激光無線傳輸能量的儲熱發電裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及空間無線能量傳輸技術領域，更具體地說，涉及激光無線傳輸能量的儲熱發電裝置。
【背景技術】
[0002]當前人類社會開展的空間活動對能源的需求越來越大，不同系列空間任務的能源系統成為了最重要的太空基礎設施。空間太陽能電站作為一種很有前景的可再生能源系統得到許多國家的廣泛關注。空間太陽能電站具有供電靈活性，在地面應急供電、減災，甚至行星探測方面具有重要的應用前景。空間太陽能電站是指在空間將太陽能轉化為電能，再通過無線方式傳輸到地面的電力系統。太陽能發電裝置將太陽能轉化為電能，能量轉換裝置將電能轉換成微波或激光等形式(激光也可以直接通過太陽能轉化)，并利用天線向地面發送能束，地面接收系統接收空間發射的能束，再通過轉換裝置將其轉換為電能；因此空間無線能量傳輸技術顯得日益重要；空間無線能量傳輸技術主要包括微波方式和激光方式。微波發散角大，其發射和接收裝置面積大，而激光具有更高的能量密度，更好的會聚性，更小的發射接收口徑，激光無線傳輸能量技術隨著光器件的成熟逐漸發展起來，在太空中無線能量傳輸技術具有廣闊的應用前景，首先使航天器之間的遠程能量傳輸成為可能。
[0003]當前相比有人駕駛飛機，無人機有應用成本低、零人員損失等突出優勢。繼航能力是無人機的一項重要性能參數。無人機降落重新加注燃料或更換電池，不僅會對其執行任務的連續性造成影響，而且起降時很可能發生無人機的損毀。在戰場環境復雜情況下，不一定總能找到合適的起降場地。因此，采用激光對無人機進行空中能量補給也是一條重要合適的途徑。
[0004]激光無線傳輸能量及補給是指以高能激光為載體，以無線的方式實現能量在兩點之間的傳送。當前主要采用的方式為:將激光能量通過遠距離傳輸，然后輻照到光伏電池板上，光伏電池板重新將光能轉換成電能，從而給負載設備供電。但是該技術還存在明顯的缺陷:如光伏電池板轉換效率還比較低，當溫度變化時對光伏電池板轉換效率存在較大的影響；由于激光能量密度較高，在長時間激光照射下易使光伏電池板溫度升高，使光伏轉換效率降低，在長時間高強度激光輻照下光伏電池板更易于損壞。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題在于，提供一種激光無線傳輸能量的儲熱發電裝置，具有激光無線輸能提供的功率密度大，激光光熱轉換儲熱發電的能量轉換效率高等特點。
[0006]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:構造一種激光無線傳輸能量的儲熱發電裝置，包括:激光發射器、激光光熱轉換器、斯特林發動機、發電機、蓄電池、智能控制器；激光發射器、激光光熱轉換器、斯特林發動機、發電機、蓄電池都與智能控制器相連接，它們的工作方式和工作狀態均受智能控制器統一調控。
[0007]上述方案中，所述的激光光熱轉換器包括:激光接收光闌、激光吸熱腔、高溫相變儲熱盒、熱管、溫度傳感器；所述激光接收光闌由激光接收光闌門與微型電機組合構成；激光接收光闌門由抗激光輻照層/絕熱層/耐高溫層組成的復合材料構成；抗激光輻照層材料采用在高能量密度激光輻照下性能穩定的材料；抗激光輻照層材料和耐高溫層材料包括:石墨、石墨稀、耐高溫金屬、耐高溫合金、耐高溫陶瓷、耐高溫復合材料；所述激光接收光闌門優選采用石墨層/絕熱層/石墨層或石墨稀層/絕熱層/石墨稀層組成的復合材料，也可采用其他材料制作的耐高溫絕熱復合材料；激光接收光闌門旁邊裝配有微型電機；激光接收光闌門的底邊呈鋸齒狀結構或者微型電機可帶動調節光闌門大小的其他結構；激光接收光闌門與微型電機相連接；微型電機與智能控制器相連接；在智能控制器的指令下，微型電機帶動激光接收光闌門移動，使激光接收光闌門孔徑大小發生變化，從而達到調控進入激光光熱轉換器吸熱腔的激光束光斑大小；在智能控制器的指令下，調控激光接收光闌開啟與關斷時間；當呈現過熱狀態時，在智能控制器的指令下，減小或者關閉激光接收光闌門，使呈現在被保護的安全狀態。
[0008]上述方案中，所述的激光光熱轉換器中的激光吸熱腔包括:透光板、激光吸熱腔體、背反射錐體；所述透光板可根據激光發射器所發射激光束具體波長來選用相應的透光性能良好的透光板；所述透光板表層有抗高溫透光膜，如:優選采用高純石英板鍍金剛石膜；背反射錐體采用抗激光輻照耐高溫材料，如優選采用剛玉材料。
[0009]上述方案中，所述的激光光熱轉換器中的激光吸熱腔體，可采用外方形一類柱體，如:外四方內圓形柱體、外六方內橢圓形柱體、外八方內圓形柱體、外菱形內橢圓形柱體、外多邊形內圓形柱體；也可采用外圓弧形一類柱體，如:外圓內圓形柱體、外橢圓內方形柱體；激光吸熱腔體外側表面形態與網格型相變儲熱盒外側表面形態相對應吻合，并保持緊密接觸，熱耦合性能良好，導熱性能良好；在激光吸熱腔體內壁具有減反射強吸熱表面結構，包括:納米線型表面結構、納米棒型表面結構、納米膜型表面結構、吸熱微翅片型表面結構、V型凹槽式表面結構、織絨粗糙型表面結構；吸熱微翅片表層有吸熱層；所述激光吸熱腔體的材料采用對激光束吸收系數大、熱耦合系數好、導熱性能良好的耐高溫金屬、耐高溫合金、耐高溫陶瓷、石墨、石墨稀、耐高溫復合材料。
[0010]上述方案中，所述的激光光熱轉換器中的高溫相變儲熱盒的特征:在高溫相變儲熱盒內裝填有相變儲熱材料；外方形一類激光吸熱腔體優選采用外方形類相變儲熱盒；夕卜圓弧形一類激光吸熱腔體優選采用外圓弧形類相變儲熱盒；高溫相變儲熱盒的外側表面與激光吸收腔體的外側表面形態相對應吻合，并保持緊密接觸，熱耦合性能良好，導熱性能良好；所述高溫相變儲熱盒的材料采用導熱性能良好的耐腐蝕、耐高溫材料，如:耐高溫金屬、耐高溫合金、耐高溫陶瓷、石墨、石墨稀、耐高溫復合材料。高溫相變儲熱盒在激光光熱轉換器中緊密有序排列，并形成網格結構；由于高溫相變儲熱盒采用導熱性能良好的材料，因而在激光光熱轉換器中形成快速導熱的網格通道，能夠克服部分相變儲能材料導熱性能不太好的問題；由于相變儲熱材料的固液相密度差大，相變過程中會發生較大的體積變化，形成空穴，空穴熱阻很大，會惡化相變儲熱材料的傳熱速度，從而影響裝置工作的穩定性；由于采用高溫相變儲熱盒，其網格盒結構有效改善了空穴分布，減小了“熱斑” “熱松脫”現象；由于采用網格型高溫相變儲熱盒結構還可以克服由于高強度激光通過背反射錐體反射造成在激光吸熱腔換熱面的熱流密度呈現的不均勻性和不穩定性，也防止相變材料在冷熱交變過程中出現局部沸騰傳熱情況；因此高溫相變儲熱盒結構即有效提高了激光光熱轉換器及裝置的導熱能力，又提高了相變儲熱材料工作穩定性，因此提高了整個裝置的激光光熱轉換效率和可靠性。
[0011]上述方案中，所述的激光光熱轉換器的高溫相變儲熱盒裝填的相變儲熱材料包括:泡沫金屬Cu與LiF-CaF2、泡沫金屬Ni與硅合金、鋁硅銅合金、鋁硅鎂合金、鋁硅鋅合金；KN03-NaN03、Li2C03、Na2CO3> K2CO3> L1H-LiF, KC103、LiH、NaF、NaF_60MgF2、KF、NaCl、KC1、CaCl2,以及它們之間不同比例的混合材料；熔融鹽-膨脹石墨基復合材料、熔融鹽-金屬基復合材料、熔融鹽-陶瓷基復合材料、熔融鹽-陶土基復合材料。
[0012]上述方案中，所述的激光光熱轉換器中的熱管裝配在高溫相變儲熱盒之間，或裝配在高溫相變儲熱盒與激光吸熱腔體之間，它們的外表面保持