Юный техник, 2006 № 12 - Журнал «Юный техник»

Еще недостаток: ветроколесо вращается так медленно, что ни один электрогенератор работать от него напрямую не может. Приходится ставить редуктор, в котором, в зависимости от скорости ветра, теряется от 20 до 50 % энергии. Одним словом, несовершенное это устройство — ветряк. Поэтому тысячи изобретателей настойчиво пытаются его улучшить.

В этом направлении работает и Адель Азизов из Татарстана. Он предлагает ветродвигатель, способный улавливать самые слабые ветерки, «сквозняки», как он их называет. Основа его — канал, состоящий из двух расширяющихся наружу конусов. В середине канала — электрогенератор, на концах вала которого установлены пропеллеры, или, как их называет автор, ветротурбины. Слабый ветерок, войдя в широкие раструбы канала, должен согласно закону Бернулли, значительно увеличить свою скорость в средней, заметно суженной его части.

Здесь ветротурбина будет вращаться даже от самого слабого ветерка, вошедшего в один из раструбов. Вращаться она будет значительно быстрее, чем колесо обычного ветродвигателя, и потому электрогенератор можно соединить с валом ветротурбины напрямую. Отпадают потери, вызванные редуктором. Таким образом, мы получаем устройство, способное использовать энергию ветра в несколько раз эффективнее, чем обычный ветряк.

Что ж, Адель на правильном пути. Однако с подобными предложениями изобретатели выступают очень давно. На рисунке 1 вы видите ветротурбинную установку с раструбами-диффузорами по проекту 1931 года. Тем не менее, подобных установок до сих пор нет. Почему?

Рис. 1

Дело в том, что движение потока воздуха через сужающийся канал подчиняется не только закону Бернулли. Сильно и весьма своеобразно сказывается трение, вызванное образованием пристеночного пограничного слоя — частичным «прилипанием» воздуха к стенкам канала. В результате этого в средней, самой узкой его, части возникают устойчивые вихри, которые закупоривают ее словно пробка, и ожидаемого ускорения потока не происходит. Для устранения этого явления пришлось существенно изменить форму канала — устроить в его стенке щели и продувать через них воздух. Это позволило оторвать пограничный слой от стенки и тем устранить закупоривание канала.

На рисунке 2 вы видите современные экспериментальные ветродвигатели с устройствами для концентрации энергии ветра. Они полностью оправдывают возлагавшиеся на них надежды. На их разработку ушли десятилетия.

Хотя формально Адель Азизов не предложил ничего нового, его мысль шла в том же русле, что и у маститых изобретателей прошлого, и Патентное бюро «ЮТ» присуждает ему Почетный диплом.

«ЛЕТАЮЩИЙ АВТОМОБИЛЬ»…

…предложенный Александром Седуковым из Новосибирска, представляет собою треугольную платформу. На корме ее установлен компрессор или вентилятор, работающий от солнечных батарей. Создаваемый им поток воздуха подается в три сопла, расположенных в нижней части платформы. Одно из них, неподвижное, — на носу платформы. Два других — на корме. Их можно перемещать при помощи тросов, соединенных с рукояткой управления.

Подача воздуха поднимает платформу и заставляет лететь на небольшой высоте. Направление и скорость полета задаются рукояткой управления. Она перемещает задние сопла, в результате чего, по мысли автора, должна образоваться вытекающая из-под платформы струя воздуха, создающая тягу в заданном направлении. Для снижения расхода воздуха Александр предлагает закрепить по периметру «летающего автомобиля» брезентовую «юбку».

Рассмотрим предложение Александра по существу.

Вытекающий из сопел аппарата воздух, встретив сопротивление поверхности дороги, значительно уменьшит свою скорость, а значит, и реактивную подъемную силу. Это же сопротивление плюс сопротивление, вызванное «юбкой», не дадут воздуху быстро покинуть промежуток между дорогой и платформой. Здесь возникнет зона повышенного давления, «воздушная подушка», которая и будет весьма эффективно удерживать аппарат над любой поверхностью — дорогой, заснеженной степью или водной гладью.

Вызывает сомнение способ создания горизонтальной реактивной тяги изменением наклона сопел. Для того чтобы эта тяга была достаточно велика, необходимо, чтобы из аппарата с большой скоростью вытекала узкая, строго направленная струя. Ее можно получить только при помощи специального профилированного канала сопла. Здесь же близость к земле как бы размажет струю и резко уменьшит ее скорость. Тяга получится незначительной, а расход воздуха и затраты мощности на его создание окажутся велики.

К слову сказать, Александр по существу предложил давно известный аппарат на воздушной подушке (АВП). Он обладает способностью с равным успехом двигаться как над поверхностью земли, так и над водой. Горизонтальная тяга в таких аппаратах на маршевом режиме создается при помощи воздушных винтов, а для точного маневрирования в «юбке» аппарата устраиваются сопла.

Однако есть в предложении А.Седукова и нечто оригинальное — использование в качестве источника энергии солнечных батарей. Это достаточно легкий источник энергии. Экспериментальные самолеты на солнечных батареях летают на сотни километров. Один из них, на котором летчик Ж.Пикар готовится облететь земной шар, вы видите на рисунке. Особую проблему представляет ночной полет, для которого необходимо накопить энергию в тяжелых аккумуляторах.

Подъемная сила самолета не превышает 20 кг на 1 киловатт мощности двигателя, и потому разместить их на самолете очень трудно. Если это и удастся, то их емкости будет хватать лишь в обрез.

У аппаратов же на воздушной подушке подъемная сила достигает 50–80 кг/кВт. Тут уж разместить аккумуляторы значительно легче. Нетрудно представить себе, как солнечные АВП пересекают жаркие пустыни или со скоростью торпедного катера мчатся над океанами! Возможно, один из таких аппаратов конструкции Александра Седукова облетит земной шар! Но дело это не простое, и для его осуществления Александру стоит поступить в институт. Возможно, авторское свидетельство Патентного бюро «ЮТ» окажется в этом подспорьем. В одном из ближайших номеров нашего журнала мы рассмотрим возможность изготовления небольшой модели такого аппарата.

НАШ ДОМ

Бытовые обогреватели

За окном зима, в квартире холодно, делать? Старых русских печек, топившихся дровами и углем, ныне нет даже во многих деревенских домах, не говоря уж о городских квартирах. Выручить нас в таком случае могут разве что обогреватели.

Скажем сразу: в Армении, Грузии и других республиках бывшего СССР, где часто бывают перебои с электричеством, ныне преимущественно используют газовые обогреватели или автономные дизель-электрические установки.

У нас, к счастью, особой нужды в них пока нет. А потому, отметив, что эти установки ухудшают экологию жилища, очень пожароопасны, перейдем к рассмотрению электрических обогревателей.

Они бывают двух видов — открытого и закрытого типа. Первые дешевле, однако открытая электроспираль тоже источник повышенной пожарной опасности. Поэтому последнее время все большее распространение получают закрытые масляные обогреватели.

Благодаря тому что их корпус нагревается не слишком сильно — порядка 80 — 100 °C, масляные радиаторы относят к самым безопасным отопительным аппаратам. К тому же масляный радиатор не пересушивает воздух, не дает запаха сгоревшей пыли. Правда, иногда, особенно при эксплуатации нового радиатора, он может пахнуть разогревающимся маслом.

Обогревательная способность прибора зависит от мощности теплонагревательных элементов (ТЭНов) и количества секций самого радиатора. Обычно количество секций в масляных радиаторах колеблется от 6 до 14 (оптимальное число — 7–9), а мощность ТЭНов — от 1 до 4–6 кВт. Это обеспечивает хорошую отдачу тепла в помещение, но, имейте в виду, масляные радиаторы довольно долго разогреваются — 20–30 минут. Кроме того, замедленная конвекция воздушных потоков в комнате приводит к тому, что эффект от нагрева начинает ощущаться не ранее чем через час.

Ускорить процесс можно, если поставить рядом с радиатором обычный вентилятор. Летом он обеспечивал вам прохладу, а зимой будет гнать по комнате теплый воздух. Кстати, некоторые модели обогревателей имеют встроенный вентилятор.

Еще один минус — масляный радиатор потребляет довольно много электроэнергии. Однако многие модели обогревателей, как правило, снабжаются термостатом, который поддерживает постоянную температуру в жилище и имеет одну-две, а то и три ступени переключения мощности, каждой из которых соответствует свой ТЭН. Благодаря этому можно прогревать помещения разной площади, экономить электроэнергию и использовать прибор даже при ненадежной проводке.