一种基于弹性铰链的子展开太阳能聚光器

本发明属于太阳能领域，特别是涉及一种基于弹性铰链的子展开太阳能聚光器。

背景技术：

1、太阳能是一种清洁、环保、取之不尽、用之不竭的绿色能源。

2、然而，由于大气层削弱、昼夜交替、天气和气候等因素的影响，地面上的太阳能流密度比较低，导致地面太阳能利用效率较低。为此，地球同步轨道上的空间太阳能电站成为备受关注的解决方案，其中大型聚光阵列是其核心组件之一，一般由多个形状相同、均匀布置的可展开聚光器单元组成。

3、面向空间太阳能电站对组成聚光阵列的可展开聚光器单元的应用需求，目前有团队研制了额定功率为38kw的碟式太阳能聚光系统，抛物面聚光器有效面积为204m2，半径为8.85m，焦距为9.49m，热机采用了stirling biopower flexgen s260。在750w/m2的太阳直射辐照前提下，太阳能发电效率为25.3％，38kw的太阳能碟式聚光器系统具有良好的工作性能，净输出功率高达38.0kw。最高净输出功率为40.5kw，相应的太阳能转换效率为26.6％。该装置主要由固面单元组成，型面精度较高。但重量过大，且在太空中不易与组装，所以不适用于目标场景。

4、目前也有团队提出了一种优于传统的伞状太阳能龙骨聚光器，其主体为刚性u型支撑管，反射面以聚亚酰胺薄膜上镀铝，增反膜上再镀120nm厚度银色的铝银复合膜，用作空间飞行器的太阳能热推进器。该聚光器可以克服充气式展开抛物面聚光器和刚性固面聚光器的缺点，具有聚光功率高，自重低等优点，但是展开后型面精度的保持性还有待考察，且驱动装置的稳定行也是一个不确定因素，对安装位置也有较高要求。

5、传统的展开结构设计，普遍存在整体重量过大且结构复杂不能保证多次收拢展开可行性。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种基于弹性铰链的子展开太阳能聚光器,以解决传统聚光器折叠结构整体重量过大且结构复杂不能保证多次收拢展开可行性的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于弹性铰链的子展开太阳能聚光器，包括基座，所述基座上圆周均布转动设置多个龙骨，每个所述龙骨与基座连接的首端设置有限位装置；多个弹性铰链，每相邻两个龙骨的末端通过一个弹性铰链相连；多个反射面，每相邻两个龙骨通过一个反射面相连以在全部龙骨展开后、全部所述反射面形成聚光面；多个锁紧组件，多个所述锁紧组件与多个所述龙骨一一对应设置，每个所述锁紧组件用于在相应位置龙骨张开后对相应限位装置锁定。

3、更进一步的，所述限位装置末端部设置有限位件。

4、更进一步的，所述限位件为柱状。

5、更进一步的，所述锁紧组件包括弹簧，一端与基座相连；支撑座，固定连接在基座侧壁上；锁钩，中部与支撑座转动连接、末端与弹簧另一端相连，首端设置有圆弧部并用于在龙骨张开后勾住限位件、此时弹簧处于放松状态。

6、更进一步的，每个所述锁紧组件内设置有两个呈八字形对称分布的弹簧。

7、更进一步的，全部所述龙骨在聚拢状态时全部弹簧均处于拉紧状态。

8、更进一步的，所述弹性铰链为带簧。

9、更进一步的，所述龙骨整体呈圆弧状包括两个短直边和两个平行设置的长弧边，两个长弧边之间设置多个加固筋。

10、更进一步的，每个所述龙骨上的全部加固筋收尾相连呈波浪型。

11、更进一步的，所述弹性铰链在龙骨聚拢状态时发生对折形成朝下设置的弯折部。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

13、1、本聚光器采用拓扑优化原理优化后的龙骨，能够对整体质量进行减轻，且能够保证整体的强度；

14、2、本聚光器基于弹性铰链设置为带簧的方式，能够避免产生力学屈服现象，使聚光器能够重复的收展；

15、3、本聚光器通过设置限位装置与锁紧组件进行配合，能够在聚光器展开后保持稳定的状态；

16、4、本聚光器通过设置弹簧和锁钩配合的形式，能够在聚光器展开过程中对龙骨起到缓冲的作用，并在展开完成后完成对龙骨的相对固定。

技术特征：

1.一种基于弹性铰链的子展开太阳能聚光器，其特征在于：包括

2.根据权利要求1所述的一种基于弹性铰链的子展开太阳能聚光器，其特征在于：所述限位装置(2-1)末端部设置有限位件(2-2)。

3.根据权利要求2所述的一种基于弹性铰链的子展开太阳能聚光器，其特征在于：所述限位件(2-2)为柱状。

4.根据权利要求2所述的一种基于弹性铰链的子展开太阳能聚光器，其特征在于：所述锁紧组件(5)包括弹簧(5-1)，一端与基座(1)相连；支撑座(5-2)，固定连接在基座(1)侧壁上；锁钩(5-3)，中部与支撑座(5-2)转动连接、末端与弹簧(5-1)另一端相连，首端设置有圆弧部并用于在龙骨(2)张开后勾住限位件(2-2)、此时弹簧(5-1)处于放松状态。

5.根据权利要求4所述的一种基于弹性铰链的子展开太阳能聚光器，其特征在于：每个所述锁紧组件(5)内设置有两个呈八字形对称分布的弹簧(5-1)。

6.根据权利要求4所述的一种基于弹性铰链的子展开太阳能聚光器，其特征在于：全部所述龙骨(2)在聚拢状态时全部弹簧(5-1)均处于拉紧状态。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种基于弹性铰链的子展开太阳能聚光器，其特征在于：所述弹性铰链(3)为带簧。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的一种基于弹性铰链的子展开太阳能聚光器，其特征在于：所述龙骨(2)整体呈圆弧状包括两个短直边和两个平行设置的长弧边，两个长弧边之间设置多个加固筋。

9.根据权利要求8所述的一种基于弹性铰链的子展开太阳能聚光器，其特征在于：每个所述龙骨(2)上的全部加固筋收尾相连呈波浪型。

10.根据权利要求8所述的一种基于弹性铰链的子展开太阳能聚光器，其特征在于：所述弹性铰链(3)在龙骨(2)聚拢状态时发生对折形成朝下设置的弯折部。

技术总结
本发明提出了一种基于弹性铰链的子展开太阳能聚光器，属于太阳能领域。解决传统聚光器折叠结构整体重量过大且结构复杂不能保证多次收拢展开可行性的问题。它包括基座，基座上圆周均布转动设置多个龙骨，每个龙骨与基座连接的首端设置有限位装置；多个弹性铰链，每相邻两个龙骨的末端通过一个弹性铰链相连；多个反射面，每相邻两个龙骨通过一个反射面相连以在全部龙骨展开后、全部反射面形成聚光面；多个锁紧组件，多个锁紧组件与多个龙骨一一对应设置，每个锁紧组件用于在相应位置龙骨张开后对相应限位装置锁定。它主要用于收集太阳能。

技术研发人员：郭朋真,李丽芳,张彦龙,陈贺,刘荣强,邓宗全
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16