Юный техник, 2006 № 04
Шрифт:
Двигатель Стирлинга по конструкции прост, но понимание принципа его работы дается людям нелегко. Поэтому профессор уделяет немало времени разработке простейших стирлингов, которые можно сделать за один день и, почувствовав прелесть их работы, решиться на какие-то более серьезные шаги. Вот одна из конструкций.
Возьмите жестяную баночку диаметром примерно 50 мм и укрепите на ней нитками или резиновым кольцом кусочек резины от воздушного шарика (рис. 1). После этого нагрейте дно баночки на свечке. Резинка раздуется (рис. 2). Это значит, что произошел переход тепла в работу растяжения резины. Подуйте на баночку, и увидите, что резинка втянется (рис. 3).
Убедимся,
Как видите, при нагревании и охлаждении баночки происходит переход тепла в работу. Но превращать баночку в двигатель не стоит: у вас в руках очень несовершенная машина. Прежде всего, она недолговечна, поскольку резиновая пленка соприкасается с горячим воздухом и от этого быстро разрушается. Да и КПД получится очень мал. Ведь почти все тепло, потраченное на нагревание воздуха, теряется при его охлаждении. Профессор Хирата оба недостатка устраняет с помощью одного и того же приема, придуманного еще Робертом Стирлингом — введением вытеснителя.
Взгляните на рисунок 4. Вытеснитель — это деревянный цилиндр, с небольшим зазором вставленный в баночку. Он привязан на леске, а леска пропущена через крохотное отверстие в резиновой пленке.
Начнем с того момента, когда в баночке воздух холодный, а вытеснитель лежит на ее дне. Если зажечь свечу, то воздух почти не нагреется. Но вот мы потянули за леску, подняли вытеснитель (рис. 5а), и резинка раздулась. Это произошло потому, что у дна воздух нагрелся и его давление, по закону Паскаля, передалось холодному воздуху.
Обратите внимание, резинка раздулась от давления холодного воздуха и, значит, сможет долго работать, не разрушаясь.
Применение вытеснителя полезно и по другой причине. Согласно законам термодинамики, чем выше температура рабочего тела (воздуха), тем выше КПД. Ради этого мы можем поднимать температуру неограниченно, лишь бы выдержали стенки.
Если вытеснитель опустить, то поступление тепла через дно прекратится и оно станет уходить через стенки (рис. 5б). Воздух остынет, и пленка снова втянется в баночку. Таким образом вытеснитель выполняет роль переключателя потоков тепла. Имея такое устройство, профессор Хирата переходит к размышлениям о конструкции двигателя.
Действие вытеснителя.
Представьте себе согнутый из проволоки кривошип, который автоматически поднимает и опускает вытеснитель (рис. 6, 7, 8).
Кривошип перемещает вытеснитель.
Добавим к нему согнутый из той же проволоки второй кривошип, расположенный под углом 90° к первому, а на него наденем шатун — деревянную палочку такой длины, чтоб она постоянно соприкасалась с резиновой пленкой (рис. 9).
Такой кривошипно-шатунный механизм сможет управлять перемещением вытеснителя и снимать с раздувающейся пленки полезную мощность. Правда, у него есть мертвые точки, в которых он способен застрять. Но стоит надеть на его вал маховик (рис. 10) или хотя бы добавить небольшую массу на стержне (рис. 11), и двигатель сможет работать самостоятельно до тех пор, пока горит свеча.
Теперь
О. НИКОЛЬСКИЙ
Коленчатый вал.
Крепление шатунов к резиновой пленке.
Двигатель в сборе.
Двигатель готов.
ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Прицелься… и послушай
С приходом весны, когда деревья и кусты оденутся в новый наряд, в его зелени начинается веселая суета. Птицы чирикают, щелкают, посвистывают. Эти звуки прекрасно снимают усталость, поднимают настроение, и записи птичьих голосов могут сослужить вам хорошую службу. Но…
Отдаленные голоса слышны довольно слабо, к ним примешиваются шумы ветра, шорохи листьев. Подойти же к «исполнителям» близко обычно не удается. Однажды автору этой статьи повезло: он находился за оконным стеклом, а птахи сидели на ветках вблизи открытой форточки. Диктофоном со встроенным микрофоном удалось записать птичьи трели.
Результат оказался вполне приличным, но рассчитывать на подобную случайность не следует, лучше заранее обзавестись приспособлением, позволяющим ловить голоса птиц на некотором удалении, ориентируя звуколокатор по минимуму акустических помех.
Локатором могут служить собранные в пучок тридцать семь трубок из дюраля или жесткой пластмассы, с наружным диаметром 10 мм и толщиной стенок 1 мм. Длина трубок в наборе — от 20 до 920 мм. Их размеры указаны в таблице. Первое число — это номер трубки, второе — длина в миллиметрах:
1— 920; 2— 895; 3— 870; 4— 815; 5— 820; 6— 795; 7— 770; 8— 745; 9— 720; 10— 695; 11— 670; 12— 615; 13— 620; 14— 595; 15— 570; 16— 545; 17 — 520; 18 — 495; 19 — 470; 20— 445; 21— 420; 22— 395; 23— 370; 24— 345; 25 — 320; 26— 295; 27— 270; 28— 245; 29— 220; 30— 195; 31— 170; 32— 145; 33— 120; 34— 95; 35— 70; 36— 45; 37— 20.