凹槽包括直线段和设于直线段两端的圆弧段，圆弧段用于将支撑架限位于最大转向角度处。

优选的，第一液箱、第二液箱为轴线与支撑架的转动轴线平行的圆柱体，圆柱体的长度与支撑架的长度接近。采用圆柱体水箱，可使形成的力矩分布比较均匀，避免转动过程形成的应力过于集中。

进一步的，本实用新型的太阳追踪系统，采用悬吊臂的悬吊支撑架具有自稳定平衡的功能，整体重心在悬吊点之下，强风情况下，能够通过悬吊支撑架的适度摆动，有效地减小强风的破坏作用，风力减小时，可以迅速自恢复稳态平衡；通过两侧水箱的水量调节，可实现高精度的方位角或俯仰角追踪。

本实用新型的线性菲涅尔反射光热装置的技术方案是：

一种线性菲涅尔反射光热装置，包括反射镜呈线性菲涅尔反射方式布置的多个太阳追踪系统，集热管和支撑集热管的支撑柱，所述太阳追踪系统包括基座和和相对基座俯仰摆动的支撑架，支撑架的相对两侧分别设有第一液箱和第二液箱，第一液箱和第二液箱之间连接有连通管和连通泵，用于第一液箱、第二液箱内的液体相互流通，第一液箱、第二液箱内的液重变化产生力矩和支撑架及其支撑物的重心力矩平衡使支撑架的转向发生变化。

基座与支撑架实现相对俯仰摆动的实现方式与上述相同。

本实用新型的线性菲涅尔反射光热装置，各太阳追踪系统的结构简单，追踪精度高，可有效降低成本，提高光热装置的光热转换效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的太阳追踪系统的侧视图；

图2为图1的立体示意图；

图3为本实用新型实施例2的太阳追踪系统的结构示意图，其中悬吊臂采用吊索形式；

图4为悬吊支撑架处于受力平衡状态的示意图；

图5为左右对称结构的悬吊支撑架的重心向右偏转后的受力分析；

图6为东西两侧水箱之间的水量变化过程示意图；

图7为本实用新型实施例3的太阳追踪系统处于一个俯仰角的结构示意图；

图8为本实用新型实施例3的太阳追踪系统处于另一个俯仰角的结构示意图；

图9为方位角追踪下的系统控制框图；

图10为俯仰角追踪下的系统控制框图；

图11为本实用新型实施例4的太阳追踪系统作为槽式线性聚光反射光热装置的结构示意图；

图12为图11的立体示意图；

图13为本实用新型实施例5的太阳追踪系统作为菲涅尔线性透镜光热装置的结构示意图；

图14为图13的立体示意图；

图15为实施例5的太阳追踪系统的力矩分析图；

图16为本实用新型实施例6的太阳追踪系统的结构示意图；

图17为本实用新型实施例7的太阳追踪系统的结构示意图；

图18为本实用新型实施例8的太阳追踪系统的结构示意图；

图19为本实用新型实施例9的太阳追踪系统的结构示意图；

图20为图19的立体示意图；

图21为实施例9的太阳追踪系统的受力平衡状态示意图；

图22为实施例9的太阳追踪系统在重心向右偏转后的受力分析；

图23为本实用新型实施例10的太阳追踪系统的结构示意图；

图24为图23的立体示意图；

图25为本实用新型实施例11的线性菲涅尔反射光热装置的结构示意图；

图26为本实用新型实施例12的线性菲涅尔反射光热装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。

本实用新型的太阳追踪系统的实施例1，如图1至图2所示，包括沿南北方向排列的北立柱1和南立柱2，北立柱1、南立柱2的顶端均设有支撑轴承3，北立柱1、南立柱2之间设置支撑架4，支撑架4通过悬吊臂5与支撑轴承3的外圈相连接，北立柱1、南立柱2与支撑轴承的内圈相连接，支撑架的东侧设有长度沿南北方向延伸的第一水箱6，支撑架的西侧设有长度沿南北方向延伸的第二水箱7，第一水箱6、第二水箱7均为封闭的圆柱体形，第一水箱6、第二水箱7之间连接有通水管8和双向计量泵9，第一水箱6、第二水箱7的顶部之间连接有通气管10，北立柱上设有用于限制最大转向角度的限位器11；悬吊臂5采用刚性材料。

支撑架上设置光伏组件或光热组件，应用于光热组件时，集热管12设于支撑轴承的内圈内；该种方式实现集热管固定布置，和外部管道形成刚性连接，与传统槽式集热装置相比，能够有效提高集热液流道的安全性和可靠性。

本实用新型的太阳追踪系统的实施例2，如图3所示，悬吊臂采用吊索形式连接与立柱上的悬吊点上，立柱顶端设置集热管支撑座13和集热管，其他结构与上述太阳追踪系统的实施例1相同。

实施例1和实施例2的支撑架(悬吊支撑架)的三种转向角度和力矩分析如图4和图5所示，图4中，设定两侧水箱对称布置，其中，悬吊支撑架及其上支撑物的质量为m₁，其重心低于立柱上的悬吊点，左侧水箱及其内水的质量为m₂，右侧水箱及其内水的质量为m₃，记m₂+m₃＝m₀(定值)；

左图为两侧水箱内水量相等时的受力平衡状态，悬吊支撑架的重心位于悬吊点的正下方，此时，m₂＝m₃，悬吊支撑架的重心相对于悬吊点间的力臂为零；当遇到强风情况、无光照时，控制两侧水箱内的水箱相等，悬吊支撑架保持水平状态，能够有效减小风力的影响；

中图为m₂>m₃时，悬吊支撑架逆时针转动一定角度，悬吊支撑架的重心位于悬吊点的右侧；m₂-m₃越大，悬吊支撑架的重心和悬吊点间的力臂越大；

右图为m₂<m₃时，悬吊支撑架顺时针转动一定角度，悬吊支撑架的重心位于悬吊点的左侧。m₂-m₃越小，悬吊支撑架的重心相对于悬吊点间的力臂越大；

由于悬吊支撑架的重心、水箱的重心均在悬吊点之下，因此，悬吊支撑架能够保持一种稳态平衡，调节两侧水箱内的水量，可以实现悬吊支撑架的转动；m₂+m₃＝m₀的水量须控制在合理的范围内，除了能满足太阳追踪的角度要求外，质量不宜过大，还应满足追踪系统的稳定性要求，风速低于一定值时，装置不应发生摆动；风速高于一定值时，允许装置能够适度摆动，减少风力的破坏作用，当风速下降后，能够迅速自我恢复稳定，不再摆动。在其他情况下，也可将本实用新型的装置布置于玻璃房内，进一步提高转向调节的稳定性和精确性。

图5以图4中图为基础，分析了左右对称结构的悬吊支撑架的重心向右偏转后的受力分析，悬吊支撑架重心绕悬吊点转过的角度和某侧水箱内的水量是一种确定关系：

两侧水箱重心、悬吊点之间的连线和支撑架对称平面间的角度为β，对水箱重心，为简化起见，认为始终处于水箱轴心处，水箱重心和悬吊点距离为r₂，悬吊支撑架重心和悬吊点距离为r₁；增大m₂值，相对应减小m₃值，悬吊支撑架重心偏转角度为α；

根据力矩平衡关系，可以得出：

m₂*g*r₂*sin(β-α)＝m₁*g*r₁*sinα+m₃*g*r₂*sin(β+α)；

m₂*r₂*(sinβ*cosα-cosβ*sinα)＝m₁*r₁*sinα+m₃*r₂*((sinβ*cosα+cosβ*sinα)；

得tgα＝(m₂*r₂-m₃*r₂)/(m₁*r₁/sinβ+(m₂*r₂+m₃*r₂)*ctgβ)；

因为m₂+m₃＝m₀，故tgα＝(2m₂*r₂-m₀*r₂)/(m₁*r₁/sinβ+m₀*r₂*ctgβ)

＝2m₂*r₂/(m₁*r₁/sinβ+m₀*r₂*ctgβ)-m₀*r₂/(m₁*r₁/sinβ+m₀*r₂*ctgβ)；

由于m0、m1、r1、r2、β均为固定值，

令a＝2r₂/(m₁*r₁/sinβ+m₀*r₂*ctgβ)，b＝-m₀*r₂/(m₁*r₁/sinβ+m₀*r₂*ctgβ)；

则tgα＝a*m₂+b，其中，a>0，b<0；

当m₂＝m₀/2时，tgα＝0；当m_2>m₀/2时，tgα>0；当m₂<m₀/2时，tgα<0。

可以看出，tgα和m₂之间呈线性正相关关系；

追踪装置的旋转角度α应当和太阳方位角或俯仰角一致，即追踪装置的旋转角度α和相应时间成线性关系，调整m₂值和调整追踪系统角度之间的对应关系是非线性的确定关系；当连续调节水量时，水量的调节应当是非线性的，可采用自动调整流速的计量泵；当间歇式调节水量时，水量调节的时间间隔应当是非线性的，若时间间隔是确定的，每次调整的水量时非线性的；连续水量调节过程宜选用自动调节装置，适用于方位角追踪过程；间歇式调节，手动和自动调节均可，适用于俯仰角追踪过程。

图6给出了东西两侧水箱之间的水量变化过程，上图中，东侧水箱位置低于西侧水箱，东侧水箱经双向计量泵，通过水箱底部的通水管向西侧水箱上水，水箱顶部相连接的通气管内，西侧水箱内的气体流向东侧水箱；下图中，东侧水箱位置低于西侧水箱，西侧水箱经双向计量泵，通过水箱底部的通水管向东侧水箱上水；水箱顶部相接的通气管内，东侧水箱内的气体流向西侧水箱。

本实用新型的太阳追踪系统的实施例3，如图7和图8所示，立柱沿东西方向排列，立柱上设有上侧限位器110和下侧限位器111，支撑架上设有光伏组件14，其他结构可参考上述太阳追踪系统的实施例1。

图7中，夏至日时，悬吊支撑架旋转至上侧限位器处，俯仰角为最小值；图8中，冬至日时，悬吊支撑架旋转至下侧限位器处，俯仰角为最大值。

图9给出了针对实施例1和实施例2的方位角追踪的情况下，系统的控制框图，设定的控制方位角由当前时间计算得到，作为前馈；实测的方位角作为反馈，和控制方位角比较，修正双向计量水泵的流速值；方位角追踪时，在日出之前，用水泵向东侧水箱内注水，直至悬吊支撑架旋转至东侧限位器处，在追踪太阳方位角过程中，通过悬吊支撑架方位角和当前时间对应的方位角差值，调整水泵流速，满足方位角追踪要求，直至悬吊支撑架旋转至西侧限位器处。

图10给出了针对实施例3的俯仰角追踪的情况下，系统的控制框图，设定的控制俯仰角由当前时间计算得到，作为前馈；实测的俯仰角作为反馈，和控制俯仰角比较，若采用连续调节方式，修正双向计量泵的流速值；若使用间歇式调节，则当偏差达到设定值以上，启动水泵，水泵按照给定的运转时间长度、转向进行一次泵水；考虑到俯仰角的变化速度缓慢，优选采用间歇式调节，双向计量泵可选择为双向泵即可，泵水的时间间隔、每次泵水的时间长度、水泵转向由控制装置调整；俯仰角追踪时，冬至日时，南侧水箱内的水量达到最大值，南侧水箱内的水量达到最大值，悬吊支撑架至下侧限位器处，冬至后当悬吊支撑架俯仰角和日历时间对应的俯仰角的差值达到设定值，通过水泵向北侧水箱进行一次定量上水，满足俯仰角追踪要求，直至夏至日时，悬吊支撑架旋转至上侧限位器处；或者根据悬吊支撑架俯仰角和时钟对应的俯仰角的差值，调整水泵流速，满足俯仰角追踪要求；夏至日后的调整过程相反。

本实用新型的太阳追踪系统的实施例4，如图11和图12所示，支撑架的截面为抛物线形，在支撑架上设置抛物线形槽式反射镜15，位于支撑轴承内圈的集热管接收反射镜反射后聚集的光线，其他结构与上述太阳追踪系统的实施例1相同。

本实用新型的太阳追踪系统的实施例5，如图13和图14所示，支撑架4为X形，具有顶部开口、底部开口和中心交叉部，顶部开口内设置菲涅尔透镜16，底部开口内设置连接底部两端的横撑17，中心交叉部连接于支撑轴承的外圈上；集热管位于支撑轴承的内圈中，用于接收菲涅尔透镜的聚集光线，其他结构与上述太阳追踪系统的实施例1相同。

实施例5中，两个水箱及其内水的重量显著大于菲涅尔透镜的重量；图15给出了实施例5的力矩分析图，悬吊支撑架及其上支撑物的重心位于支撑轴承之上，悬吊支撑架重心相对于支持轴承轴心转过的角度和某侧水箱内数量之间是一种确定关系：两侧水箱重心、悬吊点连线与支撑架对称平面间角度为β，对水箱重心，为简化起见，认为始终处于水箱轴心处，水箱重心和支持轴承轴心距离为r₂，悬吊支撑架及其上支撑物的重心和支持轴承轴心距离为r₁，通常高于支持轴承轴心。增大m₂值，相对应减小m₃值，悬吊支撑架重心偏转角度为α。

根据力矩平衡关系，可以得出：

m₂*g*r₂*sin(β-α)+m₁*g*r₁*sinα＝m₃*g*r₂*sin(β+α)；

m₂*r₂*(sinβ*cosα-cosβ*sinα)+m₁*r₁*sinα＝m₃*r₂*((sinβ*cosα+cosβ*sinα)；

得tgα＝(m₂*r₂-m₃*r₂)/(-m₁*r₁/sinβ+(m₂*r₂+m₃*r₂)*ctgβ)；

因为m₂+m₃＝m₀，故tgα＝(2m₂*r₂-m₀*r₂)/(-m₁*r₁/sinβ+m₀*r₂*ctgβ)

＝2m₂*r₂/(-m₁*r₁/sinβ+m₀*r₂*ctgβ)-m₀*r₂/(-m₁*r₁/sinβ+m₀*r₂*ctgβ)；

由于m0、m1、r1、r2、β均为固定值，

令a＝2r₂/(-m₁*r₁/sinβ+m₀*r₂*ctgβ)，b＝-m₀*r₂/(-m₁*r₁/sinβ+m₀*r₂*ctgβ)；

则tgα＝a*m₂+b；为保持m₂和tgα之间是线性正相关，才能保证悬吊支撑架的稳态平衡，必须有a>0，即-m₁*r₁/sinβ+m₀*r₂*ctgβ>0，即m₁<(m₀*r₂*cosβ)/r₁。

可以看出，tgα和m₂之间呈线性正相关关系。追踪装置的旋转角度α应当和太阳方位角或俯仰角一致，即追踪装置的旋转角度α和相应时间成线性关系，具体调节过程可参考上述实施例1和实施例2的相关描述。

本实用新型的太阳追踪系统的实施例6，如图16所示，直线形支撑架上间隔设有多个呈线性菲涅尔方式布置的长条形反射镜18，反射镜的横截面为较窄的直线段或微弧段，每个反射镜和支撑架的夹角为固定值，其他结构同实施例2。

本实用新型的太阳追踪系统的实施例7，如图17所示，支撑架的截面为弧形，多个呈线性菲涅尔方式布置的长条形反射镜18设置于支撑架上，每个反射镜和支撑架的夹角为固定值，其他结构同实施例2。

本实用新型的太阳追踪系统的实施例8，如图18所示，支撑架的截面为抛物线形，多个呈线性菲涅尔方式布置的长条形反射镜18设置于支撑架上，各反射镜为与支撑架贴合的平板反射镜，相邻平板反射镜之间具有间隙。

实施例6～8的太阳追踪系统结合了传统线性槽式反射和线性菲涅尔式反射的光热装置的优点，在追踪系统的作用下，支撑架的对称平面始终保持和入射光线平行，反射镜的反射光线聚集至集热管上，呈线聚焦方式，反射镜的宽度及倾斜角度应满足反射光线聚集至集热管的要求；

相对于传统菲涅尔反射方式，该实施例的太阳追踪系统的各反射镜共用一套追踪装置，追踪装置的控制得以简化，采用连续追踪方式，可以获得很高的追踪精度；同时反射镜和支撑架之间是固定连接，所有反射镜的入射、反射角度始终保持固定值，线聚焦性能好；集热管上述无须布置二次反射镜，集热效率高，集热管内的集热液可以被加热到更高的温度。

相对于传统槽式反射方式，集热管固定布置，和外部管道间是刚性连接；反射镜可以是多个平板或微弧形的条形反射镜，反射面积大幅增加，反射镜的制造成本大幅下降；悬吊支撑架方式的防风性能好，强风下，通过一定程度的摆动，减小风力破坏作用；相邻反射镜之间有一定的缝隙，用于风通道、雨雪水通道。

本实用新型的太阳追踪系统的实施例9，如图19和图20所示，包括沿南北方向排列的平行间隔设置的北底座19和南底座20，北底座19、南底座20的顶端设有凹槽21，凹槽21包括直线段210和设置在直线段210两端的圆弧段211，支撑架为圆弧形，具有与凹槽21滚动配合的圆弧形底面22，支撑架的东侧设有长度沿南北方向延伸的第一水箱6，支撑架的西侧设有长度沿南北方向延伸的第二水箱7，第一水箱6、第二水箱7均为封闭的圆柱体形，第一水箱6、第二水箱7之间连接有通水管8和双向计量泵9，第一水箱6、第二水箱7的顶部之间连接有通气管10；改变两侧水箱内的水量，在水箱重力、支撑架及其上支撑物的重力形成的力矩的共同作用下，支撑架在凹槽范围内转动，实现太阳追踪功能。

实施例9中凹槽的圆弧段的半径不小于圆弧形支撑架的半径，圆弧段的作用是限定支撑架的转动范围，相当于限位器的作用，当遇到较大的风力的情况下，保持支撑架(转动架)限定在凹槽(转动槽)内。转动槽的直线段的长度根据转向架的转动范围确定。转动槽的直线段长度l等于转动角度的弧度乘以转向架的半径r，即l＝αr。例如，用于俯仰角追踪时，转动角度范围为47°＝2*23.5°，则l＝47°/360°*2π*r。例如，用于方位角追踪时，若转动角度范围为2*60°＝120°，则l＝120°/360°*2π*r＝2πr/3。

实施例9的悬吊支撑架的三种转向角度和力矩分析图如图21和图22所示，设定两侧水箱对称布置，其中支撑架及其上支撑物的质量为m₁，在支撑架处于水平状态时，支撑架及其上支撑物的重心低于圆弧形支撑架的圆心；稳态时，支撑架和凹槽的接触点始终处于支撑架圆心的正下方；

左侧水箱及其内水的质量为m₂，右侧水箱及其内水的质量为m₃，记m₂+m₃＝m₀，m₀为定值；

以支撑架为杠杆，支撑架和凹槽的接触点为支点，支撑架的重心、两侧水箱的重心产生力矩的作用，当三者合成的重心在接触点正上方时，能够保持稳定状态；在不受外力作用时，当三者合成的重心不在接触点正上方时，支撑架会发生一定转动，直至合成的重心在接触点正上方；在受外力作用下，三者合成重心产生的力矩和外力力矩平衡，支撑架会发生一定转动，达到平衡，当外力消除时，支撑架转动一定程度，三者合成重心仍保持在接触点正上方，形成“不倒翁”。

图21中，左图为两侧水箱内水箱相等时的受力平衡状态，支撑架的重心位于圆弧形支撑架圆心的正下方，m₂＝m₃，支撑架的重心和接触点间的力臂为零；由于两侧水箱内水的质量一致，支撑架所受力矩平衡，保持稳定状态；当遇到强风情况时、在无光照时，控制两侧水箱内的水量相同，支撑架保持水平状态，能够有效减小风力的影响；

中图为m₂>m₃时，支撑架沿逆时针转动一定角度，支撑架的重心位于接触点的右侧；m₂-m₃越大，支撑架的重心相对于接触点间的力臂越大；

右图为m₂<m₃时，支撑架沿顺时针转动一定角度，支撑架的重心位于接触点的左侧；m₂-m₃越小，支撑架的重心相对于接触点间的力臂越大；

调节两侧水箱内的水量，可以实现支撑架的转动，直至两侧水箱和支撑架重量的合成重心位于接触点的正上方。或者说转动至一定接触点，两侧水箱和支撑架重量作用于该接触点上的力矩平衡。

图22中，以图21中图为基础，分析了左右对称结构的支撑架的重心向右偏转后的受力分析。转向架相对于支撑架水平时转过的角度和某侧水箱内水的质量之间是一种确定关系。

支撑架水平时，两侧水箱重心和支撑架圆心间连线，该连线和经支撑架圆心的垂线间夹角为β。对水箱重心，为简化起见，认为其始终处于水箱轴心处，水箱重心和转向架圆心间距离为r₂，支撑架重心和转向架圆心间距离为r₁。增大m₂值，相对应减小m₃值，转向架转过的角度为α。

根据力矩平衡关系，可以得出：

m₂*g*r₂*sin(β-α)＝m₁*g*r₁*sinα+m₃*g*r₂*sin(β+α)；

m₂*r₂*(sinβ*cosα-cosβ*sinα)＝m₁*r₁*sinα+m₃*r₂*((sinβ*cosα+cosβ*sinα)；

得tgα＝(m₂*r₂-m₃*r₂)/(m₁*r₁/sinβ+(m₂*r₂+m₃*r₂)*ctgβ)；

因为m₂+m₃＝m₀，故tgα＝(2m₂*r₂-m₀*r₂)/(m₁*r₁/sinβ+m₀*r₂*ctgβ)

＝2m₂*r₂/(m₁*r₁/sinβ+m₀*r₂*ctgβ)-m₀*r₂/(m₁*r₁/sinβ+m₀*r₂*ctgβ)；

由于m0、m1、r1、r2、β均为固定值，

令a＝2r₂/(m₁*r₁/sinβ+m₀*r₂*ctgβ)，b＝-m₀*r₂/(m₁*r₁/sinβ+m₀*r₂*ctgβ)；

则tgα＝a*m₂+b，其中，a>0，b<0；当m₂＝m₀/2时，tgα＝0；当m_2>m₀/2时，tgα>0；当m₂<m₀/2时，tgα<0。

可以看出，tgα和m₂之间呈线性正相关关系。

实施例9的具体调节过程、东西两侧水箱之间的水量变化过程、用于方位角和俯仰角追踪的控制框图可参考实施例1和实施例2；用于方位角追踪时，底座沿南北方向排列，支撑架具有东侧水箱和西侧水箱，日出之前，用水泵向东侧水箱内注水，支撑架最多转动至凹槽东侧的圆弧段处，圆弧段起到限位器作用；在追踪太阳方位角过程中，通过支撑架方位角和时钟对应的方位角的差值，调整水泵流速，满足方位角追踪要求，支撑架最多旋转至西侧的圆弧段处。用于俯仰角追踪时，冬至日时，南侧水箱内的水量达到最大值，支撑架转动至南侧的圆弧段处，支撑架的俯仰角等于冬至日时的俯仰角；冬至后，每当支撑架俯仰角和日历时间对应的俯仰角的差值达到设定值，通过水泵向北侧水箱进行一次定量上水，满足俯仰角追踪要求，直至夏至日时，支撑架旋转至北侧圆弧段处，支撑架的俯仰角等于夏至日时的俯仰角；或者根据支撑架俯仰角和时钟对应的俯仰角的差值，调整水泵流速，满足俯仰角追踪要求；夏至日后调整过程相反。

本实用新型的太阳追踪系统的实施例10，如图23和图24所示，圆弧形支撑架上设有抛物线形槽式反射镜15，支撑架中部设有沿南北方向平行间隔设置的集热管支撑柱23，在集热管支撑柱上通过集热管支撑座设置沿南北方向延伸的集热管12，其他结构可参照实施例9。

在本实用新型的太阳追踪系统的其他实施例中，水箱内的液体可以是油、防冻液等，通水管和双向计量泵还可以是两路通水管、单向计量泵、电磁阀结构，分别实现两个水箱之间的双向泵送。

本实用新型的线性菲涅尔反射光热装置的实施例11，如图25所示，包括多个反射镜呈线性菲涅尔方式设置的太阳追踪系统24，所述太阳追踪系统包括凹槽和与凹槽滚动配合的支撑架，支撑架两侧设有第一水箱和第二水箱，第一水箱、第二水箱之间连接有通水管和双向计量泵，第一水箱、第二水箱的顶部之间连接有通气管，在支撑架上设置所述反射镜；所述线性菲涅尔反射光热装置还包括支撑柱23和设置在支撑柱23上的集热管12，支撑柱23上还设有位于集热管12上方的用于将反射光线聚集到集热管上的二次反射镜25。

本实用新型的线性菲涅尔反射光热装置的实施例12，如图26所示，太阳追踪系统采用实施例1的结构，其他结构同实施例11，在此不再详述。