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MODELAGEM
Motores solares para modelos. dicas para modelista
Diretório / Equipamento de controle de rádio Ao trabalhar em um modelo - seja um modelo de navio ou de aeronave - o jovem projetista tem que resolver muitas questões, e uma delas é qual motor instalar. O mais simples é mecânico, movido pela energia de um elástico esticado ou de uma mola de aço torcida. Motores elétricos em miniatura alimentados por fontes químicas (baterias ou acumuladores) e motores de combustão interna em miniatura são projetos mais complexos. Junto com as vantagens, cada uma dessas unidades tem desvantagens. Na verdade, motores que utilizam a energia de uma borracha esticada ou de uma mola torcida devem ser reiniciados toda vez que o modelo for parado. Os motores elétricos também funcionam por pouco tempo. As baterias ou acumuladores acabam e o modelo para. Os motores de combustão interna requerem ainda mais atenção. E tudo se resume ao combustível. Se houver combustível, o modelo se move, caso contrário, ele para. Mas existe outro método, talvez já esquecido, de dirigir modelos. Não requer nenhum armazenamento de energia mecânica, nem fontes químicas, nem gasolina. Em um dia quente, a luz solar direta aquece a superfície do solo, os telhados das casas e o asfalto das estradas. Raios de calor invisíveis aquecem o ar e a água, e tudo isso está próximo, ao nosso redor. Energia que pode acionar vários mecanismos. Hoje oferecemos conhecer três motores incomuns. Sem consumir combustível, cada um deles pode produzir um trabalho útil. Mas não pense que são máquinas de movimento perpétuo. O segredo do seu desempenho é simples. O eixo é girado pela energia dos raios solares. Ao contrário da maioria das instalações solares conhecidas, nas quais a energia solar é convertida em energia mecânica apenas com a ajuda de dispositivos intermediários, nestes motores o ciclo de conversão da rotação da luz é realizado numa única instalação. Consideremos o motor solar mais simples, cujo projeto foi proposto pelo inventor D. Pasechnyuk. Olha a foto. Um recipiente cilíndrico, pintado de preto por fora, é montado sobre um suporte rígido. Furos de diferentes diâmetros são feitos nas partes finais. No interior, na lateral do furo maior, é inserido um rotor com duas rodas multipás. As lâminas neles estão inclinadas na mesma direção e no mesmo ângulo. O eixo do rotor gira sobre rolamentos.
É assim que funciona o motor de Pasechnyuk. Os raios do sol que incidem sobre a superfície preta da embarcação aquecem o ar dentro dela. A pressão no vaso aumenta e atua igualmente por dentro em ambas as rodas. Mas as rodas têm diâmetros diferentes. Portanto, o torque da roda grande será maior que o torque da roda pequena. As pás de uma roda grande, que lembra pás de ventilador, começarão a bombear continuamente parte do ar aquecido da embarcação. Mas a natureza não tolera o vácuo, então, ao mesmo tempo, o ar frio da atmosfera será sugado para dentro do recipiente através da pequena roda. Ele vai esquentar por dentro e sair novamente, mas pelo lado oposto. É assim que funciona esse motor sem combustível, como um ventilador. Você pode fabricar esse motor rapidamente. Uma lata com capacidade de 4 a 5 litros, por exemplo, pasta de tomate, é adequada como recipiente. Corte cuidadosamente um furo com diâmetro de 60-80 mm em um fundo. Remova o conteúdo do frasco. Enxágue bem as paredes internas. No outro fundo, faça um furo com diâmetro de 30-40 mm. Pinte o pote com tinta preta. Pegue um tubo reto de cobre. Solde lâminas de estanho nele. Insira o rotor com pás dentro do recipiente. Coloque os rolamentos sobre ele e fixe-os nos suportes. O motor está pronto. O motor, projetado por T. Burov, tem uma eficiência de ligeiramente superior ao do motor de D. Pasechnyuk. Ele usa água em vez de ar como substância de trabalho. Olha a foto. O seu princípio de funcionamento baseia-se nas alterações da elasticidade do vapor de água sob a influência do aquecimento e do arrefecimento. Considere um sistema fechado composto por duas latas conectadas entre si por um tubo. Por exemplo, o de cima. Aqui, uma lata fica na sombra sob a proteção da tela e a outra é iluminada pelos raios solares. Os raios aquecem a superfície preta da parede. A temperatura da água na jarra aumenta. A água começa a evaporar e a pressão na jarra aumenta. De acordo com a lei dos vasos comunicantes, a pressão tanto nos frascos aquecidos como nos ainda frios tenderá a se equilibrar. Sob a influência do excesso de pressão, parte do líquido da lata aquecida será forçado através do tubo para a fria. A redistribuição da água nos vasos levará a um estado de desequilíbrio no qual o lado esquerdo do rotor será mais pesado que o direito. O rotor começará a girar.
Esse motor também pode ser feito com materiais improvisados. Pegue latas, por exemplo, leite condensado. Faça um buraco na lateral. Escorra o conteúdo e enxágue o frasco. Faça outro furo no lado oposto. Em seguida, pegue tubos de cobre com 350 mm de comprimento. Faça furos em cada extremidade com um comprimento de 60 mm. Dobre os tubos ao meio e insira as pontas nos potes. Solde cuidadosamente os pontos de entrada e saída dos tubos das latas com uma espessa camada de solda. Pinte os potes de preto. Despeje 400 cm3 de água nos frascos através de uma das extremidades abertas do tubo. Use um alicate para comprimir as extremidades dos tubos e soldar as juntas achatadas. O rotor é montado a partir de três a quatro pares de latas conectadas desta forma. Solde os pontos de flexão ao eixo de cobre. Coloque uma tela protetora de papelão por cima. O motor está pronto para funcionar. Defina o eixo de rotação do rotor de forma que os raios solares iluminem a superfície de todas as latas localizadas no lado direito. O rotor começará a girar no sentido anti-horário. Para ajustar a sombra, a tela pode ser girada e colocada em ângulo, conforme mostrado na figura. Isso melhorará o desempenho do motor. Ao mover a tela para um lado ou outro, você pode alterar o sentido de rotação do rotor. A potência do motor de T. Burov pode ser significativamente aumentada se for usado um projeto de duas e até três fileiras de latas de grande capacidade. Os potes devem ser posicionados de forma que cada um deles (claro, do lado descoberto) seja aquecido uniformemente pelos raios solares. Ao contrário dos dois motores solares já discutidos, o último, o terceiro, é mais eficiente. Seu projeto foi proposto por cientistas americanos. O princípio de funcionamento deste motor assemelha-se ao funcionamento de um motor de combustão interna. Possui um cilindro e um pistão, mas apenas a cavidade superior acima do pistão de trabalho tem maior volume. Ele também possui outro pistão, denominado deslocador. É verdade que parece mais um filtro do que um pistão. A parte superior do corpo imerso é coberta com tela de arame pintada de preto. No corpo possui gotejamento cônico vertical, entupido com fino fio de cobre. Tanto o pistão quanto o deslocador são fixados por hastes ao virabrequim no qual o volante está montado. O fluido de trabalho neste motor é o ar, que é quase transparente à luz solar térmica. Para entender como funciona um motor, vamos primeiro considerar a posição quando o corpo imerso está na parte inferior e o pistão está no ponto morto superior. Os raios térmicos, passando livremente pela cúpula transparente, incidem sobre a malha. Absorve energia térmica e aquece. Junto com ele, o ar é aquecido, preenchendo o espaço entre a cúpula e a malha. À medida que o ar aquece, ele pressiona as paredes do cilindro com maior força. A pressão atmosférica atua sobre o pistão de trabalho por baixo e o excesso de pressão atua sobre ele neste momento. Como resultado, o pistão de trabalho descerá e o deslocador subirá. O ar aquecido passa livremente pelo filtro metálico do deslocador e libera parte de seu calor para o fio de cobre. No aumento do volume da câmara de trabalho, a temperatura e, portanto, a pressão do ar diminuirão. Agora o pistão de trabalho está exposto à pressão atmosférica vinda de baixo, que é ligeiramente superior à pressão dentro da câmara de trabalho. O pistão começa a subir e o deslocador a descer. O ar resfriado da câmara de trabalho passa por um fio de cobre aquecido, aquece e preenche o espaço sob a cúpula. O motor retorna ao seu estado original e o ciclo se repete.
A eficiência desse motor é pequena. Pode ser aumentado usando um sistema de lentes ópticas ou espelhos para concentrar a energia do fluxo luminoso. A eficiência aumentará. e se utilizar vidros duplos da cúpula para reduzir a perda de calor para o espaço envolvente ou utilizar refrigeração a água para aumentar a diferença de temperatura na câmara de trabalho. Para obter um cavalo-vapor utilizando um motor de desenho semelhante, é necessário focar em uma cúpula transparente o fluxo luminoso “coletado” da superfície de um espelho medindo aproximadamente um metro quadrado. Então, três motores solares. Com a ajuda deles, você pode obter potência de centésimos a um cavalo-vapor! Onde posso usá-lo? É claro que tanto o primeiro quanto o segundo motor, por serem mais simples de fabricar, podem ser utilizados em modelos de navios e automóveis. Em um dia claro e ensolarado, sem consumir um único grama de combustível, eles poderão girar não só as rodas motrizes de carrinhos, caminhões e tratores de brinquedo, mas também as hélices e pás de modelos de barcos, barcos e navios. É importante fabricar corretamente o motor com quaisquer dimensões pré-determinadas. Autor: V.Zavorotov
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