Юный техник, 2005 № 11 | страница 27
Этот выпуск ПБ мы посвящаем работам Клуба «Юных изобретателей» из г. Сосновый Бор Ленинградской обл. В отличие от многих других юных изобретателей, ребята из этого клуба свои изобретения посылают в Институт патентной собственности и, как это нередко случается, получают на них патенты.
СОЛНЕЧНЫЙ АЭРОСТАТ
Кирилл Дивщепольский, ученик седьмого класса Сосновоборской школы № 2, решил усовершенствовать тепловой аэростат.
Напомним: подъемную силу в таких аэростатах создает теплый воздух, который, как известно, значительно легче холодного. Обычно тепловой аэростат имеет объем 2500 м>3. Вместе с оболочкой, запасом топлива для подогрева воздуха, корзиной и экипажем из 4 человек он весит примерно 800 кг. Подогревается воздух при помощи газовой горелки. Для ее работы на четыре часа полета берут четыре баллона жидкого газа по 40 литров в каждом.
Необходимость поднимать в воздух запас топлива не позволяет аэростату добиться дальности полета более 500 км. В то время как аэростаты, наполненные водородом, способны 500 раз облететь земной шар! Но… Водород дорог, опасен. А гелий, которым его можно заменить, очень дорог. Так что логично, что тепловые аэростаты получили широкое распространение.
Кирилл Дивщепольский задумал создать тепловой аэростат с неограниченной дальностью полета. Устройство его показано на рисунке.
1— трубопровод горячего воздуха;2 — оболочка с легким газом;3 — всасывающая труба; 4 — фотоэлементы;5 — воздуходувка;6 — вихревая труба; 7 — выпуск холодного воздуха;8— аккумуляторы.
Внутри внешней оболочки теплового аэростата расположена еще одна, наполненная водородом или гелием, для создания дополнительной подъемной силы. Воздух во внешней оболочке подогревается солнцем и теплом, которое извлекает из внешней среды вихревая труба. Вот как это предлагает делать Кирилл.
Вся поверхность аэростата покрыта пластинками солнечных батарей, подающими энергию воздуходувке, питающей вихревую трубу. Подробно о ее работе мы писали в «Ют» № 12/01. На выходе трубы создается поток горячего воздуха. Он поступает во внешнюю оболочку аэростата и создает подъемную силу. Часть энергии солнечных батарей направляется в аккумуляторы для подогрева воздуха в ночное время. Таким образом, аэростат получает возможность держаться в воздухе неограниченно долго.
Предложение Кирилла в целом остроумно. Однако применение в качестве теплового насоса вихревой трубы, вероятно, не лучшее решение. Да, вихревая труба проста и имеет малый вес и размеры. Но энергетически она не выгодна. На каждый джоуль электроэнергии, подведенной к мотору ее воздуходувки, дает лишь 1,1 Дж тепла. Хотя более совершенные тепловые насосы, представляющие собою сочетание воздуходувки с турбиной, на каждый джоуль электроэнергии дают 2,5 Дж тепла. При этом они не намного тяжелее вихревой трубы. Как показывают расчеты, с таким тепловым насосом солнечный аэростат Дивщепольского сможет летать и без помощи оболочки с легким газом.
