Solrad

Opis

Princip rada solarnog motora zasniva se na promeni pritiska vazduha u cilindrima usled promene njihove temperature.
Stepen iskopišćenja ovog motora je izuzetno mali, ali uprkos tome motor ima prilično jak obrtni moment.
Broj obrtaja motora je takođe mali. Neopterećen motor postiže 0,5 obrtaja u minuti, što iznosi 30 obrtaja za jedan sat.
Najbolju primenu motor ima kao pogon za zalivanje male bašte se cvećem, pokretanje male jezerske fontane, punjenje rezervoara vodom, pumpanje vazduha pod malim pritiskom i slično.
Mehanički rad motora teško je direktno iskoristiti za druge namene (dobijanje električne energije na primer) zbog njegove male snage.
Motor za svoj rad koristi toplotnu energiju Sunca i u njenoj odsutnosti (pri oblačnom vremenu, noću ili zimi) neće raditi.

Glavni delovi

Motor se sastoji od:

suncobrana (napravljenog od stiropora),
3 cilindra (konzerve kapućina, limenke, konzerve za farbu i sl.),
3 klipa (napravljenih od dečjeg balona i plastičnog kruga zalepljenog za balon),
3 klipnjače (bakarna žica prečnika 1 do 2mm²),
3 ležišta (kao ovde cevi od mina za hemiske olovke ili malih kugličnih ležajeva),
6 držača cilindara (od drvenih letvica ili žice. Ovde su prednja 3 komada napravljena od žice a zadnja 3 od uvezanih letvica),
osovine sa radilicom (gvozdena savijena šipka od kišobrana prečnika 1 do 2mm),
nosača (drvene letvice za koju je fiksirana osovina i suncobran).

Konstrukcijski detalji

Suncobran

Namena suncobrana je da spreči prolaz toplote Sunca do cilindara kada se ovi nalaze iza njega.
Za pričvršćivanje osovine ovde je za suncobran zalepljena drvena letvica sa metalnim držačem.
Suncobran je još potrebno pričvrstiti na nosač zbog bolje stabilnosti.
Stiropori nalepljeni sa strane služe za zaštitu cilindara od toplote i kada motor nije postavljen pod pravim uglom u odnosu na Sunce.
Za bolju zaštitu od toplote poželjno je na zadnji deo suncobrana postaviti aluminijumsku foliju (za pakovanje namirnica).
Dimenzije suncobrana trebaju biti takve da cilindri budu udaljeni 1 do 2 cm od njega, i da se mogu u njemu slobodno okretati.
Oblik suncobrana ne mora obavezno biti ravan polukrug. Ako se cilindri ne stižu dovoljno ohladiti može se povećati i na recimo ¾ kruga.
Umesto stiropora moguće je koristiti i pogodno oblikovanu pur-penu.
Korišćenje kišobrana ili sličnih stvari nije moguće jer je potrebno obezbediti i izolaciju toplote a ne samo osenčavanje cilindara.
Ukoliko postoji takva mogućnost potrebno je nastojati da se deo motora sa suncobranom postavi dalje od bilo kakvog izvora toplote, odnosno da se stavi na hladnijoj poziciji.

Cilindar

Cilindri prikazani ovde napravljeni su od 3 konzerve kapućina otprilike 650cm³ zapremine.
Prečnik konzervi je 8cm a visina im je 13cm.
Umesto njih mogu se koristiti i bilo koje druge (konzerve za farbu, limenke, konzerve za kisele krastavce, kutije za kafu, metalni burići za pivo i sl.) Bitno je jedino da su od metala, da se na njih može montirati klip i da ne propuštaju vazduh.
Cilindri su međusobno spojeni pod uglom od 120^o i oni se tokom rada okreću oko svoje osovine.
Da bi se cilindri grejali na toploti sunca potrebno je da budu obojeni u crno ili kao ovde nagaravljeni dimom.
Za otvoreni kraj cilindra lepi se klip tako da se ostvari potpuna nepropusnost za vazduh.

Klip

Klip je najlakše napraviti od dečjeg balona, kondoma, tanke gume ili sličnog materijala na koji se lepi krug od plastike.
Klip se svojim spoljnim obodom lepi za cilindar, a sredina mu se lepi za krug od plastike oko 1 do 2cm manjim od umutrašnjeg prečnika cilindra.
Veličina plastičnog kruga direktno određuje hod klipa unutar i izvan cilindra.
Ako je cilindar veće zapremine onda i plastični krug treba biti srazmeran njemu kako bi se obezbedio dovoljan hod klipa.
Običan lepak nije pogodan za lepljenje klipa jer se nakon sušenja stvrdne i usled stalnog pomeranja klipa dolazi do njegovog postepenog odlepljivanja.
Umesto lepka praktičnije je koristiti silikonski kit jer on i nakon sušenja ostaje elastičan.
Umesto lepljenja mogu se i dva plastična kruga zašrafiti sa strana kroz probušeni balon što čini lakšim montažu radilice za plastični krug.
Prilikom takvog spajanja potrebno je obratiti pažnju na potpunu hermetičnost vazduha unutar cilindra.
Još bolje je na takvom spoju pre spajanja staviti mali sloj silikonskog kita na obe strane balona.
On će u tom slučaju obezbediti potpunu hermetičnost klipa i cilindra.

Klipnjača

Klipnjača je ovde napravljena od obične prave bakarne žice 1 do 2mm² prečnika.
Najlakše je za nju koristiti žicu kakva se inače koristi u kućnim elektroinstalacijama. Samo je potrebno skinuti elektroizolacioni sloj sa nje.
Sa jedne strane klipnjača je spojena sa klipom a sa druge sa srednjim ležištem.
Na klipu klipnjača je spojena za plastični krug.
Za plastični krug klipnjača se može zalepiti ili zalemiti za šraf ako je klip napravljen od 2 kruga između kojih je guma.
Njena uloga je da prenosi mehanički rad sa klipa na srednje ležište.
Budući da je srednje ležište (na radilici) pomereno u odnosu na ostala ležišta (osovinu), na taj način vrši se privlačenje/odbijanje klipa u odnosu na ležište.
Kako su cilindri postavljeni pod uglom od 120^o, u položaju kada je jedan cilindar osvetljen, on će se odbijati od srednjeg ležišta a ostala dva će se privlačiti i obratno i samim tim će se vršiti i okretanje cilindara oko osovine.

Ležišta

Zbog malog broja obrtaja, malog prečnika osovine kao i relativno velikog obrtnog momenta ovde nisu upotrebljeni kuglični ležajevi.
Njihovu funkciju ovde obavlljaju cevčice od metalne minice za hemisku olovku. Za dva spoljna ležaja pričvršćeni su cilindri, a za srednji sve 3 radilice.
Zbog lakše konstrukcije ovde su klipnjače jednostavno zalemljene za srednje ležište.

Držači cilindara

3 prednjih držača ovde je napravljeno od bakarne žice zalemljene za cilindre sa jedne i prednje ležište sa druge strane.
Zbog toga što obične bakarne žice ne mogu osigurati dovoljnu stabilnost, zadnji držači napravljeni su od 3 drvene letvice.
Letvice su postavljene tako da formiraju zvezdu sa krakovima od 120^o.
Sa jedne strane zadnji držači zalepljeni su za cilindre a sa druge osovina prolazi kroz njih, i nastavljaju se još oko 2cm dalje od osovine.
Oko osovine je kružno na oko 1,5cm od nje obmotana bakarna žica oko ovih letvica.
Žica je obmotana i sa druge strane ovih letvica i na taj način ona dodatno učvršćuje konstrukciju.

Radilica

Osovina sa radilicom je u stvari najobičnija čvršća žica pogodno savijena.
Za ovu namenu može odlično poslužiti gvozdena šipka iz kišobrana. Prečnik joj je toliki da bez problema prolazi kroz metalnu minicu hemiske olovke.
Jedan kraj osovine pričvršćen je na štitnik, a drugi na nosač.
Na osovini se nalaze dva ležišta koja su fiksirana za cilindre, a na radilici jedno koje je preko klipnjača spojeno na klipove.
Osovina se u stvari ovde ne okreće već se oko nje okreću cilindri.

Nosač

Nosač služi da ponese kompletnu konstrukciju motora.
Njega je potrebno postaviti tako da cilindri budu tokom najvećeg dela dana izloženi toploti Sunca.
To zbog kretanja Sunca nije moguće postići tokom celog dana, pa se zato bira kompromisno rešenje.
Takođe ako je bitno da imamo koristan rad motora samo u nekom vremenskom intervalu (recimo od 13:00 do 15:00), potrebno je postaviti nosač tako da cilindri budu najviše izloženi suncu upravo u ovom vremenskom periodu.
Nosač treba biti čvrsto pričvršćen za suncobran i osovinu.
Bitno je obratiti pažnju na to da je osovina ovde fiksirana za nosač, a da se okretanje cilindara vrši oko fiksirane osovine.

Princip rada

Za vreme rotacije cilindara uvek je bar 1 cilindar uvek zaklonjen od toplote sunčevih zraka i bar 1 izložen njima.
U cilindru koji je zaklonjen vazduh će se skupiti i samimi tim povući svoj klip. Klip povlači za sobom klipnjaču. Klipnjača privlači srednje ležište na radilici osovine pa samim tim tera cilindre na okretanje oko osovine.
Osovina je postavljena tako da je klipnjača postavljena ka sredini štitnika. Njen najpogodniji položaj može se kasnije odrediti eksperimentalno.

Sa druge strane u cilindru koji nije zaklonjen pritisak će se povećavati, klip će odgurnuti klipnjaču a ova srednje ležište na radilici.
Kako je osovina sa radilicom nepokretna, izvršiće se kretanje cilindra oko osovine.

Treći cilindar postavljen je ovde kako bi osigurao pokretanje iz ravnotežnog položaja, odnosno samostalno startovanje motora po dolasku Sunca. Sa dva cilindra to se ne bi moglo omogućiti, a i moguće je da se usled spore rotacije cilindara motor sam pri normalnom radu dovede u takav položaj (90^o u odnosu na radilicu) da se rotacija ne bi mogla nastaviti.

Dimenzije, karakteristike, poboljšanja

Motor prikazan ovde napravljen je od 3 konzerve kapućina od otprilike 650cm³ zapremine. Njegov prečnik je 8cm a visina 13cm.
Radilica je pomerena 7mm od osovine, tako da je ukupni pomeraj klipa 14mm. Na prvom testiranju motora postizano je samo 0,25 obrtaja u minuti, odnosno 15 obrtaja za sat.
Motor je moguće izgraditi u dve varijante:

sa rotirajućim cilindrima - ovde prikazan
sa rotirajućim suncobranom - kada suncobran rotira oko cilindara

Zadnji testovi pokazali su da verzija sa rotirajućim cilindrima postiže veću izlaznu snagu i da je zbog svog fiksiranog suncobrana teže lomljiva.
Motor je veoma spor, rotacije ispod 1 obrtaja u minuti ali sa relativno jakim uvrtanjem. Koristeći veće cilindre pritisak (u zavisnosti od jačine sunca) može narasti do oko 0,1 njutnmetar kada je hod membrane oko 2cm, tako da se iz motora može izvući snaga od preko 10mW.
Ova izlazna snaga može se uvećati tako što se:

koriste veći cilindri
koristi veći broj cilindara
iza svakog cilindra postavi reflektor od aluminijumske kuhinjske folije da bi se koncentrisala sunčeva svetlost. (izlazna snaga će se duplirati).

Komentari

http://www.ptt.rs/korisnici/t/r/trifunov/