Рабочий профиль современных гелиотехнических линз Фре­неля (ЛФ) представляет набор призматических элементов, при этом преломляющие способности этих элементов подобраны в соответст­вии с необходимыми принципами формирования освещённости на поверхности приёмника излучения. Основными типами рабочего профиля являются кольцевой концентрический, формирующий све­товой поток в фокальное пятно, и линейный профиль, формирую­щий фокальную полосу [2.2, 2.3].

Рассмотрим построение профилей и схему светопропускания ЛФ нарис. 2.1.

Основные элементы профиля линзы: грань рабочего профиля, определяемая углами а, толщина несущего слоя tH, высота рабочего профиля h, фокусное расстояние f, шаг рабочего профиля s. Расчёт профиля линзы сводится к определению углов сії и атах, соответст­вующих текущим и максимальным значениям расстояния Rj и Rmax радиусов рабочего профиля от главной оптической оси при задан­ном фокусном расстоянии f, коэффициенте преломления материала линзы п, толщинах tH Htp.

Для линзы (рис. 2.1, а) величина а определяется из соотноше­ния:

Для линзы с профилем по рис. 2.1, б величину углов а опре­деляют из выражения

а — солнечная радиация приходит с гладкой стороны линзы;
б — радиация с рабочей (профилированной) стороны

При выводе формул (2.1) и (2.2) принято, что размеры приём­ника излучения значительно превосходят величину солнечного изо­бражения в фокусе и можно пренебречь величинами tH и tp.

Максимальное значение и Um для профиля на рис. 2.1, а уста­навливаются по следующему принципу: при увеличении R увеличивает­ся а и при некоторых значениях R^ определяется по формуле:

Rmax = f Ctg (arc Sin — ), (2.3)

n

т. е. на гранях c R^ происходит полное внутренние отражение. Так, для линзы с f = 320 мм, выполненной из органического стекла с п = 1,49, Rmax = 353 мм. Естественно, что для а, близких к углу полного внут­реннего отражения, характерны большие потери, поэтому в реальных линзах наибольшие значения а должны быть меньше