Entwicklung eines Abspannsystems für parabolische Sonnenkollektoren

Abstract

Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Abspannsystems der Spiegelfläche für parabolische Sonnenkollektoren, sodass die Spiegelfläche eine möglichst exakte Form einer Parabel annimmt. Die Präzision mit der die Spiegelfläche gestaltet wird, ist wesentlich für die Effizienz der gesamten Anlage. Zentrales Element der Konstruktion ist eine Kette, die durch das Anhängen von Gewichten an den Kettengelenken optimal ausgerichtet wird. Neben dem Abspannsystem mit der Kette sollen auch die Spiegelelemente, aus welchen sich die Spiegelfläche zusammensetzt, entwickelt werden. Die drei Elemente Spiegelfläche, Kette und Abspannung stellen das Parabolspiegel-Modul dar. Zur Unterstützung des Entwicklungsprozesses wird ein Programm für Simulationen und Berechnungen zum Kettensystem entwickelt. Mit Hilfe der Ergebnisse aus diesem Programm können wesentliche konstruktive Entscheidungen fundiert getroffen und komplexe Berechnungen bezüglich des Systems durchgeführt werden. Für die Kette stehen zwei verschiedene Kettentypen zur Auswahl. Basierend auf Simulationen, die mit dem entwickelten Programm durchgeführt werden, soll die Wahl des idealen Kettentyps getroffen werden. Nach der Entscheidung über den Kettentyp erfolgt die mechanische Konstruktion des Parabolspiegel-Moduls, dessen Bauteile auf die erforderliche Festigkeit ausgelegt werden. Zu der mechanischen Konstruktion gehört auch das Erstellen von Fertigungszeichnungen aller Einzelteile, Stücklisten und Zusammenstellungszeichnungen. Der gesamte Konstruktionsprozess soll in dieser Arbeit ausführlich dokumentiert werden.

Goal of this thesis is designing a tension-system for the mirror-surface of a parabolic-sun-collector, so that the shape of the mirror-surface itself represents as close as possible a perfect parabolic curve. Greatest accuracy of the mirror-shape is absolutely essential in order to guarantee efficiency of the sun-collector. Main element of the construction is a chain that is aligned by weights attached to its joints. Further to designing the tension-system and the chain, it is to design mirror-elements for the mirror-surface. The three elements, namely the tension-system, the chain and the mirror-surface, represent the parabolic-module. To support this design-process, a simulation- and calculation-program is being developed. Supported by the results of simulations and calculations of the program, major decisions in the design-process can be taken well-founded and key values can be calculated. For the chain, two chain types are available. The ideal chain type will be selected based on simulations conducted with the developed program. After selecting the ideal chain type, the mechanical-design of the parabolic-module can be designed and its parts will be dimensioned. Part of the mechanical-design is to create production-drawings of all parts, bill of material and assembly drawings. This thesis shall document in detail the entire design-process of such parabolic-module of a sun-collector.