专利名称:跟踪式太阳能聚光设备的制作方法
跟踪式太阳能聚光设备
技术领域：
本发明涉及太阳能应用领域中对阳光进行跟踪并聚光的方法，和一种跟踪式太阳能聚光设备，特别是一种非电控、精确跟踪阳光并聚光的太阳能高温应用设备。
背景技术太阳能是人类重要的资源，在太阳能应用领域存在如何方便地使太阳光能量密度增加即大规模聚光的问题。由于太阳是运动的光源，解决大规模聚光问题的难点在于，如何用简便的方法和低成本而可靠的设备来跟踪太阳光，然后用许多平面镜使阳光聚集到一点。现阶段人们解决跟踪及聚光的方法和设备，多采用光传感器，电子装置等电控设备，存在成本高的缺点。如中国专利号00135854. 5公开号1361397、如中国专利号 200410104079.9公开号CN1789858。非电控解决跟踪及聚光的方法和设备又不精确。如中国专利号:200610137968. 4公开号CN1945163A、如中国专利号:200610017032. 8公开号 CN101109581、如中国专利号200610200777. 8公开号CN10100^98。所以低成本、精确跟踪太阳光并聚光的设备是普遍应用太阳能的关键，检索未有同类的跟踪及聚光设备的专利报导。
发明内容
本发明的目的旨在解决太阳能应用领域中，如何无须电控设备，而方便地跟踪阳光，并用许多平面镜聚光的一种方法，和一种非电控、整体集成及低能耗跟踪阳光并聚光的太阳能高温应用设备，是工业生产及生活上的新能源加热设备。
技术方案一种太阳能应用领域中跟踪阳光的方法，地表须跟踪阳光的地点，从该点出发设定一根平行于地轴的直线，使平行于地轴的直线上，任一点出发的跟踪阳光的直线，与平行于地轴的直线之间的角度变化，同阳光与地轴间的角度变化相同，即可跟踪阳光。
原理，地轴与阳光的夹角由于地球的自转和公转有如下规律在任一时刻地轴与阳光光线相交成一个平面，地球自转和公转运动中在下一刻，地轴与阳光相交又成另一个平面，统计整个回归年中的所有平面，其中地轴与阳光相交的角度关系是锥角变化的类圆锥形轨迹。我们设立的平行于地轴的直线，任一时刻和地轴均平行，又由于阳光是平行光， 所以地轴平行线与阳光相交的角度，和地轴与阳光相交的角度为大小相等方向相同的两个量。所以，只要把“跟踪阳光的直线与平行于地轴的直线相交的角度”保持同“地轴与阳光相交的角度” 一致，并按旋转一周一个当天真太阳日，勻速随阳光运动方向转动平行于地轴的直线，即可精确跟踪阳光。
方法如下(1)确定地表某一点即跟踪阳光的地点阳光阴影的“最短时刻立面”。 实施阳光跟踪的前一天或前几天，记录地表该点地理意义上的正午时刻即该点太阳高度角最大时刻。该时刻每天不同，该时刻日心与地心连线(本文中该连线为虚拟的连线)同地表该点所在的经度线相交，该时刻地表该点在阳光与地轴相交所确立的平面内，在本文该平面称之为“最短时刻立面”。这一时刻特征是，地表该点垂直水平面的线段，全天中其阳光阴影在水平面上的阴影长度最短。本文将地表该点垂直于水平面线段的阳光阴影长度最短(高度角最大)这一时刻，命名为地表该点的“正午时刻”。且这一时刻该点垂直水平面的线段，与其阴影确立的平面同“最短时刻立面”重合，所以可由此确定“最短时刻立面”，该“最短时刻立面”必然穿过地球南北极的两个地轴点。并且从地表该点设定一根直线，将要使该直线平行于地轴，称为准地轴平行线。(2)确定当天赤纬角。通过计算实施阳光跟踪当天的赤纬角，可间接计算出阳光与地轴的角度。使准地轴平行线上出发的跟踪阳光的直线与准地轴平行线的角度，同当天阳光与地轴的角度相同。使准地轴平行直线和跟踪阳光的直线，均处于“最短时刻立面”中。(3)确定地轴平行线。实施阳光跟踪当天，使准地轴平行直线和水平面的角度与该点的纬度相同。或者当到达该点“正午时刻”，在“最短时刻立面”中以地表该点为轴，调节准地轴平行线与水平面的角度，使跟踪阳光的直线与阳光光线重合或平行，这时的准地轴平行线位置与地轴平行，称为地轴平行直线。(4)在该点“正午时刻”，使跟踪阳光的直线围绕地轴平行线，以旋转一周一个当天的真太阳日时间随阳光转动，同时保持跟踪阳光的直线与地轴平行线的角度，同阳光与地轴的角度的变化相同， 即可跟踪阳光。并且确定了地轴平行线，以后就不需重复操作步骤(1)、(2), (3)。其中赤纬角，可以从 << 太阳能SOLAR ENERGY 期刊，国际标准刊号ISSN1003_0417，国内统一刊号CNl 1-1660，1999年第2期No. 2起止页码8_10页，中国气象科学研究院王炳忠研究员关于太阳赤纬角的计算公式当中求得，即地轴与阳光的角度可以通过赤纬角间接地求得， 摘录如下，日地中心的连线与赤道面间的夹角时刻变化，这个角度称为太阳赤纬角，它在春分和秋分时刻等于零，而在夏至和冬至时刻有极值，分别为正负23. 442°，即以赤道面为中心，偏北极侧为正值，偏南极侧为负值。赤纬角ED = 0. 3723+23. 2567sin θ +0. 1149sin2 θ -0· 1712sin3 θ -0. 758cos θ +0. 3656cos20+0. 0201cos3 θ，(ED 单位是十进制的度)。时差 Et = 0. 0028-1. 9857sin θ +9. 9059sin2 θ -7. 0924cos θ -0. 6882cos2 θ，(Et 单位是十进制的分钟)，θ为日角，S卩θ = 2Jit/365.M22，这里t又由两部分组成，即t = Ν-Νο，其中N 为积日，就是日期在年内的顺序号，1月1日的积日为1，平年12月31日的积日为365，闰年则为 366 等等。No = 79. 6764+0. 2422X (年份-1985)-INT[(年份-1985)/4]。以角度制计算时π为180°。
具体方法如下精确确定地轴平行线和太阳高度角最大的时刻是本文中的关键。 本文除2处以外均以中国日历为标准来参考，以北京时间即东经120°为标准，西经60°为日期分界线；并且本方案中在夏至和冬至日当天是调节时间无法实施跟踪与聚光。本文中的“时差”指真太阳日与平太阳日间的时差，而各地间由于经度不同而造成的时差在本文中命名为“地理时差”。在本文中实施跟踪操作的地点，其“正午时刻”即太阳高度角最大时刻的北京时间(须精确到秒)、该“正午时刻”的太阳赤纬角(须精确到0.001度)、当天真太阳日(须精确到秒)以及当天赤纬角的变化量(须精确到0.001度)对阳光跟踪十分重要； 即日地中心连线，到达实施跟踪操作地点所在的经度线(该经度线须精确到0. 001度)这一时刻的北京时间须精确到秒，该时刻赤纬角须精确到0.001度。设定肚为时差，AS为真太阳日与平太阳日之差，并且文中△ S和肚分别为对应当天的真平太阳日之差和时差。 确定点101的“正午时刻”，这一时刻的点101在“最短时刻立面”中，该时刻的特点是，线段 113在水平面上的阴影长度在全天中最短，该时刻是观测值与计算值的统一。设定&为真太阳时，Sp为平太阳时，式1 & = Sp+肚该式为现有公认的真平太阳时换算公式。设定 Z为真太阳日，一个真太阳日是太阳中心接连两次通过同一个子午圈所需要的时间，即太阳中心与地心连线两次通过同一经度的时间，真太阳日Z可以表达为M小时+ Δ S ( Δ S为每天的真太阳日减去平太阳日之差，真太阳日大于平太阳日AS是正值反之为负值，全年为四秒到负21秒之间)。由此在本文中可以创造推导出如下公式即式2、式3和式4。设η 为全年中的任一天，η+1为该天的第二天，点101在东经120°，任一天η开始时刻，日地中心的连线在西经60°，是真太阳日的零时即真太阳时等于0，而平太阳时为SP (η)，即真太阳时的零时与平太阳时的关系为0 = SP(n)+Et(n)。经过一段时间日地中心的连线又在西经60°时，该时刻为任一天η的结束时刻即第二天η+1天的开始，该时间段是一个完整的真太阳日即M小时+ Δ S，这时真太阳时仍为零时，即0 = SP (n+1)+Et (η+1)。由于经过了 M 小时+AS这一段时间，所以任一天η结束时刻的平太阳时SP(n+l) = SP (η) + Δ S，在0 = SP (η) +Et (η) ^O = SP (η+1)+Et (η+1)两式中可以得到 AS= [Et (η)-Et (η+1)]，所以 Z = 24小时+Et (η) it (η+1)]。同理其他地点的推导与上述相同，例如点101的经度在0°时， 日期分界线为东经180° (第一处不以北京时间即东经120°为标准，西经60°为日期分界线)，则使用格林尼治时间来推导，Z仍为M小时+Et (n) -Et (η+1)]。结论所以地表任一点101在全年中的任一天η的真太阳日为Z = M小时+[Et(n)-Et (η+1)]。得到式2 任一天η的真太阳日减去平太阳日的差AS= [Et (n)-Et (n+1) J0
东经120° “正午时刻”的真太阳时为( 小时+AS)/2，即12小时+(AS/2)= Sp+Et(Sp为当天东经120° “正午时刻”的平太阳时，肚为当天东经120°的时差。以下将给出日心与地心连线，同任一经度线相交时刻的时差Et，即任一经度线“正午时刻” 的时差肚)。而当天一个完整的真太阳日，阳光光线转过一周360°的经度，则平均每秒阳光转过的经度值为360° +(MX60X60+AS)。则西经60°开始以其东侧为方向任一点的“正午时刻”为在西经60°以东和西经60°差360° +(MX60X60+AS)经度， 该点“正午时刻”的真太阳时为1秒。设H为360° +O4X60X60+AS)的倍数，差H个 [360° +Q4X60X60+AS)]经度，则该点的真太阳时为H秒，该点“正午时刻”的真太阳时为H秒，记录该数据。该点“正午时刻”的真太阳时即为式3 :H=Sp+Et(Sp为当天该点“正午时刻”的平太阳时，肚为当天该点的时差，即该点当天所在经度“正午时刻”的时差)。所以地表任一点“正午时刻”的平太阳时Sp (北京时间)都可得到。例如东经179. 55°，在2006年9 月22日，“正午时刻”的北京时间是用Et公式计算可知2006年9月22日西经60°的时差为7分15. 53秒，2006年9月23日西经60°的时差为7分37. 72秒，则Δ S为-22. 19秒。东经 179. 55° 与西经60° 相差 120. 45°，H为 120. 45° +[360° +(24X60X60-22.19)]= 28900. 58秒，则东经179. 55°在2006年9月22日的“正午时刻”的真太阳时为=28900. 58 秒=Sp+7分23秒(7分23秒为2006年9月22日东经179. 55°的Et)，即8小时1分钟 40. 58秒=Sp+7分23秒，即东经179.55°在2006年9月22日的“正午时刻”平太阳时 (北京时间)Sp = 7点54分17. 58秒。
图1中点101为地表任一点，直线102为从点101出发的直线，将要使其平行于地轴称其为准地轴平行线，点109为准地轴平行直线102上的任一点，直线103为需跟踪阳光的直线，直线110和直线112为二至时分直线103的位置，直线105和直线107为二至时分阳光的位置，直线104为从直线102上的点108出发的直线，直线104也是射到点108的阳光光线，其中直线104从直线105至直线107，和直线103从直线110至直线112的角度均为46° 52'。直线106、直线111均为和直线102垂直的直线，即二分时刻阳光与直线 102的位置，包含直线106或直线111且垂直于直线102的平面可称之为赤道平行面。线段113为点101上垂直于水平面的线段，直线28为从点109出发的平面镜四的法线。图2中地心为0，线段113为点101上垂直于水平面的线段，地轴为114，赤道为115，阳光光线与线段113的交点为点116，也是线段113的顶点，阳光光线为117a、117b及117c，水平面为120，阳光与水平面的交点121即Q位置。其中I为点101纬度大于23° 26'时的情况，II为点101纬度小于23° 26'的情况。
跟踪阳光的操作，图1中的点101位于北半球时。(1)确定点101的“最短时刻立面”。实施操作的前几天，该“最短时刻立面”这样确定，一个垂足在点101处，顶点在空中2 米至100米间高度的铅垂线即线段113，点101所在的地表为水平面，当达到点101 “正午时刻”那一秒，标记下铅垂线顶点的阳光阴影位置，注意由于阳光衍射现象该位置不容易直接观察，可在到达点101 “正午时刻”那一秒，标记日心与铅垂线顶点之间连线的延长线，与水平面的相交点(称为Q位置)使一条铅垂线顶点出发的直线L(日心到铅垂线顶点之间连线的延长线)与铅垂线的角度，同点101的纬度值减去点101 “正午时刻”赤纬角的差相等，在到达点101“正午时刻”那一秒，旋转铅垂线，当铅垂线顶点出发的直线L指在日心时， 直线L和水平面的相交点，为Q位置。或者到达点101 “正午时刻”那一秒，如铅垂线顶点处有一个内径小于5毫米长度达到地面的直管，阳光光线穿过直管形成的光斑的中心点即为Q位置。Q位置、点101和铅垂线的顶点确定的垂直于水平面的立面为“最短时刻立面”。 使直线102、直线103、直线104和直线106，均在“最短时刻立面”中。(2)确定赤纬角，实施跟踪操作当天，使直线104与直线106的角度，和点101“正午时刻”的赤纬角相同。由赤纬角公式可得到当天的赤纬角ED，该赤纬角是以格林尼治时间的零时为标准来参考的，而北京时间比格林尼治时间早8小时即1/3天，因此西经60°的赤纬角在本文中设为ED°，即日角公式中θ = 2Jit/365. Μ22中，t = (Ν-1/3)-Νο，代入ED公式即可得到ED°。从北极向南极看以西经60°开始顺时针为方向，当点101的经度与西经60°差1度时(精确到 1度，不足1度四舍五入)，t = (N-l/3+l/360)-No，代入ED公式即可得到点101的赤纬角， 差M度时(设M为两者相差经度的数值)t= [N-l/3+MX(l/360)]-No，该式命名为式4，代入ED公式得到点101当天阳光阴影最短时刻的赤纬角设为ED1。即点101 “正午时刻”的赤纬角在本文设为ED10同理将t = [N-1/3+MX (1/360) J-No代入Et，得到点101的“正午时刻”的时差。并使直线103与直线104平行。(3)确定地轴平行线。实施操作当天在“最短时刻立面”中，令直线102以点101为轴，使直线102与水平面的角度同点101的纬度值相等(图2中图I或图II的直线102与水平面120的角度即Z 102、101、120该角度设为 α，线段113垂直于水平面即地表切面，线段113的延长线必然穿过地心0 ；点101的地轴平行线102与地轴114平行，线段113与两者的角度相等即Z 102、101、116 =Z 114、0、116， 同时与两个平行直线相交的直线其同位角相等。90°减去Z 114、0、116为点101的纬度， 90°减去Z 102、101、116为α，所以α同点101的纬度值相等。同理在到达点101 “正午时刻”那一时刻，日心到铅垂线顶点116之间连线的延长线L，即117a与铅垂线113的角度 Z 121、116、101，同点101的纬度值减去点101 “正午时刻”赤纬角的差相等，因为两者是 铅垂直线113与两平行光线117a及117b相交的内错角，内错角相等)，这时直线102的位置为点101的地轴平行线位置。或者当到达线段113阴影最短这一时刻，即“正午时刻”(该 “正午时刻”可以由式2、式3与式4得到)，在5秒内，令直线102以点101为轴，调节直线 102与水平面的角度，直到使直线104和射到点108的阳光光线重合或平行。这时直线102 的位置为点101的地轴平行线位置。(4)当到达点101 “正午时刻”，以转动一周一个真太阳日时间，从点109向点108看顺时针以勻速，且一周一个真太阳日时间驱动直线102，同时使直线103相对于直线111所在的赤道平行面的角度变化，同赤纬角的变化相同。注意地轴平行线102应和南极至北极的方向相同。
图1中当点101在南半球时，并且使用中国日历为参考，以下二分二至均为北半球意义的二分二至，即直线105位置和直线110位置为北半球冬至南半球的夏至时刻，直线 107位置和直线112位置为北半球夏至南半球的冬至时刻。具体方法如下跟踪阳光的操作，步骤⑴、⑵、⑶与北半球操作相同。⑷当到达点101 “正午时刻”，以转动一周一个真太阳日时间，从点109向点108看逆时针以勻速且一周一个真太阳日时间驱动直线102， 同时使直线103相对于直线111所在的赤道平行面的角度变化，同赤纬角的变化相同。注意从地表点101出发的直线102应和北极至南极的方向相同。
校准地轴平行线的具体方法为，步骤(1)及步骤(3)与北半球的跟踪操作相同。 (2)确定赤纬角，春分日的前一天我们先得到春分时刻春分点的经度值，该点101的经度正好在春分点的经度线上，则使直线104与直线106重合；如果点101在春分点经度线的东侧和西经60°之间，当点101与春分点的经度差1度时，直线104与直线106的角度为、春分日+360，春分日全天赤纬角变化量设为γ春分日，该值为西经60°春分日开始时的赤纬角与春分日结束时赤纬角之差。差M度时(设M为相差数值)直线104与直线106的角度为MX
γ春分日+360，且直线104在直线106的南侧(稍微偏向南极侧)。如果点101 在春分点经度线的西侧和西经60°之间，当点101的经度与春分点的经度差1度时，直线 104与直线106的角度为Y春分日+360，差M度时直线104与直线106的角度为MX γ 春分日+360，并且使直线104在直线106的北侧(稍微偏北极侧)。(4)使直线103跟踪阳光转动，与北半球或南半球操作相同。
统计各年，以精确到小时为标准，得到夏至时刻到冬至时刻有183个太阳日加12 个小时，夏至时刻到秋分时刻有93个太阳日加16个小时，秋分时刻到冬至时刻有89个太阳日加20个小时。冬至时刻到夏至时刻有181个太阳日加18小时，冬至时刻到春分时刻有 89个太阳日，春分时刻到夏至时刻有92个太阳日加18个小时。这里把夏至时刻开始经过 16个小时后，日地中心连线所在的经度线设为起点，该起点的经度线与夏至点的经度线相差16个时区。以该起点开始的第一天(一个完整的真太阳日，此处为第二处不以北京时间即东经120°为标准，西经60°为日期分界线)的赤纬角设为ED(Bl)，一个完整的真太阳日后的赤纬角设为ED (B》，同理得到ED (Β； )及其他各值，直至冬至前20个小时时刻。把冬至时刻冬至点的赤纬角设为ED(yl)，一个完整的真太阳日后的赤纬角设为ED(y2)，同理得到 ED (y3)及其他各值，直至夏至前18个小时时刻。在本文中选用2006年至2007年完整的一个回归年中的各ED(B)、ED(y)值为标准。实际每年的ED (Bi)有微小变化，如为了提高精度可以选用1949年至2049年中各年的ED(Bl)平均值来解决，同理ED (B》、ED (yl)、ED (y2) 等均可用平均值来解决。查日历，2006年的夏至时刻为6月21日20点沈分，夏至点在西经6° 30'，其东部16个时区的经度线为东经113° 30'，当日心与地心连线到达该经度线时是北京时间2006年6月22日12点沈分，通过式3、式4及ED公式，得到ED (Bi)，一个真太阳日后是2006年6月23日通过式3、式4及ED公式，得到ED (B2)，同理得到ED (B3) 等各值。2006年的冬至时刻为12月22日8点22分，冬至点在东经174° 30'，即日心与
7地心连线到达该经度线时是2006年12月22日8点22分，通过式3、式4及ED公式得到 ED (yl)，一个真太阳日后是2006年12月23日通过式3、式4及ED公式，得到ED (y2)，同理得到ED(y3)等各值。同理得出ED(B94)和ED(y90)为二分时刻的赤纬角。本文是以赤纬角、时差和真太阳日为基础来求得“正午时刻”的，从而确定地轴平行线和赤道平行面；赤纬角、时差和真太阳日的精确性对本发明的结果有影响』t不是一个固定值，时差随时间的变化曲线叫时差曲线，在中国天文年历的太阳表中载有每天肚的数值。
阳光跟踪与聚光的方法，地表将要进行阳光跟踪与聚光的地点出发的地轴平行线，平行线上的平面镜随阳光作转动一周一个真太阳日的转动，地轴平行线上的平面镜法线与反射光线的角度，随赤纬角的变化而改变，从而得到与地轴平行线重合的反射光，并用另一面反光镜来反射阳光到需加热物体表面，若干该结构可完成聚光作用。
说明一下平面镜四如何将阳光反射到与地轴平行线重合，并始终保持反射光线方向不变。从义务教育标准实验教科书、物理八年级上册，第二章光现象，第40页光反射定律垂直于镜面的直线叫做法线；入射光线与法线的夹角叫做入射角；反射光线与法线的夹角叫做反射角；在反射现象中反射光线、入射光线和法线都在一个平面内；反射光线、入射光线分居法线两侧；反射角等于入射角。所以，只要将平面镜的法线保持在阳光与地轴平行线相交而确立平面内即法线跟踪阳光转动，并且使“阳光与法线的角度”和“反射光线 (地轴平行线)与法线的角度”相等，可使平面镜反射的阳光与地轴平行线重合。即点101 在北半球时，从夏至到冬至或从冬至到夏至，法线观与反射光线的角度(该光线为点101 至109方向，从点109出发和直线102重合的直线)，由33° 17'变化到56° 43'或由 56° 43'变化至33° 17'，二分时刻入射光线垂直于地轴平行线，法线观与反射光线的角度为45°。本文中把从点109出发，与点101至109方向的地轴平行线的夹角呈45°的所有射线，所围成的虚拟圆锥型曲面命名为“45°圆锥面”。法线观在夏至时刻与“45°圆锥面”的角度为11° 43'，等同于法线观与反射光线的角度33° 17'，冬至时刻与“45° 圆锥面”的角度为-11° 43'，即法线观与反射光线的角度56° 43'，二分时刻法线观与 “45°圆锥面”重合，即法线观与反射光线的角度45°。
定向反射阳光的操作，⑴首先确定地表将要进行阳光跟踪与聚光地点的阳光高度角最大的时刻，该时刻精确至秒；即确定“最短时刻立面”；同阳光跟踪的操作步骤(1)相同，并使直线102、直线104、直线106、线段113和法线28均在“最短时刻立面”中。(2)其次确定赤纬角及法线的角度，即法线与“45°圆锥面”的角度；实施聚光操作当天，在“最短时刻立面”中使直线104与直线106的角度，和当天点101 “正午时刻”的赤纬角ED1相同， 使法线观与“45°圆锥面”的角度为赤纬角ED72。使法线观在入射光线和反射光线之间。 (3)然后确定地轴平行线；同阳光跟踪的操作步骤C3)相同。(4)最后与阳光同步驱动地轴平行线。以转动一周一个真太阳日时间，从点109向点108看顺时针勻速驱动直线102， 同时使法线观与“45°圆锥面”的角度变化量为当天赤纬角变化量/2，即法线观与反射光线的角度变化量，始终是入射光线与地轴平行线的角度变化量的1/2，并且使法线观相对于“45°圆锥面”的角度变化方向，同阳光与赤道平行面的角度变化方向相同。以上步骤 (3)至(4)操作5秒钟内完成。图1中当点101在南半球时，并且使用中国日历为参考，以下二分二至均为北半球意义的二分二至，即位置105和位置110为北半球冬至南半球的夏至时刻，位置107和位置112为北半球夏至南半球的冬至时刻，反射光线为点101至109方向，从点109出发与直线102重合的光线。法线观在南半球的冬至时刻与“45°圆锥面” 的角度为11° 43'，在南半球的夏至时刻与“45°圆锥面”的角度为-11° 43'，二分时刻与“45°圆锥面”重合。定向反射阳光的操作，(1)、(2), (3)步骤同北半球聚光操作相同。 (4)以转动一周一个真太阳日时间，从点109向点108看逆时针以勻速且一周一个真太阳日时间驱动直线102，同时使法线观与“45°圆锥面”的角度变化量，为当天赤纬角变化量 /2，并且使法线观相对于“45°圆锥面”的角度变化方向，同阳光与赤道平行面的角度变化方向相同。步骤⑶至⑷应5秒钟内完成。
由以上原理及方法，本文中跟踪式聚光设备的基本构思是一个整体框架上有若干定向反光设备(使反射的阳光光线方向固定的设备)，每套定向反光设备包括一个在整体框架上的直立支架，一个直杆和所述直立支架通过轴相连，以及一个与转动杆通过第三个轴连接的平面镜，调节与直杆螺纹连接的转动杆，可使平面镜的反射光线与地轴平行线重合，当平面镜随阳光方向同步旋转时，在螺纹的作用下，转动杆相对于直杆旋转并轴向位移，即带动平面镜旋转的同时，改变了其法线与地轴平行线的角度，使反射光线始终与地轴平行线重合，成为一条方向不变的光束，反射光线射到第二反射镜上，第二反射镜可以是平面镜也可以是凹面镜或凸透镜。最终再射到需加热的物体上，若干(指1个或2至10000 个之间)同样的该定向反光设备组成的整体结构可产生工业或生活上的热源。
作为实现所述基本构思的第一种技术方案较合适的结构为跟踪式太阳能聚光设备，一个整体框架，驱动设备，以及第二反射镜，整体框架上包括若干套定向反光设备，每套所述定向反光设备包括一个在整体框架上的直立支架，一个可调整水平角度的直杆和所述直立支架通过轴相连，以及一个平面镜，套在一起的转动杆与所述直杆通过螺纹相连接，连成一体的所述平面镜与可伸缩的支架的一端，通过第三个轴与转动杆相连，可伸缩的支架的另一端通过第四个轴和旋转支架相连，活动连接在支撑杆上端的旋转支架，旋转支架边缘上的齿与所述驱动设备上的齿轮相互啮合，支撑杆的下端与所述直杆相连。
作为实现所述基本构思的第二种技术方案较合适的结构为跟踪式太阳能聚光设备，一个整体框架，驱动设备，以及第二反射镜，整体框架上包括若干套定向反光设备，每套所述定向反光设备包括一个在整体框架上的直立支架，一个可调整水平角度的直杆和直立支架通过轴相连，所述直杆上有一个小弧，一个可观察阳光光线的观察杆通过第二个轴与直杆相连，以及一个平面镜，套在一起的转动杆与所述直杆通过螺纹相连接，连成一体的所述平面镜与可伸缩的支架的一端，通过第三个轴与转动杆相连，可伸缩的支架的另一端通过第四个轴和旋转支架相连，活动连接在支撑杆上端的旋转支架，所述旋转支架边缘上的齿与所述驱动设备上的齿轮相互啮合，支撑杆的下端与所述直杆相连。
作为所述两种技术方案的一种改进，转动杆可以在所述直杆中，端部有凸起的螺杆在所述直杆上，螺杆端部凸起与所述转动杆上螺纹的沟槽相啮合，支撑杆的上端可以有一个支撑架，以及套在一起的支撑架与旋转支架。
作为所述两种技术方案的另一种改进，所述支撑杆的上端可以是框架式支架，轮与框架式支架相连，轮可以在旋转支架的凹槽中，所述驱动设备还可以在框架式支架上。
作为所述两种技术方案的另一种改进，所述直杆还可以在转动杆中，旋转支架可以在大轮的凹槽中，大轮和支撑杆的上端相连。
作为所述两种技术方案的另一种改进，所述直杆可以在转动杆中，端部有凸起的螺杆在所述转动杆上，螺杆端部凸起与所述直杆上螺纹的沟槽相啮合。
作为所述两种技术方案的另几种改进分别为所述驱动设备可以在所述整体框架上。所述螺杆与所述直杆通过螺纹连接。所述齿轮可以为蜗杆。固定设备可以在整体框架上。所述固定设备还可以在所述直杆上。
调整至正常运转时，每套直立支架其确立的平面均相互平行且垂直于水平面，直杆在直立支架确立的垂直面中，通过轴调节与水平面的角度。直立支架可以由两个相互连接的杆和弧组成，或其他形状可用来使直杆在垂直面中调节与水平面的角度，三脚架型或半圆型等。可伸缩的支架为至少两个套在一起，能自由伸缩的杆或管，起伸缩作用的支架或杆。所述可伸缩的支架两端有轴分别与旋转支架、转动杆连接，使可伸缩的支架能调节与转动杆，轴向间的角度，以及调节与旋转支架所在平面间的角度，(即旋转支架所在的平面为赤道平行面，该第四个轴使可伸缩的支架，调节与旋转支架所在的赤道平行面的角度)。可转动的旋转支架活动连接在支撑杆的另一端上，指弧型或0型支撑架包裹在旋转支架上， 或旋转支架的边缘有凹槽型导轨，球型、轮型或杆型支撑架在凹槽型导轨中。本文中凡支撑旋转支架的各种形状物体均称为支撑架。驱动设备的齿轮可以是蜗杆，旋转支架可以是涡轮，和蜗杆形成涡轮蜗杆转动系，转动杆垂直于旋转支架的中心。驱动设备可以是电动机或弹性势能等设备。转动杆与直杆通过连续的螺纹连接，指转动杆上或直杆上有连续的螺纹， 螺纹的沟槽可以为矩形，三角形或梯型，转动杆上或直杆上有1个或2个以上个螺孔，用来在春分日调节法线与地轴平行线的角度。有一个螺杆旋入其中的一个螺孔，该螺杆端部有圆柱型、三角形或圆台型凸起，该凸起与连续螺纹的沟槽刚好啮合。
本文中各设备的结构，各转动或有相互位移关系的接触零件均用同种材料制作以防气温变化而卡滞或松旷，尺寸公差配合应合理，可为3 — 38微米，且涂有润滑油，使所述转动系的接触零件相互不松旷又转动自如，所用材料可以选用各种金属、合金等材料。
有益效果由于其运用天体运动规律，所以无须电控设备，降低了成本，提高了太阳能应用的意义。(一)图3中是一种大规模聚光，高温利用太阳能的设备，在整个聚光系统中，加热物体及第二反射镜37固定，只有平面镜四的单轴转动，因此具有实用、可操作的特点。实验证明，只要操作得当，其每一束反光光线长1000米时，全年光斑中心移动小于20 厘米。该设备适合工业生产中多种须加热的领域，如太阳能热发电领域中的阳光聚光部分，热力供暖单位的热源等。将第二个反光镜换成光导纤维可用于矿井的安全照明。如将第二反射镜换成凹面镜，可成为太阳灶，在其焦点处放置1个凹透镜，可以使汇聚的光线成为一束方向不变的激光，该激光可以再用平面镜反射到任意的方向上如图5中的图II。该结构有利于整体集成，规模化应用，和防风由于是采用驱动旋转支架，力矩小电机功率无须过大，所以通过连动杆或连动链可以由一个电机同时驱动10至20个定向反光设备，而现有的精确聚光设备其每一面平面镜采用两个电机和一个单片机，因此本结构的优点在于低成本，便于普及近而有利于减少温室气体排放，节能环保。且在恶劣气象条件下，该整体集成结构可由活动库房快速遮盖，便于保养维护，增强了可靠性。(二)地震预报，按上述图1 原理及方法，一段时间后如无法正常跟踪阳光，由于日地间运行的稳定性，说明点101的地轴平行线发生改变成为准地轴平行线，由于地表地轴平行线的唯一性，即说明点101所在的大地板块发生位移或凸起、凹下。重新确定地轴平行线，统计地轴平行线改变的频率，有利于地震预报(但点101在地表凸凹点的顶点时，可能其地轴平行线仍会和地轴平行，须附近其他位置的地轴平行线数据来综合分析)。并且可以用来寻找地轴点，测定地球震颤率， 定位和岁差的研究。如用来天体的观测，则保持地轴平行线102从北极向南极看的顺时针，勻速转动一周一个恒星日时间，同时再克服地球的公转(360° +—恒星年)，观测视线再从地表该点的地轴平行线102上出发，可提高观测天体的精度。(三)导航及定位，按图 1原理保持对阳光的跟踪，一个能始终指向日心的杆与直线102平行连接，用来克服交通工具的自身姿态，当交通工具地理位置改变时，直线102与水平面的角度及垂直方位相应地变化，才能跟踪阳光，从直线102与水平面的角度及垂直方位的变化值可得到纬度及经度的变化。
图1为阳光跟踪方法的原理图。图2为日心与地心连线，同地表该点 101所在的经度线相交时刻，地球的剖面图。图3为跟踪式太阳能聚光设备的侧面结构图 (其中旋转支架为剖面图)。图4为跟踪式太阳能聚光设备的点9至点1方向俯视结构图。 图5为跟踪式太阳能聚光设备的立体简化图。图6为跟踪式太阳能聚光设备的一个实施例，点9至点1方向俯视结构图。图7为跟踪式太阳能聚光设备的另一实施例的侧面结构图(其中旋转支架为剖面图)。 具体实施方式
其中一种优选的实施例为图3，跟踪式太阳能聚光设备，一个整体框架21，驱动设备24，以及第二反射镜37，整体框架21上包括若干套定向反光设备，每套所述定向反光设备包括一个在整体框架21上的直立支架，一个可调整水平角度的直杆14和所述直立支架通过轴1相连，以及一个平面镜四，套在一起的转动杆2与所述直杆14通过螺纹相连接，连成一体的所述平面镜四与可伸缩的支架3的一端，通过第三个轴9与转动杆2相连，可伸缩的支架3的另一端通过第四个轴38和旋转支架35相连，活动连接在支撑杆19上端的旋转支架35，所述旋转支架35边缘上的齿与所述驱动设备M上的齿轮22相互啮合，支撑杆19的下端与所述直杆14相连。
转动杆2在所述直杆14中，端部有凸起的螺杆15在所述直杆14上，螺杆15端部凸起与所述转动杆2上螺纹的沟槽相啮合，支撑杆19的上端有一个支撑架36，套在一起的支撑架36与旋转支架35。
所述驱动设备M在所述整体框架21上。螺杆15与所述直杆14通过螺纹连接。 所述齿轮22为蜗杆。支撑架36套在旋转支架35上。
首先说明各零件结构的位置、相互关系和功能特性整体框架21其底座可调节至与水平面平行。其中直立杆13和水平杆沈为截面半圆相互垂直的整体，均连接大弧27组成直立支架，且直立杆13垂直于整体框架21的底座，轴1在直立支架上，直杆14通过轴1 和直立支架相连，能在直立支架确定的垂直于水平面的平面中，调节与水平面的角度，以上结构均在垂直于整体框架21底座的同一平面内。直杆14带圆柱体空腔，转动杆2和直杆 14以螺纹连接，且刚好在直杆14的圆柱体空腔中自由转动。第三个轴9为转动杆2上的轴，其轴心与转动杆2的中心线相交。可伸缩的支架3的一端与第一面平面镜四相连成固定一体，平面镜四的法线观同可伸缩的杆3中心线的角度，即第三个轴9中心与第四个轴 38中心的连线，与法线观的角度呈始终不变的(90+4 °角度，该固定一体处与第三个轴 9相连。可伸缩的支架3的另一端，通过旋转支架35上的第四个轴38与旋转支架35的相连。旋转支架35为外缘带齿的0型支架，该齿与蜗杆22的齿啮合。转动杆2的中心线垂直于旋转支架35所在的平面，垂足为旋转支架35外圆的圆心。支撑杆19为一端和直杆14相连，另一端和支撑架36相连的杆。其中转动杆2上有连续的螺纹，端部有一个圆柱型凸起的螺杆15与直杆14通过螺纹连接，直杆14 一端上有旋入螺杆15的螺孔，该螺孔为1个或2至M个之间，等距围绕直杆14 一周，用来在春分日微调节转动杆2与直杆14间的轴向伸缩量，即螺杆15旋入不同的螺孔，可以微调节法线观与“45°圆锥面”的角度，且该螺孔中心点均在垂直于直杆14中心线的同一平面中，在本文中命名为“螺孔位置平面”。螺杆15端部圆柱型凸起与转动杆2上螺纹的沟槽相啮合。上位置16、下位置17以及两者的中心位置30分别代表第三个轴9的中心在二至时刻位置以及二分时刻位置，转动杆2上带螺纹部分的杆的位置由以下来确定，即第三个轴9中心在上位置16时，螺纹的下端点位置 32(简称下位3 在“螺孔位置平面”中，第三个轴9中心在下位置17时，螺纹的上端点位置31(简称上位31)在“螺孔位置平面”中，第三个轴9中心在中心位置30时，螺纹的中心位置33 (简称中位3 在“螺孔位置平面”中。第三个轴9中心从上位置16到下位置17， 可伸缩的支架3以第四个轴38的中心为轴心走过的角度为23° 26'，当第三个轴9中心在中心位置30处，可伸缩的支架3正好垂直于转动杆2，第三个轴9中心从中心位置30到上位置16、与从中心位置30到下位置17，可伸缩的支架3以第四个轴38的中心为轴心均转过11° 43'。以第四个轴38中心为起点至转动杆2中心线的垂直距离设定为R，则根据三角函数定理可知，以下四段长度上位置16到中心位置30的距离、中心位置30到下位置17的距离、下位32到中位33的杆长同中位33到上位31的杆长均为RXtgir 43'。 转动杆2上的螺纹为连续的单线螺纹，是外螺纹，转动杆2上的牙25为矩形牙型，其公称直径即大径和转动杆2的直径相等，小径和中径无特殊要求，杆2为两种形式即其旋向为左旋螺纹型和右旋螺纹型两种杆，从通过螺纹轴线的断面上看，沟槽为矩形，其每个沟槽的形状和尺寸完全一样，每个牙形的高度相等而牙形的宽度不相等，螺距为牙宽加沟槽的宽度即相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离，该沟槽的宽度应小于转动杆2上螺纹的最小的一圈完整螺距，为最小的一圈完整螺距的1/5至4/5之间。驱动设备M在所述整体框架 21上，齿轮22通过传动装置23受驱动，直杆14上有固定设备39。
该设备用于北半球，从冬至到夏至即第三个轴9的中心从下位置17到上位置16， 对应上位31到下位32上连续的181+3/4圈螺纹，该螺纹为，从第三个轴9向轴1方向看顺时针驱动旋转支架35，转动杆2相对于直杆14伸出型的螺纹，即左旋螺纹冬至到春分第三个轴9中心从下位置17到中心位置30，对应转动杆2上的上位31到中位33上连续的89圈螺纹。中位33至上位31之间，中位33开始的第1圈螺纹的螺距为RX tg[-ED (y89) /2]，第2 圈螺距为 RXtg[-ED(y88)/2]-RXtg[-ED(y89)/2]，第 3 圈螺距为 RXtg[-ED(y87)/2]-RX tg[-ED(y88)/2]。设η为大于或等于1的整数，所以第η圈为RX tg {-ED [y (90-η) ]/2}-R X tg {-ED [y (90- n +1) ] /2}，本文将中位33开始的到上位31或下位32，与此数据相同的连续螺纹的螺距命名为“ Π型螺距”。春分到夏至第三个轴9中心从中心位置30到上位置16， 对应中位33到下位32上连续的92+3/4圈螺纹。中位33至下位32之间，中位33开始的第1 圈螺纹的螺距为 RXtg[ED (y91) /2]，第 2 圈螺距为 RXtg [ED (y92) /2] -RXtg [ED (y91) /2]， 第3圈螺距为RXtg [ED (y93) /2] -RX tg [ED (y92) /2]，设μ为大于或等于1的整数，所以第 μ 圈为 RX tg {ED [y (90+ μ ) ] /2} -RXtg {ED [y (90+ μ -1) ] /2}，(3/4 圈螺纹不是整数无须制造出，布置在转动杆2螺纹下位32处即可，对应夏至或冬至当天)本文将中位33开始的到上位31或下位32，与此数据相同的连续螺纹的螺距命名为“μ型螺距”。夏至到冬至第三个轴9中心从上位置16到下位置17，对应下位32到上位31上连续的183+1/2圈螺纹，该螺纹为，从第三个轴9向轴1方向看顺时针旋转转动杆2，转动杆2相对于直杆14为缩入型的螺纹，即右旋螺纹。夏至到秋分第三个轴9中心从上位置16到中心位置30，对应转动杆2 上的下位32到中位33上连续的93+2/3圈螺纹，中位33至下位32之间，中位33开始的第1 圈螺纹的螺距为 RXtg[ED (B93) /2]，第 2 圈螺距为 RXtg[ED (B92) /2]-RXtg[ED (B93) /2]， 第3圈螺距为RXtg[ED(B91)/2]-RXtg[ED(B92)/2]。设ρ为大于或等于1的整数，所以第 ρ 圈为 RX tg {ED [B (94-p) ] /2} -RXtg {ED [B (94-p+l) ]/2}，(2/3 圈螺纹无须计算，布置在转动杆2螺纹下位32处即可，对应夏至或冬至当天)本文将中位33开始的到上位31或下位 32，与此数据相同的连续螺纹的螺距命名为“ρ型螺距”。秋分到冬至第三个轴9中心从中心位置30到下位置17，对应转动杆2上的中位33到上位31上连续的89+5/6圈螺纹，中位 33至上位31之间，中位33开始的第1圈螺纹的螺距为RXtg[-ED(B95)/2]，第2圈螺距为 RXtg[-ED(B96)/2]-RXtg[-ED(B95)/2]，第 3 圈螺距为 RXtg[-ED(B97)/2]-RXtg[-ED(B 96) /2]。设d为大于或等于1的整数，所以第d圈为RX tg {-ED [B (94+d) ] /2} -RXtg {-ED [B (94+d-l)]/2}，(5/6圈螺纹不是整数无须计算，布置在上位31处即可，对应夏至或冬至当天)本文将中位33开始的到上位31或下位32，与此数据相同的连续螺纹的螺距命名为“d 型螺距”。即转动杆2螺纹为左旋和右旋两种螺纹，夏至到冬至和冬至到夏至须更换左旋和右旋这两种螺纹的转动杆2。
该设备用于南半球，从南半球夏至到南半球冬至第三个轴9中心从上位置16到下位置17，对应下位32到上位31上连续的181+3/4圈螺纹，该螺纹为，从第三个轴9向轴1 方向看逆时针驱动旋转支架35，转动杆2相对于直杆14缩入型的螺纹，即左旋螺纹。则第三个轴9从上位置16到中心位置30，对应转动杆2上的下位32到中位33上连续的89圈螺纹，中位33至下位32之间，中位33开始的第1圈螺纹的螺距为RXtg[-ED(y89)/2]，第 2 圈螺距为 RXtg[-ED(y88)/2]-RXtg[-ED(y89)/2]，第 3 圈螺距为 RXtg[-ED(y87)/2]-R Xtg[-ED(y88)/2]。设η为大于或等于1的整数，所以第η圈为RX tg {-ED [y (90-η) ]/2 }-RXtg{-ED[y(90-η+1)]/2}，即“ n型螺距”。同理第三个轴9中心从中心位置30到下位置17，对应转动杆2上的中位33到上位31上连续的92+3/4圈螺纹，即“ μ型螺距”。南半球冬至到南半球夏至，第三个轴9中心从下位置17到上位置16，对应上位31到下位32 上连续的183+1/2圈螺纹，该螺纹为，从第三个轴9向轴1方向看逆时针旋转转动杆2，其相对于直杆14为伸出型的螺纹，即右旋螺纹。第三个轴9中心从下位置17到中心位置30，对应转动杆2上的上位31到中位33上连续的93+2/3圈螺纹，即“ρ型螺距”。第三个轴9中心从中心位置30到上位置16，对应转动杆2上的中位33到下位32上连续的89+5/6圈螺纹，即“d型螺距”。
(二)图3的操作方式，1、当在北半球时，使以轴1为轴的直杆14与地表该点的地轴平行线重合，并且固定直杆14。(1)在实施跟踪聚光当天的前一天，确定“最短时刻立面”，并且使整体框架21的底座水平，且使定向反光设备中的平面镜四的法线观、直杆14、 立杆13与水平杆沈及大弧27组成的直立支架均在“最短时刻立面”中；同理其他设备的相应各个杆均在各自“最短时刻立面”中，因为距离近，可以认为各“最短时刻立面”平行设 RD为地球半径则地表同纬度每间隔“距离S”= 2 π R Dsin (90-纬度角)/ ( X 60 X 60+ Δ S) 其“最短时刻立面”之间相差一秒的时间，当各“最短时刻立面”在东西方向上的距离在“距离S”之内，可以认为各“最短时刻立面”平行，例如在赤道“距离S” = 463. 84米而在南纬或北纬60° “距离S” = 231. 538米。(2)实施跟踪的当天，在轴1的“正午时刻”之前，将螺杆15旋入直杆14上的任一个螺孔中，驱动聚光设备中的所有旋转支架35，如是冬至后第 η天，则将上位31后，第η圈螺纹与“螺孔位置平面”相交，(且使用“ η型螺距”和“ μ型螺距”的左旋螺纹转动杆)。并使直杆14中心线与水平面的角度为轴1所在地的纬度值。 (3)固定和轴1相连，整体聚光设备中的所有的直杆14。这时杆14应和南极至北极方向相同。2、当到达轴1的“正午时亥Γ’时，从轴9向轴8看顺时针，以转动一周一个真太阳日时间或一周M小时时间勻速驱动旋转支架35，(使用北半球左旋螺纹。反之如是北半球夏至后，从第三个轴9向轴1看顺时针驱动旋转支架35，使用转动杆2相对直杆14为缩入型的 “P型螺距”和“d型螺距”的螺纹即北半球右旋螺纹)，旋转支架35的边缘可以有MX60个齿，驱动设备M带动蜗杆22每58秒开始转动，每次转动一周用时2秒，使旋转支架35转过一个齿即每个齿对应360° /(MX60)角度。当然驱动设备M通过传动装置23带动蜗杆22，也可以不间歇方式驱动旋转支架35更能提高精度，即驱动设备M中可以有类似石英钟的减速齿轮机构。
3、步骤2操作在5秒钟之内完成，可得到反射光线34。调节可连接在整体框架21 上的第二反射镜37，使反射光线最终照射到需加热的物体表面。然后在无阳光的日落时或阴天时，停止驱动旋转支架35，第二天或晴天时顺时针快速驱动旋转支架35，旋转支架35 应快速转过的角度与停止的时间段的关系是15°对应1小时，当法线观同阳光与地轴平行线相交所确立的平面重合时，即当光斑再次照射到加热物体表面时，再以一周一个真太阳日顺时针驱动旋转支架35，即驱动设备M可以是双速的变速机构。6、当到达夏至时刻后， 即第三个轴9中心到达位置16后，须旋出螺杆15，将转动杆2更换成北半球右旋螺纹，即使用“P型螺距”和“d型螺距”的右旋螺纹，如此往复。当地表点101在南半球时同理，只是转动杆2须选用南半球左旋螺纹或南半球右旋螺纹。每日校正和春分日校正，每天到达轴 1当天“正午时刻”，调节旋转支架35使平面镜四的法线观在“最短时刻立面”中，旋转支架35的边缘及支撑架36上均有标记来确定法线观是否在直立支架的垂直立面中，然后以一周一个真太阳日驱动旋转支架35。同理春分日，螺杆15旋入不同的螺孔，直至使法线观与“45°圆锥面”的角度接近理论值，可使反射光更精确地聚光。
其中另一种优选的实施例为图7，改进之处如下，所述直杆14上有一个小弧18，一个可观察阳光光线的观察杆4通过第二个轴8与直杆14相连。小弧18是以观察杆4为半径(设为r)在直杆14上的圆弧，小弧18上前位置5和后位置7为二至时分位置，弧中位置6为二分时分位置，并且观察杆4从前位置5到后位置7走过的角度为46° 52'，观察杆4到弧中位置6时，正好垂直于直杆14。所述直杆14在转动杆2中，端部有凸起的螺杆 15在所述转动杆2上，端部有凸起的螺杆15与所述转动杆2通过螺纹连接，螺杆15端部凸起与所述直杆14上螺纹的沟槽相啮合。直杆14上有连续的螺纹。
支撑杆19的下端与直杆14相连，旋转支架35在大轮43的凹槽中，大轮43和支撑杆19的上端相连。所述整体框架21上有一个固定设备39。即转动杆2套在直杆14上， 刚好可自由转动，直杆14在半圆键42处分为同轴心的两段，直杆14与转动杆2同轴心。
该设备用于北半球，从冬至到夏至第三个轴9中心从下位置17到上位置16，对应下位32到上位31上连续的181+3/4圈螺纹，该螺纹为，从第三个轴9向轴1方向看顺时针驱动旋转支架35，转动杆2相对于直杆14伸出型的螺纹，即左旋螺纹。则第三个轴9从下位置17到中心位置30，对应直杆14上的下位32到中位33上连续的89圈螺纹，中位33 至下位32之间，中位33开始的第1圈螺纹的螺距为RXtg[-ED(y89)/2]，第2圈螺距为R Xtg[-ED(y88)/2]-RXtg[-ED(y89)/2]，所以第 η 圈为 RXtg{-ED[y (90- n)]/2}-RXtg{ -ED[y (90-η+1)]/2}，即“ η型螺距”。同理第三个轴9中心从中心位置30到上位置16，对应中位33到上位31上连续的92+3/4圈螺纹，即“ μ型螺距”。北半球夏至到冬至，第三个轴9中心从上位置16到下位置17，对应上位31到下位32上连续的183+1/2圈螺纹，该螺纹为，从第三个轴9向轴1方向看顺时针旋转可转动的杆2，杆2相对于直杆14为缩入型的螺纹，即右旋螺纹。第三个轴9中心从上位置16到中心位置30，对应上位31到中位33上连续的93+2/3圈螺纹，BP"ρ型螺距”。第三个轴9中心从中心位置30到下位置17，对应直杆14上的中位33到下位32上连续的89+5/6圈螺纹，S卩“d型螺距”。该设备用于南半球， 从南半球夏至到南半球冬至第三个轴9中心从上位置16到下位置17，对应上位31至下位 32上连续的181+3/4圈螺纹，该螺纹为，从第三个轴9向轴1方向看逆时针驱动旋转支架 35，转动杆2相对于直杆14缩入型的螺纹，即左旋螺纹。则第三个轴9中心从上位置16到中心位置30，对应上位31到中位33上连续的89圈螺纹，即“ η型螺距”。同理第三个轴9 中心从中心位置30到下位置17，对应中位33到下位32上连续的92+3/4圈螺纹，即“ μ型螺距”。南半球冬至到南半球夏至，第三个轴9中心从下位置17到上位置16，对应下位32 到上位31上连续的183+1/2圈螺纹，该螺纹为，从第三个轴9向轴1方向看逆时针旋转转动杆2，转动杆2相对于直杆14为伸出型的螺纹，即右旋螺纹。第三个轴9从下位置17到中心位置30，对应下位32到中位33上连续的93+2/3圈螺纹，即“ρ型螺距”。第三个轴9 中心从中心位置30到上位置16，对应中位33到上位31上连续的89+5/6圈螺纹，即“d型螺距”。图7的操作方式，同具体实施方式
中图3的操作步骤不同在于步骤2 观察杆4用来矫正地球自转的向心力对铅垂线方向的影响。计算当天的赤纬角ED1，并使观察杆4指在小弧18上的相应位置上，使观察杆4与直线6 (弧中位置6与第二个轴8中心的连线) 的角度同赤纬角相同，又可通过测量弧长，使观察杆4指在小弧18上，相对于弧中位置6的 2JirX[(赤纬角EDO/SeO。]处。当到达轴1 “正午时刻”，微调节和轴1相连，整体聚光设备中所有的直杆14，直至观察杆4与阳光平行时(观察杆4在直杆14上无阴影)。
作为上述二种优选的实施例另一种实施方式改进之处如下，图6跟踪式太阳能聚光设备，所述支撑杆19的上端是框架式支架40，轮41与框架式支架40相连，轮41在旋转支架35的凹槽中，所述驱动设备M在框架式支架40上，固定设备39在所述整体框架21 上。
作为上述二种优选的实施例另一种实施方式改进之处如下，所述直杆14在转动杆2中，旋转支架35在大轮43的凹槽中，大轮43和支撑杆19的上端相连，固定设备39在所述直杆14上。
作为上述二种优选的实施例另一种实施方式改进之处如下，所述第二反射镜37 与其他所述设备均不相连。
作为上述二种优选的实施例另一种实施方式改进之处如下，所述支撑架36在旋转支架35的凹槽中。
作为上述二种优选的实施例另一种实施方式改进之处如下，所述驱动设备M的
15齿轮可以是蜗杆，旋转支架35可以是涡轮，和蜗杆22形成涡轮蜗杆转动系，转动杆2垂直于旋转支架35外圆的中心。
作为图6实施例另一种实施方式改进之处如下，所述旋转支架35在轮41的凹槽中。
作为图6实施例另一种实施方式改进之处如下，所述支撑杆19的上端是框架式支架40，轮41与旋转支架35相连，轮41在框架式支架40的凹槽中，所述驱动设备M在框架式支架40上。
当然，所述跟踪式聚光设备的连接不局限于上述形式，所述各结构特征互换得到的设备，只要其用于跟踪阳光并聚光均属于本发明将要保护的范围之内。
权利要求
1.跟踪式太阳能聚光设备，包括一个整体框架(21)，驱动设备04)，以及反射镜(37)， 整体框架上包括若干套定向反光设备，每套所述定向反光设备包括一个在整体框架 (21)上的直立支架，直杆(14)通过轴(1)和直立支架相连，能在直立支架确定的垂直于水平面的平面中，调节与水平面的角度，以及一个平面镜( )，其特征在于转动杆( 和直杆 (14)以螺纹连接，且刚好在直杆(14)的圆柱体空腔中自由转动，可伸缩的支架(3)的一端与平面镜09)相连成固定一体，该固定一体处通过第三个轴(9)与转动杆( 相连，可伸缩的支架(3)的另一端通过第四个轴(38)和旋转支架(3 相连，活动连接在支撑杆(19) 上端的旋转支架(35)，所述旋转支架(3 边缘上的齿与所述驱动设备04)上的齿轮02) 相互啮合，支撑杆(19)的下端与所述直杆(14)相连，对螺纹进行调整，使转动杆(2)旋入直杆(14)的长度与每日的中国日历相对应，并使直杆(14)与地轴平行，同时旋转支架(35) 以转动一周一个真太阳日时间或一周M小时勻速转动，转动杆(2)的中心线垂直于旋转支架(3 所在的平面，垂足为旋转支架(3 外圆的圆心。
2.跟踪式太阳能聚光设备，包括一个整体框架(21)，驱动设备04)，以及反射镜(37)， 整体框架上包括若干套定向反光设备，每套所述定向反光设备包括一个在整体框架 (21)上的直立支架，直杆(14)通过轴(1)和直立支架相连，能在直立支架确定的垂直于水平面的平面中，调节与水平面的角度，所述直杆(14)上有一个小弧(18)，一个可观察阳光光线的观察杆(4)通过第二个轴(8)与直杆(14)相连，以及一个平面镜( )，其特征在于转动杆⑵和直杆(14)以螺纹连接，且刚好在直杆(14)的圆柱体空腔中自由转动，可伸缩的支架(3)的一端与平面镜09)相连成固定一体，该固定一体处通过第三个轴(9)与转动杆( 相连，可伸缩的支架(3)的另一端通过第四个轴(38)和旋转支架(3 相连，活动连接在支撑杆(19)上端的旋转支架(35)，所述旋转支架(3 边缘上的齿与所述驱动设备 (24)上的齿轮0 相互啮合，支撑杆(19)的下端与所述直杆(14)相连，对螺纹进行调整， 使转动杆( 旋入直杆(14)的长度与每日的中国日历相对应，并使直杆(14)与地轴平行， 同时旋转支架(35)以转动一周一个真太阳日时间或一周M小时勻速转动，转动杆的中心线垂直于旋转支架(3 所在的平面，垂足为旋转支架(3 外圆的圆心。
3.如权利要求
1或2所述的跟踪式太阳能聚光设备，其特征在于转动杆( 在所述直杆(14)中，端部有凸起的螺杆(1 在所述直杆(14)上，螺杆(1 端部凸起与所述转动杆 (2)上螺纹的沟槽相啮合，支撑杆(19)的上端有一个支撑架(36)，以及支撑架(36)套在旋转支架(35)上。
4.如权利要求
1或2所述的跟踪式太阳能聚光设备，其特征在于所述支撑杆(19)的上端是框架式支架(40)，轮与框架式支架00)相连，轮在旋转支架(3 的凹槽中，所述驱动设备04)在框架式支架00)上。
5.如权利要求
1或2所述的跟踪式太阳能聚光设备，其特征在于所述直杆(14)在转动杆中，旋转支架(35)在大轮03)的凹槽中，大轮G3)和支撑杆(19)的上端相连。
6.如权利要求
1或2所述的跟踪式太阳能聚光设备，其特征在于所述直杆(14)在转动杆O)中，端部有凸起的螺杆(1 在所述转动杆( 上，螺杆(1 端部凸起与所述直杆 (14)上螺纹的沟槽相啮合。
专利摘要
阳光跟踪与聚光方法和跟踪式太阳能聚光设备，属太阳能高温应用领域，可用于工业生产及生活中加热的热源。是非电控跟踪式太阳能聚光设备，主要用来解决电控式高温太阳炉设备，成本较高的问题。转动杆(2)与平面镜(29)轴连接，可伸缩的支架(3)一端与旋转支架(35)轴连接，另一端与第一面平面镜(29)连接。首先使转动杆(2)与地球的地轴平行，其次使法线(28)与杆(2)上45°圆锥曲面的角度为当天赤纬角的1/2，到达阳光高度角最大时刻，该时刻精确到秒，与阳光同步驱动旋转支架(35)，得到和杆(2)重合的方向不变的反射光线(34)，若干该设备达到聚光加热作用。
文档编号F24J2/38GKCN101551164 B发布类型授权 专利申请号CN 200810149880
公开日2012年4月18日 申请日期2008年10月6日
发明者曹宏海 申请人:曹宏海导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan专利引用 (4), 非专利引用 (1),