Heliostat, griech.
Ein Heliostat ist eine Vorrichtung, bei der ein Spiegel so
geführt wird, daß die reflektierten Sonnenstrahlen auf einen
definierten Punkt oder Fläche treffen. Führungsgrößen
für den Heliostaten sind die äquatoriolen Koordinaten der
Sonne als Funktion von UT bzw. T.
Dazu muß zu allererst der Julianische Tag JD bestimmt werden.
JD ist die Anzahl von Tagen, gerechnet vom Beginn des Jahres
-4712, 12:00 UT. Aus JD ermittelt man die Zeit T, gemessen
in Julianischen Jahrhunderten ab 1.Januar 2000. Mit einer
Reihenentwicklung als Funktion von T kann dann die mittlere
geometrische Länge L0, die mittlere Anomalie M,
die Exzentrizität der Erdbahn e und die
Mittelpunktsgleichung C der Sonne berechnet werden. Daraus
kann die wahre Länge und wahre Anomalie v der Sonne bestimmt werden.
Aus diesen beiden Größen wird der Radiusvektor R berechnet.
Wiederum in einer Reihenentwicklung wird die
Ekliptik  0bestimmt. Mit diesen Größen läßt sich dann
die Rektaszension und Deklination der Sonne berechnen.
Zur Umwandlung dieser ekliptalen Koordinaten in
lokale horizontal Koordinaten muß noch der lokale
Stundenwinkel H bestimmt werden. Dieser ist bestimmt durch
die Sternzeit in Greenwich und die geographische Länge
des Standortes. Die Sternzeit in Greenwich wird ebenfalls in
einer Reihenentwicklung als Funktion von T berechnet.
Zum Testen der komplexen Software haben wir ein voll funktionsfähiges Modell
( 70 x 70 x 60 cm ) konstruiert. Die Positioniergenauigkeit des Modells
liegt im Bogensekundenbereich.
Anwendung: Der Lehrstuhl für Raumfahrttechnik, TU München, wird unser Konzept
vorschlagen, um die Mondbasisstation mit Tageslicht zu versorgen.
Literaturhinweis: Grundlagen der Ephemeridenrechnung,
O. Montenbruck
Hier sehen sie den aktuellen Sonnenstand (if you like)
Kelvingenerator
Bereits 1876 entwickelte William Thompson den Kelvingenerator, einen Apparat,
der uns noch heute in Staunen versetzt. Die Lageenergie einiger Wassertropfen
genügt dem Generator, um Spannungen von einigen kV und sogar kleine Blitze
zu erzeugen.
Das an sich ungeladene Wasser, das erst durch
Verunreinigungen leitfähig wird, fließt in sich zu Tropfen
abschnürenden Strahlen aus Hähnen, die an dem
erhöhten Vorratsbehälter montiert sind. Im optimalen
Fall sollten die Punkte, in denen sich die Strahlen zu
Tropfen abschnüren, in der vertikalen Mitte der
Influenzringe befinden. Durch die Ringe fallende Tropfen
würden ihre Ladungen nämlich nach dem Durchqueren
der Ringe wieder verlieren, während durchgehende
Wasserstrahlen den Vorratsbehälter mit den beiden
Auffangbehältern kurzschließen würden. Fällt nun ein
Tropfen mit einer noch so geringen Ladung, die sich aus
den unregelmäßig auftretenden Ionen im Wasser zufällig ergibt, in einen der
Auffangbehälter, überträgt er diesem seine Ladung. Durch die überkreuzte
Verkabelung der Auffangbehälter mit den Influenzringen ist nun auch der Influenzring
der anderen Seite geladen. Der geladene Influenzring trägt die Ladung an seiner
Oberfläche, sein Inneres bleibt feldfrei. Erst beim Verlassen des Ringes wirkt
die Influenz auf den Wassertropfen, der gerade noch mit dem Strahl verbunden ist.
Nach dem Abschnüren des Tropfens verlässt der Tropfen den Ring mit einer
entgegen gesetzten Ladung, die anders geladenen Ionen des Wassers fließen über
den Strahl zum Vorratsbehälter zurück. Entgegen der allgemeinen Vermutung,
dass dieser Effekt nur durch Verunreinigungen im Wasser, z.B. Salze, und damit
verbundenen freien Ionen hervorgerufen werden könnte, stellte Jürgen Wilbert
nach umfangreichen Testreihen mit destilliertem bzw. entionisiertem Wasser fest,
dass der Effekt allein auf den H3O+ und den OH- Ionen beruht, die in jeder Form von
Wasser vorhanden sind.
Nach dem der Tropfen auf diese Weise eine Ladung erhalten
hat, kann er diese beim Auftreffen auch an den
Auffangbehälter abgeben und dieser kann wiederum
den Influenzring der anderen Seite aufladen.
Dieser Influenzring erhält genau die umgekehrte
Polarität wie sein Gegenspieler. Dadurch können
die Ionen, die auf dieser Seite durch den Strahl abfließen,
den Vorratsbehälter wieder neutralisieren. Die Energie
wird erst bei der Annäherung des geladenen Tropfens
an den gleich geladenen Auffangbehälter erzeugt, das Prinzip
der Influenz wird nur benötigt, um die notwendigen Ladungen
in den Tropfen hervorzurufen.
Die abstoßende Wirkung der gleichartigen Ladung auf dem Auffangbehälter
führt zur Abstoßung des Tropfens. Die Energie wird vom Tropfen erzeugt,
weil er die Kraft aufbringen muss, um die Abstoßung zu überwinden.
E = F*s Hierbei ist die Kraft natürlich die Gravitationskraft und der Weg die Stecke,
die der Tropfen zurücklegen muss, um ins feldfreie Innere des Behälters zu gelangen.
Die Auffangbehälter weisen jeweils die umgekehrte Polarität wie die zugehörigen
Influenzringe auf, wobei die beiden Influenzringe leitend mit dem Auffangbehälter der
anderen Seite verbunden sind.
So wird die Ladung des einen Behälters genutzt, um im anderen Behälter eine
entgegengesetzte Ladung hervorzurufen. Dieses gegentaktähnliche Prinzip führt dazu,
dass sich der Generator in der Praxis immer von selbst erregt. Durch kleinste
Unregelmäßigkeiten in der Feldverteilung kann auf einer Seite eine kleine Ladung
entstehen, die eine Ladung auf der rechten Seite zur Folge hat.
Durch die wachsende Größe der Ladungen schaukelt sich das System immer weiter auf,
bis elektrostatische Spannungen im kV-Bereich entstehen.
 Facharbeit zum Kelvingenerator (doc)
|
|
)
)
)
)
){kind=link}