Большая солнечная печь узбекистана. Советская большая солнечная печь Французская солнечная печь

Эта безумная по своей затее инженерная конструкция расположена в Паркентском районе, в предгорьях Тянь-Шаня, около 45 км от Ташкента на высоте 1050 метров.

Строительство комплекса «Солнце» началось в далёком 1981 году. На данный момент в мире существует только два подобных сложнейших инженерных объекта: во Франции и у нас, в бывшем СССР. Инженерная разработка такого сооружения стоит совершенно безумных денег и была возможна только при Советском Союзе, зато эксплуатация получается практически бесплатной. На солнечной энергии в течение дня в печи может создаваться контролируемая температура значением до 3000 градусов Цельсия.

Основное параболическое зеркало размером 54 на 54 метра формирует сфокусированный луч диаметром 1.2 метра. В центре, за зеркальным полотном, расположено помещение исследовательского центра, откуда ведется наблюдение за процессом плавки металлов.

Общее количество зеркальных элементов на концентраторе - 10700 штук.

На концентратор лучи света направляют 62 гелиостата, расположенные на пологом склоне в шахматном порядке. Размер каждого гелиостата 7,5 на 6,5 метра.

Гелиостаты работают в автоматическом режиме, то есть, следуя за солнцем, они распределяют солнечые потоки на главном концентраторе таким образом, чтобы в печи создавалась нужная температура: от 800 до 3000 градусов.

В технологической башне напротив концентратора расположена сама печь, а также специальный шторно-щелевой затвор, который позволяет получить луч нужной формы и контролирует длительность температурного воздействия.

В первую очередь, такая солнечная печь нужна, конечно, не для простой переплавки металлов, хотя такую функцию она тоже может выполнять. Основная задача комплекса - это научные исследования.
Скажем, нам нужно узнать, как будет вести себя обшивка космического корабля при резком солнечном воздействии и нагреве корпуса до 2000 градусов в течение двух секунд. Без такого комплекса провести подобные исследования будет непросто.

Количество солнечных дней в этом районе около 270.

Разреженный горный воздух также способствует чистоте экспериментов.

Эта фотография была бы невозможна без нашего друга anton_ermachkov :)

А вокруг этой космической красоты - деревни.

Тут растят виноград.

При выезде из Узбекистана, несмотря на все официальные согласования и письма, а также сам факт того, что эта съёмка состоялась, эти фотографии были удалены с флешки по требованию узбекского КГБ. По их мнению, этот объект считается секретным. Для сравнения: подобный комплекс во Франции ежегодно посещают 80 тысяч туристов из разных стран мира.

Большая Солнечная Печь представляет собой сложный оптико-механический комплекс с автоматическими системами управления, состоящий из гелиостатного поля и параболоидного концентратора, формирующих в фокальной зоне концентратора стационарный поток энергии высокой плотности. Площадь отражающей поверхности гелиостатного поля — 3020 м², концентратора — 1840 м². Температура в фокусе лучей концентратора превышает 3000 градусов Цельсия. Это самая большая солнечная печь в мире.

2. Гелиокомплекс расположен в 45 км от Ташкента, в Паркентском районе, в предгорьях Тянь-Шаня на высоте 1100 метров над уровнем моря. Он был построен в период с 1981 по 1987 год. Место для строительства выбиралось очень тщательно: во-первых весь комплекс расположен на едином скальном массиве, что очень важно т.к. он расположен в сейсмически опасном районе, во-вторых, количество солнечных дней в году здесь не менее 270.


3. Начнём осмотр с малой солнечной печи. Она представляет собой зеркальный парабалоид диаметром около 2 метров, фокусирующий солнечные лучи в точку диаметром 2 сантиметра


4. Максимальная температура, которую можно получить в этой печи — 2000 градусов цельсия. Интересный визуальный эффект можно наблюдать с предметами, размещенными ближе фокусного расстояния. Вот, например, изображение netwind’а стоящего рядом с зеркалом увеличивается, а всё, что находится дальше отражается в перевернутом виде.


5. «Волей партии, желанием народа здесь будет построен комплекс Солнце», май 1981 год. Воплотить в жизнь смелый проект «Институт Солнца» стало возможным благодаря усилиям и энтузиазму академика Саида Азимовича Азимова. Тригонометрический пункт и мемориальная плита в самой высокой точке комплекса — 1100 метров над уровнем моря.


Научный гелиокомплекс включает 4 структурных подразделения: главный корпус, гелиостатное поле, концентратор, технологическая башня.

6. Гелиостатное поле состоит из 62 гелиостатов, размещенных в шахматном порядке (для уменьшения затенения) на пологом склоне горы напротив концентратора.


7. Каждый гелиостат размером 7,5х6,5 метров состоит из 195 плоских зеркальных элементов, называемых «фацетами».


8. Отражающая площадь гелиостатного поля равна 3022 квадратных метров.


Из архива. Продольный разрез концентратора и гелиостатного поля.


9. Датчики автоматически корректируют положение каждого гелиостата в соответствии с движением солнца. Каждый гелиостат может поворачиваться как по вертикали, так и по горизонтали.


10. Размер отдельного зеркала — 50х50 сантиметров.


11. Отражающий слой фацеты образован вакуумным напылением алюминия с тыльной стороны и защищен акриловой краской.


12. Всего на гелиостатном поле используется 12090 зеркал.


13. Управление зеркалами полностью автоматизировано и используются готовые программы на каждые день, учитывающие положение солнца на небе.


14. А вот и главный объект — параболический гелиоконцентратор. Это самый большой в мире геликонцентратор, площадью 1840 квадратных метров. Для оценки масштаба посмотрите на людей в левой нижней части кадра.


Из архива. Эскиз концентратора и гелиостатного поля.


15. В концентраторе используется 10700 зеркал, общей площадью 1840 квадратных метров. Зеркала собраны в 214 блоков, размером 4,5х2,25 метра, по 50 зеркал в каждом.


16. Концентратор установлен неподвижно и ориентирован в направлении север-юг.


17. Поток солнечной энергии, направленный гелиостатами, отражается от зеркальной параболической поверхности концентратора и фокусируется в одну точку на технологической башне, диаметром 40 сантиметров.


18. По центру параболической поверхности концентратора, на высоте 6 этажа, располагается пирометрическая лаборатория, откуда управляют работой печи.


19. Панорамный вид на технологическую башню и концентратор.


20. Верхняя точка концентратора приходится на отметку 1100 метров над уровнем моря, которая совпадает с точкой установки мемориальной плиты на вершине гелиостатного поля. Размер «зеркала» концентратора — 47х54 метра. А каждое отдельное зеркало имеет размеры 45х45 сантиметров.

На фото, один из двух таких объектов, расположенных на нашей планете. Технологиями и возможностями для его разработки и возведения, обладали две страны в мире, СССР и Франция. Эти сложнейшие опытные устройства, предназначены для развития фундаментальной науки, путём проведения с их помощью научных экспериментов.

Советский объект начали стоить в 80-е и возвели в 1987 году в УзССР, недалеко от Ташкента, на высоте 1050 метров.

Объект этот состоит из параболоидного концентратора из более чем 10 700 зеркал, размером 50х50 см каждое, технологической башни и улавливающих солнечный свет гелиостатов 62 шт., размером 6,5х7 метров, расположенных каскадом в шахматном порядке. Называется он оптико-зеркальный комплекс"Солнце" с Большой солнечной печью тепловой мощностью 1000 кВт.

Параболоидный концентратор

Технологическая башня с Большой солнечной печью

Гелиостаты расположенные на каскадном поле

Гелиостаты управляются с помощью датчиков, изменяя своё положение в горизонтальной и вертикальной плоскостях в зависимости от расположения солнца.

Внутри технологической башни расположенная Большая солнечная печь. Большая Солнечная Печь представляет собой сложный оптико-механический комплекс с автоматическими системами управления, состоящий из гелиостатного поля и параболоидного концентратора, формирующих в фокальной зоне концентратора стационарный поток энергии высокой плотности. Площадь отражающей поверхности гелиостатного поля - 3020 м², концентратора - 1840 м². Температура в фокусе лучей концентратора превышает 3000 градусов цельсия. Это самая большая солнечная печь в мире.

Кратко о создании комплекса и о задачах по развитию фундаментальной науки, которые выполняемых комплексом "Солнце" :

На базе подразделений ФТИ в 1956г. создан Институт ядерной физики, в 1967г. - Институт электроники. В 1986 г. на базе института организовано Научно-производственное объединение “Физика-Солнце”. В 1987г. на основе научно-технических разработок института под руководством академика С.А.Азимова введен в эксплуатацию уникальный оптико-зеркальный комплекс с Большой солнечной печью тепловой мощностью 1000 кВт. На базе этого комплекса в 1993г. создан Институт материаловедения, входящий в состав НПО “Физика-Солнце” АН РУз. Физико-технический институт в настоящее время выполняет фундаментальные исследования и осуществляет научно-технические разработки по четырем направлениям:

Физика высоких энергий - изучение фундаментальных законов взаимодействия частиц и ядер при ускорительных энергиях и сверхвысоких энергиях космического излучения;
- физика полупроводников - исследование физических процессов в полупроводниковых материалах и структурах с целью создания технологий эффективных фотопреобразователей, фотоприёмников и различных высокочувствительных датчиков;
- преобразование солнечной энергии- развитие основ прямого, термодинамического и теплового преобразования солнечной энергии и разработка конструкций высокоэффективных гелиотехнических установок.
- теория твердого тела - исследование нелинейных волновых возбуждений в конденсированных средах и оптических системах.

В процессе использования комплекса удалось осуществить решить ряд прикладных задач. Среди практических разработок НПО «Физика-Солнце» :

Изготовление корпусов предохранителей типа ПН-2 на 100, 250, 400А, опытных партий корпусов предохранителей ПКТ-10;
Разработка составов высоковольтного электротехнического фарфора;
На основе разработанных керамических масс отлажено производство колодок к электроутюгам;
Разработка и создание комбинированной системы получения водорода, электрической энергии и высокотемпературного пара одновременно;
Разработка и создание малых солнечных печей мощностью 1500 Вт, которые в рамках международных договоров поставлены в институт металлургии в Каире (Египет) и институт порошковой металлургии в Хайдарабаде (Индия);
Для текстильной промышленности выпускаются более 30 видов нитеводителей и нитенаправителей;
Для медицины разработаны инфракрасные излучатели, применяемые при лечении различных заболеваний, а так же для стерилизации хирургических и стоматологических инструментов;
Для нефтегазовой промышленности выпускаются элементы керамического понтона, используемые в технологическом процессе хранения нефти и нефтепроддуктов с целью снижения потерь, связанных с испарением легколетучих фракций. Выпускаются фарфоровые шары для адсорбентов цеолитовой очистки газа, опытные керамические фильтры для очистки природного газа от различных примесей;
Разработаны керамические плитки «керамогранит» на базе местного сырья и отходов производства;
Разработаны и созданы различные виды энергосберегающих сушилок с эффективностью 30-50%.

Комплекс "Солнце", не только уникальнейший высокотехнологичный объект, это также произведение архитектуры.

Французская солнечная печь.

Лаборатория Солнца в Фон-Роме-Одейо , была первой в мире солнечной печью с такими размерами. Её строительство было выполнено в 1962-1968 годах. Весь комплекс заработал в 1970 году. Печь состоит из параболического концентратора, с размерами 54х48 метра и 63 гелиостатов. Общая площадь отражающей поверхности концентратора всего на 10 квадратных метров меньше, чем у БСП в Паркенте, но из-за того, что весь комплекс расположен выше (на высоте 1600 метров над уровнем моря) и применены более высококачественные зеркала - максимальная мощность французской солнечной печи выше и составляет 1 Мегаватт.

Лаборатория Солнца в Фон-Роме-Одейо, Франция.

В отличии от Советского комплекса, архитектура французского - утилитарная.

Вот такой вот "солярный" символ могущества единой страны, мощи её науки и технологического уровня развития.

Источники:

1. Ежегодник Большой Советской Энциклопедии, 1989, выпуск 33, Москва, 1989 год.

2. ФТИ, НПО “Физика-Солнце” АН РУз

Подобных сооружений на самом деле в мире насчитывается несколько. Давайте мы начнем с Solar Furnace in France, т.е с Франции.

Солнечная Печь во Франции предназначена для выработки и концентрации высоких температур, необходимых для различных процессов.

Это осуществляется посредством улавливания солнечных лучей и концентрирования их энергии в одном месте. Сооружение покрыто изогнутыми зеркалами, их сияние настолько велико, что смотреть на них бывает невозможно, до боли в глазах. В 1970 году было воздвигнуто это сооружение, в качестве самого подходящего места были выбраны Восточные Пиренеи. И до сегодняшнего дня Печь остается крупнейшей во всем мире.

На массив зеркал возложены функции параболического отражателя, а высокий температурный режим в самом фокусе может доходить до 3500 градусов. Причем и регулировать температуру можно с помощью изменения углов наклона зеркал.

Солнечная Печь, используя такой природный ресурс как солнечный свет, считается незаменимым способом для получения высоких температур. А они, в свою очередь, используются для разнообразных процессов. Так, производство водорода требует температуры в 1400 градусов. Тестовые режимы материалов, проводящиеся в высокотемпературных условиях, предусматривают температуру 2500 градусов. Так тестируются космические аппараты и атомные реакторы.

Так что Солнечная Печь - не просто удивительное здание, но и жизненно необходимое и эффективное, при этом оно считается экологичным и относительно дешёвым способом получить высокие температуры.

Массив зеркал действует в качестве параболического отражателя. Свет фокусируется в одном центре. И температура там может достигать температур, при которых можно плавить сталь.

Но температуру можно регулировать, устанавливая зеркала под разными углами.

Например, температура около 1400 градусов используется для производства водорода. Температура 2500 градусов - для тестирования материалов в экстремальных условиях. Например, так проверяют атомные реакторы и космические аппараты. А вот температура до 3500 градусов применяется для изготовления наноматериалов.

Солнечная Печь - недорогой, эффективный и экологичный способ получения высоких температур.

На юго-западе Франции замечательно приживается виноград и вызревают всевозможные фрукты — жарко! Кроме прочего, солнце здесь светит чуть не 300 дней в году, а по количеству ясных дней эти места уступают, пожалуй, только Лазурному берегу. Если же охарактеризовать долину около Одейо с точки зрения физики, то мощность светового излучения здесь составляет 800 ватт на 1 квадратный метр. Восемь мощных лампочек накаливания. Немного? Достаточно, чтобы кусочек базальта растекся лужицей!

— Солнечная печь в Одейо обладает мощностью 1 мегаватт, и для этого необходимо почти 3 тысячи метров зеркальной поверхности, — рассказывает Серж Шовин, смотритель местного музея солнечной энергии. — Причем собрать свет с такой большой поверхности нужно в фокусную точку диаметром со столовую тарелку.

Напротив параболического зеркала установлены гелиостаты — специальные зеркальные плиты. Их 63 штуки со 180 секциями. У каждого гелиостата своя «точка ответственности» — сектор параболы, на который отражается собранный свет. Уже на вогнутом зеркале лучи солнца собираются в точку фокуса — ту самую печь. В зависимости от интенсивности излучения (читай — ясности неба, времени суток и поры года) температуры можно достичь самые разные. В теории — до 3800 градусов по Цельсию, в реальности выходило до 3600.

— Вместе с движением солнца по небу двигаются и гелиостаты, — начинает свою экскурсию Серж Шовин. — Сзади у каждого установлен двигатель, а все вместе они управляются централизованно. Необязательно устанавливать их в идеальную позицию — в зависимости от задач лаборатории градус в точке фокуса можно варьировать.

Солнечную печь в Одейо начали строить в начале 60-х, а в строй ввели уже в 70-х. Долгое время она оставалась единственной в своем роде на планете, однако в 1987-м копию возвели неподалеку от Ташкента. Серж Шовин улыбается: «Да-да, именно копию».

Советская печь, к слову, тоже остается действующей. На ней, правда, проводят не только опыты, но и выполняют некоторые практические задачи. Правда, расположение печи не позволяет достичь таких же высоких температур, как во Франции — в точке фокуса узбекским ученым удается получить менее 3000 градусов.

Параболическое зеркало состоит из 9000 пластинок — фацетов. Каждая из них отполирована, имеет алюминиевое напыление и чуть вогнута для лучшей фокусировки. После постройки здания печи все фацеты были установлены и откалиброваны вручную — на это ушло три года!

Серж Шовин ведет нас на площадку неподалеку от здания печи. Вместе с нами — группа туристов, прибывших в Одейо на автобусе — поток любителей научной экзотики не иссякает. Музейный смотритель собрался наглядно продемонстрировать скрытый потенциал солнечной энергии.

— Мадам и месье, ваше внимание! — Серж хоть и выглядит скорее как ученый, больше похож на актера. — Свет, излучаемый нашей звездой, позволяет мгновенно нагревать материалы, воспламенять и плавить их.

Сотрудник солнечной печи поднимает обычную ветку и размещает ее в большом чане с зеркальной внутренней поверхностью. У Сержа Шовина уходит несколько секунд на поиск точки фокусировки, и палка моментально вспыхивает. Чудеса!

Пока французские бабушки и дедушки ахают и охают, музейщик переходит к отдельно стоящему гелиостату и двигает его ровно так, чтобы отраженные лучи попали в уменьшенную копию параболического зеркала, установленного тут же. Это еще один наглядный эксперимент, показывающий возможности солнца.

— Мадам и месье, сейчас мы будем плавить металл!

Серж Шовин устанавливает в держатель кусочек железа, двигает тисками в поиске точки фокуса и, найдя ее, отходит на небольшое расстояние.

Солнце быстро делает свое дело.

Кусочек железа моментально нагревается, начинает дымить и даже искрить, поддаваясь жарким лучам. Буквально за 10—15 секунд в нем прожигается дырочка размером с монету в 10 евроцентов.

— Вуаля! — ликует Серж.

Пока мы возвращаемся в здание музея, а французские туристы рассаживаются в кинозале для просмотра научного фильма о работе солнечной печи и лаборатории, смотритель рассказывает нам любопытные вещи.

— Чаще всего люди спрашивают, зачем все это нужно, — разводит руками Серж Шовин. — С точки зрения науки возможности солнечной энергии изучены, применены где это возможно в быту. Но существуют задачи, которые по своему масштабу и сложности исполнения требуют установок, подобных этой. Например, как нам смоделировать воздействие солнца на обшивку космического корабля? Или нагрев спускаемой капсулы, возвращающейся с орбиты на Землю?

В специальной тугоплавкой емкости, установленной в точке фокуса солнечной печи, можно воссоздать такие, без преувеличения, неземные условия. Подсчитано, например, что элемент обшивки должен выдерживать температуру в 2500 градусов по Цельсию — и опытным путем это можно проверить здесь, в Одейо.

Смотритель ведет нас по музею, где установлены различные экспонаты — участники многочисленных экспериментов, проведенных в печи. Наше внимание привлекает тормозной карбоновый диск…

— О, эта штука от колеса болида Формулы-1, — кивает Серж. — Ее нагрев в некоторых условиях сопоставим с тем, что мы можем воспроизвести в лаборатории.

Как уже говорилось выше, температурой в точке фокуса можно управлять при помощи гелиостатов. В зависимости от проводимых опытов она варьируется от 1400 до 3500 градусов. Нижний предел необходим для производства водорода в лаборатории, диапазон от 2200 до 3000 — для тестирования различных материалов в условиях экстремального нагрева. Наконец, выше 3000 — область работы с наноматериалами, керамикой и созданием новых материалов.

— Печь в Одейо не выполняет практических задач, — продолжает Серж Шовин. — В отличие от узбекских коллег, мы не зависим от собственной хозяйственной деятельности и занимаемся исключительно наукой. Среди наших заказчиков не только ученые, но и самые разные ведомства, например оборонное.

Мы как раз останавливаемся у керамической капсулы, которая оказывается корпусом корабля-беспилотника.

— Военное министерство построило солнечную печь меньшего диаметра для собственных практических нужд здесь же, в долине у Одейо, — говорит Серж. — Ее можно увидеть с некоторых участков горной дороги. Но за научными экспериментами они все равно обращаются к нам.

Смотритель объясняет, в чем преимущество солнечной энергии перед любой другой в ходе выполнения научных задач.

— Во-первых, солнце светит бесплатно, — загибает он пальцы. — Во-вторых, горный воздух способствует проведению опытов в «чистом» виде — без примесей. В-третьих, солнечный свет позволяет нагревать материалы значительно быстрее, чем любые другие установки, — для некоторых экспериментов это крайне важно.

Любопытно, что печь может работать практически круглый год. По словам Сержа Шовина, оптимальным месяцем для проведения экспериментов является апрель.

— Но если нужно, кусочек металла для туристов солнце расплавит хоть в январе, — улыбается смотритель. — Главное, чтобы небо было ясным и безоблачным.

Одним из неоспоримых преимуществ самого существования этой уникальной лаборатории является полная ее открытость для туристов. Ежегодно сюда приезжает до 80 тысяч человек, и это делает для популяризации науки среди взрослых и детей намного больше, чем школа или университет.

Фон-Ромё-Одейо — типичный пасторальный французский городок. Его главное отличие от тысяч таких же — сосуществование таинства бытовой жизни и науки. На фоне 54-метровой зеркальной параболы — горные молочные коровы. И постоянное жаркое солнце.

Теперь перейдем у другому сооружению.

В сорока пяти километрах от Ташкента, в Паркентском районе, в предгорьях Тянь-Шаня на высоте 1050 метров над уровнем моря находится уникальное сооружение — так называемая Большая Солнечная Печь (БСП) мощностью в тысячу киловатт. Она расположена на территории Института материаловедения НПО «Физика-Солнце» Академии наук Республики Узбекистан. Таких печей в мире всего две, вторая находится во Франции.

БСП была запущена в эксплуатацию еще при Союзе в 1987 году, — рассказывает ученый секретарь Института материаловедения НПО «Физика-Солнце» кандидат технических наук Мирзасултан Маматкасымов. — Для сохранения этого уникального объекта из госбюджета выделяются достаточные средства. Две лаборатории института расположены у нас, четыре — в Ташкенте, где находится основная научная база, на которой осуществляется изучение химических и физических свойств новых материалов. У нас же производится процесс их синтеза. Мы экспериментируем с этими материалами, наблюдая за процессом плавки при различных температурах.

БСП представляет собой сложный оптико-механический комплекс с автоматическими системами управления. Комплекс состоит из гелиостатного поля, расположенного на склоне горы и направляющего солнечные лучи в параболоидный концентратор, который представляет собой гигантское вогнутое зеркало. В фокусе этого зеркала создается высочайшая температура — 3000 градусов по Цельсию!

Гелиостатное поле состоит из шестидесяти двух гелиостатов, расположенных в шахматном порядке. Они обеспечивают зеркальную поверхность концентратора световым потоком в режиме непрерывного слежения за Солнцем в течение всего дня. Каждый гелиостат размером семь с половиной на шесть с половиной метров состоит из 195 плоских зеркальных элементов, называемых «фацетами». Отражающая площадь гелиостатного поля равна 3022 квадратных метров.

Концентратор, на который гелиостаты направляют солнечные лучи, представляет собой циклопическое сооружение высотой сорок пять метров и шириной пятьдесят четыре метра.

Следует отметить, что преимущество солнечных печей, по сравнению с печами других типов, состоит в мгновенном достижении высокой температуры, позволяющей получать чистые материалы без примесей (благодаря также чистоте горного воздуха). Используются они для нефтегазовой, текстильной и ряда других промышленностей.

Зеркала имеют определенный срок эксплуатации и рано или поздно выходят из строя. В наших цехах мы изготавливаем новые зеркала, которые устанавливаем взамен старых. Их только в концентраторе 10700, а в гелиостатах 12090 штук. Процесс изготовления зеркал происходит в вакуумных установках, где на поверхность отработанных зеркал напыляется алюминий.

Фергана.Ру: - Как вы решаете проблему поиска специалистов, ведь после развала Союза происходил их отток за рубеж?

Мирзасултан Маматкасымов: - В момент запуска установки в 1987 году здесь работали специалисты из России, Украины, которые обучали наших. Благодаря нашему опыту теперь мы имеем возможность готовить специалистов в этой области самостоятельно. Молодежь приходит к нам с физического факультета Национального университета Узбекистана. Сам я после окончания университета работаю здесь с 1991 года.

Фергана.Ру: - Когда взираешь на это грандиозное сооружение, на ажурные металлические конструкции, как бы парящие в воздухе и при этом поддерживающие «броню» концентратора, в памяти всплывают кадры научно-фантастических фильмов…

Мирзасултан Маматкасымов: - Ну, на моем веку снимать научную фантастику, используя эти уникальные «декорации», здесь пока никто не пытался. Правда, приезжали звезды узбекской эстрады, чтобы снимать свои клипы.

Мирзасултан Маматкасымов: - Сегодня мы будем плавить брикеты, спрессованные из порошкообразного оксида алюминия, температура плавления которого составляет 2500 градусов по Цельсию. В процессе плавки материал стекает с наклонной плоскости и капает в специальный поддон, где образуются гранулы. Их отправляют в керамический цех, расположенный неподалеку от БСП, где измельчают и применяют для изготовления различных керамических изделий, начиная от мелких нитеводителей для текстильной промышленности и заканчивая полыми керамическими шарами, внешне напоминающими бильярдные. Шары используются в нефтегазовой промышленности в качестве поплавков. При этом с поверхности нефтепродуктов, хранящихся в больших емкостях на нефтебазах, испарение уменьшается на 15-20 процентов. За последние годы мы изготовили около шестисот тысяч таких поплавков.

Для электротехнической промышленности мы изготавливаем изоляторы и другие изделия. Они отличаются повышенной износостойкостью и прочностью. Кроме оксида алюминия мы также используем более тугоплавкий материал — оксид циркония с температурой плавления 2700 градусов по Цельсию.

Контроль за процессом плавки осуществляется так называемой «системой технического зрения», которая оснащена двумя специальными телекамерами. Одна из них непосредственно передает изображение на отдельный монитор, другая — на компьютер. Система позволяет как наблюдать за процессом плавки, так и проводить различные измерения.

Следует добавить, что БСП используют и как универсальный астрофизический инструмент, открывающий возможности проведения исследований звездного неба в ночное время.

Кроме вышеперечисленных работ в институте большое внимание уделяется изготовлению медицинского оборудования на базе функциональной керамики (стерилизаторы), абразивных инструментов, сушилок и многого другого. Такое оборудование успешно внедрено в медицинские учреждения нашей республики, а также в аналогичные учреждения Малайзии, Германии, Грузии и России.

Параллельно в институте были разработаны солнечные установки малой мощности. Так, например, учеными института созданы солнечные печи мощностью полтора киловатт, которые были установлены на территории Таббинского института металлургии (Египет) и в Международном металлургическом центре в Хайдарабаде (Индия).

Нет, это не база инопланетян и не съемочная площадка научно-фантастических фильмов. Это - Большая Солнечная Печь (БСП) мощностью 700 киловатт, расположенная в Узбекистане. Всего в мире две таких печи, вторая находится во Франции. Давайте вместе посмотрим на это уникальное сооружение.

Большая Солнечная Печь представляет собой сложный оптико-механический комплекс с автоматическими системами управления, состоящий из гелиостатного поля и параболоидного концентратора, формирующих в фокальной зоне концентратора стационарный поток энергии высокой плотности. Площадь отражающей поверхности гелиостатного поля - 3020 м², концентратора - 1840 м². Температура в фокусе лучей концентратора превышает 3000 градусов Цельсия. Это самая большая солнечная печь в мире.

2. Гелиокомплекс расположен в 45 км от Ташкента, в Паркентском районе, в предгорьях Тянь-Шаня на высоте 1100 метров над уровнем моря. Он был построен в период с 1981 по 1987 год. Место для строительства выбиралось очень тщательно: во-первых весь комплекс расположен на едином скальном массиве, что очень важно т.к. он расположен в сейсмически опасном районе, во-вторых, количество солнечных дней в году здесь не менее 270.

3. Начнём осмотр с малой солнечной печи. Она представляет собой зеркальный парабалоид диаметром около 2 метров, фокусирующий солнечные лучи в точку диаметром 2 сантиметра

4. Максимальная температура, которую можно получить в этой печи - 2000 градусов цельсия. Интересный визуальный эффект можно наблюдать с предметами, размещенными ближе фокусного расстояния. Вот, например, изображение netwind’а стоящего рядом с зеркалом увеличивается, а всё, что находится дальше отражается в перевернутом виде.

5. «Волей партии, желанием народа здесь будет построен комплекс Солнце», май 1981 год. Воплотить в жизнь смелый проект «Институт Солнца» стало возможным благодаря усилиям и энтузиазму академика Саида Азимовича Азимова. Тригонометрический пункт и мемориальная плита в самой высокой точке комплекса - 1100 метров над уровнем моря.

Научный гелиокомплекс включает 4 структурных подразделения: главный корпус, гелиостатное поле, концентратор, технологическая башня.

6. Гелиостатное поле состоит из 62 гелиостатов, размещенных в шахматном порядке (для уменьшения затенения) на пологом склоне горы напротив концентратора.

7. Каждый гелиостат размером 7,5х6,5 метров состоит из 195 плоских зеркальных элементов, называемых «фацетами».

8. Отражающая площадь гелиостатного поля равна 3022 квадратных метров.

Из архива. Продольный разрез концентратора и гелиостатного поля.

9. Датчики автоматически корректируют положение каждого гелиостата в соответствии с движением солнца. Каждый гелиостат может поворачиваться как по вертикали, так и по горизонтали.

10. Размер отдельного зеркала - 50х50 сантиметров.

11. Отражающий слой фацеты образован вакуумным напылением алюминия с тыльной стороны и защищен акриловой краской.

12. Всего на гелиостатном поле используется 12090 зеркал.

13. Управление зеркалами полностью автоматизировано и используются готовые программы на каждые день, учитывающие положение солнца на небе.

14. А вот и главный объект - параболический гелиоконцентратор. Это самый большой в мире геликонцентратор, площадью 1840 квадратных метров. Для оценки масштаба посмотрите на людей в левой нижней части кадра.

Из архива. Эскиз концентратора и гелиостатного поля.

15. В концентраторе используется 10700 зеркал, общей площадью 1840 квадратных метров. Зеркала собраны в 214 блоков, размером 4,5х2,25 метра, по 50 зеркал в каждом.

16. Концентратор установлен неподвижно и ориентирован в направлении север-юг.

17. Поток солнечной энергии, направленный гелиостатами, отражается от зеркальной параболической поверхности концентратора и фокусируется в одну точку на технологической башне, диаметром 40 сантиметров.

18. По центру параболической поверхности концентратора, на высоте 6 этажа, располагается пирометрическая лаборатория, откуда управляют работой печи.

19. Панорамный вид на технологическую башню и концентратор.

20. Верхняя точка концентратора приходится на отметку 1100 метров над уровнем моря, которая совпадает с точкой установки мемориальной плиты на вершине гелиостатного поля. Размер «зеркала» концентратора - 47х54 метра. А каждое отдельное зеркало имеет размеры 45х45 сантиметров.

21. Вес металлических конструкций концентратора - 200 тыс. тонн. На самый верх (12 этаж) ходит грузопассажирский лифт. А вот так концентратор выглядит изнутри.

22. Южная сторона концентратора. Для защиты от солнечных лучей и температурной деформации металликонструкций концентратор закрыт специальными солнцезащитными экранами. На переднем плане простейшая экспериментальная солнечная печь собранная из стальных листов.

23. Пирометрическая лаборатория на 6 этаже концентратора. Её окна выходят на технологическую башню. Отсюда управляют работой печи.

24. На верхней отметке концентратора расположена смотровая площадка. Внизу расположен посёлок Солнце, с многоэтажными домами для сотрудников института.

25. Ещё выше красные визирные метки для юстировки всех 62 гелиостатов.

26. Отсюда же открывается обзорный вид на гелиостатное поле.

27. Матрица визирных меток.

28. Фокусное расстояние концентратора - 18 метров, именно на этом расстоянии расположена технологическая башня с печью. В нерабочем состоянии дверцы печи закрыты и принудительно охлаждаются.

29. Лестнично-лифтовой блок на южной стороне концентратора.

30. Преимущество солнечных печей состоит в мгновенном достижении высокой температуры, позволяющей получать чистые материалы без примесей (в том числе благодаря чистоте горного воздуха). Поэтому в ней металлы и сплавы характеризуются крайне высокой чистотой и отсутствием примесей. И ещё один важный аргумент - за солнечную энергию не нужно платить.

Ну и разумеется нельзя обойти вниманием вторую Большую Солнечную Печь в мире.

Большая Солнечная Печь в Фон-Роме-Одейо (Франция)

Лаборатория Солнца была первой в мире солнечной печью с такими размерами. Её строительство было выполнено в 1962-1968 годах. Весь комплекс заработал в 1970 году. Печь состоит из параболического концентратора, с размерами 54х48 метра и 63 гелиостатов. Общая площадь отражающей поверхности концентратора всего на 10 квадратных метров меньше, чем у БСП в Паркенте, но из-за того, что весь комплекс расположен выше (на высоте 1600 метров над уровнем моря) и применены более высококачественные зеркала - максимальная мощность французской солнечной печи выше и составляет 1 Мегаватт.

БСП можно использовать для получения чистого металла циркония без каких-либо примесей. Температура плавления оксида циркония - 2700 градусов цельсия! Производительность печи в данном случае может составлять почти 2,5 тонны циркония в день.

Согласитесь, что гелиокомплексы очень похожи друг на друга.

В настоящее время в Физико-техническом институте (ФТИ) НПО «Физика-Солнце» занимаются научно-техническими разработками в области физики высоких энергий, физики полупроводников, преобразования солнечной энергии, теории твердого тела.

Когда-то здесь проводили испытания обшивки космических аппаратов и военной техники, а сейчас на базе института создана производственная линия керамических изделий, на основе материалов синтезированных в БСП. В частности это корпуса предохранителей и высоковольный фарфор. Здесь же разработаны и созданы малые солнечные печи, мощностью 1500 ватт, которые уже работают в Египте и Индии. Ещё БСП можно использовать как астрофизический инструмент для исследований звездного неба в ночное время.

Уникальная техническая база комплекса «Физика-Солнце» позволяет проводить многоцелевые наблюдения за Солнцем и заниматься не только теоретическими, но и экспериментальными исследованиями.