Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2002 № 06
ПОПЫТКА — НЕ ПЫТКА
Наступили трудные времена для спортивных авиамоделистов. Если компрессионные микродвигатели типа МК-17 «Юниор» еще можно достать, то топлива для них нет нигде. Напомним, что в топливные баки своих моделей они заливают сложную смесь, состоящую из метанолового спирта, керосина, касторового масла и медицинского эфира. Если с первыми тремя компонентами проблем нет, то эфир наша медицинская промышленность больше не выпускает ввиду того, что для наркоза стали применяться другие анастезирующие препараты. Проблема казалась неразрешимой для многих, но не для Артема Дешева из авиамодельной лаборатории Станции юных техников г. Прохладного, что в Кабардино-Балкарской Республике. Артем предлагает заменить компрессионные двигатели внутреннего сгорания… электрическими!
Подобные попытки предпринимались в течение всего прошлого века. Но расчеты, а позднее и эксперименты показали, что энергоемкость топливного бака во много раз превышала энергоемкость электрических аккумуляторов и батарей. Несравнимы весовые характеристики. ДВС и топливная система весили во много раз меньше электромотора и аккумулятора.
Но вот за рубежом, а затем и в России появились компактные электродвигатели постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов мощностью от долей до десятков ватт при собственной массе от 20 до 700 г. Огромный прорыв был осуществлен и при создании аккумуляторов. Никель-кадмиевые батареи специальных серий небольшой массы способны были отдавать до 150 А и быстро заряжаться токами до 10 А.
Этим и воспользовался Артем. И хотя по удельной энергоемкости его модели проигрывали моделям с ДВС в 2…3 раза, это его не огорчало. Целых 300 секунд его электролет способен был парить в небе. С такими показателями уже можно организовать соревнования на продолжительность полета и точность приземления.
На этом можно было бы поставить точку, но для некоторых скептиков Артем подготовил экономический расчет, подтверждающий выгодность нового направления в авиамодельных соревнованиях. Итак, во сколько же рублей обойдется приобретение основных элементов электролета? Самый дорогостоящий — аккумулятор. Одна банка быстрозарядного аккумулятора типа «Sanyo», «Panasonic» или «Varta» емкостью от 500 до 1900 мА-ч обойдется от 100 до 180 рублей. На электролет их следует установить минимум семь штук — это примерно 750… 800 рублей. Электродвигатель фирмы «Grauner» серии 400 обойдется еще в 1000 рублей. Итого — не более 2000 рублей.
Да, затраты ощутимые, но ведь за год они окупаются. Электромоделям ведь не нужно горючее.
ТУДА-СЮДА, ТУДА-СЮДА
Вот такое неожиданное для технического устройства название придумал для своего гравитационно-теплового генератора Виктор Степанов из Ленинградской области. И чтобы он генерировал электрический ток, ему не нужны ни ветер, ни солнце, ни уголь, ни нефть… В действие его приводят горячие газы, выбрасываемые из высотных труб на тепловых электростанциях. Известно, что почти четверть тепловой энергии сгорающего топлива безвозвратно уходит в атмосферу, и с этим приходится мириться. Нет еще таких низкотемпературных энергетических установок, которые извлекали бы тепло из нагретых до 150…200° газов. А это, заметим, сотни миллионов гигакалорий или десятки тысяч киловатт даровой энергии. Такая расточительность, конечно же, не выгодна ни государству, ни нам с вами. Ведь каждый киловатт в конечном итоге оплачивается из нашего кармана.
И Виктор Степанов справедливо полагает, что нет нужды добывать лишние миллионы тонн угля, чтобы потом, сжигая их, греть атмосферу. Вот и предлагает он интересную схему утилизации бросового тепла.
Обратимся к рисунку, где схематически показан генератор Степанова. На высотную дымовую трубу с вертикальными прорезями надевается герметичный сосуд 1 кольцеобразной формы. Как видите, он не мешает свободному выходу нагретых газов. Внутренняя его стенка выполнена из материала с высокой теплопроводностью. Внутри сосуд разделен цилиндрической перегородкой 2 на две части — внутреннюю 3 и внешнюю 4. Вверху на подшипнике 5 установлена турбина 6. Статор 7 электрогенератора закреплен на перегородке 2 на уровне турбины, а роторные обмотки размещены внутри ее. Во внутренней части 3 установлены кольцевые направляющие 8 и 9, образующие своего рода сопло.
Генератор заполнен жидкостью, например, водой, так, чтобы оставалась воздушная подушка. Горячие газы через внутреннюю стенку сосуда нагревают воду. Она бурно кипит, а пар под избыточным давлением устремляется через сопло и вращает турбину, а значит, генерирует электрический ток.
Далее пар конденсируется на поверхности внешней части сосуда, и вода стекает вниз. Вот так туда-сюда и циркулирует теплоноситель, производя энергию из бросового тепла.
И с точки зрения термодинамики, и с точки зрения осуществления установки Степанова в металле вопросов к юному изобретателю нет. Дело за энергетиками. От себя лишь напомним, что несколько дополнительных процентов тепловой энергии установка Степанова вполне может вернуть в виде электрической энергии. А это, как мы уже заметили, в масштабах целого государства огромная величина. И ее можно направить в сеть, удешевить тем самым производство каждого киловатта.
Совсем коротко
• Дмитрий Кастерин, член кружка юных изобретателей из Соснового Бора, придумал пушку непрерывного действия, выстреливающую снеговыми зарядами. В основу ее положен эффект Ранка, суть которого заключается в следующем. Если в цилиндрическую камеру тангенциально подавать сжатый воздух, закручиваясь внутри, он разделится на два потока. С одного конца камеры начнет выходить холодный воздух, а с другой — горячий. Разность температур между потоками может достигать 150… 200°.
Применив оригинальное решение по оттеснению влажного воздуха холодным потоком, юный изобретатель добился выхода снежинок одинакового размера, именно это обстоятельство важно для получения идеального снежного покрова во время проведения соревнований по зимним видам спорта.
• Необычный движитель предлагает установить на вездеходах Эльдар Ошхунов, член автомодельного кружка Центра научно-технического творчества г. Нальчика. Принцип действия его можно понять по кинематической схеме. Кузов вездехода опирается опорно-ведущими катками на внутреннюю замкнутую опорную дорожку вытянутых грунтозацепов. Катки вместе с кабиной сначала плавно перемещаются вдоль движителя, а когда достигают конца, грунтозацепы опрокидываются на другую сторону. Статический контакт необычного движителя не повреждает почву, исключает большие потери на трение. По мнению автора, подобный вездеход одинаково легко сможет преодолевать зыбучие пески и трясину болота, ледяные торосы и каменные завалы.
• Рисунки протекторов на зимних покрышках, поставляемых в нашу страну из-за рубежа разными фирмами, отличаются друг от друга. Одни хороши для езды по городскому асфальту, другие — на хорошо укатанном снежном насте. Но ни одни из них не пригодны для сибирских дорог. Владимир Нечаев, член автомодельного кружка Дворца пионеров г. Красноярска, предлагает свой вариант протектора (см. рис.), в продольном сечении имеющего три глубокие канавки.
Благодаря им эффективно отводятся вода и талый снег. А наличие большого числа поперечных ламелей необычной формы увеличивает «царапающий» эффект. Даже при износе покрышек на 30 % их число не уменьшается, а, наоборот, увеличивается почти в три раза. Дополнительную устойчивость колесам придают дюралевые шипы, установленные под определенным углом к дороге.
• Система распознавания голоса, разработанная Игорем Карташовым, членом радиокружка Центра технического творчества молодежи г. Шахты Ростовской области, отзывается только на устную команду хозяина. Она работает в трех режимах: запись, в исполнительном и дежурном режимах.
Сигнал с микрофона поступает на аналого-цифровой преобразователь. Цифровой эквивалент голоса записывается в буферную память. В режиме записи команда произносится дважды. Второй раз — в контрольную память. Это делается для того, чтобы с помощью системы сравнения выделить среднее значение и улучшить точность распознавания голоса. Затем система переводится в дежурный режим, и, когда соответствующая команда будет услышана, она перейдет в режим исполнения. Система может держать в памяти до 120 разных команд. Это устройство может пригодиться одиноким пожилым людям и инвалидам для автоматического выполнения голосовых команд, таких как «Включи свет», «Включи обогрев»… В связи с недавними террористическими актами в США Игорь предположил, что подобное устройство может способствовать безопасности полета, допуская к управлению только членов экипажа, в обычном обиходе оно может работать как кодовый замок…
