1
ФИЗИКА-ТЕХНИКА ИНСТИТУТИ, ИОН-ПЛАЗМА ВА ЛАЗЕР ТЕХ-
НОЛОГИЯЛАРИ ИНСТИТУТИ, САМАРҚАНД ДАВЛАТ
УНИВЕРСИТЕТИ ҲУЗУРИДАГИ ИЛМИЙ ДАРАЖАЛАР БЕРУВЧИ
DSc.27.06.2017. FM./T.34.01 РАҚАМЛИ ИЛМИЙ КЕНГАШ
МАТЕРИАЛШУНОСЛИК ИНСТИТУТИ
ОРЛОВ СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ
ҚУЁШЛИ ҚУРИЛМАЛАРНИ КУЗАТИШ ТИЗИМЛАРИ
ПАРАМЕТРЛАРИНИ АСОСЛАШ ВА ИШЛАБ ЧИҚИШ
05.05.06 – Қайта тикланадиган энергия турлари
асосидаги энергия қурилмалари
ТЕХНИКА ФАНЛАРИ БЎЙИЧА ФАЛСАФА ДОКТОРИ (PhD)
ДИССЕРТАЦИЯСИ АВТОРЕФЕРАТИ
Тошкент – 2018 йил
2
УДК
662.997:537.22
Техника фанлари бўйича фалсафа доктори (PhD)
диссертацияси автореферати мундарижаси
Оглавление автореферата диссертации
доктора философии (PhD) по техническим наукам
Contents of dissertation abstract
of doctor of philosophy (PhD) on technical sciences
Орлов Сергей Александрович
Қуѐшли қурилмаларни кузатиш тизимлари параметрларини асослаш ва
ишлаб чиқиш.........................................................................................
3
Орлов Сергей Александрович
Обоснование параметров и разработка систем слежения солнечных
установок......................................…...……………....................................... 23
Orlov Sergey Aleksandrovich
Development and justification of the parameters of tracking systems for
concentrators of solar installations...............................................................
45
Эълон қилинган ишлар рўйхати
Список опубликованных работ
List of published works …………………………………………………….. 449
3
ФИЗИКА-ТЕХНИКА ИНСТИТУТИ, ИОН-ПЛАЗМА ВА ЛАЗЕР ТЕХ-
НОЛОГИЯЛАРИ ИНСТИТУТИ, САМАРҚАНД ДАВЛАТ
УНИВЕРСИТЕТИ ҲУЗУРИДАГИ ИЛМИЙ ДАРАЖАЛАР БЕРУВЧИ
DSc.27.06.2017. FM./T.34.01 РАҚАМЛИ ИЛМИЙ КЕНГАШ
МАТЕРИАЛШУНОСЛИК ИНСТИТУТИ
ОРЛОВ СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ
ҚУЁШЛИ ҚУРИЛМАЛАРНИ КУЗАТИШ ТИЗИМЛАРИ
ПАРАМЕТРЛАРИНИ АСОСЛАШ ВА ИШЛАБ ЧИҚИШ
05.05.06 – Қайта тикланадиган энергия турлари
асосидаги энергия қурилмалари
ТЕХНИКА ФАНЛАРИ БЎЙИЧА ФАЛСАФА ДОКТОРИ (PhD)
ДИССЕРТАЦИЯСИ АВТОРЕФЕРАТИ
Тошкент – 2018 йил
4
Техника фанлари бўйича фалсафа доктори (PhD) диссертацияси мавзуси Ўзбекистон
Республикаси Вазирлар Маҳкамаси ҳузуридаги Олий аттестация комиссиясида
B2017.3.PhD/T415 рақам билан рўйхатга олинган.
Диссертация Материалшунослик институтида бажарилган.
Диссертация автореферати икки тилда (ўзбек, рус, инглиз (резюме)) Илмий кенгаш
веб-саҳифасида (fti.uz) ва «ZiyoNet» ахборот-таълим порталида (
жойлаштирилган.
Илмий рахбар:
Кличев Шавкат Исакович
техника фанлари доктори
Расмий оппонентлар:
Искандаров Зафар Самандарович
техника фанлари доктори, профессор
Эргашев Сирожиддин Фаѐзович
техника фанлари доктори, профессор
Етакчи ташкилот:
Қарши давлат университети
Диссертация ҳимояси Физика-техника институти, Ион-плазма ва лазер технология-
лари институти, Самарқанд давлат университети ҳузуридаги DSc.27.06.2017. FM./T.34.01
рақамли Илмий кенгашнинг 2018 йил «__» __________ соат ____ даги мажлисида бўлиб
ўтади. (Манзил: 100084, Тошкент шаҳри, Бодомзор йўли кўчаси, 2б-уй. Тел./факс: (99871)
235-42-91; e-mail: info.fti
), Физика-техника институти мажлислар зали).
Диссертация билан Физика-техника институтининг Ахборот-ресурс марказида та-
нишиш мумкин ( 7 рақам билан рўйхатга олинган). Манзил: 100084, Тошкент шаҳри, Бо-
домзор йўли кўчаси, 2б-уй. Физика-техника институти. Тел./факс: (99871) 235-30-41.
Диссертация автореферати 2018 йил «____»____________да тарқатилди.
(2018 йил «____» _____________ даги 7 рақамли реестр баѐнномаси).
Н.Р. Авезова
Илмий даражалар берувчи
Илмий кенгаш раиси,
т.ф.д.. катта илмий ходим
А.В. Каримов
Илмий даражалар берувчи Илмий
кенгаш илмий котиби, ф.-м.ф.д., профессор
И.Г. Атабаев
Илмий даражалар берувчи Илмий
кенгаш қошидаги илмий семинар раиси,
ф.-м.ф.д., профессор
5
КИРИШ (фалсафа доктори (PhD) диссертацияси аннотацияси)
Диссертация мавзусининг долзарблиги ва зарурати.
Жаҳон амали-
ѐтида Қуѐш энергиясидан фойдаланиш соҳасида нурни йиғувчи концентра-
торлардан фойдаланиш самарадорлигини ошириш истиқболли йўналишдан
бўлиб, концентраторларни оптимал режимда ишлашини таъминлаш муҳим
вазифалардан ҳисобланади. Бу жихатдан концентраторларда йиғилаѐтган
нурлар харакатини мунтазам кузатиш тизимларини ишлаб чиқиш, уларнинг
техник-иқтисодий кўрсатгичларини, биринчи навбатда концентраторларда
кузатиш тизимини такомиллаштириш асосий вазифалардан бири ҳисоб-
ланади.
Ҳозирги кунда дунѐда энергия тежовчи қуѐший қурилмаларнинг
самарадорлигини ошириш мақсадида уларнинг кузатиш тизимларига катта
эътибор қаратилмоқда. Бу борада қуйидаги йўналишлардаги мақсадли илмий
тадқиқотларни, жумладан, концентраторларнинг энергетик ва жамлаш
характеристикаларининг оптик ва дастурий кузатиш тизимини ишлаб чиқиш,
концентратор ва гелиостатлар кузатиш хатоликларини бартараф қилиш усул-
ларини ишлаб чиқиш, оптик кузатув датчикларини ва кузатиш жараѐнларини
тадқиқ қилиш, қуѐш нурланиши концентраторларининг оптик ва дастурий
кузатув тизимлари хатолигини аниқлаш усулларини ишлаб чиқиш, гелиос-
татларни дастурий бошқариш тизимларини ишлаб чиқишга оид илмий
изланишларни амалга ошириш муҳим вазифалардан ҳисобланади.
Ўзбекистон Республикасини янада ривожлантириш бўйича Ҳаракатлар
стратегиясига кўра, принципиал жиҳатдан янги маҳсулот ва технология тур-
ларини ўзлаштириш, шу асосда ички ва ташқи бозорларда миллий то-
варларнинг рақобатбардошлигини таъминлаш масалаларига алоҳида эътибор
қаратилмоқда. Фаол тадбиркорлик, инновацион ғоялар ва технологияларни
қўллаб-қувватлаш йилида олинган илмий натижаларни ҳозирги замон талаб-
ларига жавоб берадиган даражага олиб чиқиш алоҳида эътиборга сазовор. Бу
жиҳатдан, концентраторларни нурга йўналтиришга мўлжалланган қурилма-
ларнинг янги турларини ва конструкцияларини оптималлаштириш долзарб
масалалардан бири бўлиб, қуѐш электростанцияларинин ажралмас қисми
ҳисобланади. Жумладан, фойдаланиладиган концентраторларда кузатиш
тизимлари аниқлилига қўйиладиган талабларни асослаш, оптик датчикларни
ишлаб чиқиш ҳамда концентраторларда кузатиш тизимининг дастурларини
ишлаб чиқиш бўйича юқори натижаларга эришилган. Шунга кўра,
фойдаланиладиган концентраторларда кузатиш тизимлари аниқлилига
қўйиладиган талабларни асослаш, оптик датчиклар ишлаб чиқиш ҳамда
концентраторларда кузатиш тизими дастурининг алгоритмини ишлаб чиқиш
муҳим аҳамиятга эга.
Ўзбекистон Республикаси Президентининг 2017 йил 7 февралдаги ПФ-
4947-сонли «Ўзбекистон Республикасини янада ривожлантириш бўйича
Ҳаракатлар стратегияси тўғрисида»ги Фармонини, 2017 йил 13 февралдаги
ПҚ–2772 -сон «2017–2021 йилларда электротехника саноатини ривожланти-
ришнинг устувор йўналишлари тўғрисида»ги ва 2017 йил 17 февралдаги ПҚ-
6
2789-сон «Фанлар академияси фаолияти, илмий тадқиқот ишларини ташкил
этиш, бошқариш ва молиялаштиришни янада такомиллаштириш чора-
тадбирлари тўғрисидаги»ги Қарорлари ҳамда мазкур фаолиятга тегишли
бошқа меъѐрий-ҳуқуқий ҳужжатларда белгиланган вазифаларни амалга
оширишга ушбу диссертация тадқиқоти муайян даражада ҳизмат қилади.
Тадқиқотнинг республика фан ва технологиялари ривожланиши
устувор йўналишларига мослиги.
Мазкур тадқиқот
республика фан ва
технологиялар ривожланишининг II «Энергетика, энергоресурс тежамкор-
лиги», хамда IV «Қайта тикланувчи энергия манбаларини ишлатиш усул-
ларини ривожлантириш, бошқа илғор технологиялар ва фотоника, нанотех-
нологиялар асосидаги қурилмалар ва технологияларни яратиш» устувор йў-
налиши доирасида бажарилган.
Муаммонинг ўрганилганлик даражаси.
Бугунги кунда қаралаѐтган
энергетик тизимларда қуѐш ҳаракатини кузатиш тизимларини ўрганиш,
қуѐшдан келаѐтган максимал энергияни ушлаб қолиш ва энг яхши
йўналишини аниқлаш борасида етакчи илмий тадқиқот муассасалари
томонидан катта эътибор қаратилмоқда. Жумладан, Шимолий Каролина
давлат университетининг олими М.Хан (АҚШ), Малайзия университетидан
Надя Аль – Роусан (Малайзия), Фуцзиан қишлоқ ва ўрмон хўжалиги
университети олими Вальтер Нсенгиюмва (Хитой Халқ Республикаси),
Монастир университети олими Тапир Маалтааллах (Тунис) лар томонидан
оптималлашган параметрларга эга юқори аниқликдаги замонавий кузатиш
тизимларини ишлаб чиқиш бўйича жадал ишлар олиб борилмоқда. Бундан
ташқари, DLR Немис маркази (Deutsches Zen-trum (Германия) ва Қайта
тикланувчи энергия миллий лабораториясида (АҚШ) юқори самадорликка
эга кузатув тизимлари ва иқтисодий жиҳатдан самарадор конструкцияларни
ишлаб чиқиш борасидаги ўхшаш тадқиқотлар олиб борилмоқда.
Россияда кузатиш тизимларини ишлаб чиқиш муаммолари билан
Россия Фанлар академияси А.Ф. Иоффе номидаги Физика-техника институти
олими В.М Андреев, Астрофизика ИИЧБ олими Н.П. Икрянников, ҳамда
Бутунроссия қишлоқ хўжалиги электрлаштириш илмий-тадқиқот институти
олими В.В. Харченколар шуғулланмоқда. Таклиф этилаѐтган кузатиш
тизимлари олис ҳудудларда қайта тикланадиган энергия манбалари
асосидаги микро тармоқ таркибида ишловчи қуѐший электростанцияларда
фойдаланиш учун истиқболли аҳамият касб этади.
Академик Р.А.Захидов, Д.И. Тепляков, Ш.И. Клычев ва И.М.
Рубановичларнинг
илмий
ишларида
прожектор
синфига
мансуб
концентраторлари ўқининг қуѐш марказидан оғиши (дефокусировка
бурчаги)ни унинг энергетик характеристикаларига таъсирини ҳамда
номутаносиблик бурчаги билан датчикнинг чиқиш сигнали орасидаги
боғлиқликни аниқлаш бўйича ҳисобий ва тажрибавий тадқиқотлар олиб
борилган. Ушбу тадқиқотларда концентраторларнинг қўлланилиш мақсади
ва бошқарув усулларига боғлиқ ҳолда зарурий кузатиш аниқлигини асослаш
7
нуқтаи назаридан Қуѐшни кузатиш аниқлигини ошириш масалалари деярли
ўрганилмай қолган.
Тадқиқотнинг диссертация бажарилган илмий-тадқиқот муассаса-
сининг илмий-тадқиқот ишлари режалари билан боғлиқлиги.
Диссер-
тация тадқиқоти Материалшунослик институти илмий-тадқиқот ишлари
режасининг ФА-А13-Ф026-сон «Оптимал технологик режимларни амалга
ошириш ва қуѐш энергиясини қайта ўзгартириш учун Катта Қуѐш Печининг
функционал имкониятларини кенгайтириш» (2009-2011), А4-ФА-0-11780-сон
«3÷20 кВт қувватли электр ва иссиқлик энергияси ишлаб чиқарувчи юқори
самарадор, иқтисодий тежамкор кўзгули-мужассамлаштирувчи тизим асоси-
да қуѐш автоном юқори ҳароратли энергетик қурилмасини ишлаб чиқиш»
(2012-2014) мавзусидаги лойиҳалар доирасида бажарилган.
Тадқиқотнинг мақсади
оптик кузатиш тизимлари датчигини ишлаб
чиқиш ва турли мақсадли концентраторларнинг оптик ва дастурий кузатув
системалари аниқлигига қўйиладиган талабларни асослашдан иборат.
Тадқиқотнинг вазифалари
:
концентратор энергетик ва мужассамлаш характеристикаларининг оп-
тик ва дастурий кузатиш тизими хатоликларига боғлиқлигини экспери-
ментал ва хисоблаш усуллари оркали тадқиқ қилиш ва концентратор ва
гелиостатлар кузатиш хатоликларига куйиладиган талабларни асослаш;
узлуксиз оптик кузатув датчикларини ишлаб чиқиш ва тадқиқ қилиш;
қуѐш нурланиши концентраторлари оптик ва дастурий кузатув тизим-
лари хатолигини аниқлаш методикасини ишлаб чиқиш;
Катта Қуѐш Сандони (КҚС) гелиостатларини дастурий бошқариш
тизими алго-ритмини Ер ўқи нутацияси ва азимутал ўқ айланишининг
новертикаллигини хисобга олган холда ишлаб чиқиш.
Тадқиқотнинг объекти
қуѐш нурланиши концентратори ва гелиос-
татларидан иборат.
Тадқиқотнинг предмети
концентратор ва гелиостатларни дастурий
бошқариш алгоритми ва оптик кузатув тизимларидаги жараѐнлардан иборат.
Тадқиқотнинг усуллари.
Мазкур ишда геометрик оптика сохасида,
фотометрия, қуѐш нурланиши концентратцияси майдонида сонли модделлаш
ва замонавий ахборот технолгиялари қўлланилган.
Тадқиқотнинг илмий янгилиги
қуйидагилардан иборат:
нуқтали ва чизиқли қуѐш нурланиши концентраторларининг энергетик
ва концентрациялаш характеристикаларига кузатиш аниқлигининг таъсири
асосланган ва аниқланган, қуѐш ўчоғи концентраторлари учун ҳам кузатиш-
нинг аниқлигининг оқим ва концентрацияга таъсири бурчаги икки дақиқадан
ошиқ бўлганда намоѐн бўла бошлаши кўрсатилган;
60 градусгача кузатиш майдонига эга ва фарқланиш бурчаги бир хил
бўлгандаги сигналлар фарқини максимал таъминловчи оптик датчикнинг
оптимал параметрлари аниқланган;
гелиостат ва концентраторларнинг азимутал ўқи вертикал бўлмас-
лигини аниқлаш учун қурилма ва услуб ишлаб чиқилган;
8
гелиостат ва концентраторларнинг қуѐшни кузатиш динамикасини
аниқлаш усули ишлаб чиқилган;
Ер шари ўқи нутацияси ва импульс моменти ҳамда азимутал ўқи верти-
кал бўлмаслигини ҳисобга олувчи гелиостат ва концентраторларни бошқа-
риш дастурининг алгоритми ишлаб чиқилган.
Тадқиқотнинг амалий натижалари
қуйидагилардан иборат:
аниқ ва чизиқли қуѐш нурланиши концентраторлари кузатув хатолик-
ларига қўйиладиган талаблар аниқланган;
концентратор ва гелиостатлар азимутал айланиш ўқи новертикаллиги-
ни аниқлаш учун қурилма ва услуб ишлаб чиқилган;
ўзининг юқори сезувчанлиги ва соддалиги билан фарқланадиган оптик
датчикнинг намунаси ишлаб чиқилган.
Тадқиқот натижаларининг ишончлилиги
ўтказилган эксперимен-
тал тадқиқотлар таҳлили, тадқиқоти ва синтези учун стандарт дастурий
таъминот қўллангани билан тасдиқланади. Натижаларнинг тўғрилиги бошқа
муаллифларнинг натижалари билан қиѐсий таҳлил қилиш, мавжуд физик
методологиялар доирасида изоҳлаш, шарҳлаш ва яратилган қурилмаларни
эксплуатация қилиш тажрибаси билан тасдиқланган.
Тадқиқот натижаларининг илмий ва амалий аҳамияти.
Олинган
натижаларнинг илмий ахамияти шундаки, азимутал ўқининг новертикал-
лигини аниқлаш усуллари тўғрисидаги тушунчаларни кенгайтиради.
Тадқиқот натижаларининг амалий аҳамияти шундаки, ишлаб чиқилган
оптикавий кузатиш датчиклари ва дастурий кузатиш тизимлари гелиостат ва
Қуѐш концентраторларини юқори даражада аниқлик билан бошқариш
имконини беради.
Тадқиқот натижаларининг жорий қилиниши.
Турли мақсадларда
фойдаланиладиган концентратор кузатиш аниқлигига қўйиладиган талаблар-
ни асослаш ва ишлаб чиқиш, оптик ва дастурий кузатиш тизими хато-
ликларини баҳолашнинг экспериментал ва ҳисоблаш методикаларини тадқиқ
қилиш асосида:
қуѐш нурланиши концентраторларини бошқариш учун мўлжалланган
азимутал айланма ўқи новертикаллигини аниқлаш бўйича «Азимутал ай-
ланма ўқи новертикаллигини аниқлаш усули»га Ўзбекистон Ресубликаси
Интеллектуал мулк Агентлигининг ихтирога патенти олинган (№ IAP 04953,
2014 йил 30 сентябрь). Ишлаб чиқилган усулни қўллаш Қуѐшнинг азимут
бўйлаб кўринма ҳаракатини аниқ кузатиш имконини берган;
гелиостатлар азимутал ўқининг новертикаллигини аниқлаш қурилмаси
Материалшунослик институти Катта Қуѐш Сандони гелиостатлари ҳарака-
тини бошқариш бўйича алгоритмлар ва дастурларни ишлаб чиқишда фойда-
ланилган (Ўзбекистон Фанлар академиясининг 2018 йил 21 февралдаги №
2/1255-473 сонли маълумотномаси). Ишланмадан фойдаланиш гелиостатлар
харакатларини дастурли бошқариш имконини берган.
Тадқиқот натижаларининг апробацияси.
Мазкур тадқиқот натижа-
9
лари 3 та халқаро илмий-амалий конференцияларда маъруза кўринишида
баѐн этилган ва муҳокамадан ўтказилган.
Тадқиқот натижаларининг эълон қилиниши.
Диссертация мавзуси
бўйича жами 9 та илмий иш чоп этилган бўлиб, улардан Ўзбекистон
Республикаси ОАКнинг диссертация ишларини асосий илмий натижаларини
чоп этиш тавсия этилган илмий нашрларда 4 та илмий мақола нашр этилган,
халқаро ва республика конференциялари материалларида 4 та маъруза эълон
қилинган, битта ихтиро учун патент олинган.
Диссертациянинг ҳажми ва тузилиши.
Диссертация таркиби кириш,
тўртта боб, хулоса, фойдаланилган адабиѐтлар рўйхати ва иловадан иборат.
Диссертациянинг ҳажми 130 бетни ташкил этади.
ДИССЕРТАЦИЯНИНГ АСОСИЙ МАЗМУНИ
Кириш
қисмида ўтказилган тадқиқотларнинг долзарблиги ва зару-
рияти асосланган, тадқиқотнинг мақсади ва вазифалари, объект ва пред-
метлари тавсифланган, Республика фан ва технологиялари ривожланиши-
нинг устувор йўналишларига мослиги кўрсатилган, тадқиқотнинг илмий
янгилиги ва амалий натижалари баѐн қилинган, олинган натижаларнинг
илмий ва амалий аҳамияти очиб берилган, тадқиқот натижаларини амали-
ѐтга жорий қилиш, нашр этилган ишлар ва диссертация тузилиши бўйича
маълумотлар келтирилган.
Диссертациянинг
«Қуѐш нурланиши концентраторларида кузатув
тизими»
деб номланган биринчи бобида оптик ва дастурий кузатиш
масалаларида тадқиқот ҳолати қуѐш нурланиши концентраторларидаги куза-
тув тизими умумий функциялардан келиб чиққан ҳолда тахлил қилинган.
Мавжуд назарий ва экспериментал маълумотлар таҳлили асосида масаланинг
қўйилиши шакллантирилган.
Диссертациянинг
«Қуѐш нурланиши концентраторларининг энерге-
тик тавсифларига кузатув аниқлигининг таъсири»
деб номланган иккин-
чи бобида қуѐш нурланиши концентрациясига кузатув аниқлигининг таъсири
ҳисоб-тадқиқот натижалари келтирилган.
Биринчи қисмда дефокусировка бурчаги β билан кузатиш ноаниқлиги
(датчик ўқи ва қуѐш нурланишининг мослаштирилмаган бурчаги) орасидаги
боғлиқлик ва унинг концентраторни энергететик тавсифларига таъсири
кўриб чиқилган.
а)
б)
1-расм. Концентратор (а) ва гелиостат (б) дефокусировка бурчаклари
10
Умумий ҳолда кузатиш ноаниқлиги ѐки мослаштирилмаган бурчак α
концентратор ўқи ва Қуѐш нурлари ўқи орасида дефокусировка бурчаги β
пайдо бўлганда хосил бўлади (1-расм). 1-расмдан кўриниб турибдики
концентратор кузатиш режимида дефокусировка бурчаги β ва кузатиш
ноаниқлиги бурчаги α хар доим тенг, ѐки
=
(1)
Концентратор гелиостат режимида ишлаганда қайтарилган қуѐш нури
берилган йўналиши бўйича йўналтирилади, ҳамда
ва
орасидаги
боғлиқлик қуѐш нурининг гелиостатдан қайтиши орқали содир бўлади. 1 (б) -
расмдаги схемадан кўринадики, бу ҳолда дефокусировка бурчаги
датчикнинг оптик ўқи буйлаб қуѐшнинг ҳақиқий ҳолатдаги ва кайтгандан
кейинги йўналишлари орасидаги бурчакни ҳосил қилади ва бу ерда ҳам (1)
шарт бажарилади.
Шундай қилиб, концентратор ва гелиостат режимлари хар ҳил бў-
лишига қарамай иккала ҳолда ҳам (1) тенглик бажарилади. Бирок, концен-
тратор ва гелиостат бурилиш бурчаклари ўзгариши характери турличадир.
Агар концентратор режимида
β
ни йўқотиш учун концентраторни фазода
β
бурчакка бурилиши зарур бўлса, гелиостат режимида гелиостатни фақат
фазода
β/2
бурчакка бурилиши керак.
Бундан келиб чиқадики, (1) тенглик бир кўзгули ва кўп кўзгули
мужассамлаштирувчи оптик тизимлар учун умумий характерга эга эканлиги
кўринади. Таъкидлаш жоизки,
α
ва
β
бурчаклари фазовий бўлиб, уларни
концентратор (гелиостат) ва датчиклар учун турли бўлган текисликдаги
проекция бурчаклари (одатта азимут ва зенит текисликларида) ѐрдамида
назорат қили-нади ва амалга оширилади.
Демак дефокусировка бурчаги унинг азимут ва зенит проекциялари
орқали аниқланади ва бунда унинг бу проекция бурчаклари дефокусировка
бурчагидан катта бўлиши мумкин.
Масалан қуѐшнинг аниқ ҳолати учун (
с
0
) азимут
Ас
ва баландлик
h
C
бурчаклари
Ac
=
A
1
и
h
C
=
h
1
га тенг.
(
с
) мавжудлигида эса
A
2
ва
h
2
га тенг
бўлади (2-расм) Бунда
нинг проекцияси горизонтал (азимут) текисликда
A
=
A
2
-
A
1
ва вертикал (зенит) текисликда
h
=
h
2
– h
1
га тенг бўлади.
2-расм. Дефокусировка бурчагининг азимутал ва зенитал
проекцияларини аниқлаш схемаси
11
Дефокусировка бурчаги
нинг ва унинг проекциялари
A
ва
h
нинг
вақт ва ѐзги мавсум (
=23.5
0
)
бўйича ўзгариши учун куннинг икки хил вақтида
1.5 минут вақт оралиғида ўзгариши 3-расмда келтирилган.
Кўриниб турибдики, қуѐш дефокусировка бурчаги
ўзгариши йилнинг
вақтига боғлиқ ѐки қуѐш оғиш бурчаги
ва унинг вақт бўйича максимал
ўзгариши
= 0
0
бўлганда содир бўлади, бундай ҳол олдин кўрилмаган.
Таҳлиллар кўрсатдики,
бурчаги яъни қуѐшнинг турли ҳолатдаги ва
кўринадиган траекториясида
бурчакни қуйидаги кўринишда аниқлаш
мумкин:
=
З
cos
(2)
бу ерда
З
- Ернинг уз ўқи атрофида айланиш бурчак тезлиги,
- кун вақти.
бурчакнинг тезлиги
'
, качонки
кун давомида узгармас деб қабул
қилинганда
' =
/
=
З
cos
(3)
0
15 30 45 60 75 90
0
25
50
75
h
,c
c
=0с
=23.5o
h
а) туш пайтида
0
15 30 45 60 75 90
0
5
10
15
20
25
h
,c
c
=4c
=23.5o
h
б) кундузги соат 16-00 да
3-расм. Қуѐш дефокусировка бурчаги
нинг ва
унинг проекциялари
A
ва
h
нинг вақт бўйича ўзгариши,
= 41
0
.
Демак,
ва
'
ўзгариш характери концентратор жойлашган
кенгликка
боғлиқ эмас. Яна бир ҳолат, яъни куннинг ярмида,
А
ҳар доим
дефокусировка бурчаги
дан катта, соат
4-00 дан эса
ўз проекцияларидан
доим катта бўлади. Шундай қилиб,
нинг проекциясидан фойдаланиш
га
мослаштирилмаган бурчак проекциясини баҳолаш учун мақсадга мувофиқ
эмас.
бурчак проекцияси кузатув текислиги ва датчик ўқи (одатта
горизонтал ва вертикал текисликда) орқали боғланган координаталар
тизимида, яъни
ва унинг проекциялари
А
ва
h
нинг ҳақиқий кийматлари
аниқланиши зарур. (1) дан келиб чиқадики,
А
=
cos
;
h
=
sin
,
(4)
12
бу ерда
- қуѐш траекторияси проекциясининг оғиш бурчаги (ѐки датчик
ўқига перпендикуляр текисликдаги кайтган нур проекцияси). Шундай қилиб,
кузатув
ноаниқлигининг
энергетик
характеристикаларга
таъсирини
дефокусировка бурчаги
нинг
га ўтиши учун ва унинг
таъсирини
аниқлашда (1) ва (4) боғлиқликлари ҳисобга олиниши зарур. Дефокусировка
бурчаги
нинг концентраторларда мужассамлаштирувчи характеристика-
ларига боғлиқлигини фокусда ва қабул қилгич ўртасида кўриб чиқамиз.
Ўлчамлар масштаби сифатида ва натижаларни умумлаштириш мақсадида
аниқ концентраторнинг қуѐш доғи
r
P
радиусидан фойдаланамиз:
r
P
= p*
0
/[(1+ cosU
0
)* cosU
0
]
(5)
Дефокусировка бурчаги
нинг аниқ (
= 0') параболоид
концентраторнинг
фокал
текислигидаги
нурланганлик
тақсимотига
боғлиқлиги 4-расмда келтирилган. Таққослаш учун
= 0' учун ва
= 8' (' -
бурчак минут) ва
r
P
=31 мм концентрация тақсимоти келтирилган.
Кўриниб турибдики, концентраторни очилиш бурчаги
U
0
=58,7
0
учун
қуйидаги характердаги фокал доғи радиус ўлчамларини ажратиш мумкин:
I
–
фокусда,
r/r
P
=0,05, бу ерда С=42324 (
= 0) ва С=18800 (
= 8), II-юқори
ўртача концентрация сохаси,
r/r
P
=0,25, бу ерда С=40440 (
= 0) ва С=18100
(
= 8), III – нурланганлик эгрилигининг бирданига тушиб кетиши
r/r
P
=0,35,
бу ерда С=38600 (
= 0) ва С=12200 (
= 8), IV- аниқ концентратор радиуси
r/r
P
.=0,65, бу ерда С=20500 (
= 0) ва С=8000 (
= 8). Ноаниқ параболоид
концентраторларда ҳам фокал доғдаги ўртача концентрация юқори бўлиб, бу
амалий жихатдан муҳим, масалан
r/r
P
=1 майдонида аниқ концентратор учун
ва ноаниқ концентратор учун фокал доғида нурлар оқимининг асосий қисми
жойлашади.
а) б)
4-расм. Аниқ (
= 0) ва ноаниқ (
= 8') параболоид концентраторлар
фокал текислигида концентрация тақсимотининг дефокусировка
бурчаги
га боғлиқлиги
13
5-расмда аниқ (
= 0) ва ноаниқ (
= 8') концентраторлар учун оқим
ўзгариши дефокусировка бурчаги
га боғлиқлиги келтирилган.
F
оқим-
ларни умумлаштириш учун
= 0 бўлганда юзага тушаѐтган
F
=0
оқими
0
бўлмаган оқимига база қилиб олинган ва
F
=0
нинг киймати концен-
тратордан қайтган умумий оқим
F
P
қисмида берилган.
Р.А.Захидов ва И.М. Рубанович томонидан олинган натижаларда оқим
дефокусировка бурчагига боғлиқлигидан кўринадики, агар оқим 10% га
камайса
га қўйиладиган талаб 16' тенг, бу вақтда кузатув аниқлиги 10'дан
кам булмаслиги учун концентратор ноаниқлиги билан боғлаш керак.
Умуман олганда 5 бурчак минутгача дефокусировка бурчаги қабул
қилгичдаги оқим зичлигига деярли таъсир қилмайди. Бу эса фокал текислик-
даги мужассамлашган оқим зичлигининг дефокусировка бурчагига боғлиқ-
лиги кузатув аниқлигига қўйиладиган талабларни (1) тенгламани инобатга
олиб аниқлаб бериши мумкин.
0
2
4
6
8
10
0,80
0,85
0,90
0,95
1,00
F
F
P
=13%
F
/ F
=0
бур.мин
r/r
P
=0.25
F
F
P
=28%
r/r
P
=0.25
β, бур.мин
а) б)
0
2
4
6
8
10
0,80
0,85
0,90
0,95
1,00
F
/ F
=0
бур.мин
r/r
P
=0.35
F
F
P
=50%
r/r
P
=0.7
F
F
P
=67%
0
2
4
6
8
10
0,80
0,85
0,90
0,95
1,00
F
/ F
=0
бур.мин
r/r
P
=0.65
F
F
P
=95%
r/r
P
=1.0
F
F
P
=89%
в) г)
5-расм. Фокал текисликдаги турли хил радиус майдончаларда
оқимининг дефокусировка бурчаги
га боғлиқлиги
14
Бироқ, (4) дан кўриниб турибдики, датчик текислигида кузатув ноаниқ-
лиги фокусировка бурчагидан кичик бўлиши ва баъзи ҳоллар учун улар
/
дан ошмаслиги зарур.
Бу ерда дефокусировка бурчаги билан кузатиш ноаниқлиги орасидаги
фарқ аниқ кўринади. Чунки кузатув тизими бурчаги датчик текислигида
қуйидаги катталикни ташкил қилиши мумкин:
a
=
h
= 0,7
.
(6)
Кузатув аниқлиги текисликлардан бирининг бурчак оғиши билан
аниқланиб, 0,7
ни ташкил қилади. Таъкидлаш жоизки, концентратор (аниқ,
ноаниқ) учун олинган боғлиқлик ясси ѐки фокусловчи гелиостатлар учун ҳам
қўлланилиши мумкин.
Мужассамлашган оқим зичлиги тақсимоти характеридан келиб чиқкан
ҳолда, бу боғлиқликни текис бўлмаган қабул қилгичларда ҳам қўллаш
мумкин. Чизиқли концентраторларда кузатув аниқлигига қўйиладиган талаб-
лар тадқиқотлар кўрсатишича, реал ноаниқ чизиқли концентратор учун дефо-
кусировка бурчагига боғлиқлиги айнан ўхшаш бўлади, ѐки
h
=
. Ўтказилган
тадқиқотлар асосида 1-жадвалда концентраторлар кузатув тизимларига қўйи-
ладиган кузатув аниқлиги талабларининг умумлашган боғлиқлиги келти-
рилган.
1-жадвал
Ноаниқ концентратор (σ=8΄) учун кузатув аниқлигига қўйилган
талаблар ва мосланмаган бурчак α туфайли оқим зичлиги камайиши
С
=
,
бурч.мин.
a
=
h
,
бурч.мин.
Юза радиуси r/r
P
0.05
0.25
0.7
1.0
F/ F
=0
= (1-F
/F
=0
)*100%
0
0
0
0
0
0
1
0.7
0
-0,1
-0,1
-0,03
2
1.4
0,6
0,1
0,1
0,08
3
2.1
0,6
0,7
0,6
0,3
4
2.8
0,8
1,5
1,2
0,8
5
3.5
1,4
2,7
2,2
1,3
6
4.2
2,8
4,2
3,4
1,9
7
4.9
4,6
5,9
4,8
2,8
8
5.6
7
8,0
6,5
3,7
9
6.3
8,8
10,0
8,3
4,8
10
7
12
13
10,4
6,0
Умуман, концентраторларда кузатув ноаниқлиги 3÷5 бурчак минут (')
атрофида бўлиб, бу катталиклар Қуѐш концентраторлари оптик ва дастурий
кузатув тизимлари аниқлигига қўйиладиган талабларни аниқлаб беради.
Яъни, ҳозирги вақтда қуѐш печи концентраторларининг кузатиш аниқлигига
қўйилган талаблар 1' атрофида ва уни камайтириш нотўғри деб ҳисоблаш
мумкин, ҳақиқатда эса, биз асослагандек кузатиш аниқлигиги 2' ѐки 3'
15
атрофида бўлиши мумкин.
Диссертациянинг
«Оптик ва дастурий кузатув аниқлигини ҳисоб-
тажрибавий тадқиқот қилиш»
деб номланган учинчи бобида, дастурий
бошқаришда азимутал айланиш ўқи новертикаллиги ва оптик датчик
сезгирлиги кузатув аниқлигига таъсир қилувчи факторлар тадқиқ қилинган.
Кузатув оптик датчиклар конструкция ва схемаси тахлили шуни
кўрсатдики, оқимларни мослаштириш принципига асосланган бурчак
датчиклар схемаси истиқболли деб ҳисобланади (6-расм).
Бу датчик мослаштирув сигнали
I
биринчи ва иккинчи қабул қилгич
сигналлари фарқига тенг.
I = I
1
- I
2
= k
(Ф
1
-Ф
2
)
(7)
бу ерда
Ф
1
ва
Ф
2
– биринчи ва иккинчи қабул қилгичларга тушаѐтган оқим,
k
- қабул қилгич оқимини электр сигналига ўзгартириш коэффициенти.
6-расмдан келиб чиқадики, (7) да масаланинг асосий параметрлари -
қабул қилгичлар орасидаги бурчак
ва мослаштирилган бурчак α орқали
ифодалаш мумкин.
I =2
k
(1 - r)
S*sin
sin
(8)
Ушбу датчик сигналини пайдо бўлиши схемасидан кўринадики, яна
бир параметр яъни қабул қилгич майдони пайдо бўлиб, сигналлар фарқини
ошириш имконини беради ва сезгирликнинг узгартиришига имкон беради,
ҳамда сигналларни кучайтириш хатоликларига боғлиқлигини камайтиришига
бериши мумкин (бошқа типдаги датчикларда бу параметр аниқ
кўрсатилмаган). Демак қабул қилгичлар ўртасидаги оптимал оғиш бурчаги
ѐки пирамида чўққиси
бурчагининг оптимал кийматларини топиш масаласи
амалий аҳамиятга эга. Бу масалани ечиш учун қуйидаги тенгламадан
фойдаланиш мумкин.
(
I
)/
= 0 (9)
бу ерда икки хил ҳолат бўлиши мумкин: 1 - фотоқабулқилгичларнинг нур
кайтариш коэффициенти
r
нур тушиш бурчагига боғлиқ эмас; 2-
r
нур тушиш
бурчаги α га боғлиқ. Биринчи ҳолат учун (9) дан γ=90
0
, ѐки β=0 оптимал
қийматига тенг. Фотоэлементларда қайтариш коэффициенти нур тушиш
бурчагига боғлиқ бўлганда Френел формуласи ѐрдамида аниқлашимиз
мумкин. Иккинчи ҳол учун (9) мураккаб кўриниш олади ва сонли ечим
орқали топилиши мумкин. Натижаларни умумлаштириш учун (7-расм)
сигналлар орасидаги фарқ боғлиқлиги қуйидаги кўринишда берилган:
I/(2*к*S)
.
7-расмдан кўриниб турибдики, иккинчи ҳол учун оптимал γ нинг
киймати 70
0
га яқин, ѐки пирамиданинг оптимал бурчаги β=40
0
. Максимум
атрофида сигнал ўзгариши анча секин, яъни амалда пирамида бурчагини
танлашда бир қанча бурчак диапазонига эга бўламиз.
Масалан сигнални 5% га максималдан камайтирилганда γ нинг
киймати 61
0
дан 77
0
гача ташкил қилиши мумкин, ѐки пирамиданинг оптимал
16
1, 2 - фотоқабулқилгичлар
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
0,0000
0,0002
0,0004
0,0006
I/
(2*k*
S
)
град
'
n=3.5
r - const
r - f(
)
6-расм. Оқимни мос-
лаштириш бурчак датчиги
схемаси
7-расм.
= 1' ва (r=const) ва (r=f(γ)) учун
қабул қилгичдаги сигналлар оғиш
бурчагига боғликлиги
бурчак диапазони β 58
0
дан 26
0
гача ўзгариши мумкин. Олинган натижалар
қуѐш оптик кузатиш тизимлари аниқлигини ошириш ва сезгир бурчак
датчикларини лойиҳалашда қўллаш мумкин.
Датчиклар ишлаб чиқишда асосий амалий масала бу датчик чиқиш сиг-
нали ва мослаштириш бурчаги орасидаги боғлиқликни аниқлашдир. Ушбу
масалани ечиш йўлларидан бири Р.А.Захидов ва Д.И.Тепляков томонидан
таклиф қилинган усул - қўзгалмас концентратор асосида ўтказишдин. 8-расм-
да кузатиш датчиги учун ушбу усулнинг қўлланилиш схемаси келтирилган.
Ишлаб чиқилган усул ѐрдамида кузатув тизими ва унинг аниқлик характе-
ристикаларини, айниқса ҳозиргача аниқланмаган «ўлик зона» нинг бурчак
катталигини аниқлаш мумкин. Бу усулни кузатув датчигининг аниқлигини
топиш учун қўллашнинг маъноси шундаки, датчикнинг оптик ўқи Қуѐшнинг
ҳолатига нисбатан илгариловчи қилиб қўйилади (8(а)-расм), натижада чиқиш
сигналининг минимал қийматига эга бўламиз.
а)
б)
8-расм. Кузатув чиқиш сигнали ва датчикларни мослаштирилмаган
бурчаги билан боғлиқликлигини аниқлаш схемаси (а) ва сигналнинг
мумкин бўлган чизиғи (б)
Агар бизда келтириш бўсағаси берилган бўлса, 8 (б)-расмдаги эгри
чизиқ орқали кузатув тизими «ўлик» зонасини ва уни бурчак катталигини
аниқлаш мумкин. Бу усул ва қурилмадан юқори сезгир бурчак датчиклари
17
билан дастурий бошқаришнинг аниқлигини ҳам аниқлаш учун фойдаланиш
мумкин.
Вақт бўйича сигнал ўзгариши эгрилигини аниқлаш учун 0,01
c
дан 1
c
гача қадам билан ўзгарадиган дискрет ва аналогли кириш қурилмаси ишлаб
чиқилган (9-расм).
Дастурий бошқаришда аниқликни аниқлаб беришда асосий
факторлардан бири бу концентратор (гелиостат) азимутал айланиш ўқини
новертикаллиги ҳисобланади. Новертикаллик ва асосий координаталар
системаси масалаларига боғлиқлик схемаси 10-расмда келтирилган, бу ерда
СКм – маҳаллий координаталар системаси OZ ўқи жой вертикали билан ва
СКн –гелиостат айланиш ўқи билан боғланган координат системаси.
Гелиостат азимутал айланиш ўқи вертикалга нисбатан
бурчакка
бурилган булсин. Гелиостатни азимут ўқи бўйича A
Г
бурчакка бурганимизда,
у қандайдир кичик бурчакка
b
нур оғиши
b
H
содир қилади.
9-расм. Дастурий кузатиш аниқлигининг азимутал ўқ
новертикаллигига боғликлигини аниқлаш схемаси
Фазовий бурчак
иккита текис бурчак
(меридиан текислиги) ва
(кенглик текислиги) орқали аниқлаш мумкин, ѐки
= (
2
+
2
)
0.5
.
Бирлик нурлар
орасидаги
b
H
бурчакни вектор кўпайтириш орқали
топиш мумкин.
= arcsin (|bxb
H
|) (10)
бурчакни текис бурчаклар орқали ҳам аниқлаш мумкин,
b
H
(
HZ
-
b
HXY
ва
b
HX
лар орасидаги бурчак,
HY
-
b
H
ва
b
HXY
, орасидаги бурчак, 9-расм).
Векторнинг текис бурчаклари фарқини кўрсатувчи ва
b
(
b
ОХм
ўқида
ѐтганлиги учун
Z
– 0 ,
Y
- 0), бурчак векторига ўхшаш ѐки нурнинг
йўналишини ўзгариши қуйидагига тенг бўлади:
= (
Z
2
+
Y
2
)
0.5
(11)
бу ерда
Z
=
HZ
-
Z
= arcsin (b
HY
/b
HXY
) - arcsin (b
Y
/b
XY
(12)
b
HXY
= (b
HX
2
+b
HY
2
)
0.5
, b
XY
= (b
X
2
+b
Y
2
)
0.5
(13)
18
Y
=
HY
-
Y
= arcsin (b
HZ
) - arcsin (b
Z
) (14)
Таъкидлаш лозимки, юқорида кўрсатилган векторлар координаталар
системасининг бирида ифодаланиши зарур. Умумий ҳолда масалани ечиш
схемаси қуйидагича:
1.
Қуѐш вектори
с
ва қайтган нур
b
ни СКм да аниқлаймиз.
2.
Берилган вақт учун Қуѐш вектори
с
ҳолатини ва гелиостат нормали
вектори
n
H
СК
Н
да аниқлаймиз.
3.
n
H
ни
СК
М
га ўтказиб,
b
H
, қайтарилган нурнинг ҳақиқий йўналишини
аниқлаймиз, қайсики шундай қилиб
СК
М
да бўлади.
Қуѐш ўқи вектори йуналиши учун таркибий вектор
b
H
СКм да қуйидагича
бўлади:
b
HX
= 2*(n
H
*c)*n
HX
- c
X
b
HY
= 2*(n
H
*c)*n
HY
- c
Y
(15)
b
HZ
= 2*(n
H
*c)*n
HZ
- c
Z
бу ерда n
H
*c = n
HX
*c
X
+ n
HY
*c
Y
+ n
HZ
*c
Z
.
Сўнг (10)-(15) бўйича
b
проекциясини аниқлаймиз ва унинг текис
бурчаклари
Z
ва
Y
(гелиостат режимида
b
йуналиши берилади).
Кейинчалик,
b
OX
M
(
Z
= 0,
Y
= 0) ўқи бўйича йуналган деб қабул қиламиз,
қайсики Паркент КҚС гелиостатлари иш режимига мос келади.
-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8
-2,5
-2,0
-1,5
-1,0
-0,5
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
h
'
'
Y
Z
-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8
-2,5
-2,0
-1,5
-1,0
-0,5
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
h
'
'
Y
Z
-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8
-2,5
-2,0
-1,5
-1,0
-0,5
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
h
'
'
Y
Z
а) меридионал
текисликда
б) кенглик текислигида
в) иккала текисликда оғиш
10-расм.
b
H
нурни оғиш бурчаги азимутал ўқининг
новертикалигига боғликлиги
10-расмда
b
H
(
ZH
,
YH
, индекслари тушириб қолдирилган) нури оғиш
бурчаги азимутал ўқнинг вертикалдан оғиши ҳолида учта характерли ҳол
учун келтирилган: а) меридионал текисликда; б) кенглик текислигида; в)
иккала текисликда оғиш.
Кўриниб турибдики, азимутал ўқ оғиши меридионал текисликда
бўлганда таъсири кўпрок кузатилади. Кенглик текислигида бўлганда оғиш
боғлиқлиги камрок, лекин бу ҳолда
ҳам деярли узгармайди. Яна шуни
19
таъкидлаш зарурки, кун давомида бурчак оғиши йигилиб колиш жараѐни
олдингидек тассаруф қилингандай содир булмайди.
ортиши билан
пропорционал равишда оғиш ҳам ортиб бораверади. Умуман олганда,
новертикалликка қўйиладиган талаблар юқори ва
1'
-
3'
, дан ошиб
кетмаслиги зарур, айниқса меридионал текисликида.
Диссертациянинг
«КҚСда оптик ва дастурий кузатувни ишлаб
чиқиш ва жорий қилиш»
деб номланган тўртинчи бобида ишлаб чиқилган
қурилма ва методикалар жорий қилиш натижалари келтирилган.
11-расмда 1- КҚСда фойдаланилаѐтган датчикнинг чиқиш сигнали ва 2-
ишлаб чиқилган датчик сигнали келтирилган.
Кўриниб турибдики, КҚС датчиги характеристикаси юқори, сигнал
оғиши +10% бўлганда носѐзгирлик зонаси +0,5 бурчак минутдан ошмайди.
2 0 0
3 0 0
4 0 0
5 0 0
6 0 0
0
1 0 0
2 0 0
3 0 0
С
и
гн
а
л
,
m
V
В р е м я ( 1 ш а г - 0 .1 с
)
1
2
Вақт (1 – 0.1с)
11-расм. Датчик сезгир элементи чиқиш сигналининг мослашган
(вақт бўйича) бурчагига боғлиқлиги
12-расмда концентратор (гелиостат)нинг дастурий бошқариш блок-
схемаси келтирилган.
12-расм. Дастурий кузатишнинг блок-схемаси
Дастурий бошқаришни татбик қилиш учун биринчи навбатда (10–расм)
қуѐш кўриниш бурчаги ва азимутал ўқи новертикаллигини билиш зарур.
Қуѐш кун ярмидаги ҳолати махаллий кун ярмидаги ҳолатга тўғри келмаслиги
туфайли қуйидаги масалалар юзага келади: дастурий бошқаришда хатолик
диапазонини (допускларни) аниқлаш; айланиш ўқидаги бурчак тезликларни
20
аниқлаш учун қуѐш ҳаракати алгоритмининг соддалашган имкониятларидан
фойдаланиш мумкинлиги.
Қуѐш ҳаракатининг соддалашган алгоритмдан фойдаланган ҳолда ма-
халлий кун ярми учун Joseph J. Michalsky алгаритмини сонли ечиш орқали
ифодалаш мумкин. 13-расмда қуѐш баландлиги (
dz
)
ва азимути ҳақиқий
бурчаги (
da
)
билан соддалашган тенглама бўйича махаллий ярим куни
қуѐшнинг ярим кунда ҳақиқий жойлашуви бурчаклари (
β
СС
) орасидаги фарқ
келтирилган. Бундан кўриниб турибдики, бурчаклар орасидаги фарқ жудаям
кам ва улар Joseph J. Michalsky алгоритмидаги хатоликлар чегарасида ѐтади.
а
)
б
)
13-расм. Қуѐш баландлиги (
dz
)
ва азимути ҳақиқий бурчаги (
da
)
билан
соддалашган тенглама бўйича махаллий ярим куни қуѐшнинг ярим
кунда ҳақиқий жойлашуви бурчаклари (
β
СС
) орасидаги фарқи ва
қуѐшнинг хақиқий ярим куннинг (
М
), 2012 й. 41
о
шимолий кенгликдаги
махаллий ярим кундан оғиши
Бунга боғлиқ равишда қуѐшнинг ярим кунда ва махаллий ярим кунини
мослаштириш аниқлигига талаблар кўриб чиқилди. Тадқиқотлар шуни
кўрсатдики,
=5
с
да қуѐш баландлиги ва азимутини аниқлашдаги хатолик
азимут бўйича
3'
ва зенит бўйича
1' гача,
=10
с
азимутдан максимал оғиш
7
'
атрофида, зенит бўйича
2'
гача.
Бунда
CC
бурчак фазода қуѐшнинг ҳақиқий жойлашуви ва соддалаш-
ган формула ѐрдамида топилган қуѐш жойлашиши орасидаги фарқ жудаям
кам ва 1.2 ва 4.5 бурчак минутларини ташкил этади, ҳамда кун давомида
унчалик узгармайди. Демак, қуѐш ва махаллий ярим кунни мослашишнинг
вақт бўйича ноаниқлиги 10
сек
ни ташкил этиши мумкин.
Бундан келиб чиқадики, қуѐш ҳаракатининг соддалашган тенгламаси-
дан фойдаланиб кузатувни кун давомида амалга ошириш мумкин. Дастурий
кузатув алгоритмида демак, қуѐш оғишини, азимутал ўқнинг новертикалли-
21
гини ҳисобга олганда кун давомида дастурий кузатишда қуѐш ҳаракатининг
соддалашган формуласини қўллаш мумкин.
ХУЛОСА
Турли максадларда фойдаланиладиган концентратор кузатиш аниқли-
гига қўйиладиган талабларни асослаш ва ишлаб чиқиш, оптик ва дастурий
кузатиш тизими хатоликларини бахолашнинг экспериментал ва хисоблаш
методикаларини тадқиқ қилиш натижасида қуйидаги хулосалар қилинди:
1.
Оптик кузатув тизими датчиклари классификацияси ўтказилган ва
бир хил бурчак мослаштирилмаган холда ва кузатув бурчаги 60
0
гача
сигналларнинг максималлигини таъминлаб берувчи янги датчик конструк-
цияси ишлаб чиқилган.
2. Нуқтавий ва чизиқли концентраторнинг энергетик характеристика-
ларига кузатиш аниқлигининг таъсирини ҳисоблаш усули билан аниқлаш
имконини берувчи модель ва алгоритм ишлаб чиқилиб, қуѐш печлари
концентраторлари учун кузатиш тизимидаги ноаниқликлар таъсири икки
бурчак минутидан юқори бўлганда хосил бўлиши кўрсатилган.
3. Азимутал-зенитал йиғилган гелиостат ва концентраторлар ай-ланиш
ўқи азимутининг новертикаллигини аниқлаш ва назорат қилиш учун янги
услуб ва қурилма ишлаб чиқилган бўлиб, ушбу қурилма фазода азимут ўқи
холатини 0,5 бурчак минут аниқлик билан ўлчаш имконияти яратилган.
4. Оптик кузатув тизимлари датчиги аниқлигини бахолаш методикаси
ва қурилмаси ишлаб чиқилган ҳамда кузатув датчиклари аниқлигини
бахолаш Катта Қуѐш Сандонида ўтказилган.
5. Гелиостат, жумладан концентраторларнинг ҳаракатини характерлов-
чи сигнал динамикаси, олдин тасаввур қилингандан бир қанча фарқланиб,
айнан датчикнинг ишлаши сѐзгирлик чегарасида унинг аниқлигига боғлиқ
бўлмаган холда амалга ошиши кўрсатилган.
6. Илк бор қуѐш ортидан гелиостат ва концентраторларнинг кузатув
дастурий алгоритми Ер ўқи айланиш нутацияси ва прецессия, азимутал ўқ
новертикаллиги асосий дастурий кузатиш параметрлари хисобга олинган
холда ишлаб чиқилган.
7. Кундузги кузатув дастури учун вақт бўйича 10
сек.
аниқликда
азимутал ўқининг новертикаллигини махаллий туш пайти билан қуѐшнинг
ярим кунлигини ҳисобга олган холда қуѐшнинг кўринадиган ҳаракатининг
содда тенгламаси ишлатилиши мумкинлиги кўрсатилган.
22
23
НАУЧНЫЙ СОВЕТ DSC.27.06.2017.FM./T.34.01 ПО ПРИСУЖДЕНИЮ
УЧЕНЫХ СТЕПЕНЕЙ ПРИ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКОМ ИНСТИТУТЕ,
ИНСТИТУТЕ ИОННО
-
ПЛАЗМЕННЫХ И ЛАЗЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ,
САМАРКАНДСКОМ ГОСУДАРСТВЕННОМ УНИВЕРСИТЕТЕ
ИНСТИТУТ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ
ОРЛОВ СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РАЗРАБОТКА СИСТЕМ СЛЕЖЕ-
НИЯ СОЛНЕЧНЫХ УСТАНОВОК
05.05.06 – Энергоустановки на основе возобновляемых видов энергии
АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ ДОКТОРА ФИЛОСОФИИ (PHD)
ПО ТЕХНИЧЕСКИМ НАУКАМ
Ташкент – 2018
24
Тема диссертации доктора философии (PhD) по техническим наукам зареги-
стрирована в Высшей аттестационной комиссии при Кабинете Министров Респуб-
лики Узбекистан за № B2017.3. PhD/T415
Диссертация выполнена в институте Материаловедения АН РУз.
Автореферат диссертации на трех языках (узбекский, русский, английский (резюме))
размещен на веб-странице Научного совета (
) и на Информационно-образовательном
портале «ZiyoNet» (
).
Научный руководитель:
Клычев Шавкат Исакович
доктор технических наук
Официальные оппоненты:
Искандаров Зафар Самандарович
доктор технических наук, профессор
Эргашев Сирожиддин Фаѐзович
доктор технических наук, профессор
Ведущая организация:
Каршинский государственный университет
\
Защита диссертации состоится «___» _________ 2018 года в ____ часов на заседа-
нии Научного совета DSc.27.06.2017.FM./T.34.01 при Физико-техническом институте, Ин-
ституте ионно-плазменных и лазерных технологий, Самаркандском государственном уни-
верситете. Адрес: 100084, г. Ташкент, ул. Бодомзор йўли, дом 2б. Административное зда-
ние Физико-технического института, зал конференций. Тел./факс: (99871) 235-42-91, e-
mail: info.fti
С диссертацией можно ознакомиться в Информационно-ресурсном центре Физико-
технического института (зарегистрирована за №7). Адрес: 100084, г. Ташкент, ул. Бодом-
зор йўли, дом 2б. Физико-технический институт. Тел./Факс: (99871) 235-30-41.
Автореферат диссертации разослан «___» _________ 2018 г.
(протокол рассылки № 7 от «___» _________ 2018 г.)
Н.Р Авезова
Председатель научного совета по
присуждению ученых степеней,
д.т.н., с.н.с.
А.В. Каримов
Ученый секретарь научного совета по
присуждению ученых степеней,
д.ф.-м.н., профессор
И.Г. Атабаев
Председатель научного семинара при научном
совете по присуждению ученых степеней,
д.ф.-м.н., профессор
25
ВВЕДЕНИЕ (аннотация диссертации доктора философии (PhD))
Актуальность и востребованность темы диссертации.
В мировой
практике в области использования Солнечной энергии вопросы повышения
эффективности солнечных установок, повышение их технико-эконмических
показателей и коэффициента полезного действия, обеспечение оптимального
рабочего режима считается важной задачей. В этом аспекте разработка си-
стем слежения за видимым движением Солнца для повышения эффективно-
сти их использования является одним из основных задач.
На сегодня в мире большое внимание уделяется одной из важных про-
блем энерго- и ресурсосбережения, разработке систем слежения для Солнеч-
ных энергетических устройств, которое дает значительное повышение общей
выработке рассматриваемых систем. В связи с этим перспективным является
проведение целевых исследований в ниже приведенных направлениях: раз-
работка алгоритмов программного обеспечения для систем слежения, усо-
вершенствование энергетических и оптических характеристик концентриру-
ющих систем, разработка методов повышения точности программных и оп-
тических систем слежения концентраторов и гелиостатов, разработка эффек-
тивных оптических датчиков слежения, разработка методов определения по-
грешностей оптического и программного управления концентраторов сол-
нечного излучения.
В соответствии со Стратегией действий по дальнейшему развитию
Республики Узбекистан, необходимо обратить особое внимание на разработ-
ку эффективных механизмов внедрения достижений научных исследований,
обеспечению конкурентоспособности производимых изделий на внутреннем
и внешнем рынке. В «Год поддержки активного предпринимательства, инно-
вационных идей и технологий» особого внимания заслуживает получение
научных результатов, отвечающих современным требованиям научно-
инновационного развития страны. В этом аспекте практическая реализация
задач разработки систем слежения за Солнцем, обеспечивающих максималь-
ную точность и обладающие высокими технологическими и эксплуатацион-
ными характеристиками является актуальными, которые являются неотъем-
лемой частью Солнечных электростанций (СЭС). В связи с этим, выработка
требований к точности используемых систем наблюдения за концентратора-
ми, разработка высокоточных оптических датчиков, а также увеличение про-
должительности времени функционирования систем на их основе в течение
светового дня является одной из важнейших задач.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит
выполнению задач предусмотренных в Постановлении Президента Респуб-
лики Узбекистан ПП–1442 «О приоритетных направлениях развития инду-
стрии Республики Узбекистан на 2011-2015 гг.» от 15 декабря 2015 года, №
УП-4947 «О мерах по дальнейшей реализации Стратегии действий по пяти
приоритетным направлениям развития Республики Узбекистан в 2017-2021
годах» от 7 февраля 2017 года и №ПП-2789 «О мерах по дальнейшему со-
26
вершенствованию деятельности Академии наук, организаций, управления и
финансирования научно-исследовательской деятельности» от 17 февраля
2017 года, а также в других нормативно-правовых документах, принятых в
данной сфере.
Соответствие исследования приоритетным направлениям разви-
тия науки и технологий республики.
Диссертация
выполнена в соответ-
ствии с приоритетным направлением развития науки и технологий Республи-
ки Узбекистан II «Энергетика, энерго- и ресурсосбережение», а также IV
«Развитие методов использования возобновляемых источников энергии,
создание технологий и устройств на основе нанотехнологий, фотоники и
других передовых технологий».
Степень изученности проблемы.
В настоящее время проблемам изуче-
ния систем солнечного слежения, для определения наилучшей ориентации и
захвата максимальной энергии Солнца, в рассматриваемых энергосистемах
уделяется огромное внимание в ведущих научно-исследовательских инсти-
тутах. В частности, учеными М. Хан из Государственного Университета Се-
верной Каролины (США), Надя Аль – Роусан Малайзийского университета,
Вальтер Нсенгиюмба из Китая (Fujian Китай), Тахиром Маалтааллахом (Uni-
versity of Monastir) ведутся интенсивные исследования по разработке самых
современных высокоточных систем слежения с оптимизированными
параметрами. Кроме того, аналогичные исследования по разработке эконо-
мически эффективных конструкций и систем слежения с повышенной эф-
фективностью проводятся в Национальной лаборатории по возобновляемой
энергии (США) и Немецким центром DLR (Deutsches Zentrum (Германия)).
В России проблемами разработки систем слежения занимаются ученые
ФТИ РАН им. А.Ф. Йоффе В.М. Андреев, НПО Астрофизика Н.П. Икрянни-
ков, а в ВИЭСХ В.В. Харченко. Предложенные системы слежения представ-
ляется перспективной для практического использования на СЭС, работаю-
щих в составе микросетей на основе возобновляемых источников энергии
(ВИЭ) на удаленных территориях
.
В работах академика Р.А. Захидова, Д.И. Тяплякова, Ш.И.Клычева и
И.М Рубановича проведены экспериментальные и расчетные исследования
по определению зависимости между выходным сигналом с датчика и углом
рассогласования, отклонения оси концентратора прожекторного класса от
центра Солнца (угол дефокусировки) на еѐ энергетические характеристики. В
этих исследованиях практически нерешенными остались задачи повышения
точности слежения за Солнцем, с точки зрения обоснование необходимой
точности слежения в зависимости от назначения концентратора и методах
управления.
Связь диссертационного исследования с планами научно-
исследовательских работ научно-исследовательского учреждения, где
выполнена диссертационная работа.
Работа выполнена в институте Мате-
риаловедения АН РУз и непосредственно связана с тематическими планами
научных исследований прикладных проблем АН РУз «Расширение функцио-
27
нальной возможности БСП» 2005-2008 гг., и «Разработка и создание высоко-
температурных солнечно энергетических установок с мощностью 3÷5 кВт
для получения электрической, тепловой энергии и водорода одновременно»
2009-2011 гг.
Целью исследования
является разработка датчиков оптических систем
слежения и обоснование требований к точности слежения концентраторов
различного назначения, разработка расчетных и экспериментальных методик
оценки точности оптических и программ систем слежения.
В соответствии с поставленной целью решались следующие з
адачи ис-
следования:
расчетно-экспериментальное исследование влияния точности оптиче-
ского и программного слежения на концентрирующие и энергетические ха-
рактеристики концентраторов, и обоснование требований к точности слеже-
ния концентраторов и гелиостатов;
разработка и исследование оптических датчиков слежения в непрерыв-
ном режиме;
разработка методики определения точности для оптических и про-
граммных систем слежения концентраторов солнечного излучения;
разработка алгоритма программного слежения гелиостатов Большой
Солнечной Печи, учитывающей прецессию и нутацию земной оси и неверти-
кальность азимутальной оси вращения.
Объектами исследования
являются
концентраторы и гелиостаты сол-
нечного излучения.
Предметом исследования
являются датчики оптических систем слеже-
ния и алгоритмы программного слежения концентраторов и гелиостатов.
Методы исследования
основаны на современных общепризнанных ме-
тодах в области геометрической оптики, фотометрии, численного моделиро-
вания поля концентрации солнечного излучения и современных информаци-
онных технологий.
Научная новизна исследования
заключается в следующем:
определено и обосновано влияние точности слежения на энергетиче-
ские и концентрирующие характеристики точечных и линейных концентра-
торов солнечного излучения, показано, что даже для концентраторов солнеч-
ных печей влияние точности слежения на концентрацию и потоки начинает
проявляться при углах более двух угловых минут;
определены оптимальные параметры оптического датчика слежения,
обеспечивающие максимальные разностные сигналы при одинаковых углах
рассогласования и имеющего поле обзора до 60
0
;
разработан способ и устройство для определения невертикальности
азимутальной оси вращения концентраторов и гелиостатов;
разработана методика экспериментального определения хода движения
концентраторов и гелиостатов за Солнцем;
28
разработан алгоритм программного управления концентраторов и ге-
лиостатов, учитывающий невертикальность азимутальной оси прецессию и
нутацию оси земной сферы.
Практические результаты исследования:
разработанные методики и устройства, позволяют экспериментально
определять точности оптических датчиков и движения концентратора и ге-
лиостата при оптическом и программ слежения;
разработан и изготовлен опытный образец оптического датчика, отли-
чающийся высокой чувствительностью, простотой конструкции и широким
полем обзора до 60
0
;
на основе исследования уравнений движения концентраторов (гелиоста-
тов) солнечного излучения с учетом невертикальности азимутальной оси
вращения разработан новый более точный алгоритм программного слежения
концентраторов и гелиостатов.
Достоверность результатов
исследований
обусловлена применением
основных законов геометрической оптики и фотометрии при разработке чис-
ленных моделей концентрации, и подтверждается количественным и каче-
ственным согласием численных расчетов с экспериментальными данными, а
также использованием независимых и взаимодополняющих методов измере-
ния и обработки данных.
Научная и практическая значимость результатов исследования.
Научная значимость результатов исследований заключается в расшире-
нии представлений о способах определения невертикальности азимутальной
оси вращения концентраторов и гелиостатов.
Практическая значимость работы заключается в том, что полученные
результаты позволят контролировать положение азимутальных осей враще-
ния, создавать более простые конструкции оптических датчиков, с оптималь-
ными параметрами отличающиеся с высокой чувствительностью экономиче-
ской эффективностью.
Внедрение результатов исследования.
В результате проведенных ис-
следований по разработке датчиков оптических систем слежения и обоснова-
ние требований к точности слежения концентраторов различного назначения,
разработка расчетных и экспериментальных методик оценки точности опти-
ческих и программных систем слежения:
на способ определения невертикальности азимутальной оси вращения
концентраторов получен патент на изобретение агентства интеллектуальной
собственности Республики Узбекистан «Способ определения невертикально-
сти азимутальной оси вращения» (№ IAP 04953, 2014 год 30 сентября). Ис-
пользование предложенного способа позволил обеспечить точное наблюде-
ние за движением видимой части азимута Солнца;
устройство определения невертикальности азимутальной оси вращения
гелиостатов использовано при управлении гелиостатами Большой Солнечной
Печи Института Материаловедения (Справка № 2/1255-473 АН РУз. от
29
21.02.2018 г.). Использование устройства позволило обеспечить программное
управление за движением гелиостатов
Апробация результатов исследования.
Основные результаты диссер-
тации доложены на 3 международных научно-практических конференциях.
Опубликованность результатов.
Основные результаты по теме дис-
сертации опубликованы в 9 научных трудах, из них 4 в международном жур-
нале Applid Solar Energy, в 4 трудах международных конференций, получен 1
патент на изобретение.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, 4
глав, заключения, списка использованной литературы и приложений, изло-
жена на 130 страницах.
30
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
Во введении
обоснованы актуальность темы диссертации и выбор объ-
екта исследования и еѐ связь с приоритетными направлениями развития
науки и техники в Республике и мире, раскрыта степень изученности про-
блемы, сформулированы цели и задачи, выявлены объекты и методы иссле-
дования, изложена научная новизна исследования, приведены краткие сведе-
ния о внедрении результатов и апробации работы, а также об объеме и струк-
туре диссертации.
В первой главе
«Системы слежения концентраторов солнечного из-
лучения – состояние вопроса»
исходя
из общих функций, выполняемых си-
стемой слежения концентраторов солнечного излучения проведен анализ со-
стояния исследовательских работ по вопросов оптического и программ-
много слежения, сформулированы задачи исследования.
Во второй главе
«Исследование влияния точности солнечных си-
стема слежения на энергетические характеристики концентрирующих
систем»
приведены результаты расчетного исследования влияния точности
слежения на концентрацию солнечного излучения.
В первой части рассматриваются связь между углом дефокусировки
и углом рассогласования
солнечных лучей с осью датчика и точностью
слежения.
В общем случае точность слежения, или угол рассогласования
про-
является в том, что между осью концентратора и осевым лучом Солнца обра-
зуется некоторый угол дефокусировки
(рис. 1). Из рис. 1 (а) видно, что в
концентраторном режиме слежения, угол дефокусировки
и неточности
слежения
всегда равны, или
=
(1)
а)
б)
Рис. 1. Углы дефокусировки концентратора (а) и гелиостата (б)
В гелиостатном режиме ось датчика направлена по заданному направ-
лению отражения и связь между углами
и
происходит через отраженный
от гелиостата осевой луч Солнца. Из схемы на рис.1(б) видно, что и в этом
31
случае, когда угол дефокусировки
представляет угол, образуемый лучом,
который идет вдоль оптической оси датчика и его направлением после отра-
жения и действительным положением Солнца, при этом также имеет место
условие (1).
Отсюда следует, что разделение неточностей слежения для концентра-
торного и гелиостатного режимов не имеет места и в обеих случаях выполня-
ется условие (1). Однако, характер изменения этого угла при вращении кон-
центратора и гелиостата различен. Так, если в концентраторном режиме для
выборки
концентратор в пространстве надо повернуть на тот же угол
, то
в гелиостатном режиме гелиостат надо повернуть на угол
/2
.
Таким образом, условие (1) имеет общий характер, как для однозер-
кальных так и многозеркальных концентрирующих систем. Отметим, что уг-
лы
и
пространственные, а их выборка осуществляется и контролируется
плоскими углами, различными для датчика и концентратора (гелиостата).
Так углы поворота концентратора по азимуту и высоте (в настоящее
время в основном применяется азимутально-зенитальная монтировка) пока-
зывают насколько надо повернуть концентратор (гелиостат) для отработки
угла дефокусировки (рассогласования), причем, эти проекции могут превы-
шать сам угол дефокусировки. При этом проекции угла дефокусировки на
плоскости датчика, являются плоскими проекциями угла рассогласования и,
как следует из (1) не будут превышать углы дефокусировки.
Пусть для точного положения Солнца (
с
0
) углы азимута
Ac
и высоты
h
C
равны
Ac
=
A
1
и
h
C
=
h
1
, а при наличии
(
с
) они будут равны
A
2
и
h
2
( рис. 2).
При этом проекции
будут равны на горизонтальной плоскости
A
= A
2
- A
1
, а
на вертикальной
h
= h
2
-
h
1.
Рис. 2. К определению азимутальных и зенитальных
проекций угла дефокусировки
Изменение угла дефокусировки
и его проекций
A
и
h
во времени
для (
= 23.5
0
) в течение малых промежутков времени для двух характерных
времен дня приведены на рис. 3.
32
а) в полдень
б) в 16-00 часов дня
Рис. 3. Изменение во времени угла дефокусировки
Солнца и его
проекций
A
и
h
во времени для
= 41
0
Изменение угла дефокусировки Солнца
во времени зависит от вре-
мени года или склонения Солнца (
)
.
Еѐ максимальное изменение будет про-
исходить при
=
0
о
, что ранее не отмечалось. Анализ показывает, что угол
,
представляющий угол между различными положениями Солнца на еѐ види-
мой траектории можно определять в виде.
=
З
cos
(2)
где
З
– угловая скорость вращения Земли вокруг своей оси,
- время дня, а
угловая скорость
, или еѐ изменение во времени дня, когда
можно принять
постоянным будет равно
' =
/
=
З
cos
(3)
Причем такой характер
и
'
будет иметь место независимо от широты
расположения концентратора. Также видно, что в полуденные часы
А
прак-
тически всегда больше самого угла дефокусировки
, а в
4 ч дня
всегда
больше своих проекций.
Таким образом, использование проекций
для оценки проекций угла
рассогласования
нецелесообразно.
Проекции угла
должны определяться в системе координат (СК), свя-
занной с осью датчика и плоскостями слежения (обычно плоскости горизонта
и вертикали), в которой имеем истинные значения
и еѐ проекций
А
и
h
.
Причем из (1) следует, что
А
=
cos
;
h
=
sin
,
(4)
где
- угол наклона проекции траектории Солнца (или отраженного луча в
плоскости, перпендикулярной оси датчика.
Итак, мы получили, что о влиянии точности слежения на энергетиче-
ские характеристики можно судить по влиянию угла дефокусировки, однако,
для перехода от
к
и еѐ проекциям надо учитывать зависимости (1) и (4).
Рассмотрим влияние угла дефокусировки
на концентрирующие характери-
стики концентратора, в фокусе и среднего по приемнику. В качестве масшта-
33
ба размеров и обобщения результатов исследования используем радиус сол-
нечного пятна
r
P
, который для точного параболоида, равен
r
P
= p*
0
/[(1+ cosU
0
)* cosU
0
]
(5)
Влияние угла дефокусировки
на распределение облученности в фо-
кальной плоскости точного параболоидного концентратора
(
= 0
) приведено
на рис. 4, для сравнения, для случая
= 0
дана также кривая облученности
неточного концентратора с
= 8 угл.мин. при
r
P
=
31
мм
.
а) б)
Рис. 4. Влияние угла дефокусировки
на распределение облученности в
фокальной плоскости точного (а) и неточного (б) параболоидного
концентратора
Как видно, для концентратора с
U
0
=
58.7
0
можно выделить следующие
характерные размеры радиусов пятна:
I
- фокусная, до
r/r
P
0.05, где
C
42324 (при
= 0) и
C
18800 (при
= 8);
II - область высокой средней концентрации, до
r/r
P
0.25, где
C
40440
(
=0) и C
18100 (
= 8);
III - граница резкого спада кривой облученности, до
r/r
P
0. 35 где
С
38600 при
= 0 и для неточного до
r/r
P
0.7 где
С
12200 (
= 8);
IV - граница пологой части кривой облученности, радиус которой для
точного концентратора равен
r/r
P
0.65 и где
С
20500 (
= 0), а для неточно-
го
r/r
P
1 где
С
8000 (
= 8). Т.е. и для случая неточного параболоидного
концентратора средние концентрации в пятне достаточно высоки, причем,
что важно практически и для неточного концентратора основной поток за-
ключается в области пятна точного концентратора, т.е. в области
r/r
P
1.
На рис. 5 приведены зависимости изменения потоков на этих характер-
ных площадках от
для точного (
= 0) и неточного (
= 8') концентраторов.
Для обобщения, потоки
F
на приемнике представлены в долях от потока
F
=0
, падающего на эту площадку при
=0
. Там же приведены значения
F
=0
от общего потока отраженного от концентратора
F
P
.
34
0
2
4
6
8
10
0,80
0,85
0,90
0,95
1,00
F
/ F
=0
угл.мин
r/rP=0.05
0
2
4
6
8
10
0,80
0,85
0,90
0,95
1,00
F
F
P
=13%
F
/ F
=0
угл.мин
r/r
P
=0.25
F
F
P
=28%
r/r
P
=0.25
а) б)
0
2
4
6
8
10
0,80
0,85
0,90
0,95
1,00
F
/ F
=0
угл.мин
r/r
P
=0.35
F
F
P
=50%
r/r
P
=0.7
F
F
P
=67%
0
2
4
6
8
10
0,80
0,85
0,90
0,95
1,00
F
/ F
=0
угл.мин
r/r
P
=0.65
F
F
P
=95%
r/r
P
=1.0
F
F
P
=89%
в) г)
Рис. 5. Потоки
F
/
F
=0
на площадках различных радиусов
r/r
P
в фо-
кальной плоскости параболоидного концентратора в зависмости от
угла дефокусировки
Отметим, что зависимость потока от
, полученная Захидовым Р.А. и
Рубановичем И.М. в целом имеет тот же характер, однако при 10% уменьше-
ния потока допуски по
составляют 16', откуда следует, что точность сле-
жения должна быть не более 10' и зависит от неточности концентратора.
В целом, как видно углы дефокусировки до 5 угл. мин. практически не
влияют на величину потока на приемнике. Эти зависимости потока концен-
трированного излучения в фокальной плоскости от угла дефокусировки фак-
тически определяют требования и к точности слежения (1). Однако, как вид-
но из (4) на самом деле неточности слежения в плоскостях датчика должны
быть меньше углов дефокусировки и должны быть порядка
/
2.
Здесь явно видно различие между углом дефокусировки и точностью
слежения, или углом рассогласования. Т.е. углы срабатывания системы сле-
35
жения
a
и
h
в плоскостях датчика должны составлять величины порядка
a
=
h
= 0,7
.
(6)
Т.е. точность слежения определяется углом срабатывания в одной из
плоскостей и практически должна составлять порядка 0.7
. Причем можно
отметить, что полученные зависимости для концентратора (точного и неточ-
ного) полностью применимы и к гелиостатам, как плоским, так и фокусиру-
ющим. Исходя из анализа распределения концентрированного потока в фо-
кальной области концентратора, можно считать, что эти требования к точно-
сти слежения применимы и для случая неплоских приемников. Исследования
по оценке требований к точности слежения линейных концентраторов пока-
зывают, что для реальных неточных линейных концентраторов требования к
точности слежения могут быть ослаблены, или
h
=
. На основе проведенных
исследований в табл. 1 представлены обобщенные требования к точности
слежения концентраторов и гелиостатов.
Таблица 1.
Уменьшение потока от угла рассогласования
и требования к точности
слежения при
a
=
h
для неточного концентратора
(
= 8'
)
С
=
,
угл.мин.
a
=
h
,
угл.мин.
радиус площадки r/r
P
0.05
0.25
0.7
1.0
F/ F
=0
= (1-F
/F
=0
)*100%
0
0
0
0
0
0
1
0.7
0
-0,1
-0,1
-0,03
2
1.4
0,6
0,1
0,1
0,08
3
2.1
0,6
0,7
0,6
0,3
4
2.8
0,8
1,5
1,2
0,8
5
3.5
1,4
2,7
2,2
1,3
6
4.2
2,8
4,2
3,4
1,9
7
4.9
4,6
5,9
4,8
2,8
8
5.6
7
8,0
6,5
3,7
9
6.3
8,8
10,0
8,3
4,8
10
7
12
13
10,4
6,0
В целом, как видно, точности слежения концентраторов могут нахо-
диться на уровне 3÷5 угл. мин. по каждой плоскости датчика, а, следователь-
но, эти величины и определяют требования к точности оптических и про-
граммных систем слежения концентраторов солнечного излучения. Т.е. су-
ществующие в настоящее время требования к точности слежения концентра-
торов солнечных печей порядка 1 угл. мин. можно считать завышенными, в
действительности, как следует из проведенных исследований они могут
находиться на уровне 2' или 3'.
В третьей главе
«Расчетно-экспериментальное исследование точно-
сти оптического и программного слежения»
приводятся результаты иссле-
дования факторов, влияющих на точности слежения – чувствительность оп-
36
тического датчика и невертикальность азимутальной оси вращения при про-
граммном слежении.
Анализ различных типов оптических датчиков слежения показал, что
наиболее перспективной является схема датчика угла, основанная на прин-
ципе рассогласования потока на двух наклонных плоскостях (рис. 6).
Сигнал рассогласования
I
этого датчика будет очевидно равен разно-
сти сигналов с первого (1) и второго (2) приемника по рис.6., или
I = I
1
- I
2
= k
(Ф
1
-Ф
2
)
(7)
где
Ф
1
и
Ф
2
– потоки, падающие на приемники,
k
– коэффициент преобразо-
вания потока приемником.
Из рис. 6 следует, что (7) можно представить в зависимости от основ-
ных параметров задачи – угла между приемниками
и угла рассогласования
, или
I =2
k
(1 - r)
S*sin
sin
(8)
Как видно, в данной схеме датчика угла явно появляется коэффициент
отражения и площадь приемника, которая позволяет увеличивать разностный
сигнал, что практически важно для повышения чувствительности и умень-
шения влияния погрешностей усиления сигнала (в других типах датчиков уг-
ла этот параметр явно не представлен). Представляет практический интерес
вопрос об оптимальном угле наклона приемников
или оптимальном значе-
ние угла при вершине пирамиды
. Для определения оптимального
необ-
ходимо решить уравнение
(
I
)/
= 0 (9)
При этом возможны два основных случая: 1 - коэффициент отражения
фотоприемника
r
не зависит от угла падения лучей; 2 -
r
зависит от угла па-
дения лучей
. Для первого случая из (9) получаем оптимальное значение
= 90
0
, или
= 0. Для второго случая, когда r зависит от угла падения лучей и
определяется формулами отражения Френеля решение (9) имеет более слож-
ный вид и решалось численно. Для обобщения результатов (рис. 7) зависи-
мость разностного сигнала была представлена в виде
I/(2*к*S)
.
Как видно из рис. 7 для второго случая оптимальное значение
состав-
ляет около 70
0
, или оптимальный угол пирамиды
= 40
0
. Также видно, что
изменение сигнала в области максимума достаточно плавное. Отсюда следу-
ет, что на практике при выборе угла пирамиды имеем некоторый диапазон
углов. Например, при допустимом уменьшении сигнала на 5% от максималь-
ного значения, диапазон допустимых
составит от 61
0
до 77
0
или диапазон
изменения оптимальных углов пирамиды
составит
от 58
0
до 26
0
. Получен-
ные результаты могут быть использованы при проектировании чувствитель-
ного элемента датчика угла и повысить точность оптического слежения за
Солнцем.
Важный практический вопрос при разработке датчиков это определе-
ние зависимости между выходным сигналом с датчика и углом рассогласова-
37
1, 2 фотоприемники
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
0,0000
0,0002
0,0004
0,0006
I/
(2*k*
S
)
град
'
n=3.5
r - const
r - f(
)
Рис. 6. Схема датчика угла
на принципе рассогласова-
ния потока
Рис. 7. Зависимость разностного сигнала
от угла наклона приемников
при
= 1'
для случаев (
r
= const) и (
r
=
f(
))
ния. По методике, предложенной Захидовым Р.А. и Тепляковым Д.И. один из
путей решения этой задачи, это натурные эксперименты по методу непо-
движного концентратора. Схема применения этого метода для датчика сле-
жения приведена на рис. 8.
а)
б)
Рис. 8. Схема определения зависимости между углом рассогласования и
выходным сигналом слежения (а) и возможный вид кривой сигнала (б)
С помощью разработанного способа можно определять не только угло-
вые характеристики системы слежения, но и угловую величину «мертвой зо-
ны». Суть применения этого метода для определения точностных характери-
стик ДС заключается в том, что оптическую ось датчика выставляем в опе-
режающее относительно Солнца положение (рис. 8(а)), в результате имеем
минимальное значение выходного сигнала. Если нам дан приведенный во
времени угол
М
на рис. 8(б) то из кривой динамики еѐ изменения можно
определить величину угла «мертвой» зоны системы слежения. Этот метод и
устройство на основе высокочувствительного теодолита можно использовать
также для определения точности программированного слежения.
38
Для снятия кривой изменения сигнала во времени, нами было разрабо-
тано устройство типа АЦП с аналоговым входом и дискретностью шага из-
мерения от 0.01
с
до 1
с
(рис.9).
Один из основных факторов, влияющих на точность программного
слежения это невертикальность азимутальной оси вращения концентратора
(гелиостата).
Схема определения влияния невертикальности на точность программ-
ного слежения и основные системы координат задачи приведены на рис. 9,
где
СКм
- местная система координат с осью
OZ
по вертикали места и
СК
Н
,
связанная с осями вращения гелиостата.
Рис. 9. Схема определения влияния невертикальности
азимутальной оси на точность программного слежения
Пусть азимутальная ось вращения гелиостата, отклонена от вертикали
на угол
. При повороте гелиостата вокруг азимутальной оси на расчетный
угол
A
Г
, будет происходить отклонение луча
b
H
от расчетного направления
b
,
на некоторый малый угол
. Пространственный угол
определим через два
плоских угла
(в плоскости меридиана) и
(в широтной плоскости), или
=
(
2
+
2
)
0.5
.
Угол
между единичными векторами лучей
b
и
b
H
, ввиду его малости
удобнее определять через векторное произведение векторов этих лучей.
= arcsin (|bxb
H
|)
(10)
Угол
также можно определить и через плоские углы, представляю-
щие разность плоских углов вектора
b
H
(
HZ
- угол между
b
HXY
и
b
HX
и
HY
-
угол между
b
H
и
b
HXY
, рис. 10) и аналогичных углов вектора
b
(т.к.
b
лежит
на оси
ОХм
то
Z
– 0 ,
Y
- 0), или отклонение луча будет равно
= (
Z
2
+
Y
2
)
0.5
(11)
где
39
Z
=
HZ
-
Z
= arcsin (b
HY
/b
HXY
) - arcsin (b
Y
/b
XY
)
(12)
b
HXY
= (b
HX
2
+b
HY
2
)
0.5
, b
XY
= (b
X
2
+b
Y
2
)
0.5
(13)
Y
=
HY
-
Y
= arcsin (b
HZ
) - arcsin (b
Z
)
(14)
Отметим, что все указанные вектора предварительно должны быть вы-
ражены на одной из систем координат. Схема решения задачи в общем слу-
чае имеет вид:
1. Вектор Солнца
c
и отраженного луча
b
задаем в
СК
М
.
2. Для заданного времени определяем положение вектора Солнца
c
и
положение вектора нормали гелиостата
n
H
в
СК
Н
.
3. Переводим
n
H
в
СК
М
и определяем реальное направление отраженно-
го луча
b
H
, который таким образом также будет в
СК
М
.
Для принятого направления вектора осевого луча Солнца
c
, составля-
ющие вектора
b
H
в
СК
М
будут равны
b
HX
= 2*(n
H
*c)*n
HX
- c
X
b
HY
= 2*(n
H
*c)*n
HY
- c
Y
(15)
b
HZ
= 2*(n
H
*c)*n
HZ
- c
Z
где
n
H
*c = n
HX
*c
X
+ n
HY
*c
Y
+ n
HZ
*c
Z
.
Далее по (10)-(15) определяем проекции
b
и еѐ плоские углы
Z
и
Y
(в
гелиостатном режиме направление
b
задается). Далее, не нарушая общности
задачи, принимаем, что
b
направлено по оси
OX
M
(т.е.
Z
= 0,
Y
= 0), это со-
ответствует режиму работы гелиостатов БСП в Паркенте.
На рис. 10 приведены плоские углы отклонения луча
b
H
-
ZH
,
YH
, (ин-
дексы на рис. 10 опущены) от расчетного положения во времени (в угл. мин.)
для трех характерных случаев отклонения азимутальной оси от вертикали:
(
а
) - в меридиональной плоскости; (
б
) - в широтной плоскости; (
в
) - отклоне-
ние в двух плоскостях.
-8 -6 -4 -2 0
2
4
6
8
-2,5
-2,0
-1,5
-1,0
-0,5
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
h
'
'
Y
Z
а) в меридиональной
плоскости
-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8
-2,5
-2,0
-1,5
-1,0
-0,5
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
h
'
'
Y
Z
б) в широтной плоскости
-8 -6 -4 -2 0
2
4
6
8
-2,5
-2,0
-1,5
-1,0
-0,5
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
h
'
'
Y
Z
в) отклонение в двух плоско-
стях
Рис. 10.
Плоские углы отклонения луча
b
H
от расчетного положения во
времени (в угл. мин.) для трех характерных случаев отклонения азиму-
тальной оси от вертикали
40
Как видно, наибольшее влияние имеем для случая, когда отклонение
азимутальной оси происходит в меридиональной плоскости. Наименьшее
влияние имеем при отклонении оси в широтной плоскости. Однако и в этом
случае оно практически того же порядка, что и
. Можно также отметить, что
процесса накопления угла отклонения в течение дня, как было получено ра-
нее не происходит. С увеличением
отклонения увеличиваются пропорцио-
нально. В целом, как видно, требования к невертикальности достаточно вы-
соки, и
не должен превышать 1
'
- 3
'
, особенно в меридиональной плоскости.
В четвертой главе
«Разработка и внедрение оптического и про-
граммного слежения на БСП»
приведены результаты реализации разрабо-
танных методик и устройств. При создании датчика, кроме оптимизации
наклона фотоприемников учитывались вопросы упрощения конструкции и еѐ
технологичности в изготовлении.
На рис. 11 приведены кривые выходного сигнала датчиков, эксплуати-
руемого на БСП -
1
и разработанного -
2
. Как видно, характеристики датчика
БСП достаточно высоки и при
10% отклонении сигнала зона нечувстви-
тельности не превышает
0,5 угл.мин.
На рис. 12 приведена блок - схема программного слежения концентра-
тора (гелиостата). Для реализации программного слежения необходимо в
первую очередь (рис. 14) знать уравнения видимого движения Солнца и не-
вертикальность азимутальной оси.
2 0 0
3 0 0
4 0 0
5 0 0
6 0 0
0
1 0 0
2 0 0
3 0 0
С
и
гн
а
л
,
m
V
В р е м я ( 1 ш а г - 0 .1 с
)
1
2
Рис. 11. Зависимости выходного сигнала ЧЭ датчика
от угла рассогласования (времени)
И т.к. солнечный полдень может не совпадать с местным полднем воз-
никают следующие задачи: определение допусков на момент включения про-
граммного слежения; определение возможности использования упрощенного
алгоритма движения Солнца для определения угловых скоростей в реальных
осях вращения.
Алгоритм определения времени полуденного положения Солнца в
местной системе координат, позволяющий определять момент включения
ПСС представляет численное решение алгоритма Joseph J. Michalsky для
местного
41
полудня (или другого в принципе момента времени) и связана с задачей
определения возможности использования упрощенного алгоритма движения
Рис. 12. Блок-схема программного слежения
Солнца.
На рис. 13 приведены разности между истинными углами азимута (
da
)
и высоты Солнца (
dz
) и углами (
β
СС
), получаемыми по упрощенным уравне-
ниям при совмещении местного и действительным полудня Солнца (
а
) и в
целом годовые отклонения полудня Солнца от местного полудня по Мосаль-
ски (
б
).
-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5
-1,0
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
da
,d
z
,
сс
,
уг
л
.м
ин
Время дня от полудня, час
2012г., n =200 (
23.426
0
)
d
,
s
с.ш.
сс
da
dz
а
)
б
)
Рис. 13. Различие в углах азимута (
da
), зенита (
dz
) между точными и
упрощенными формулами и углу между точным и приближенным
положением Солнца (
β
СС
) (
а
) и время отклонения действительного
полуденного положения Солнца
М
от местного полудня в 2012г. для
северной широты 41° (
б
)
Как видно, при точном совмещении полудней, различия между углами
достаточно малы и лежат в пределах алгоритма Joseph J. Michalsky.
В связи с этим были рассмотрены допуски на точность совмещения
местного и солнечного полудня. Исследования показали, что при
=
5с по-
грешности определения азимута и высоты Солнца по упрощенным уравнени-
ям в течении дня находятся на уровне до
3'
по азимуту и до
1
'
по зениту, а
при
=
10с максимальные отклонения по азимуту составляют около 7
'
, а по
зениту до
2
'
. Причем угол
CC
между действительным положением Солнца в
пространстве и его положением, определяемым по упрощенным формулам
42
значительно меньше и составляет соответственно 1,2 и 4,5 угл. мин, причем
она незначительно изменяется в течение дня.
Т.е. в принципе временные неточности совмещения солнечного и мест-
ного полудней могут составлять до 10 с.
Отсюда следует, что в принципе, непрерывное слежение осуществляет-
ся до захода Солнца, а далее концентратор (гелиостат) переводится в утрен-
нее положение, то как видно возможно применение упрощенных уравнений
движения Солнца. Т.е. в первом приближении в алгоритме программного
слежения достаточно учета склонения Солнца, невертикальности азимуталь-
ной оси и использование упрощенных уравнений движения Солнца.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основе исследований по разработке датчиков оптических систем
слежения, обоснование требований к точности слежения концентраторов
различного назначения, по разработка расчетных и экспериментальных ме-
тодик оценки точности оптических и программных систем слежения сделаны
следующие выводы:
1. Проведена классификация датчиков оптических систем слежения
концентраторов за Солнцем и разработана новая конструкция оптического
датчика, обеспечивающая максимальные сигналы рассогласования и угол об-
зора до 60
0
.
2. Разработана модель и алгоритм, который позволяет расчетным спо-
собом определить влияния точности слежения на энергетические характери-
стики точечных и линейных концентраторов. Показано, что и для концентра-
торов солнечных печей влияние точности слежения начинает проявляться
при углах более двух угловых минут;
3. Разработан новый способ и устройство для определения и контроля
невертикальности азимутальной оси вращения концентраторов и гелиостатов
с азимутально - зенитальной монтировкой, позволяющий определять поло-
жение азимутальной оси в пространстве за одно измерение с точностью до
0.5 угл. мин.
4. Разработана методика и устройство для оценки точности датчиков
оптических систем слежения и программного слежения, и проведены оценки
точности датчиков слежения на БСП.
5. Показано, что динамика сигнала, характеризующая движение ге-
лиостата, в том числе концентраторов существенно отличается от ранее
имевшихся представлений, а именно работа датчика происходит на границе
чувствительности, причем независимо от еѐ точности.
6. Впервые разработан алгоритм программного слежения концентрато-
ров и гелиостатов за Солнцем, учитывающий невертикальность азимуталь-
ной оси, а также прецессию и нутацию оси вращения Земли.
7. Показано, что для дневного программного слежения могут быть ис-
пользованы упрощенные уравнения видимого движения Солнца с учетом не-
вертикальности азимутальной оси при совмещении местного полудня с по-
43
луднем Солнца с точностью включения программного слежения по времени
до 10с.
44
SCIENTIFIC COUNCIL AWARDING OF THE SCIENTIFIC DEGREES
DSc.27.06.2017.FM/T.34.01 AT PHYSICO-TECHNICAL INSTITUTE, IN-
STITUTE OF ION-PLASMA AND LASER TECHNOLOGIES,
SAMARKAND STATE UNIVERSITY
INSTITUTE OF MATERIAL SCIENCES
ORLOV SERGEY ALEKSANDROVICH
JUSTIFICATION OF PARAMETERS AND DEVELOPMENT OF TRACK-
ING SYSTEMS OF SOLAR INSTALLATIONS
05.05.06 – Pover installations on the base of renewable
energy sources
ABSTRACT OF DISSERTATION OF DOCTOR OF PHILOSOPHY (PHD)
ON TEСHNICAL SCIENCES
TASHKENT – 2018
45
The theme of dissertation of doctor of philosophy (PhD) on physical and mathematical sci-
ences was registered at the Supreme Attestation Commission at the Cabinet of Ministers of the Re-
public of Uzbekistan under number В2017.3.PhD/T415
Dissertation has been prepared at Institute of Material Sciences.
The abstract of the dissertation is posted in three languages (Uzbek, Russian, English (resume)) on the
website of Scientific council (fti.uz) and on Information and educational portal “ZiyoNet”
(www.ziyonet.uz).
Scientific supervisor:
Klichev Shavkat Isakovich
doctor of technical sciences
Official opponents:
Iskandarov Zafar Samandarovich
doctor of technical sciences, professor
Ergashev Sirojiddin Fayozovich
doctor of technical sciences, professor
Leading organization:
Qarshi state university
Defense will take place «____» _____________2018 at _____ at the meeting of Scientific council num-
ber DSc.27.06.2017.FM/T.34.01 at Physico-technical Institute, Institute of Ion-Plasma and Laser Tech-
nologies, Samarkand State University (Address: 100084, Uzbekistan, Tashkent city, 2b, Bodomzor yoli
str., Phone: (99871) 235-42-91, e-mail:
info.fti
, Meeting Room of Physico-technical Insti-
tute).
Doctoral dissertation is possible to review in Information-resource centre at Physico-technical Institute (is
registered № 7) Address: 100084, Uzbekistan, Tashkent city, 2b, Bodomzor yoli str., Phone: (99871) 235-
30-41.
Abstract of dissertation sent out on «___» _________ 2018.
(Mailing report № 7 on «___» _________ 2018).
N.R. Avezova
Chairman of scientific council
on award of scientific degrees,
doctor of sciences in technical sciences
A.V. Karimov
Scientific secretary of scientific council
on award of scientific degrees,
doctor of sciences in physics and mathematics, professor
I.G. Atabaev
Chairman of scientific Seminar under Scientific
council on award of scientific degrees,
doctor of sciences in physics and mathematics, professor
46
INTRODUCTION (abstract of PhD thesis)
The aim of research work
is to develop sensors for optical tracking sys-
tems and to justify the requirements for tracking accuracy of concentrators for var-
ious purposes, development of computational and experimental methods for esti-
mating the accuracy of optical and tracking programs.
The object of the research work
are concentrators and heliostats of solar
radiation.
Scientific novelty of the research work
consists of the following:
the influence of the tracking accuracy on the energy and concentrating char-
acteristics of point and linear solar radiation concentrators is determined and justi-
fied, it is shown that even for concentrators of solar furnaces, the effect of tracking
accuracy on concentration and fluxes begin to appear at angles of more than two
angular minutes;
optimal parameters of the optical tracking sensor that provide maximum dif-
ference signals at identical angles of error and have a field of view up to 600 are
determined;
a method and device for determining the non-verticality of the azimuth axis
of rotation of concentrators and heliostats are developed;
a technique has been developed for the experimental determination of the
motion of concentrators and heliostats at the Sun;
developed an algorithm for program control of concentrators and heliostats,
taking into account the non-vertical nature of the azimuth axis precession and nuta-
tion of the Earth's axis.
Implementation of the research results.
As a result of studies on the de-
velopment of sensors for optical tracking systems and the requirements for track-
ing accuracy of concentrators for various purposes, development of computational
and experimental methods for assessing the accuracy of optical and software track-
ing systems;
a method for determining the non-verticality of the azimuth axis of rotation
of concentrators, a patent was obtained for the invention of an intellectual property
of the Republic of Uzbekistan "Method for determining the non-verticality of the
azimuth axis of rotation" (No. IAP 04953, 2014 September 30). The use of the
proposed method made it possible to provide an accurate observation of the motion
of the visible part of the azimuth of the sun;
the device for determining the non-verticality of the azimuth axis of rotation
of heliostats was used in the control of heliostats of the Large Solar Furnace of the
Institute of Materials Science (Reference No. 2 / 1255-473 of the Uzbek Academy
of Sciences of February 21, 2018).
Structure and scope of the thesis.
The thesis consists of an introduction, 4
chapters, conclusion, a list of references and applications, outlined in 130 pages.
47
ЭЪЛОН ҚИЛИНГАН ИШЛАР РЎЙҲАТИ
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ
LIST OF PUBLISHED WORKS
I бўлим (1 часть; part 1)
1. Патент РУз №IAP 04953 Расмий ахборотнома. – 2014. Б № 8 / Способ
определения невертикальности азимутальной оси вращения. / Бахрамов
С.А., Клычев Ш.И., Абдурахманов А.А., Орлов С.А., Сарибоев А.С. Бюлл.
№9 от 30.09.2014.
2. A.A. Abdurakhmanov, S.A. Orlov, A.S. Saribaev, Kh.K. Fazilov. The Influence
of the Nonverticality of the Azimuthal Rotation Axis of the Concentrator (Helio-
stat) on Program Tracking Accuracy. //APPLIED SOLAR ENERGY –USA,
2010. Vol 46, № 4, -P. 313-315.
[05.00.00; №4
].
3. A.A. Abdurakhmanov, S.A. Orlov, S.A. Bahramov, A.V. Burbo, Sh. I. Kly-
chev, Kh.K. Fazilov. On Sun Tracking Accuracy of Concentrators // APPLIED
SOLAR ENERGY USA, 2010. Vol 46, № 4, -Р.316-318.
[05.00.00; №4
].
4. Sh. I. Klychev, A.K. Fazylov, S.A. Orlov, A.V. Burbo. Design Factors of Sen-
sors for the Optical Tracking Systems of Solar Concentrators. // APPLIED SO-
LAR ENERGY USA, 2011. Vol 47, № 4, -Р. 321-322.
[05.00.00; №4
].
5. Орлов С.А. Алгоритм учета невертикальности азимутальной оси концен-
тратора при программном слежении. // Гелиотехника-Ташкент, 2017. -№1.-
С. 44-47.
[05.00.00; №1
].
II бўлим (2 часть; part 2)
6. Орлов С.А., Клычев Ш.И. Особенности программного слежения концен-
траторов (гелиостатов) за Солнцем. 4-я Международная конференция
«Актуальные проблемы развития мировой науки». Киев. 2018. С. 80-86.
7. Орлов С.А., Клычев Ш.И. Влияние невертикальности азимутальной оси
гелиостата. 4-я Международная конференция «Актуальные проблемы
развития мировой науки». Киев. 2018. С. 86-90.
8. Орлов С.А., Клычев Ш.И. Алгоритм компенсации погрешностей осей вра-
щения гелиостатов при программном слежении за Солнцем. Труды между-
народной конференции "Фундаментальные и прикладные вопросы физи-
ки", секция III., Ташкент, 13-14 июня 2017. C 186-190.
9. Клычев Ш.И., Бахрамов С.А, Абдурахманов А.А., Сарибаев А.С., Орлов
С.А. Алгоритм программного управления концентраторов (гелиостатов)
Солнечного излучения. Труды международной практической конференции
Инновация 2010. Ташкент, 2010. C 229-230.
48
Автореферат «Til va adabiyot ta’limi” журнали таҳририятида таҳрирдан ўтка-
зилиб, ўзбек рус ва инглиз тилларидаги матнлар ўзаро мувофиқлаштирилди.
(05.12.2017)
