Форма отражающей поверхности параболоида образуется вращением параболы вокруг оси симметрии. Одно из свойств пара­болы — сходимость всех световых лучей, падающих параллельно главной оптической оси (оси симметрии) в фокусе F. Параболоид создаёт изображение удалённого предмета в фокальной плоскости.

Описанию распределения плотности энергии в фокусе пара­болоидных концентраторов посвящено много работ [1.1, 1.2, 1.3]. Парабола относится к разряду высокопотенциальных концентрато­ров, концентрация излучения которых может превысить 104.

Кратко рассмотрим формирование освещенности в фокальном пятне параболоида, эти сведения потребуются нам при оценке каче­ства поверхности концентраторов, расчёта плотности облучения в фокальных областях, для сравнения формирования пятна для отра­жательных систем и линзовых.

На рис. 1.1 показана схема формирования фокального пятна параболоида: элементарный солнечный луч с угловым размером 2ср0 (2ср0= 32 угл. мин., или 2 х 0,004654 рад) отражается от поверхности концентратора и попадает на фокальную плоскость, где след этого луча представляет собой элементарный эллипс с полуосями:

а =——— ^4 = (1.1)

(l + cosu)cosu 1 + COS и

где р = 2f — фокальный параметр параболы; f — фокусное расстоя­ние.

От разных радиальных зон отражающей поверхности концен­тратора (с разными углами и) эллипсы имеют разные размеры, кото­рые, накладываясь друг на друга, формируют плотность фокального облучения. Самой приближенной оценкой максимальной плотности излучения в фокусе является подсчёт по формуле:

Ер = Ротр Sin2 UmE0, (1.2)

<Ро

где р01р — коэффициент отражения концентратора; ф0 — угол раскры­тия элементарного солнечного луча; Um — наибольший угол раскры­тия параболоида на сторону (угл. град.); Е0 — плотность солнечной радиации (Вт/м2).

Несовершенство отражающей поверхности концентратора при этом приводит к размытию пятна вследствие несовпадения их центров по случайному закону. Лучше всего освещённость в фо­кальном пятне (Ег) описывается кривой нормального распределения Гаусса:

где г — радиус в фокальной плоскости; h — мера точности концентра­тора, характеризует форму распределения облучённости.

На рис. 1.2 показано влияние меры точности h на характер распределения энергии по фокальному пятну (максимальное значе­ние меры точности h = 4 град-1 или hK= 229 рад-1, соотношение меж­ду этими значениями определяется выражением h = Ькл/180).

С технологической точки зрения определять неточности по­верхности в процессе изготовления концентраторов и оценивать от­дельные технологические этапы по вносимым погрешностям удоб­нее по отклонениям луча от точки расчётного фокуса, что можно проверить непосредственно в процессе осуществления технологии и определить среднеквадратическую погрешность поверхности. На рис. 1.3 приведена связь между среднеквадратической погрешностью

р/2

Рис. 1.1. Схема формирования фокального пятна в фокусе
параболоидных концентраторов

Лк, раГ*

Рис. гі.3. Связь меры точности hK со среднеквадратической погрешностью ■отклонений лучей от расчётного фокуса (стк) параболоидных концентра — . Второв при разных значениях углового размера солнечного диска

(для Земли 16’)

отклонения реальных лучей от расчётной точки фокуса и мерой точ­ности [1.4]. Ниже будут рассмотрены вопросы определения средне­квадратической угловой погрешности при оптических испытаниях концентраторов, результаты которых по рис. 1.3 могут быть пред­ставлены как энергетические характеристики в фокальном пятне.