Бесплатная техническая библиотека

Солнечные двигатели для моделей. Советы моделисту

Справочник / Аппаратура радиоуправления

 Комментарии к статье

Работая над моделью - будь то судно или авиамодель, - юному конструктору приходится решать немало вопросов, и один из них, какой поставить двигатель. Наиболее простой - механический, работающий от энергии растянутой резиновой ленты или скрученной стальной пружины. Миниатюрные электромоторы, питающиеся от химических источников (батарей или аккумуляторов), и миниатюрные двигатели внутреннего сгорания - это уже более сложные конструкции.

Наряду с достоинствами каждый из этих приводов имеет недостатки. В самом деле, двигатели, использующие энергию растянутой резины или скрученной пружины, после остановки модели каждый раз нужно заводить вновь. Непродолжительно работают и электрические моторчики. Батареи или аккумуляторы "садятся", и модель останавливается. Еще большего внимания требуют двигатели внутреннего сгорания. И все замыкается на топливе. Есть топливо - движется модель, нет - стоит.

Но существует еще один, быть может уже забытый, способ привода моделей. Он не требует ни накопителей механической энергии, ни химических источников, ни бензина.

В жаркий день от прямых солнечных лучей нагреваются поверхность почвы, крыши домов, асфальт автомобильных дорог. Невидимые тепловые лучи нагревают воздух и воду, И все это рядом, вокруг нас. Энергия, которая может приводить в движение различные механизмы.

Сегодня мы предлагаем познакомиться с тремя необычными двигателями.

Не потребляя топлива, каждый из них может производить полезную работу. Но не подумайте, что они вечные двигатели. Секрет их работоспособности прост. Вал вращает энергия солнечных лучей. В отличие от большинства известных гелиоустановок, в которых солнечная энергия преобразуется в механическую лишь с помощью промежуточных устройств, в этих двигателях цикл превращения "свет - вращение" осуществляется в одной установке.

Рассмотрим простейший солнечный двигатель, конструкцию которого предложил изобретатель Д. Пасечнюк. Посмотрите на рисунок. На жесткой стойке укреплен цилиндрический сосуд, выкрашенный снаружи черной краской. В торцевых частях вырезаны отверстия разного диаметра. Внутрь, со стороны большего отверстия, вставлен ротор с двумя многолопастнымн колесами. Лопасти в них наклонены в одну и ту же сторону и под одинаковым углом. Вал ротора вращается на подшипниках.

Работает двигатель Пасечнюка так. Солнечные лучи, падающие на черную поверхность сосуда, нагревают находящийся внутри его воздух. Давление в сосуде повышается, При этом оно одинаково действует изнутри на оба колеса.

Но колеса имеют различные диаметры. Следовательно, крутящий момент большого колеса будет больше крутящего момента малого колеса. Лопатки большого колеса, напоминающие лопатки вентилятора, начнут непрерывно выкачивать из сосуда часть нагретого воздуха. Но природа не терпит пустоты, поэтому в то же время через малое колесо в cocyд будет засасываться холодный воздух из атмосферы. Внутри он нагреется и снова выйдет, но с противоположного конца. Так, подобно вентилятору, работает этот не потребляющий топлива двигатель.

Изготовить такой двигатель можно довольно быстро, В качестве сосуда подойдет жестяная банка емкостью 4-5 л, например от томатной пасты. Осторожно вырежьте в одном днище отверстие диаметром 60-80 мм. Извлеките содержимое банки. Тщательно промойте внутренние стенки. В другом днище прорежьте отверстие диаметром 30-40 мм. Покрасьте банку черной краской. Возьмите ровную медную трубку. Припаяйте к ней лопатки из жести. Вставьте ротор с лопатками внутрь сосуда. Наденьте на него подшипники и закрепите их на опорах. Двигатель готов.

У двигателя, который сконструировал Т. Буров к.п.д. несколько выше, чем у двигателя Д. Пасечнюка. В качестве рабочего вещества в нем используется не воздух, а вода. Посмотрите на рисунок. Принцип действия его основан на изменении упругости водяных паров под влиянием нагревания и охлаждения. Рассмотрим замкнутую систему, состоящую из двух банок, соединенных между собой трубкой. Например, верхнюю. Здесь одна банка находится в тени под защитой экрана, а другая освещается солнечными лучами. Лучи нагревают черную поверхность стенки. Температура воды в банке повышается. Вода начинает испаряться, и давление в банке увеличивается. По закону сообщающихся сосудов давление и в нагретой, и в еще холодной банках будет стремиться уравновеситься. Под действием избыточного давления часть жидкости из нагретой банки через трубку вытеснится в холодную. Перераспределение воды в сосудах приведет к неуравновешенному состоянию, при котором левая часть ротора окажется более тяжелой, чем правая. Ротор начнет вращаться.

Изготовить такой двигатель можно тоже из подручных материалов. Возьмите жестяные банки, например из-под сгущенного молока. Сбоку проделайте отверстие. Слейте содержимое и промойте банку. Сделайте другое отверстие на противоположной стороне. Затем возьмите медные трубки длиной 350 мм. Просверлите в них отверстия с каждого конца на длине 60 мм. Согните трубки посредине, а концы вставьте в банки. Места входа и выхода трубок из банок тщательно пропаяйте толстым слоем припоя. Покрасьте банки в черный цвет. Через один из открытых концов трубки залейте внутрь банок 400 см3 воды. Кусачками сожмите концы трубок, а сплющенные стыки пропаяйте.

Ротор собирается из трех-четырех пар, соединенных таким образом банок. Места изгиба припаяйте к медному валу. Сверху наденьте защитный картонный экран. Двигатель к работе готов.

Установите ось вращения ротора так, чтобы солнечные лучи освещали поверхность всех банок, находящихся с правой стороны. Ротор начнет вращаться против часовой стрелки.

Для регулировки тени экран можно сделать вращающимся и располагать его наклонно, как показано на рисунке. Это улучшит работу двигателя. Перенося экран в ту или другую сторону, можно менять направление вращения ротора.

Мощность двигателя Т. Бурова можно значительно увеличить, если применить двух- и даже трехрядную конструкцию жестяных банок большой емкости. Банки надо расположить так, чтобы каждая из них (разумеется, с незакрытой стороны) равномерно нагревалась солнечными лучами.

В отличие от уже рассмотренных двух солнечных двигателей последний, третий, более эффективный. Его проект предложили американские ученые.

Принцип действия этого двигателя напоминает работу двигателя внутреннего сгорания. Есть у него и цилиндр и поршень, но вот только верхняя полость над рабочим поршнем выполняется большего объема. Есть у него и еще одни поршень, названный вытеснителем. Правда, он скорее напоминает фильтр, чем поршень. Сверху вытеснитель покрыт проволочном сеткой, выкрашенной в черный цвет. В корпусе же у него имеется вертикальный конический капал, забитый тонкой медной проволокой. И поршень и вытеснитель штоками крепятся к коленчатому валу, на который насажен маховик. Рабочим телом в этом двигателе служит воздух, который практически прозрачен для тепловых солнечных лучей.

Чтобы понять, как работает двигатель, рассмотрим сначала положение, когда вытеснитель находится в нижней, а поршень в верхней мертвой точке. Тепловые лучи, свободно проходя сквозь прозрачный купол, попадают на сетку. Она поглощает тепловую энергию и нагревается. Вместе с ней нагревается воздух, заполняющий пространство между куполом и сеткой. Нагреваясь, воздух с большей силой давит на стенки цилиндра. Снизу на рабочий поршень действует атмосферное давление, а сверху в этот момент - избыточное. В результате рабочий поршень будет перемещаться вниз, а вытеснитель - вверх. Нагретый воздух свободно проходит через металлический фильтр вытеснителя и отдает часть своего тепла медной проволоке. В увеличившемся объеме рабочей камеры температура, а следовательно, и давление воздуха уменьшатся. Теперь снизу на рабочий поршень действует атмосферное давление, несколько превышающее давление внутри рабочей камеры. Поршень начинает перемещаться вверх, а вытеснитель вниз. Охлажденный воздух из рабочей камеры проходит через, нагретую медную проволоку, подогревается и заполняет пространство под куполом. Двигатель возвращается в исход-ное состояние, и цикл повторяется.

Коэффициент полезного действия у такого двигателя небольшой. Его можно увеличить, если применить систему оптических линз или зеркал для концентрации энергии светового потока. Увеличится к.п.д. и в том случае, если использовать двойное остекление купола для уменьшения потерь тепла в окружающее пространство или применить водяное охлаждение для увеличения разности температур в рабочей камере.

Для того чтобы с помощью двигателя подобной конструкции получить мощность в одну лошадиную силу, нужяо сфокусировать на прозрачном куполе световой поток, "собранный" с поверхности зеркала размером примерно в один квадратный метр.

Итак, три солнечных двигателя. С их помощью можно получить мощность от сотых долей до одной лошадиной силы! Где можно ее использовать? Конечно же, и первый и второй двигатели, как более простые в изготовлении, можно применить на судо- и автомоделях. В ясный солнечный день они, не потребляя ни грамма горючего, смогут приводить во вращение не только ведущие колеса игрушечных автомобилей, грузовиков и тракторов, но и гребные винты и лопасти моделей лодок, катеров и кораблей. Важно правильно изготовить двигатель с любыми, заранее заданными габаритами.

Автор: В.Заворотов

 Рекомендуем интересные статьи раздела Моделирование:

▪ Качалка управления кордовой модели

▪ Хромирование цилиндра

▪ Вездеход-внутриход

Смотрите другие статьи раздела Моделирование.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Вкус будущего с искусственным языком на графене 20.07.2025

Идея создания искусственного органа чувств давно привлекает внимание ученых, особенно в контексте замены или дополнения утраченных функций человека. Среди таких проектов особенно перспективной выглядит разработка электронного языка - устройства, способного не просто анализировать состав веществ, но и воспроизводить вкус на уровне, сравнимом с восприятием человека. И вот теперь, благодаря инновациям в области нанотехнологий и машинного обучения, этот замысел получил реальное воплощение. Инженеры и исследователи, стоящие за новым проектом, сконструировали устройство, основой которого стал оксид графена, размещенный в нанофлюидной структуре. Такой подход позволил объединить сенсорные и вычислительные элементы на одной платформе. Немаловажно, что система эффективно работает во влажной среде, близкой по условиям к ротовой полости, что делает ее особенно реалистичной в имитации естественного вкусового восприятия. Важнейшей технологической особенностью сенсора является использование пер ...>>

SSD-накопитель Transcend ESD420 20.07.2025

Компания Transcend перезентовала SSD Transcend ESD420 - новый портативный и производительный накопитель с уникальной системой крепления. Основная особенность устройства заключается в наличии встроенного магнита, который позволяет легко прикрепить его к задней панели iPhone, поддерживающего MagSafe. Это делает использование внешнего хранилища особенно удобным в полевых условиях, когда важно снимать видео без тряски и задержек, а свободное место заканчивается на глазах. Инженеры компании Transcend позаботились о совместимости: накопитель можно подключить напрямую через кабель USB-C - USB-C, что особенно актуально для последних моделей iPhone. Благодаря этому подключению устройство способно поддерживать ресурсоемкие функции, такие как запись в формате 4K ProRes прямо на внешний SSD, обходя ограничения встроенной памяти. Накопитель выполнен в компактном корпусе и весит всего 48 грамм, что делает его почти незаметным при использовании. Внешняя оболочка обладает ударопрочными характ ...>>

Выращены томаты без косточек 19.07.2025

Современное сельское хозяйство все чаще обращается к молекулярной биологии, чтобы преодолеть вызовы, связанные с климатом, сроками хранения и требованиями рынка. Один из таких прорывов связан с выращиванием плодов без семян - давно востребованных как в пищевой промышленности, так и среди потребителей. Пока обезкосточенные бананы и виноград стали привычными, новое внимание ученых сосредоточено на других культурах. Индийские исследователи уверенно двигаются в этом направлении, предложив инновационный подход к созданию томатов без косточек. Исследование было проведено на кафедре ботаники факультета естественных наук Университета Маунтин-Си в индийском городе Вадодара. Руководство проектом осуществлял профессор Сунил Сингх, а финансирование обеспечивал Совет по научным и инженерным исследованиям. Ученые сосредоточились на изучении так называемых каспазоподобных генов, которые играют ключевую роль в развитии растений, в частности - в вегетативных и репродуктивных функциях. По словам п ...>>

Случайная новость из Архива Сибирская тундра под угрозой уничтожения 12.06.2022 Даже если удастся радикально ограничить глобальное потепление путем сокращения выбросов, выжить сможет только часть биома Севера России, включающая остров Таймыр и большую часть Палеарктики. Если к 2100 году сократятся нынешние выбросы парниковых газов вдвое, в 2500 останется только 5,7% сибирской тундры. К такому выводу пришли два немецких ученых Штефан Крузе и Ульрике Герцшу из Института полярных и морских исследований им. Альфред Вегенер после разработки климатической модели (названной LAVESI), специально предназначенной для прогнозирования меняющейся взаимосвязи между сибирской тундрой и тайгой. Тундра характеризуется вечной мерзлотой, скудным разнообразием животных и низкой растительностью, включая кустарники, мхи и лишайники. Очень холодная средняя температура не позволяет расти многим деревьям, за исключением ив и берез высотой не более пары метров. Тайга же является бореальным лесом, расположенным к югу от тундры и состоящее в основном из крупных хвойных деревьев, таких как лиственницы. Повышение температуры, вызванное глобальным потеплением, позволяет таежным деревьям продвигаться на север, "съедая" ценную тундровую почву - основную среду обитания северных оленей. В тундре также обитают песцы, медведи, волки и лемминги, а также гнездится множество видов птиц. Если они исчезнут, как предполагают немецкие исследователи, последствия будут катастрофическими не только для биоразнообразия, но и для коренного населения, живущего путем природных ресурсов этих земель, например ненцев. Чем больше площадь лесов, тем больше тепла будет поглощаться деревьями, что приведет к потеплению в Арктике. Это спровоцирует большее количество катаклизмов по всему миру, приведет к гибели или миграции видов, а также усложнит доставку грузов морскими путями. Но еще хуже то, что по мере таяния вечной мерзлоты тундра может выбросить в атмосферу большое количество накопленных парниковых газов - до 1400 гигатонн в глобальном масштабе, что усилит потепление во всем мире. Ученые разработали климатическую модель, способную рассчитать судьбу всей сибирской тундры, простирающейся примерно на 4 000 км. Они прогнозируют, что если ничего не применить для ограничения выбросов парниковых газов, сибирская тундра исчезнет к 2500 году, полностью заменившись бореальным лесом. Но даже если нам удастся сократить выбросы углерода, тундра следующих нескольких столетий не будет такой, как сегодня. Например, ликвидация выбросов к 2100 году сохранит лишь 32,7% биома, который будет разделен на два очень отдаленных региона - Чукотку и остров Таймыр. Это повлияет на дикую природу. С другой стороны, если к концу столетия нам удастся вдвое сократить выбросы, то в 2500 году на месте сибирской тундры останется чуть менее 6%. Одна из главных проблем тундры состоит в том, что продвижение тайги практически невозможно остановить даже при дальнейшем похолодании климата. Исследователи считают, что людям необходимо уделить особое внимание экологии прямо сейчас, уменьшив выбросы парниковых газов и отказавшись от ископаемых видов топлива.

Другие интересные новости:

▪ Гигантский дисплей для офиса Microsoft Surface Hub 2

▪ MAC7135 - 32-разрядный микроконтроллер

▪ Электрический купе-кроссовер Skoda Enyaq Coupe iV

▪ Угроза древнему городу инков

▪ Китай создаст крупнейший в мире парк на возобновляемых источниках энергии

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Инструмент электрика. Подборка статей

▪ статья Плетью обуха не перешибешь. Крылатое выражение

▪ статья Какой знаменитый тенор однажды тайком исполнил арию за потерявшего голос баса? Подробный ответ

▪ статья Аквилегия. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Портативная радиостанция Лен в системе сигнализации. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Упражнения с шариком. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025