本发明专利技术提出一种主要用于太阳能利用的跟踪太阳的方法及装置。跟踪太阳是在平行于地轴的参考面上完成的。将地球自转平太阳时的周日视运动时间段和地球公转的周年视运动时间段各等分为若干个调整时间间隔，将每个调整时间间隔内地球任一点与太阳之间的角度变化各个映射地顺序分配在自转角调整齿轮和仰角调整齿轮上，从而产生相对于固定时间间隔的不等角度间隔，通过关连的伺服机械机构在各自的每个时间间隔调整一次角度，并调整真太阳时与平太阳时的时差。周期循环调整。并根据该方法给出一个太阳跟踪装置。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种太阳跟踪方法及其装置，主要用于太阳能利用系统中。
技术介绍
在太阳能利用中，固定式的太阳能设备一般都是低温的热利用，太阳能的高温利用和高效利用必须解决太阳跟踪问题。已有的该装置都是比较复杂的，其跟踪太阳的角度调整一般是连续调整或随机调整。连续调整是利用编制的计算机程序控制机电设备来调整，其调整复杂，成本高。随机调整有的是利用人力调整，其缺点是不能保证时效，有的是利用传感器件来调整，其设备复杂，成本高。以上的系统均不能很好地利用在设备上，也不能很好地普及，并且由于设备复杂，其可靠性降低。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种跟踪太阳的方法和实施该方法的较简单的装置，以克服现有技术的不足。本专利技术所依据的是时间和日视规律之间的对应关系，及太阳与地球的位置变化规律1.地球自转是恒定的，每一个真太阳日一个周日视运动。2.地球自转轴线即地轴的方向是恒定的，地轴与黄道面的夹角是66度33分39秒，与黄道面法线的夹角是23度26分21秒，即黄赤交角为23度26分21秒。3.地球绕太阳公转是恒定的，每一回归年一个周年视运动。一回归年为365.2422日。4.地球绕太阳公转的轨迹即黄道是一个偏心的椭圆，太阳位置不在这个椭圆的中心上，根据多普勒第二定律，每24小时地球绕太阳在黄道面上径向扫过365.2422个等面积，其每24小时扫过的角度不等，这个不等的角度在每24小时或更短的时间段均可以计算和测量出来。5.时间上，真太阳时反应真实的周日视运动，平太阳时是平均的计时系统，真太阳时与平太阳时在周日视运动上存在时差，时差以周年视运动的循环而循环规律变化。根据以上规律，太阳跟踪要考虑的是周日视运动和周年视运动与平太阳时的规律问题。地球围绕太阳的自转和公转形成了在地球一点看到的太阳升起和落下的不一致性，地球是圆的，地球一点的地平面并不是真正意义的平面，在这一点上的规律不具有普遍性。地轴是恒定的，由地轴所在面或与地轴平行面作为参考面可代表地球表面任一点的普遍规律。地球一点看到的太阳的角度变化在这个参考面上可分解为纬度的仰角变化和经度的自转角变化。太阳跟踪首先要解决的是仰角的跟踪，先假设地球不自转，地球为一点，这一点就是地心，由于地球距离太阳的距离很大，相对于这个距离地球的大小可以忽略为一个点，同样在地球表面任一点与太阳的连线可以认为和这个点与太阳的连线之间为无限接近的平行。在代表地球的这个点上，地轴以不变角度穿过这个点。以地轴为参照线，这个点与太阳连线为另一线，公转一周其两线之间的角度变化范围为23度26分21秒的两倍，即46度52分42秒，在地理上表现为南北回归线之间的纬度之和。这个点位于黄道的不同位置上其角度从90度加上23度26分21秒到90度减23度26分21秒之间变化，这个变化的特征是地球在黄道上转过相同等分的角度而其两线之间的角度变化不等分也不相同，又由于地球公转一周的天数是非整数，所以，这个变化在天数上也表现为不对称。仰角跟踪就是使物体的面正对太阳，即太阳垂直照射于这个面上，只要保持其角度为直角90度，即完成仰角跟踪。在春分或秋分时，太阳直射于赤道，太阳与这个点连线垂直于地轴线，在地球任一点上也虚拟一个穿过这个点的与地轴平行的虚拟地轴线，地轴和虚拟地轴线均垂直于地球的赤道面，地球公转一周，太阳相对于赤道面的角度变化从以上可知为正负23度26分21秒，即太阳直射地球的点在南纬23度26分21秒和北纬23度26分21秒之间移动。设置一个与黄道面平行的调整面，调整面与赤道面的夹角为23度26分21秒，地轴和虚拟地轴线与这个调整面的夹角为66度33分39秒，地轴和虚拟地轴线与调整面的法线夹角为23度26分21秒。当地球公转过黄道面一定角度时，调整面与虚拟地轴线一起转过相同角度，即可保持虚拟地轴线与黄道面的夹角为90度。设置一个如与黄道面平行的调整面的太阳仰角跟踪调整盘，调整盘与这个虚拟地轴线的夹角为66度33分39秒，调整盘的轴线与这个虚拟地轴线的夹角为23度26分21秒，在地球公转过一定角度，调整盘也转过同样角度，这个盘上的虚拟地轴线与地心和太阳的连线之间的夹角保持垂直90度，即完成太阳仰角跟踪，对于地球每24小时转过角度不等，必须以地球在公转中每个尽量小的时间段内转过的不等角度映射在调整盘上，才能精确跟踪。在仰角跟踪完成后，剩下的自转角的跟踪要考虑两方面的因素，一是地球的自转，二是真太阳时与平太阳时存在的时差。对于地球的自转角调整，地球自转是恒定的，在调整过仰角之后，再以地轴或与地轴平行的虚拟地轴线为轴，在每个时间段内调整地球自转过的角度。对于真太阳时和平太阳时存在的时差，将仰角跟踪调整盘映射不等角度的时间段的时差映射在仰角跟踪调整盘上，并通过其它关连方式反应在自转角调整上。以上是基于理想情况的分析，还要考虑由于地球大气造成的蒙气差的影响。根据上述分析，本专利技术提出以下跟踪太阳的方法将平太阳时的一个周日视运动时间段与一个周年视运动时间段各等分为若干个一定合适时长的时间段。将太阳与地球表面任一点的连线与这一点的与地轴平行的参考面的夹角变化分解为地球绕太阳公转和地球自转两个夹角变化，前者为仰角变化，后者为自转角变化，对这两个角度变化的跟踪是在这一点的与地轴平行的参考面上进行的。将地球公转一个周年视运动时间段等分为若干个调整时间间隔，将每个调整时间间隔内地球公转过太阳的角度变化顺序映射在仰角调整齿轮上，从而产生相对于固定时间间隔的角度间隔，通过与仰角调整齿轮关连的角度调整范围为正负23度26分21秒的伺服机械机构在每个时间间隔调整一次角度，即完成仰角跟踪。仰角调整时间间隔和角度间隔的划分方法有两种，一为标准划分仰角调整时间间隔划分方法为将一回归年365.2422日的等分或数学关联等分作为调整时间间隔，仰角调整齿轮齿间角度间隔划分方法为将一回归年365.2422日等分或数学关联等分的调整时间间隔内地球公转过太阳的角度顺序映射于仰角调整齿轮上；二为近似划分仰角调整时间间隔划分方法为以六个小时或六个小时的三倍及等分或数学关联等分作为调整时间间隔，以六个小时为基础时间间隔的依据是365.2422≈365.25，0.25能够等分365.25为1461份，不会出现角度间隔的非整数，仰角调整齿轮齿间角度间隔划分方法为将地球每六个小时或六个小时的三倍时间间隔内地球公转过太阳的角度顺序映射于仰角调整齿轮上，一周共1461或487个不等齿间间隔，对于小于六个小时的调整时间间隔，可以通过齿轮组来实现更小角度间隔。将地球自转一个平太阳日时间段等分为若干个调整时间间隔，将每个调整时间间隔内地球自转过太阳的自转角视角度变化顺序映射在自转角调整齿轮上，从而产生相对于固定时间间隔的角度间隔，通过与自转角调整齿轮关连的伺服机械机构在每个时间间隔调整一次角度，即完成自转角跟踪。自转角调整时间间隔划分方法为以一个小时的等分或数学关联等分作为调整时间间隔，最好采用符合时间规律的进制算法。自转角调整齿轮齿间角度间隔划分方法为将每个自转角调整时间间隔的地球一个点转过太阳的实际日视角度顺序映射在自转角调整齿轮上。将仰角调整齿轮映射地球公转不等角度的时间间隔顺序的真太阳时与平太阳时时差所致自转角角度差弧长辐向顺序映射在仰角调整齿轮侧面上，并通过相对本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种太阳跟踪方法，其特征在于：包括：Ａ．将平太阳时的一个周日视运动时间段与一个周年视运动时间段各等分为若干个一定合适时长的时间段。Ｂ．将太阳与地球表面任一点的连线与这一点的与地轴平行的参考面的夹角变化分解为地球绕太阳公转和地球自转两 个夹角变化，前者为仰角变化，后者为自转角变化，对这两个角度变化的跟踪是在这一点的与地轴平行的参考面上进行的。Ｃ．将地球公转一个周年视运动时间段等分为若干个调整时间间隔，将每个调整时间间隔内地球公转过太阳的角度变化顺序映射在仰角调整齿轮上 ，从而产生相对于固定时间间隔的角度间隔，通过与仰角调整齿轮关连的角度调整范围为正负２３度２６分２１秒的伺服机械机构在每个时间间隔调整一次角度，即完成仰角跟踪。Ｄ．将地球自转一个平太阳日时间段等分为若干个调整时间间隔，将每个调整时间间隔内 地球自转过太阳的自转角视角度变化顺序映射在自转角调整齿轮上，从而产生相对于固定时间间隔的角度间隔，通过与自转角调整齿轮关连的伺服机械机构在每个时间间隔调整一次角度，即完成自转角跟踪。Ｅ．将仰角调整齿轮映射地球公转不等角度的时间间隔顺序的 真太阳时与平太阳时时差所致自转角角度差弧长辐向顺序映射在仰角调整齿轮侧面上，并通过相对应的关连机械机构反应在自转角调整上，随仰角调整齿轮的调整而调整时差对自转角调整的影响，一周一个时差调整循环，即完成时差调整。Ｆ．将仰角跟踪和自转角跟踪 及时差调整叠加为一个完整系统，周期循环调整。...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：聂洪军，
申请(专利权)人：聂洪军，魏捷，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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