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MODELLIEREN
Solarmotoren für Modelle. Tipps für einen Modellbauer
Verzeichnis / Funksteuerungsausrüstung Bei der Arbeit an einem Modell – sei es ein Schiffs- oder ein Flugzeugmodell – muss der junge Konstrukteur viele Fragen klären, eine davon ist, welcher Motor eingebaut werden soll. Die einfachste ist mechanisch und wird durch die Energie eines gespannten Gummibandes oder einer gedrehten Stahlfeder angetrieben. Von chemischen Quellen (Batterien oder Akkumulatoren) angetriebene Miniatur-Elektromotoren und Miniatur-Verbrennungsmotoren sind komplexere Konstruktionen. Neben Vorteilen hat jeder dieser Antriebe auch Nachteile. Tatsächlich müssen Motoren, die die Energie von gedehntem Gummi oder einer verdrehten Feder nutzen, jedes Mal neu gestartet werden, wenn das Modell angehalten wird. Auch Elektromotoren funktionieren kurzzeitig. Die Batterien oder Akkus sind leer und das Modell stoppt. Verbrennungsmotoren erfordern noch mehr Aufmerksamkeit. Und alles kommt auf den Treibstoff an. Ist Treibstoff vorhanden, bewegt sich das Modell, andernfalls stoppt es. Aber es gibt noch eine andere, vielleicht schon vergessene Methode, Modelle anzutreiben. Es benötigt keine mechanische Energiespeicherung, keine chemischen Quellen, kein Benzin. An einem heißen Tag erwärmt direktes Sonnenlicht die Erdoberfläche, Hausdächer und Straßenasphalt. Unsichtbare Wärmestrahlen erwärmen Luft und Wasser, und das alles ist in der Nähe, um uns herum. Energie, die verschiedene Mechanismen antreiben kann. Heute bieten wir an, drei ungewöhnliche Motoren kennenzulernen. Ohne Treibstoff zu verbrauchen, kann jeder von ihnen nützliche Arbeit leisten. Aber denken Sie nicht, dass es sich um Perpetuum Mobile handelt. Das Geheimnis ihrer Leistung ist einfach. Die Welle wird durch die Energie der Sonnenstrahlen gedreht. Im Gegensatz zu den meisten bekannten Solaranlagen, bei denen Sonnenenergie nur mit Hilfe von Zwischengeräten in mechanische Energie umgewandelt wird, wird bei diesen Motoren der Licht-Rotations-Umwandlungszyklus in einer Anlage durchgeführt. Betrachten wir den einfachsten Solarmotor, dessen Design vom Erfinder D. Pasechnyuk vorgeschlagen wurde. Sehen Sie das Bild an. Auf einem starren Ständer ist ein zylindrisches, außen schwarz lackiertes Gefäß montiert. In die Endteile werden Löcher mit unterschiedlichen Durchmessern geschnitten. Im Inneren, auf der Seite des größeren Lochs, ist ein Rotor mit zwei mehrblättrigen Rädern eingesetzt. Die darin befindlichen Schaufeln sind in die gleiche Richtung und im gleichen Winkel geneigt. Die Rotorwelle dreht sich auf Lagern.
So funktioniert der Motor von Pasechnyuk. Die Sonnenstrahlen, die auf die schwarze Oberfläche des Gefäßes fallen, erwärmen die Luft im Inneren. Der Druck im Gefäß steigt und wirkt von innen gleichermaßen auf beide Räder. Allerdings haben die Räder unterschiedliche Durchmesser. Daher ist das Drehmoment des großen Rades größer als das Drehmoment des kleinen Rades. Die Schaufeln eines großen Rades, die an Ventilatorflügel erinnern, beginnen, kontinuierlich einen Teil der erhitzten Luft aus dem Gefäß abzupumpen. Da die Natur jedoch kein Vakuum verträgt, wird gleichzeitig kalte Luft aus der Atmosphäre durch das kleine Rad in das Gefäß gesaugt. Es wird sich im Inneren erhitzen und wieder herauskommen, allerdings am anderen Ende. So funktioniert dieser kraftstofffreie Motor, wie ein Ventilator. Einen solchen Motor kann man ganz schnell herstellen. Als Gefäß eignet sich eine Blechdose mit einem Fassungsvermögen von 4-5 Litern, zum Beispiel für Tomatenmark. Schneiden Sie vorsichtig ein Loch mit einem Durchmesser von 60-80 mm in einen Boden. Entfernen Sie den Inhalt des Glases. Spülen Sie die Innenwände gründlich aus. Schneiden Sie in den anderen Boden ein Loch mit einem Durchmesser von 30-40 mm. Bemalen Sie das Glas mit schwarzer Farbe. Nehmen Sie ein gerades Kupferrohr. Lötzinnklingen daran anlöten. Setzen Sie den Rotor mit den Flügeln in das Gefäß ein. Legen Sie die Lager darauf und befestigen Sie sie an den Stützen. Der Motor ist fertig. Der von T. Burov entworfene Motor hat einen Wirkungsgrad von etwas höher als der Motor von D. Pasechnyuk. Als Arbeitsstoff wird Wasser anstelle von Luft verwendet. Sehen Sie das Bild an. Sein Funktionsprinzip basiert auf Veränderungen der Elastizität von Wasserdampf unter dem Einfluss von Erwärmung und Abkühlung. Stellen Sie sich ein geschlossenes System vor, das aus zwei Dosen besteht, die durch einen Schlauch miteinander verbunden sind. Zum Beispiel das oberste. Hier steht eine Dose im Schatten unter dem Schutz des Bildschirms, die andere wird von den Sonnenstrahlen beleuchtet. Die Strahlen erhitzen die schwarze Oberfläche der Wand. Die Temperatur des Wassers im Glas steigt. Das Wasser beginnt zu verdunsten und der Druck im Gefäß steigt. Nach dem Gesetz der kommunizierenden Gefäße gleicht sich der Druck in den erhitzten und noch kalten Gläsern tendenziell aus. Unter dem Einfluss von Überdruck wird ein Teil der Flüssigkeit aus der erhitzten Dose durch das Rohr in die kalte Dose gedrückt. Eine Umverteilung des Wassers in den Gefäßen führt zu einem Ungleichgewicht, bei dem die linke Seite des Rotors schwerer ist als die rechte. Der Rotor beginnt sich zu drehen.
Ein solcher Motor kann auch aus Schrottmaterialien hergestellt werden. Nehmen Sie Blechdosen, zum Beispiel Kondensmilch. Machen Sie ein Loch an der Seite. Lassen Sie den Inhalt ab und spülen Sie das Glas aus. Machen Sie auf der gegenüberliegenden Seite ein weiteres Loch. Dann nehmen Sie Kupferrohre mit einer Länge von 350 mm. Bohren Sie von jedem Ende her Löcher mit einer Länge von 60 mm. Biegen Sie die Röhrchen in der Mitte und stecken Sie die Enden in die Gläser. Verlöten Sie die Ein- und Austrittsstellen der Rohre aus den Dosen sorgfältig mit einer dicken Lotschicht. Bemalen Sie die Gläser schwarz. Gießen Sie 400 cm3 Wasser durch eines der offenen Enden des Röhrchens in die Gläser. Drücken Sie die Enden der Rohre mit einem Drahtschneider zusammen und löten Sie die abgeflachten Verbindungen. Der Rotor wird aus drei bis vier so verbundenen Dosenpaaren zusammengesetzt. Löten Sie die Biegestellen an den Kupferschaft. Legen Sie einen Schutzschirm aus Pappe darauf. Der Motor ist betriebsbereit. Stellen Sie die Drehachse des Rotors so ein, dass die Sonnenstrahlen die Oberfläche aller auf der rechten Seite befindlichen Dosen beleuchten. Der Rotor beginnt sich gegen den Uhrzeigersinn zu drehen. Um den Schatten anzupassen, kann der Bildschirm gedreht und in einem Winkel platziert werden, wie in der Abbildung gezeigt. Dadurch wird die Motorleistung verbessert. Durch Bewegen des Bildschirms auf die eine oder andere Seite können Sie die Drehrichtung des Rotors ändern. Die Leistung des Motors von T. Burov lässt sich deutlich steigern, wenn eine zwei- und sogar dreireihige Bauweise aus großvolumigen Blechdosen zum Einsatz kommt. Die Gläser müssen so positioniert werden, dass jedes einzelne (natürlich auf der unbedeckten Seite) gleichmäßig durch die Sonnenstrahlen erhitzt wird. Im Gegensatz zu den beiden bereits besprochenen Solarmotoren ist der letzte, dritte, effizienter. Sein Projekt wurde von amerikanischen Wissenschaftlern vorgeschlagen. Das Funktionsprinzip dieses Motors ähnelt dem Betrieb eines Verbrennungsmotors. Es verfügt sowohl über einen Zylinder als auch über einen Kolben, allerdings hat nur der obere Hohlraum über dem Arbeitskolben ein größeres Volumen. Es verfügt außerdem über einen weiteren Kolben, einen sogenannten Verdränger. Es sieht zwar eher wie ein Filter als wie ein Kolben aus. Die Oberseite des Verdrängers ist mit schwarz lackiertem Drahtgeflecht bedeckt. Im Körper befindet sich ein vertikaler konischer Tropf, der mit dünnem Kupferdraht verstopft ist. Sowohl der Kolben als auch der Verdränger sind über Stangen an der Kurbelwelle befestigt, auf der das Schwungrad montiert ist. Das Arbeitsmedium in diesem Motor ist Luft, die für thermisches Sonnenlicht nahezu transparent ist. Um zu verstehen, wie ein Motor funktioniert, betrachten wir zunächst die Position, wenn sich der Verdränger unten und der Kolben im oberen Totpunkt befindet. Wärmestrahlen, die ungehindert durch die transparente Kuppel dringen, fallen auf das Netz. Es nimmt Wärmeenergie auf und erwärmt sich. Gleichzeitig wird die Luft erwärmt und füllt den Raum zwischen Kuppel und Netz. Wenn sich die Luft erwärmt, drückt sie mit größerer Kraft auf die Zylinderwände. Auf den Arbeitskolben wirkt in diesem Moment Atmosphärendruck von unten und Überdruck von oben. Dadurch bewegt sich der Arbeitskolben nach unten und der Verdränger nach oben. Die erwärmte Luft strömt ungehindert durch den Metallfilter des Verdrängers und gibt einen Teil ihrer Wärme an den Kupferdraht ab. Im vergrößerten Volumen der Arbeitskammer sinkt die Temperatur und damit der Luftdruck. Nun wird der Arbeitskolben von unten mit Atmosphärendruck beaufschlagt, der etwas höher ist als der Druck im Arbeitsraum. Der Kolben beginnt sich nach oben und der Verdränger nach unten zu bewegen. Gekühlte Luft aus der Arbeitskammer strömt durch einen beheizten Kupferdraht, wird erhitzt und füllt den Raum unter der Kuppel. Der Motor kehrt in seinen ursprünglichen Zustand zurück und der Zyklus wiederholt sich.
Der Wirkungsgrad eines solchen Motors ist gering. Sie kann durch den Einsatz eines Systems aus optischen Linsen oder Spiegeln erhöht werden, um die Energie des Lichtflusses zu konzentrieren. Die Effizienz wird steigen. und wenn Sie eine Doppelverglasung der Kuppel verwenden, um den Wärmeverlust an den umgebenden Raum zu reduzieren, oder eine Wasserkühlung verwenden, um den Temperaturunterschied in der Arbeitskammer zu erhöhen. Um mit einem Motor ähnlicher Bauart eine Leistung von einer PS zu erreichen, ist es notwendig, den Lichtstrom, der von der Oberfläche eines etwa einen Quadratmeter großen Spiegels „gesammelt“ wird, auf eine transparente Kuppel zu fokussieren. Also drei Solarmotoren. Mit ihrer Hilfe können Sie eine Leistung von Hundertstel bis zu einer PS erreichen! Wo kann ich es verwenden? Natürlich können sowohl der erste als auch der zweite Motor aufgrund ihrer einfacheren Herstellung bei Schiffs- und Automodellen verwendet werden. An einem klaren, sonnigen Tag können sie, ohne ein einziges Gramm Kraftstoff zu verbrauchen, nicht nur die Antriebsräder von Spielzeugautos, Lastwagen und Traktoren, sondern auch die Propeller und Rotorblätter von Modellbooten, Booten und Schiffen drehen. Es ist wichtig, den Motor mit allen vorgegebenen Abmessungen korrekt herzustellen. Autor: V. Zavorotov
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