Inseguimento Solare Meccanico: Introduzione

INTRODUZIONE

Qui affronto il problema dell'inseguimento solare cercando di dare una soluzione semplice, a suo modo, artigianale.

tratto la generalità del moto della Terra attorno al Sole con orbita e tempi, specificando a grandi linee come si possa suddividere la traettoria variabile quotidianamente dell'astro come la combinazione di due parametri: angolo orizzontale e verticale ed i parametri specifici utilizzati in questo documento.

Si analizza la soluzione cinematica e geometrica del moto d'inseguimento orizzontale con figure esplicative dei particolari del manovellismo. 


Il meccanismo riporta tutto alle rotazioni complete o parziali di serie di dischi e coni che nella realtà andrebbero sostituiti con ruote dentate, trasmissioni variabili, loro interazioni accoppiamenti e coefficienti da studiare appositamente.


Si spiega come si possa legare sempre in modo schematico e con gli stessi semplici elementi usati precedentemente, il moto verticale a quello orizzontale variando a piacimento il loro rapporto.

Si da una soluzione ad un limite proprio dell'impianto proposto, riguardante il moto verticale.

Una volta settato nei suoi parametri, che alla fine risulterebbero tre ed ubicato nella sua posizione “terrestre”, lo stesso rimarrebbe funzionante e controllato per svolgere la sua funzione.

GENERALITA' E PARAMETRI

Il Sistema nella mia idea andrebbe collocato e configurato nei suoi manovellismi e parametri di seguito discussi, in base alla posizione sulla superficie del pianeta.

Fig. 2.1 - Riferimenti banali del sistema

Avrebbe, bene o male tre riferimenti banali: alba, mezzogiorno, tramonto:

ovvero si dovrebbe automaticamente registrare ogni giorno ove il sole sorge, raggiunge il suo massimo verticale e dove tramonta.

Questi limiti variano quotidianamente. A causa della angolazione dell'asse terrestre assunto di 23 gradi.

In un riferimento eliocentrico, la Terra da un anno all'altro per tornare nella stessa configurazione “di partenza”, nello stesso riferimento, è assunto impieghi 365 giorni 5 ore 48minuti 46 secondi (anno tropico o solare medio) compiendo per semplicità traettoria circolare.

Fig 2.2 - Sistema eliocentrico

In questo periodo il pianeta compie 365 giri.di 2π.radianti o 360 gradi.

La non corrispondenza tra il periodo dell'anno tropico e dell'anno generà la necessità dell'aggiunta di un giorno di 24 h ogni 4 anni (anno bisestile). 


Se poi si vuole essere maggiormente precisi si aggiunge un secondo ogni 100 anni.

La consuetudine a ragionare in termini di giorno ed anno può generare confusione perchè, appunto non corrispondenti ai tempi descritti.

L'impianto propone una base o piano sul quale “fissare” l'utenza (pannello solare o lente che sia.

Il piano ruoterà di un angolo orizzontale, ogni giorno diverso. Un collegamento, adattabile per ogni esigenza legherà ad esso l'angolo verticale, anch'esso ogni giorno diverso.

Ogni punto di latitudine implica una combinazione di parametri indicanti la posizione in cui il Sole sorge e tramonta, che varia durante il moto di rivoluzione della Terra attorno ad esso.

Il sistema propone tre moduli che variando tre angoli permettono all'utenza di posizionarsi in ogni momento perpendicolarmente al Sole e quindi captare la massima radiazione.

Modulo Angolo Orizzontale chiamato generalmente θ

Modulo Angolo Verticale chiamato generalmente φ

ed un terzo modulo di “correzione” dell' Angolo verticale chiamato generalmente ψ

fig. 2.3 - Angolo verticale ed orizzontale

Angolo Orizzontale θ

A causa dell'inclinazione dell'asse terrestre, varia di giorno in giorno secondo l'andamento delle stagioni riproponendosi più o meno eguale ogni anno.

Parametri:

θmin = ampiezza di angolo orizzontale minimo tra punto di alba e tramonto individuabile al solstizio d'inverno (giorno più corto).

Δθ = variazione di ampiezza dell'angolo orizzontale all'alba = variazione di ampiezza dell'angolo al tramonto.


Sarà Δθ = 0 al solstizio d'inverno.
 

Δθmax = massima variazione di ampiezza dell'angolo orizzontale all'alba = massima variazione di ampiezza dell'angolo orizzontale al tramonto.
 

Sarà Δθ = Δθmax al solstizio d'estate.

Se portiamo ad esempio la nostra posizione sull'emisfero (circa 46 gradi) ci sarà una variazione tra il punto in cui il Sole sorge al mattino al solstizio d'inverno ed al solstizio d'estate Δθmax di oltre 30° salendo con la latitudine, andando cioè verso i poli.

E così al tramonto

fig. 2.4 - Differenza di traettoria tra estate ed inverno

fig. 2.5 - Variazione di angolo orizzontale tra estate ed inverno

fig. 2.6 - Angolo orizzontale minimo e massimo

Angolo verticale φ

Stesso discorso per l'angolo verticale la cui ampiezza raggiunge alla metà del giorno il suo apice, ogni giorno diverso, aumenterà andando verso l'estate raggiungendo il massimo annuale al solstizio d'estate ed il minimo al solstizio d'inverno.

Parametri:

φmin = ampiezza di angolo verticale minimo.

Δφ = variazione di ampiezza dell'angolo verticale.
 

Sarà Δφ = 0 al solstizio d'inverno.
 

Δφmax = m assima variazione di ampiezza dell'angolo verticale.
 

Sarà Δφ = Δφmax al solstizio d'estate.
 

Alla nostra latitudine avremo un angolo massimo di più di 70° ed un delta tra inverno ed estate di circa 50°.

fig. 2.7 - Angolo verticale minimo e massimo

Per comporre la sua missione propongo un impianto, manovellismo suddiviso, come indicato in tre moduli.

Tutti svolgono una funzione, ma sono connessi e dipendenti tra loro.
 

Il modulo principale contiene anche il motore del sistema al quale sarebbe preferibile accoppiare un sistema a scartamento tipo pendola per mantenere, per quanto imprecisa, la specifica unicamente meccanica.
  

Questi dovrebbe essere registrato in modo di appunto di rispettare i tempi solari sopra indicati

Si è aggiunto un modulo di correzione per le ragioni spiegate in seguito.

fig 2.8 - Sis e schema e moduli