Адаптивний сонячний рефлектор

В. С. Шеремей, 9 клас, Львівський технологічний ліцей, м. Львів

Науковий керівник: П. Р. Хірівський

Педагогічний керівник: В. М. Пострільоний

Актуальність теми. Однією з проблем більшості парків є те, що дерева, виростаючи і розростаючись,  надмірно затіняють землю, на якій вони ростуть. В локальних, найбільш затінених місцях насаджень зникає трав’яний покрив. Декорування різними засипками таких прогалин шкодить біоценозу, а строкатість поверхні ґрунту після проростання трави через декоративні засипки лише погіршує естетику парку.

Метою проекту стала розробка пристрою для  передачі сонячного світла з того місця, де його є надлишок, у ті місця, де його бракує.

Гіпотеза. За допомогою сучасних матеріалів і технологій можна створити функціональну і водночас естетично привабливу  дзеркальну систему,  що   гармонійно впишеться в наявну парково-ландшафтну архітектуру.

Матеріали і методи дослідження. Було опрацьовано відповідну наукову літературу, проведено необхідний патентний пошук, вивчено зарубіжний досвід освітлення громадських об’єктів за допомогою дзеркал.

На першому етапі опрацьовувалася ідея світлопроводу як дзеркальної труби.

Було виготовлено та апробовано декілька макетів різних варіантів такого типу світлопроводу. Наприклад, тригранна конструкція легко вписується між кронами дерев.

Проте, наявність у цій оптичній системі гострих кутів спричиняють великі втрати світлової енергії. Крім цього, плоскі поверхні дзеркал тригранника відбивають сонячні промені, що може засліплювати учасників дорожнього руху в зоні парку.

Обох цих недоліків не має світлопровід циліндричної чи еліптичної форми.

Експерименти показали, що вимогам щодо  міцності та рентабельності найкраще відповідає циліндрична або конічна труба з полірованого алюмінію всередині   каркасу із сталевого прокату.

Також було виявлено, що хоча статичний циліндричний світлопровід  добре передавав світло вдень, однак зранку і ввечері через незначну кутову висоту Сонця над горизонтом у світлопровід потрапляло надто мало світла. Крім цього, світло додатково втрачалося на численних перевідбиваннях від неідеальних дзеркал.

За рахунок додавання додаткових рефлекторів та конічного світлоприймача передача світла була дещо поліпшена, але не суттєво.

Відтак було вирішено створити систему рухомих, керованих дзеркал, положення яких можна адаптивно налаштовувати відповідно до положення Сонця на небесній сфері. 

Результати випробувань засвідчили, що єдине перевідбиття сонячних променів  від рухомого дзеркала дає набагато  менші втрати світла у порівнянні з  статичним світлопроводом.

Принципово не суттєвим є час освітлення трави, а значно важливішою є  кількість світла, що потрапить на неї. Тому подальші дослідження стосувалися пошуку способів налаштування руху дзеркал для оптимізації кількості сонячного світла, яке повинні одержати конкретні фрагменти газону.

Водночас вирішувалося завдання, як можна оперативно вносити корективи в алгоритм руху дзеркал залежно від ситуації. що нереально було зробити на статичному світлопроводі.

Аналіз отриманих результатів. Досліди на макетах показали, що навіть в найбільш затінений куток парку адаптивний сонячний рефлектор може подати достатню кількість світла.

Було підтверджено попередній висновок, що виготовляти світлопровід доцільно з полірованого алюмінію. Конструкція з цього матеріалу, який має достатньо дзеркальну поверхню та необхідну міцність, технологічно просто монтується на відносно недорогому сталевому каркасі

У належно збалансованому пристрої рух його елементів здійснюється з малою швидкістю, тому живлення механізму приводу дзеркала можна здійснювати від сонячної батареї.

Висновки. Рефлектор як достатньо функціональний пристрій, оригінально і  просто забезпечує освітлення найбільш затінених ділянок землі у парках природнім світлом.  Він недорогий у виготовленні, довговічний, не потребує затрат на технічне обслуговування.  Ця  екологічно безпечна та естетично приваблива конструкція вписується у ландшафт парку.

 Шляхи подальшого розвитку дослідження. На даний момент часу вирішується питання про монтаж кількох таких конструкцій в парках м. Львова.

Детальнішу інформацію про хід роботи над проектом можна отримати на facebook.com/groups/417250671673124/