Юный техник, 2008 № 04

Далее Сергей приводит схему ветряка, где вместо лопастей применены цилиндры с установленными внутри, них электромоторами. Под действием набегающего ветра на каждый цилиндр начинает действовать сила, смещающая его вбок, и все ветроколесо вращается и приводит в действие электрогенератор.

Все правильно. Сила, существование которой он доказывает теоретически, существует в действительности. Ее в 1860 г. обнаружил немецкий ученый Ганс Густав Магнус. Явление же получило название эффекта Магнуса. Такой же ветродвигатель, что предлагает Сергей, назывался ветряком с цилиндрическими крыльями и в 1926 г. был построен под Берлином.

Ветродвигатель Сергея Полозкова.

О результатах его работы так ничего и не известно, но сегодня к ветрякам такого типа вернулись. На снимке — сделанная в Белоруссии ветроэнергетическая установка «Аэролла» мощностью 100 кВт и диаметром ротора 36 м. В отличие от ветряков, оснащенных обычными винтами вертолетного типа, она работает как в шторм, так и при самом слабом ветре. В результате «Аэролла» дает за год в 2–3 раза больше электроэнергии, чем ветроустановки иных типов.

Учитывая, что юный изобретатель предположил существование физического эффекта, который изучают лишь в институте, Экспертный совет решил удостоить Сергея авторского свидетельства Патентного бюро.

Ветродвигатель с цилиндрическими лопастями Г. Флетнера, Германия, 1926 г.

«Аэролла», Республика Беларусь, 2008 г.

АВТОРСКОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО № 1102

МАКЕТ БЕСПЛОТИННОЙ ГЭС…

…сделал и испытал Иван Двинянинов, десятиклассник из школы № 24, член кружка Технического конструирования СЮТ г. Тулы.

Давно известно, что самую дешевую и экологически чистую энергию дают нам именно большие гидроэлектростанции (ГЭС) мощностью в сотни тысяч и миллионы кВт. Но строительство их — дело государственное, оно требует привлечения огромных средств, затягивается на долгие годы и ведет к затоплению больших площадей земли.

Если же ограничиться мощностями до 25 кВт, то ГЭС становится совсем небольшим устройством, которое можно поставить как на большой реке, так и на ручейке, порою даже не возводя плотины.

В Китае, например, построили 90 тысяч малых ГЭС, 60 тысяч из которых имеют мощность до 25 кВт. Они предназначены для деревень, хуторов, дачных поселков, фермерских хозяйств, расположенных в труднодоступных районах, где подключиться к линии электропередачи сложнее и дороже, чем установить микроГЭС.

Особенно в этом отношении интересны бесплотинные гидроэлектростанции. Проблема же в том, что бесплотинная ГЭС хороша на быстрой горной речке. Но энергия потока воды пропорциональна квадрату скорости, поэтому взять энергию от тихой равнинной речки, которых в России большинство, очень трудно. Выход — повысить скорость потока воды, бьющего на лопатки турбины, а для этого нужно поставить перед турбиной воронку — конфузор.

Физика происходящих здесь процессов не очень проста. Но в общих чертах выглядит так.

Сколько воды вошло в конфузор, столько должно из него и выйти. Если, к примеру, входная площадь конфузора будет в 2 раза больше, чем выходная, то скорость воды на выходе должна увеличиться вдвое. А что получится, если площади станут отличаться в 10, 100, 1000 раз? Неужели на выходе конфузора, опущенного в ручеек, можно получить космические скорости?

Нет, конечно. Поток начнет завихряться, и его скорость снизится. Для уменьшения этого эффекта конфузорам придают особую форму, иногда их снабжают дополнительными насадками и щелями. Но Иван Двинянинов в качестве устройства, концентрирующего энергию потока на роторе турбины, применил систему из трех вложенных одна в другую воронок (см. рис.).

Площадь входного патрубка первой воронки в 3 раза больше выходного и соответствует площади проточной части ротора турбины. Площади входного сечения второй и третьей воронки также в 3 раза больше площади их выходного сечения. Воронки Иван отформовал из стеклопластика.

«Если учесть, что вода несжимаема, — пишет Иван, — то скорость ее в трубе возрастет в 9 раз, а мощность турбины соответственно в 81 раз». Здесь следует внести некоторое уточнение. Судя по чертежу, так не получится. Отношение площадей первой воронки равно трем. Но входные и выходные сечения второй и третьей воронки имеют форму кольца. Соотношение площадей на входе и выходе у них очень велико — 71 и 26 соответственно. Здесь должно начаться образование вихрей, резко возрасти сопротивление.