УСТРОЙСТВО УЧЕТА ИНСОЛЯЦИИ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ, ПОСТУПАЮЩЕЙ НА ЕДИНИЦУ ПЛОЩАДИ

Полезная модель относится к области измерительной техники, а именно к приборам для измерения солнечной инсоляции. Она может быть использована для мониторинга окружающей среды: в метеорологии, климатологии, гелиотехнике.
Известна система Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства, изучающая солнечную активность во всех регионах, основанная на круглосуточном отслеживании спутниковой группировкой интенсивности солнечной энергии по всей площади планеты и представлении полученной информации в виде таблиц. Полученные данные используются для расчета эффективности применения источников энергии, использующих солнечную активность, и характеризующиеся параметром солнечной инсоляции. (Левшин А.В. «Расчет инсоляции по данным НАСО» Материалы 21 региональной научно-практической конференции ФГБОУ ВО Амурский государственный университет секция 2, 2020 г., С. 35).
Недостатком этой системы является определение данных солнечной инсоляции на значительных по площади территориях, что приводит к усреднению результатов и, следовательно, большой погрешности.
Известно устройство в виде прибора АТ-50, содержащего два спая термоэлементов. Активный спай (горячий) соединен с зачерненным диском, воспринимающим прямую солнечную радиацию, а пассивный спай (холодный) - с корпусом прибора так, чтобы на него не попадали прямые лучи солнца. Под действием солнечной радиации приемник нагревается, и между спаями возникает разность температур, что приводит к возникновению электродвижущей силы, измеряемой гальванометром. (Справочник по гидрометеорологическим приборам и установкам, Ленинград, 1971, С. 41).
Недостатком этого устройства является низкая надежность в экстремальных климатических условиях, сложность в эксплуатации и невозможность вести непрерывную запись в автономном режиме.
Наиболее близким к предполагаемой полезной модели является Мендосинский магнито-левитационный солнечный мотор, содержащий четырехсторонний ротор квадратного сечения, вал, два набора обмоток, солнечные батареи, постоянные кольцевые магниты, отталкивающие магниты, статор ротора в виде постоянного магнита, причем выход солнечных батарей соединен с входом обмоток, выход которых соединен с четырехсторонним ротором квадратного сечения, при этом он насажен на вал, расположенный горизонтально, на каждом конце которого расположены кольцевые постоянные магниты, взаимодействующие с отталкивающими магнитами, а под ротором расположен статор в виде постоянного магнита. (Журнал «Электрик Инфо», Мендосинский мотор - устройство и принцип работы, особенность использования, 26.07.2019, С. 19).
Недостатком известной конструкции является то, что Мендосинский магнито-левитационный солнечный мотор ввиду малой мощности не нашел реализации в каких-либо технологиях и не применялся в качестве элемента технических конструкций.
Задачей предполагаемой полезной модели является определение значений инсоляции солнечной энергии за выбранные промежутки времени, поступающей на единицу площади, позволяющих оценить целесообразность и рентабельность применения на данных площадях устройств, работающих на солнечной энергии.
Поставленная задача решается тем, что известное устройство, содержащее четырехсторонний ротор квадратного сечения, вал, два набора обмоток, солнечные батареи, постоянные кольцевые магниты, отталкивающие магниты, статор ротора в виде постоянного магнита, оно содержит счетчик числа оборотов, таймер, устройство записи, блок регистрации, причем выход солнечных батарей соединен с входом двух наборов обмоток, выход которых соединен с входом четырехстороннего ротора квадратного сечения, выход которого соединен с входом статора в виде постоянного магнита, при этом он насажен на вал, расположенный горизонтально, на каждом конце которого расположены кольцевые постоянные магниты, взаимодействующие с отталкивающими магнитами, а выход вала соединен с входом счетчика числа оборотов, выход которого соединен с одним входом устройства записи, при этом выход таймера соединен со вторым входом устройства записи, который соединен с входом блока регистрации.
На фигуре схематично представлено устройство учета инсоляции солнечной энергии, поступающей на единицу площади. Устройство содержит четырехсторонний ротор квадратного сечения 1, вал 2, два набора обмоток 3, солнечные батареи 4, постоянные кольцевые магниты 5, отталкивающие магниты 6, статор ротора в виде постоянного магнита 7, счетчик числа оборотов 8, таймер 9, устройство записи 10, блок регистрации 11.
При этом выход солнечных батарей 4 соединен с входом двух наборов обмоток 3, выход которых соединен с входом четырехстороннего ротора квадратного сечения 1, выход которого соединен с входом статора в виде постоянного магнита 7, при этом он насажен на вал 2, расположенный горизонтально, на каждом конце которого жестко закреплены кольцевые постоянные магниты 5, взаимодействующие с отталкивающими магнитами 6, а выход вала 2 соединен с входом счетчика числа оборотов 8, выход которого соединен с одним входом устройства записи 10, при этом выход таймера 9 соединен со вторым входом устройства записи 10, выход которого соединен с входом блока регистрации 11.
Работа устройства учета инсоляции солнечной энергии осуществляется следующим образом. Статическое состояние ротора определяется магнитными свойствами постоянных кольцевых магнитов 5, расположенных на валу 2 ротора 1 и их взаимодействием с отталкивающими магнитами 6, расположенными в основании, что обеспечивает состояние левитации ротора 1. Солнечный свет, падая на одну из солнечных батарей 4, жестко закрепленных на четырехстороннем роторе квадратного сечения 1, генерирует электрический ток, проходящий по обмотке ротора 3 и производящий магнитное поле, которое взаимодействует с полем статора ротора 7, выполненного в виде постоянного магнита и находящегося под ротором 1. В результате данного взаимодействия ротор 1 приводится во вращение, при котором следующая солнечная батарея 4 перемещается к источнику света и возбуждает ток во второй обмотке 3. Процесс повторяется до тех пор, пока на солнечные батареи 4 падает солнечный свет, причем скорость вращения ротора 1 зависит от величины инсоляции. Чем больше величина инсоляции, тем быстрее вращается ротор 1. С вала ротора 2 происходит съем информации динамики процесса по средствам счетчика числа оборотов 8, причем периодичность снятия показаний со счетчика оборотов 8 определяется работой таймера 9, настроенного на продолжительность суток или 24 часа, определяющего работу устройства записи 10, которое формирует и передает информацию в блок регистрации 11. Таким образом, учет инсоляции солнечной энергии, поступающей на единицу площади, определяется количеством числа оборотов ротора 1 за единицу времени.
Полезная модель за счет конструктивных особенностей, заключающихся в отсутствии двигающихся механических частей и эффекта трения, автономности работы, не требующей дополнительной энергии, обеспечивает учет инсоляции солнечной энергии малых площадей, что позволит оценить целесообразность и рентабельность применения на данных площадях устройств, работающих на солнечной энергии.