[發明專利]高能聚光武器系統的方法及裝置

無效

• 申請號: 200610081209.0
• 申請日: 2006-05-25
• 公開（公告）號: CN101078610A
• 公開（公告）日: 2007-11-28
• 發明（設計）人: 孟英志
• 申請（專利權）人: 孟英志
• 主分類號: F41B15/00
• 分類號: F41B15/00;G02B17/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一、技術領域

本發明屬于光學技術領域，特別屬于高能聚光太空武器領域。

二、背景技術

與本發明相近的技術，是盤式太陽能熱發電系統及塔式太陽能熱發電系統(引自《新能源發電技術》中國電力出版社)。

?????????????????????盤式太陽能熱發電系統

利用旋轉拋物面反射鏡收集太陽能，這是一個很早就提出的概念。早在19世紀70年代，在法國巴黎近郊建成的小型太陽能動力站，就是一個早期的點聚焦盤式太陽能動力系統。只是近年來，隨著新型動力機械和其它相關技術的迅速發展，以至將旋轉拋物面反射鏡配合新型動力發電機組構成現代的盤式太陽能熱發電裝置。

近20年來，開發盤式太陽能熱發電裝置的最初目的是為了空間應用。根據已有的數據分析，盤式太陽能熱發電裝置和太陽能光伏發電裝置相比，其單位發電功率的裝置重量更輕一些。作為空間應用，這是一個十分重要的技術參數?，F今，更主要的應用目的，是為解決邊遠荒漠地區的供電問題，這在經濟上可能更為合算。

盤式太陽能熱發電系統以單個旋轉拋物面反射鏡為基礎，構成一個完整的聚光、集熱和發電單元。由于以單個旋轉拋物面反射鏡不可能做得很大，因此這種太陽能熱發電裝置的單個功率都比較小，一般為5～50kW。它可以分散地單獨進行發電，也可以由多個組成一個較大的發電系統。

?????????????????????裝置構成

盤式太陽能熱發電系統的工作原理比較簡單。利用旋轉拋物面反射鏡，將入射陽光聚集在一點上，即為點聚焦。在焦點處放置陽光接收器，加熱工質，驅動動力發電裝置發電；或在焦點處直接放置發動機組發電，如由斯特林發動機組構成的盤式太陽能斯特林發電裝置，技術上更為先進。

盤式太陽能熱發電裝置大體上由3部分組成：旋轉拋物面反射鏡、接收器和跟蹤裝置。

(一)旋轉拋物面反射鏡

旋轉拋物面反射鏡的鏡面結構和槽型拋物面反射鏡的鏡面結構完全一樣，通常都是鍍銀玻璃背面鏡。一個旋轉拋物面反射鏡一般由幾十塊鏡面組構而成，用鋼結構環作支撐體，整個盤鏡通過太陽高度角和方位角齒輪傳動機構安裝在混凝土或鋼結構機架上。高度角齒輪傳動減速比為18300∶1，方位角齒輪傳動減速比為23850∶1，由此通過雙軸跟蹤裝置控制及時跟蹤太陽。

盤式反射鏡的聚光比可高達500～6000。焦點處可以產生很高的溫度，一般都在650℃以上。

(二)接收器

接收器通過支撐桿安裝在盤式反射鏡的焦點上。現有的試驗裝置采用了兩種動力發電方式，一種是有機工質蘭金循環動力機發電，一種是氣體工質布勞頓循環斯特林發動機發電。

1.有機工質蘭金循環動力機發電

這種動力發電系統的接收器，多為直流式空腔型鍋爐，載熱工質多用硅油，其優點是接收器不承壓，這樣接收器質量很輕，設計運行和維護都比教簡單。接收器外包保溫層，開口處裝風罩，以減少接收器的熱損失。進出油管沿接收器支撐桿敷設。這樣可以減少遮陽和防止機械損傷。

有機工質多為甲苯，采用單級軸流式汽輪機帶動高速交流發電機發電，機組安裝在鏡架旁，與盤鏡對稱布置，起到對盤鏡的重力平衡作用。工質通過熱交換器與硅油進行換熱，汽輪機工質入口溫度為400℃。

2.氣體工質布勞頓循環斯特林發動機發電

這種動力發電系統，是將斯特林發電機組直接安裝在盤式反射鏡的焦點處。聚焦的陽光直接落在發動機頭部的吸熱組件上，加熱其內部的氣體工質。這種系統的運行溫度多在800～1000℃。

斯特林發動機為閉環活塞式發動機，它是一種古老的動力機，早在1816年即為蘇格蘭人R.Stirling所發明，所以稱為斯特林發動機。它的出現和應用遠早于目前已經普及應用的內燃機。

斯特林循環的工質為氦氣，它由外部供熱推動循環工作，所以斯特林發動機也稱外燃機。整個斯特林循環由兩個等溫過程和兩個等容過程組成，即等溫壓縮、等容加熱、等溫膨脹和等容放熱。在膨脹過程中氣體工質加熱，在壓縮過程中氣體工質放熱。由于循環是在等溫下加熱和放熱的，滿足熱力學第二定律，所以理論上斯特林循環的熱效率和具有最大熱機效率的卡諾循環相同。因此，實際的斯特林發動機的效率，在相同的運行溫度范圍內，比任何一種熱機的效率都要高。

(三)跟蹤裝置

盤式聚光器采用雙軸跟蹤裝置，其基本工作方式和塔式電站中定日鏡的跟蹤方式完全相同。在盤式太陽能熱發電裝置中，聚光器由跟蹤裝置控制鏡架的高度角和方位角齒輪傳動，使反射鏡跟蹤太陽。

???????????????塔式太陽能熱發電系統