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soap bubble mechanics

Problembeschreibung

Die Stützstruktur zum Halten und Ausrichten der Spiegelfacetten ist ein grosser Kostenfaktor eines Heliostaten. Daher ist die Herstellung eines materialsparenden Tragwerkes als Stützstruktur für Spiegelfacetten ein wichtiger Ansatz zur Kostensenkung.
Die herkömmlichen Stützstrukturen von Heliostaten scheinen ausgereizt, wenn nicht zu Lasten der Qualität am Stahl gespart werden soll. Es müssen also andere Ansätze her. Der ASM-150 von SBP hat gezeigt, dass sich durchaus ein Heliostat mit hervorragenden optischen Eigenschaften und weniger Material herstellen lässt.

Aber was kann man tun, wenn man, neben den Motoren zum Antrieb des Heliostaten, möglichst keine bewegliche Teile wie Pumpen oder Ventilatoren in die Wüste stellen möchte? Lässt sich nicht auch die Membran durch ein materialsparendes Fachwerk ersetzen? Und wie müsste dieses Fachwerk aufgebaut sein, um möglichst keine komplizierte Fertigung wie etwa das Einstellen diverser Stablängen zur Sicherstellung eines korrekten Spiegelfokus mit sich zu bringen? Und wäre es nicht äusserst praktisch, wenn das Fachwerk sich von selbst in die gewünschte Form ausrichten würde?

Bei einem herkömmlichen Glas-Metall Tragwerk eines Heliostaten arbeitet man ständig gegen die Schwerkraft. Allzu oft wird die Haltestruktur dann gegen zu hohe Durchbiegung versteift, ohne den Lastfall in den weit weniger materialintensiven Zug/Druck-Fall zu verwandeln. Die korrekte Ausrichtung der Spiegelfacetten ist dabei also ein instabiles, von viel Material gehaltenes Gleichgewicht. Wie müsste denn, im Gegensatz dazu, die Form eines Heliostatentragwerkes auf Basis eines stabileren Gleichgewichtes aussehen?