О журнале    Авторам    Реклама    Распространение    Избранное    События    Контакты    NEW! Проекты 
Журнал световых решений ИЛЛЮМИНАТОР: Свет меняет качество!
Русский
English


В номере Архив номеров
Иллюминатор - журнал световых решений :: ЗЕРКАЛА АЛЬБЕРТА ШОЛОХОВА ::
Новости
Форум
Получить журнал
График выхода
Каталог компаний
Работа
Регистрация
Семинары
 
 
Логин:
Пароль:
 
Новый пользователь
Забыл пароль

 
 
 
Расширенный поиск

Сделать стартовой
Добавить в избранное
На главную



Rambler's Top100

ЗЕРКАЛА АЛЬБЕРТА ШОЛОХОВА

Новости светового рынка

Номер журнала: 1(9)-2004
Рубрика: Световое оборудование: фонари, светильники, прожекторы, лампы ...
Автор статьи: Николай Дорожкин

Если вам скажут, что можно зажечь костер солнечными лучами, от раженными плоским зер калом, не спешите кру тить пальцем у виска и вспоминать академичес кую комиссию по борьбе с лженаукой. Плоские зер кала — они тоже быва ют разные … Да и лучи имеются в виду не какие нибудь, а солнечные — это уже много значит

Что может Солнце

Излучаемая Солнцем энергия настолько велика, что даже ее миллиардной доли хватает на освещение и обогрев земного шара. Только за одну минуту на каждый квадратный сантиметр поверхности Земли поступает количество тепла, достаточное для нагревания двух граммов воды на один градус Цельсия. А самая обыкновенная лупа — увеличительное стекло может так сконцентрировать солнечные лучи, что от ослепительно яркой точки в фокусе загорится сухая щепка, клочок ваты или бумаги. Известны даже случаи, когда небольшой дефект в оконном стекле срабатывал подобно линзе, и солнечный луч приводил к пожару в комнате!

Хорошо фокусирует солнечные лучи и вогнутое зеркало — отражатель. Интересно наблюдать, как в фокусе такого зеркала диаметром около одного метра лучи Солнца создают миниатюрное изображение нашего светила. Но надо быть осторожнее с этим «солнышком» — несмотря на малый размер, у него температура почти как на поверхности Солнца; во всяком случае, оно может расплавить не только сталь, но даже вольфрам и самые тугоплавкие вещества!Такой опыт поставил в Москве профессор В. К. Цераский. Это было в самом начале прошлого века, но до сих пор энергия Солнца используется человеком недостаточно. В самом деле, если Солнце может на Земле плавить металлы, почему бы ему не раскочегарить водяной котел теплоэлектростанции?

Во второй половине ХХ века были созданы электрические солнечные батареи. Их действие основано на применении кремниевых фотоэлементов, которые преобразуют световую энергию в электрическую. Особенно широко эти батареи используются в космонавтике для энергоснабжения космических кораблей и орбитальных станций. Однако надвигающийся энергетический кризис побуждает людей все активнее применять солнечные батареи для земных бытовых нужд. Они могут питать не только калькуляторы, но также радио и телевизионные приемники, компьютеры, осветительные и даже нагревательные приборы. В Институте электрификации сельского хозяйства РАСХН под руководством академика Д. С. Стребкова уже разработаны балконные электростанции на основе солнечной батареи и аккумулятора. Самая малая такая «электростанция» обеспечивает питание электрической лампы и телевизора — на случай отключения электроэнергии.

Что лучше?

Такой вопрос может возникнуть при сравнении достоинств и недостатков энергоустановок на базе отражателей концентраторов и солнечных батарей. Здесь важно учитывать область применения. Солнечные батареи работа ют даже в пасмурный день и при искусственном освещении, однако их КПД в 2 —3 раза ниже, чем у зеркальных концентраторов. Кроме того, эффективность их работы снижается при повышении температуры, а со временем вообще падает до нуля. Учтем также, что в космосе, на высоте полета орбитальных станций, есть еще остаточная аэродинамика, и поэтому большое значение имеет парусность космического аппарата. Именно она приводит к необходимости время от времени доразгонять объект, затрачивая немалое количество топлива. Так вот, площадь зеркальных концентраторов на борту космического объекта в несколько раз меньше площади солнечных батарей, припрочих равных условиях. Хронический энергетический голод на орбитальных космических станциях (это и честно отработавший «Мир», и нынешняя МКС) привел к тому, что идея размещения в космосе настоящей теплоэлектростанции засела в головах самых упорных технарей ракетнокосмической корпорации «Энергия». Ведь концентратор солнечных лучей, установленный на борту орбитальной станции, может, нагревая котел с теплоносителем, постоянно обеспечивать станцию электроэнергией и теплом для экипажа.

Значит ли это, что в космосе, да и в солнечных местностях Земли лучше использовать зеркала концентраторы? И температуры они дают в тысячи градусов, и время над ними не властно, и практически никакой парусности … Всё так, но вогнутое зеркало — это из делие, требующее высокой точности изготовления. Увеличение его мощности ведет к увеличению размеров. Но чем больше диаметр зеркала, тем сложнее оборудование для его изготовления. А космос, в свою очередь, накладывает на изделия свои строгие ограничения — по размеру и массе. Так что качественный зеркальный концентратор солнечных лучей — очень дорогое удовольствие. Отсюда следует, что его надо удешевить.

Знаете, как ставится задача в наших ракетно космических КБ? Изделие должно наилучшим образом выполнять свои функции и быть приэтом легким, недорогим, максимально простым в изготовлении, по возможности красивым, и … желательно, чтобы оно «еще и на скрипочке играло»… Но самое интересное, что всегда находится человек, который берется поставленную задачу решить. Для этого хорошо иметь высшее техническое или физико математическое образование, достаточно большой опыт научно исследовательских и опытно конструкторских работ, знать возможности производства на своем предприятии и в других фирмах, но и этого мало. Прежде всего необходимо быть изобретателем!

Такой изобретатель нашелся. Это ведущий научный сотрудник РКК «Энергия» им. С. П. Королева кандидат технических наук Альберт Всеволодович Шолохов.

Божественное откровение

Что значит сделать концентратор солнечных лучей «легким, недорогим и максимально простым в изготовлении»?Спросите об этом компетентного работника Государственного оптического института (ГОИ). Он скажет вам, что имеющееся в ГОИ оборудование позволяет изготовить отражающую поверхность диаметром не более 3 метров, что соответствует мощности гелиоустановки примерно в 3 киловатта. Это предел, «его же не прейдеши». А ведь возрастающее энергопотребление на Земле и в космосе требует создания энергоустановок мощностью в сотни, тысячи и (в обозримой перспективе) в десятки тысяч киловатт. На каком же оборудовании придется вытачивать и шлифовать отражающие поверхности площадью в сотни и тысячи квадратных метров?В сотни гектаров?

Конечно, Альберт Шолохов хорошо понимал, что до изготовления цельных зеркал таких гигантских размеров дело не дойдет. Отражающую поверхность в десятки квадратных метров можно делать сборной — из трехметровых параболических зеркал, изготовленных на базе ГОИ. Но здесь тоже возникают проблемы. Во первых, изготовление каждого такого зеркала требует больших затрат времени и средств. Во вторых, сборка крупногабаритного зеркала на орбите выливается в несколько запусков, поскольку головные обтекатели ракет позволяют выводить на орбиту полезные грузы диаметром до 4 метров. А в третьих … Шолохов просто завелся:n«Я должен придумать такое зеркало — небольшое и легкое, но с высоким КПД и большой мощностью, собирающее солнечные лучи и в точку, и в линию, а главное — чтобы оно было … плоским!»

Плоское зеркало для концентрации лучей в точку и в линию? Шолохов сознавал, что эти требования кажутся абсурдными. Но, повторяю, он завелся. А когда изобретатель, да еще такой упертый, как Альберт Шолохов, заводится, он в глубине души точно знает, что проблема будет решена. Забросив условия задачи в подсознание, ведущий научный сотрудник спокойно занимался текущими работами, но где то на втором третьем плане мыслительных горизонтов непрестанно маячила мерцающим призраком некая удивительно простая конструкция. Такая, знаете, на удивление простая простая, ну проще некуда! Только вот разглядеть эту конструкцию никак не получалось. И так продолжалось не месяц и не два, а побольше года. И вдруг …

Шолохов увидел странный сон — перед самым пробуждением, около 5 часов утра. Да, Альберт Всеволодович — типичный «жаворонок», всем организмом усвоивший истину: кто рано встает, тому Бог подает. Он поднимается на столько рано, что не может опоздать на работу даже при большом желании. От дома до проходной «Энергии» — не более получаса размеренным шагом. Шолохов отводит на дорогу час и двигается кружным маршрутом — по самым безлюдным и бестранспортным путям. В это время очень хорошо думается и изобретается. А в этот раз подумать было о чем — об удивительном утреннем сновидении.

Шолохову снился космос. Вроде бы естественно, если человек с 1966 года, после окончания знаменитого Физтеха, работает на космонавтику. Но в этот раз космос был необычным. Потому что в пронизанном звездами пространстве спящий технарь увидел Господа Бога — таким, как на библейских иллюстрациях работы Гюстава Доре. Взор Всевышнего был устремлен на некий светящийся объект, свободно зависший в прозрачной космической тьме. Неожиданно послышался голос Господа: «Ну молодцы, мужики, — додумались!» И Шолохов увидел наконец в подробностях то самое зеркало, что долго мерцало на периферии его изобретательского мышления. И тут же проснулся.

Полчаса окольных путей и полчаса напрямую к проходной — этого времени хватило на то, чтобы увиденное в чудесном сне обдумать, мысленно начертить, вить техзадание для цеха и предварительный текст заявки на изобретение. А за рабочим столом все заготовленное начало превращаться в расчеты, эскизы, тексты, короче говоря — в рабочие материалы.

Зеркала Шолохова

Чтобы предметно представить себе первое из зеркал Шолохова, стоит для наглядности проделать простой опыт. Возьмите арбуз и отрежьте примерно третью часть. Мякоть из отрезанного сегмента пойдет на десерт, а корка, образующая чашу, пусть послужит моделью вогнутого зеркала. Положите эту «чашу» на стол хвостиком вверх и с помощью циркуля (его ножка установлена в центре, то есть на месте хвостика) расчертите корку концентрическими окружностями, увеличивая радиус каждой на сантиметр. Если теперь тонким острым ножом разрезать арбузную чашу по этим окружностям, получится несколько колец. Последовательно перевернув эти кольца и уложив их на прежние места, вы увидите, что вместо вы сокой чаши на столе расположилась система концентрических кольцевых элементов, лежащих на плоском основании. А теперь уже легко представить, что внутренние стороны колец имеют зеркальные поверхности. Вот и вся модель зеркала Шолохова.

Изготовление настоящего зеркала (не арбузного, а металлического) обходится без разрезания параболического отражателя. Всё делается гораздо проще: кольцевые элементы выполняют на металлическом диске резцом токарного или карусельного станка. Причем количество этих элементов может быть сколько угодно большим — чем больше, тем ближе к плоскости поверхность зеркала. Главное, чтобы внутренние поверхности концентрических колец соответствовали форме исходного отражателя. И тогда это плоское зеркало будет фокусировать солнечные лучи не хуже настоящего параболического рефлектора.

«Как просто!Как же это до примитивности просто!» — не переставал удивляться Шолохов, превращая сновидческий образ в реальный технический проект. Но он хорошо знал, что удачное техническое решение становится простым, когда оно уже изготовлено и испытано. Когда и автор изобретатель, и конструкторы, делавшие рабочие чертежи, и технологи, а главное, начальство увидят реальный эффект. Но до реального эффекта проект надо еще довести.

«Это не будет работать!» — так реагировали почти все, с кем делился Альберт Всеволодович своей идеей. Стандартная фраза звучала на всех этапах — от проектирования до изготовления. Чтобы эффект был как можно более убедительным, Шолохов максимально упростил конструкцию и технологию изготовления опытного образца. Нашли в цехе алюминиевую болванку диаметром менее полуметра, отпилили от нее диск сантиметровой толщины, на токарном станке сделали двенадцать концентрических колец, имеющих острую наружную кромку и пологую внутреннюю поверхность. Наскоро шлифанули эти отражающие поверхности наждачной шкуркой, в фокусе самодельного отражателя укрепили клочок ваты и вытащили демонстрационную модель под скупые лучи неяркого октябрьского солнца.

С помощью коллег Шолохов сориентировал зеркало нужным образом и предложил собравшимся немного подождать. Под снисходительные усмешки начальства и разноголосые реплики на тему «это не будет работать» вата в фокусе отражателя стала темнеть, потом вдруг задымилась, вспыхнула — и сгорела. После некоторого молчания кто то растерянно протянул:«Да а …». «Когда нечего сказать, то и «да» хорошо!!» — мгновенно отреагировал триумфатор.

За свой злой язык Шолохов не раз имел неприятности «по служебной линии», но здесь выпад прошел незамеченным:коллеги были потрясены гениальной простотой решения. Кто то вспомнил давнее прозвище Альберта Всеволодовича «Двойной Нобель» (из за сочетания имени великого физика с фамилией великого писателя), другой увидел в плоском зеркале аналогию с линзой Френеля … Но наибольшее впечатление произвело то обстоятельство, что эффект был достигнут благодаря алюминиевому диску, обработанному на обычном токарном станке — и никаких вам высоких технологий, необходимых при изготовлении традиционных параболических зеркал!

Первое зеркало, концентрирующее солнечные лучи в точку, вдохновило изобретателя на поиски вариантов. Вскоре появился концентратор лучей в линию. Он отличается от предыдущего тем, что узкие отражающие поверхности расположены не на концентрических кольцах, а на параллельных прямых полосах параболического сечения. Основой для этого зеркала служит не диск, а прямоугольная пластина. Далее последовало новое изобретение — концентрирующее устройство, состоящее из множества ячеек прямоугольной формы линейного сечения, расположенных на плоском основании. Каждое последующее решение отличается от предыдущих большей эффективностью, упрощением процесса сборки на орбите или увеличением общей площади отражающих поверхностей.

Зачем это нужно

Помните старорежимную бабушку из Вороньей Слободки? Она не доверяла электричеству, жгла керосиновую лампу с рефлектором и таскала к себе на антресоли бутыли с опасным горючим. Этот карикатурный персонаж убедительно выражал отношение Ильфа и Петрова к отсталым элементам общества, не принимающим технического прогресса в быту. Тогда общественность еще не тревожили мысли о невозобновляемости таких ресурсов планеты Земля, как нефть, газ и уголь. Слова великого Менделеева о том, что использовать нефть как горючее — все равно что топить печи ассигнациями, еще не обрели тогда грозной нынешней интонации. Однако и сегодня человечество мало чем отличается от упрямой консервативной бабули из «Золотого теленка». Но дело не только в том, что горючие материалы земных недр не возобновляются. Исчезая в топках и камерах сгорания, они отравляют земную атмосферу и всё окружающее. Сие тоже есть азбучная истина, но наша цивилизация, похоже, все еще не оторвалась от букваря. Даже американцы понимают, что земная атмосфера — одна на всех, а значит, опасные последствия сжигания нефтепродуктов отразятся и на их «богоизбранном» народе. И американские «яйцеголовые» активно ищут путей возвращения к солнечным электростанциям, потому что наконец сталоясно:это единственно возможный способ получения экологически чистой энергии. Даже ветровые установки оказывают определенное негативное воздействие на окружающую природу.

Значит, приходит время солнечной энергетики. Время электростанций, работающих на Земле и в космосе от концентрированных солнечных лучей. Время плоских зеркал Альберта Шолохова …



Оставить отзыв в форуме ...

Узнать, где можно получить журнал, Вы сможете здесь ...



Добавить компанию в каталог :: Разместить Вашу новость на сайте :: Учетная запись :: Выход

Центр Светодизайна
18.02.2011

ЦЕНТР CВЕТОДИЗАЙНА завершил проект подсветки нового дома приёмов Президента РФ в подмосковных Горках-9

В интерьерном освещении дома приёмов применены осветительные приборы и источники света последнего поколения.
14.09.2010

Освещение фасада и ландшафтное освещение Luxury Village (Барвиха)

Концепция освещения, разработанная специалистами Центра Светодизайна для Luxury Village, имеет два уровня светового планирования: создание общего светокомпозиционного решения и комфортной визуальной среды. Светокомпозиционное решение объединят все архитектурные объекты в единое целое и имеет несколько составляющих: световые доминанты, которыми выступают мосты и площади, и фоновые элементы - фасады и мощение, первичные акценты - витрины и подсвеченные вывески, и вторичные акценты - выносные витрины и покеты, а также дополнительное освещение парковочных зон и деревьев вдоль парковок.
16.07.2010

Сосновый бор. Частная усадьба. Архитектурное и ландшафтное освещение.

Ландшафтная подсветка выполнена с минимумом оборудования (декоративных фонарей), в качестве основного приёма освещения выбрана подсветка с деревьев. Применено сочетание галогенного и светодиодного света в тёплой цветовой гамме.
16.07.2010

Новахово. Частная усадьба. Архитектурное и ландшафтное освещение.

Применены диммируемые галогенные и светодиодные лампы, позволяющие создать разные световые сценарии для дежурного, повседневного и праздничного режимов освещения.
16.07.2010

Дубровка. Частная усадьба. Архитектурное и ландшафтное освещение.

Современная частная архитектура требует продуманных решений и нетрадиционных приёмов освещения. Часто ключ к решению лежит во взаимодействии внутреннего и наружного освещения.
12.07.2010

Дом приемов Президента РФ. Освещение кабинета Президента РФ

Интерьерное освещение.
12.07.2010

Дом приемов Президента РФ. Конференц-зал.

Интерьерное освещение.
12.07.2010

Дом приемов Президента РФ. Переговорная в расширенном составе.

...
12.07.2010

Сочи. Олимпиада 2014.

Освещение олимпийского парка, кроме решения функциональных и архитектурно-художественных задач, носит яркий событийный характер. Динамичный таймлайн двухнедельного олимпийского марафона, расписанный буквально по минутам, непосредственно определяет с...
12.07.2010

Лазурный берег Франции

Ландшафт частного владения на средиземноморской ривьере – живописное сочетание сезонной и вечнозелёной растительности, открытой поляны и тенистого сада, каменистых дорожек и ручья с прозрачной водой.
12.07.2010

Сочи. Красная Поляна. Царский ручей.

Буквально «вертикальный» рельеф, скалы и достойная дендрария растительность, бушующий поток воды – редкостные для России, но вполне типичные для Красной поляны декорации для ландшафтной подсветки. Безусловно, сюда нужно добавить прозрачный, «бриллиан...
16.02.2011

Cоздание индивидуального светового решения для загородного дома и сада заказчика

Создание сайта: Веб-студия NT-Design