Страница 12 из 14
А пока сделаем демонстрационную модель униполярного генератора. Общий вид ее показан на рисунке 5.
Генератор имеет статор с сильным кольцевым керамическим магнитом от старого громкоговорителя и дисковый ротор. Корпус модели спаян из белой жести от кофейных банок. В нем применены детали П-образного сечения, которое придает им высокую жесткость. Для их изготовления нужно взять ровную жестяную полосу и прочертить на ней шилом или резаком две глубокие риски. После этого от нее отрезаются заготовки для стоек, и по этим рискам их легко выгибают до получения нужного профиля. Места сгиба пропаиваем оловянным припоем. Так получаются стойки статора и его верхняя крышка.
Стойки припаиваем к жестяному основанию, которое впоследствии будет прикреплено к небольшой доске. Самая сложная деталь — вал с дисковым ротором. В принципе ротор вместе с валом можно выточить из низкоуглеродистой стали. Но зазор между ним и магнитом должен быть не более 0,5–1 мм. При этом в нем возникнут большие силы притяжения, которые могут изогнуть вал, сместить его в подшипниках, и диск начнет касаться магнита. Поэтому в первой конструкции лучше выточить диск из немагнитного материала — меди, латуни, бронзы. Алюминиевые сплавы для наших целей нежелательны. На их поверхности может образовываться слой окислов, которые затрудняют прохождение электрического тока при низких напряжениях.
В отверстиях основания и верхней крышки генератора впаяны бронзовые втулки-подшипники.
На отдельной пластине из пластика крепится «щетка» — упругая полоска жести или листовой бронзы. Она будет касаться ротора и послужит одним из полюсов генератора. Второй полюс — сам корпус генератора.
На его валу можно укрепить шкив. Если на него намотать крепкую нить с гирей 1–2 кг, то получится привод, которым можно выполнять лабораторные работы по определению мощности и КПД генератора. Из-за крайней простоты конструкции в нем будут значительны потери на трения, и КПД, вероятно, не превысит 10–20 %. Но и это не так уж мало. Такой КПД имеет генератор для велосипеда.
Почувствовав тонкости работы униполярной машины, вы, быть может, захотите сделать генератор или двигатель более мощный, с высоким КПД. Для этого стоит познакомиться с мировым опытом в этой области по книге А.И.Бертинова, Б.Л. Алневского и С.Р.Троицкого «Униполярные электрические машины» (Москва, 1966 г.). Для тех же, кто заинтересуется «философией» вопроса, рекомендуем прочесть книгу академика В.Ф.Миткевича «Магнитный поток и его преобразование» (Москва, 1946 г.). Успехов вам!
А.ИЛЬИН
Рисунки автора
Солнечная машина
В ясный солнечный день на каждый квадратный метр любой поверхности солнце посылает поток своих лучей мощностью в один кВт. Из них 14 % приходится на свет, остальные 86 % — это тепло. Если бы удалось сохранить всю эту энергию, то ее бы хватило на все нужды небольшого дома.
Своими руками сделать специальные панели, улавливающие солнечную энергию, пожалуй, невозможно, так же, как и специальные баки-термосы, в которых горячая вода может не остывать более месяца. И все же попытаться использовать энергию солнца можно и нужно, построив, например, солнечную паровую машину, изображенную на рисунке 1.
Паровой котел машины должен создавать пар с температурой несколько сотен градусов. Для этого его устанавливают в фокусе устройства, концентрирующего солнечные лучи. Полученный в котле пар направляют в цилиндр паровой машины, который приводит в действие электрогенератор или насос.
Главная и самая трудоемкая часть устройства — концентратор солнечных лучей. Его роль могут выполнять линза или вогнутое зеркало, но они очень дороги. Более приемлема система из плоских зеркал, свет от которых направлен на котел.
Интересен концентратор, предложенный Б. Ивановым из Новороссийска. Его можно сделать из щита ДСП и лепестков белой жести. Заготовки лепестков должны быть как можно более плоскими. Для этого их нужно вырезать из ровного листа жести при помощи резака. Каждый лепесток прибит к щиту, а потом отогнут так, чтобы отраженный от него свет попадал в нужное место. Чтобы при отгибании лепесток не смялся, по линии сгиба заранее делают надрез резаком. С таким концентратором размером 1x1 м можно сделать немало интересных опытов. В его фокусе можно вскипятить чайник или зажарить яичницу. Кстати, во время опытов берегите глаза от яркого света! Работайте только в темных очках, да не в тех, в которых ходят на пляж, а в очках газосварщика!
Но перейдем к самой паровой машине. Котел для нее можно сделать из баночки для детского питания объемом 50—100 см3, нужно лишь впаять новое дно. Его для прочности следует сделать выпуклым, выколотив деревянным молотком, к примеру, на торце пня. После этого впаяйте его выпуклой стороной внутрь.
Для заливки котла водой просверлите отверстие и припаяйте к нему высокую гайку D=3 мм. Пробкой послужит винт с медной шайбой. Заливку водой производите при помощи шприца.
Выходящий из котла пар выносит капли воды, которые мешают работе машины. Чтобы их избежать, на выходе ставят колпачок-сухопарник. Его можно сделать из наперстка с припаянной к нему трубочкой. На нее потом наденется резиновый шланг для подачи пара в машину.
Сам двигатель проще всего сделать по схеме с качающимся цилиндром (рис. 2).
Шатун в нем отсутствует, его заменяет жестко соединенный с поршнем шток.
Цилиндр в процессе работы покачивается на специальной оси. При этом, в зависимости от положения, он подсоединяется то к паровому котлу (тогда поршень совершает рабочий ход), то дает поршню вытолкнуть отработанный пар в атмосферу.
Цилиндр машины можно сделать из латунной гильзы от охотничьего патрона.
Поршень выточите из чугуна или стали на токарном станке.
Парораспределение производится при помощи двух бронзовых или латунных золотниковых пластин. Одна из них имеет выпиленный при помощи напильника круглого сечения паз для припайки ее к цилиндру. Все остальные детали вы сможете рассмотреть на фотографии паровой машины, построенной юными техниками одной из московских школ.
Первое испытание готовой паровой машины лучше провести, подав к ней воздух от обычного автомобильного насоса. Если она сразу заработает, испытайте ее в работе от парового котла. Но на первых порах нагревайте котел не солнцем, а газовой горелкой.
Лишь после того, как паровая машина покажет свою работоспособность, можно в жаркий день установить ее паровой котел на заранее настроенный солнечный коллектор.
Работа крохотного двигателя от солнца интересна сама по себе. Но можно присоединить к его валу через ускоряющую передачу такой же насос с качающимся цилиндром (рис. 3). Тогда солнечный двигатель сможет перекачивать до 15 литров воды в час. Возможно, вам это пригодится в хозяйстве.
Д. ВАРГИН
Рисунки автора
ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Гравитация подает сигнал
Мы не раз публиковали охранные устройства, измеряющие различные поля: акустическое, электрическое или электромагнитное. А сегодня предлагаем электронный сторож, реагирующий на… гравитационное поле. Природа его мало изучена, тем не менее стоит «нарушителю» приблизиться к вашему прибору, и сразу зазвучит сигнал. А обмануть прибор можно только с помощью антигравитации.