Термоакустика так бы и осталась теоретической наукой для лабораторий и физкабинетов, если бы не предшествующие изобретения в другой отрасли физики - термодинамике. Она получила новый период возрождения с изобретением теплового двигателя Стирлинга. Произошло это еще в 19 веке, и практически сразу привело буквально к революции в технической сфере. Тепловую энергию стали широко использовать во всевозможных двигателях. А вот разбираемое нами сегодня изобретение относится именно к термоакустике – науке о взаимодействии звука и тепла. Вы спросите, причем тут двигатель и генератор? Давайте разбираться по порядку.
Принцип работы термоакустического двигателя
Это импровизированное устройство собрано буквально из подручных материалов, или даже их остатков. Однако это не мешает ему называться генератором на основе двигателя, добывая электричество из тепла. В основу этого явления положен принцип создания акустических волн, пропускаемых через резонатор с двумя мембранами, создающими резонанс. На верхней из них расположен магнит, вибрирующий от этих волн с определенной частотой. Это приводит к образованию магнитного поля, улавливаемого катушкой индуктивности. Она в свою очередь способна производить электрический ток, передаваемый потребителю.
Основой данного изобретения является верхний модуль – термоакустический преобразователь или двигатель. По сути это стеклянная трубка, которая поделена на три зоны:
- Зона нагрева – в ней происходит нагревание воздуха или газа;
- Зона регенератора – вещества, которое поочередно контактирует с холодным и горячим воздухом;
- Зона охлаждения – в которой понижается температура воздуха.
Материалы и инструменты
Для создания двигателя-генератора нам понадобятся следующие ингредиенты:
- Стеклянная термостойкая трубка;
- Отрезок металлической трубы;
- Несколько сантехнических ПВХ уголков;
- Кусок картонной трубки;
- Резиновый шар или перчатка для мембран;
- Изолента;
- Моток металлической ваты или мочалки для мытья посуды;
- Неодимовый магнит;
- Катушка индуктивности;
- Небольшой отрез салфетки для мытья посуды;
- Деревянная подкладка под наружную розетку или выключатель;
- Герметик, клей.
Из инструментов можно посоветовать иметь то, что всегда должно быть под рукой у настоящего любителя мастерить: нож, плоскогубцы, кусачки, отвертка, клеевой и силиконовый пистолет.
Собираем термоакустический генератор
Конструкция двигателя собрана на основе каркасных медных трубок и одной стеклянной. Объединяет их резонатор - важная и необычная деталь этого двигателя. В ней то и происходит перемещение звуковых волн, создаваемых регенератором.
Это простая картонная трубка, в середине которой находится мембрана, не дающая воздуху совершать кругооборот. Если исключить этот элемент, то колебаний в верхней мембране, которая находится в горловине резонатора, попросту не будет.
Автор видеоролика предпочел разрезать трубку наполовину, и натянуть на одну из частей отрезок резиновой медицинской перчатки в качестве нижней мембраны. Шов соединенных фрагментов резонатора он обмотал изолентой.
Горловину резонатора он расширил специально чтобы усилить действие звуковых колебаний от регенератора на верхнюю мембрану. Ее он сделал из более плотной резины воздушного шара. На днище трубки установлена деревянная подложка под наружные выключатель или розетку для устойчивости установки.
Стеклянная трубка-двигатель представляет собой пробирку, в середину которой помещен кусок металлической ваты или стружки. После зоны регенерации должно происходить охлаждение воздуха, чему способствует смоченный в воде отрезок ткани, обмотанный вокруг основания пробирки. За счет перемещения воздуха через две противоположные температурные среды происходит интенсивная генерация звуковых волн.
Завершающей частью двигателя является небольшой, но мощный неодимовый магнит. Он то и создает небольшие, но очень частые колебания, передающиеся от мембраны под воздействием звука.
Чтобы превратить этот термоакустический двигатель в генератор нам понадобится катушка индуктивности или простейший соленоид. Этот элемент можно сделать своими руками, намотав медную проволоку на катушку, например, от рыболовных снастей. Главное условие – внутренний диаметр ее должен быть больше диаметра магнита.
В качестве передатчика тепловой энергии для установки небольших размеров можно использовать обыкновенную свечу или кусочек сухого спирта, а заодно и сравнить получаемую мощность от разных источников тепла.
В проводимом эксперименте автор демонстрирует эффект от приближения катушки индуктивности к магниту и ее отдаления. Поскольку накопительная емкость в данной электрической цепи отсутствует, разница ощутима мгновенно.
Закрепив катушку в зоне магнитного поля, можно получать от такого генератора электроэнергию для питания, например, светодиодной панели или фонарей.
Заключение
Конечно же такое изобретение на сегодняшний день нельзя считать полностью законченным и полноценным. Оно требует доработки, поскольку сам автор признается, что вибрация от звуковых волн достаточно ощутимая. Корпус двигателя легок, и не содержит никакого стабилизатора, да и сама конструкция хлипковата. Однако сам факт получения электричества от тепла нельзя не признать. Возможно ваша модернизация данной установки приведет к грандиозному прорыву в области альтернативной энергетики, и мир наконец-то получит источник дешевой чистой энергии без вреда для нашей планеты.
