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:

▪ Спиннинг для модели

▪ Солнечный гидронасос

▪ Из солнечной энергии - в механическую

Смотрите другие статьи раздела Моделирование.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Видеоигры, образ жизни и масса тела 24.01.2026

Видеоигры давно стали неотъемлемой частью повседневной жизни миллионов людей и перестали восприниматься исключительно как форма досуга. Однако по мере роста времени, проводимого за экраном, все чаще возникает вопрос о том, как подобные привычки отражаются на здоровье. Новое исследование позволило по-новому взглянуть на связь между увлечением видеоиграми, образом жизни и риском набора лишнего веса. Ученые обратили внимание на то, что избыточная масса тела чаще встречается среди людей, активно играющих в компьютерные игры, по сравнению с теми, кто либо вовсе не играет, либо делает это эпизодически. Особенно заметной эта тенденция оказалась у игроков, которые посвящают видеоиграм более 10 часов в неделю. Именно в этой группе чаще фиксировались неблагоприятные поведенческие факторы, включая нарушения питания, сна и недостаток физической активности. Ранее исследователи уже связывали активное пользование компьютером и распространение скоростного интернета с ростом риска избыточного вес ...>>

Игровой смартфон RedMagic 11 Air 24.01.2026

Игровые смартфоны давно перестали быть нишевыми устройствами и превратились в самостоятельный класс мобильной электроники, где на первый план выходят производительность, экран и система охлаждения. Бренд RedMagic, специализирующийся именно на таких решениях, продолжает развивать свою философию и представил новую модель RedMagic 11 Air, в которой сделан акцент на сочетание высокой мощности и сравнительно тонкого корпуса. Внешне RedMagic 11 Air сохраняет узнаваемый фирменный стиль с прозрачной задней панелью, сквозь которую просматриваются внутренние компоненты устройства. В компании отмечают, что дизайн вдохновлен эстетикой виниловых пластинок, гоночных трасс и геометрического искусства. Центральным визуальным и функциональным элементом остается активный охлаждающий вентилятор с RGB-подсветкой, подчеркивающий игровую направленность смартфона. Одной из ключевых особенностей модели стал 6,85-дюймовый AMOLED-дисплей с разрешением 1.5K и частотой обновления 144 Гц. Производитель назыв ...>>

Зеленый чай и метаболическое здоровье 23.01.2026

Зеленый чай на протяжении многих лет остается объектом пристального внимания ученых, поскольку его регулярно связывают с профилактикой различных хронических заболеваний. Этот напиток давно вышел за рамки повседневной традиции и стал предметом серьезных биомедицинских исследований. Недавняя научная работа показала, что полезные свойства зеленого чая могут быть гораздо шире, чем считалось ранее, особенно в контексте обмена веществ и здоровья кишечника. В рамках исследования ученые наблюдали за 40 добровольцами, среди которых 21 человек имел диагностированный метаболический синдром, а 19 участников были здоровыми взрослыми. В течение 28 дней одной группе испытуемых давали экстракт зеленого чая, тогда как другая группа получала плацебо. Такой подход позволил сравнить влияние активных компонентов напитка на разные показатели здоровья. Результаты показали, что у участников, принимавших экстракт зеленого чая, уровень глюкозы в крови оказался ниже, чем у тех, кто получал плацебо. Этот эф ...>>

Случайная новость из Архива Ультратонкие водородные мембраны 12.06.2025 Водородные технологии приобретают все большее значение в глобальном переходе к экологически чистой энергетике. Одним из ключевых элементов таких систем являются мембраны, через которые происходит транспорт ионов в топливных элементах. Недавние разработки норвежской исследовательской лаборатории SINTEF открывают новые горизонты в этой области, предлагая ультратонкие мембраны, которые не только повышают эффективность, но и уменьшают затраты и вредное воздействие на окружающую среду. Новая мембрана, представленная специалистами SINTEF, имеет толщину всего 10 микрометров, что составляет примерно две трети от стандартной толщины в 15 микрометров. В пресс-релизе лаборатории описывается, что такой тонкий материал кажется сопоставимым с легчайшим листом бумаги формата А4, который при этом прочнее и тоньше многих аналогов. Этот значительный шаг вперед позволит существенно сократить себестоимость производства топливных элементов - примерно на 20%. При этом снижение толщины мембраны никак не ухудшает рабочие характеристики топливного элемента. Главным ограничивающим фактором эффективности остается межфазное сопротивление, которое не зависит от толщины мембраны при значениях ниже 15 микрометров, как отметил исследователь Патрик Фортин. Это значит, что уменьшение толщины не ведет к падению производительности, а вместе с тем дает возможность снизить содержание опасных фторированных полимеров (PFAS) на 33%, что является важным шагом с точки зрения экологической безопасности и требований Евросоюза. Еще одним важным достижением исследователей стало снижение содержания платины в катализаторах топливных элементов на 62,5%. Платина, являющаяся критически важным и дорогим материалом, все чаще становится узким местом в производстве водородных систем. "Сокращение расхода платины помогает уменьшить зависимость от ограниченных поставок и способствует более устойчивому развитию технологий", - подчеркнул Патрик Фортин. Этот металл является одним из ключевых материалов для ЕС, и его оптимизация имеет стратегическое значение. Разработка SINTEF обладает большим потенциалом для декарбонизации таких секторов, как тяжелый транспорт, морская индустрия и авиация будущего. Водородные топливные элементы с новыми мембранами способны обеспечивать экологически чистую работу, выделяя лишь водяной пар в качестве побочного продукта. Это открывает путь к более устойчивой и экологичной энергетике в масштабах всей планеты. Достижения норвежских ученых показывают, что тонкие и легкие водородные мембраны не только снижают производственные издержки, но и значительно улучшают экологическую безопасность технологии. Это важный шаг на пути к массовому внедрению водородного топлива в транспорт и промышленность, который поможет уменьшить зависимость от ископаемых источников энергии и смягчить последствия климатических изменений. Усовершенствование водородных топливных элементов с помощью ультратонких мембран открывает новые возможности для создания экологически устойчивых технологий, способных изменить энергетический ландшафт будущего.

Другие интересные новости:

▪ Новая ракета-носитель НАСА

▪ Робот своими руками

▪ Музыкальный формат EnCodec

▪ Строительство нового суперколлайдера

▪ Смартфон Micromax Canvas XP 4G

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электрику. Подборка статей

▪ статья Что делать? Крылатое выражение

▪ статья С какой частотой дятел бьет клювом в ствол дерева? Подробный ответ

▪ статья Соя культурная. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Спектр музыкального сигнала. Часть 8. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Универсальное зарядное устройство LiIon, NiCd, NiMH аккумуляторов на микросхеме MAX1501. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026