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LA MODÉLISATION
Moteurs solaires pour maquettes. Conseils pour un modéliste
Annuaire / Équipement de radiocommande Lorsqu'il travaille sur un modèle - qu'il s'agisse d'un navire ou d'un modèle d'avion - un jeune designer doit résoudre de nombreuses questions, et l'une d'entre elles est de savoir quel moteur installer. Le plus simple est mécanique, alimenté par l'énergie d'un élastique tendu ou d'un ressort en acier torsadé. Les moteurs électriques miniatures alimentés par des sources chimiques (piles ou accumulateurs) et les moteurs à combustion interne miniatures sont déjà des conceptions plus complexes. En plus des avantages, chacun de ces disques présente des inconvénients. En effet, les moteurs qui utilisent l'énergie d'un caoutchouc étiré ou d'un ressort tordu doivent être redémarrés après l'arrêt du modèle. Les moteurs électriques fonctionnent également pendant une courte période. Les piles ou les accumulateurs "s'épuisent" et le modèle s'arrête. Les moteurs à combustion interne nécessitent encore plus d'attention. Et tout est question de carburant. Il y a du carburant - le modèle se déplace, non - il s'arrête. Mais il existe une autre façon, peut-être déjà oubliée, de conduire des modèles. Il ne nécessite pas de stockage d'énergie mécanique, de sources chimiques ou d'essence. Par une chaude journée, la lumière directe du soleil réchauffe la surface du sol, les toits des maisons et l'asphalte des routes. Des rayons thermiques invisibles chauffent l'air et l'eau, Et tout cela est proche, autour de nous. Énergie qui peut mettre en mouvement divers mécanismes. Aujourd'hui, nous vous proposons de vous familiariser avec trois moteurs inhabituels. Sans consommer de carburant, chacun d'eux peut produire un travail utile. Mais ne pensez pas que ce sont des machines à mouvement perpétuel. Le secret de leur performance est simple. L'arbre fait tourner l'énergie des rayons du soleil. Contrairement à la plupart des installations solaires connues, dans lesquelles l'énergie solaire n'est convertie en énergie mécanique qu'à l'aide de dispositifs intermédiaires, dans ces moteurs, le cycle de transformation "lumière - rotation" est effectué dans une seule installation. Considérez le moteur solaire le plus simple, dont la conception a été proposée par l'inventeur D. Pasechniuk. Regarde l'image. Un récipient cylindrique, peint à l'extérieur avec de la peinture noire, est monté sur un support rigide. Des trous de différents diamètres sont découpés dans les pièces d'extrémité. À l'intérieur, du côté du plus grand trou, un rotor à deux roues multipales est inséré. Les lames qu'elles contiennent sont inclinées dans la même direction et sous le même angle. L'arbre du rotor tourne sur des roulements.
Le moteur de Pasechnyuk fonctionne comme ça. Les rayons du soleil tombant sur la surface noire du récipient chauffent l'air à l'intérieur. La pression dans le vaisseau augmente, tandis qu'il agit également de l'intérieur sur les deux roues. Mais les roues ont des diamètres différents. Par conséquent, le couple de la grande roue sera supérieur au couple de la petite roue. Les pales de la grande roue, ressemblant aux pales d'un ventilateur, pomperont en continu une partie de l'air chauffé du navire. Mais la nature ne tolère pas le vide, donc, en même temps, l'air froid de l'atmosphère sera aspiré dans le cocyd à travers une petite roue. À l'intérieur, il va chauffer et ressortir, mais par l'autre bout. Ainsi, comme un ventilateur, ce moteur sans carburant fonctionne. Vous pouvez fabriquer un tel moteur assez rapidement.Une boîte de conserve d'une capacité de 4 à 5 litres, par exemple en pâte de tomate, convient comme récipient. Découpez soigneusement un trou d'un diamètre de 60 à 80 mm dans un fond. Retirez le contenu du bocal. Rincez soigneusement les parois intérieures. Dans l'autre fond, découpez un trou d'un diamètre de 30-40 mm. Peignez le pot en noir. Prenez un tube de cuivre plat. Soudez-y des lames d'étain. Insérez le rotor avec des pales à l'intérieur du récipient. Mettez les roulements dessus et fixez-les sur les supports. Le moteur est prêt. Le moteur conçu par T. Burov a une efficacité. légèrement supérieur à celui du moteur de D. Pasechnyuk. En tant que substance de travail, il n'utilise pas d'air, mais de l'eau. Regardez le dessin. Son principe de fonctionnement repose sur une modification de l'élasticité de la vapeur d'eau sous l'influence du chauffage et du refroidissement. Considérons un système fermé composé de deux bidons reliés par un tube. Par exemple, le haut. Ici, une rive est à l'ombre sous la protection de l'écran, et l'autre est éclairée par les rayons du soleil. Les rayons chauffent la surface noire du mur. La température de l'eau dans le bocal augmente. L'eau commence à s'évaporer et la pression dans le bocal augmente. Selon la loi des vases communicants, la pression dans les bocaux chauffés et encore froids aura tendance à s'équilibrer. Sous l'action d'une surpression, une partie du liquide de la boîte chauffée est expulsée à travers le tube dans le tube froid. La redistribution de l'eau dans les vaisseaux conduira à un état déséquilibré dans lequel le côté gauche du rotor sera plus lourd que le droit. Le rotor commencera à tourner.
Vous pouvez également fabriquer un tel moteur à partir de matériaux improvisés. Prenez des boîtes de conserve, par exemple du lait concentré. Faites un trou sur le côté. Videz le contenu et rincez le bocal. Faites un autre trou du côté opposé. Prenez ensuite des tubes de cuivre de 350 mm de long. Percez-y des trous à chaque extrémité sur une longueur de 60 mm. Pliez les tubes au milieu et insérez les extrémités dans les bocaux. Soudez soigneusement les points d'entrée et de sortie des tubes des canettes avec une épaisse couche de soudure. Peignez les bocaux en noir. Verser 400 cm3 d'eau dans les bocaux par l'une des extrémités ouvertes du tube. Utilisez des pinces coupantes pour presser les extrémités des tubes et soudez les joints aplatis. Le rotor est assemblé à partir de trois ou quatre paires de bidons ainsi reliés. Souder les points de flexion à l'arbre en cuivre. Mettez un écran de protection en carton sur le dessus. Le moteur est prêt à fonctionner. Réglez l'axe de rotation du rotor de sorte que les rayons du soleil illuminent la surface de toutes les canettes situées sur le côté droit. Le rotor commencera à tourner dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Pour régler l'ombre, l'écran peut être tourné et incliné comme indiqué sur la figure. Cela améliorera les performances du moteur. En déplaçant l'écran dans un sens ou dans l'autre, vous pouvez changer le sens de rotation du rotor. La puissance du moteur de T. Burov peut être considérablement augmentée en utilisant une conception à deux ou même trois rangées de canettes de grande capacité. Les banques doivent être positionnées de manière à ce que chacune d'elles (bien sûr, du côté ouvert) soit uniformément chauffée par les rayons du soleil. Contrairement aux deux moteurs solaires déjà considérés, le dernier, le troisième, est plus efficace. Son projet a été proposé par des scientifiques américains. Le principe de fonctionnement de ce moteur ressemble au fonctionnement d'un moteur à combustion interne. Il a à la fois un cylindre et un piston, mais seule la cavité supérieure au-dessus du piston de travail est plus grande. Il a également un autre piston, appelé le déplaceur. Certes, il s'agit plus d'un filtre que d'un piston. Le dessus du déplaceur est recouvert d'un treillis métallique peint en noir. Dans le cas, il a un goutte à goutte conique vertical, obstrué par un fin fil de cuivre. Le piston et le plongeur sont tous deux fixés par des tiges au vilebrequin, sur lequel le volant est monté. Le fluide de travail de ce moteur est l'air, qui est pratiquement transparent aux rayons thermiques du soleil. Pour comprendre le fonctionnement d'un moteur, considérons d'abord la position lorsque le plongeur est au point mort bas et le piston est au point mort haut. Les rayons thermiques, traversant librement le dôme transparent, tombent sur la grille. Il absorbe l'énergie thermique et chauffe. Avec lui, l'air est chauffé, remplissant l'espace entre le dôme et la grille. Au fur et à mesure que l'air se réchauffe, il appuie contre les parois du cylindre avec plus de force. La pression atmosphérique agit sur le piston de travail par le bas et la surpression agit par le haut. En conséquence, le piston de travail descendra et le plongeur montera. L'air chauffé passe librement à travers le filtre métallique du plongeur et cède une partie de sa chaleur au fil de cuivre. Dans le volume accru de la chambre de travail, la température et, par conséquent, la pression atmosphérique diminueront. Maintenant, la pression atmosphérique agit sur le piston de travail par le bas, dépassant légèrement la pression à l'intérieur de la chambre de travail. Le piston commence à monter et le plongeur à descendre. L'air refroidi de la chambre de travail passe à travers le fil de cuivre chauffé, se réchauffe et remplit l'espace sous le dôme. Le moteur revient à son état d'origine et le cycle se répète.
L'efficacité d'un tel moteur est faible. Elle peut être augmentée si un système de lentilles optiques ou de miroirs est utilisé pour concentrer l'énergie du flux lumineux. L'efficacité augmentera. et dans le cas où le double vitrage du dôme est utilisé pour réduire la perte de chaleur dans l'espace environnant ou le refroidissement par eau est utilisé pour augmenter la différence de température dans la chambre de travail. Afin d'obtenir une puissance d'un cheval-vapeur à l'aide d'un moteur de cette conception, il est nécessaire de concentrer sur un dôme transparent le flux lumineux "collecté" à la surface d'un miroir d'environ un mètre carré. Donc, trois moteurs solaires. Avec leur aide, vous pouvez obtenir une puissance allant de centièmes à un cheval-vapeur ! Où peut-il être utilisé ? Bien sûr, les premier et deuxième moteurs, car ils sont plus simples à fabriquer, peuvent être utilisés sur des modèles de bateaux et de voitures. Par une journée claire et ensoleillée, sans consommer un seul gramme de carburant, ils pourront faire tourner non seulement les roues motrices des petites voitures, camions et tracteurs, mais aussi les hélices et les pales des modèles réduits de bateaux, bateaux et navires. Il est important de fabriquer correctement le moteur avec toutes les dimensions prédéterminées. Auteur : V.Zavorotov
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