Вдохновение от кинетического искусства
Идея создания этого футуристического ветряка принадлежит не мне, а немецкому художнику Майклу Хисчеру, автору кинетических скульптур. В отличие от статичных произведений, его творения находятся в постоянном движении. Как гласит описание у одной из работ в московском парке «Зарядье», элементы конструкции настолько точно сбалансированы, что приходят в движение от малейшего дуновения ветра. Легкость, равновесие и взаимодействие со временем — вот суть этих инсталляций. Меня поразила завораживающая, почти медитативная игра лопастей, которые то плавно поворачиваются, то замирают в невесомости. Это впечатление оказалось даже сильнее, чем от знаменитого парящего моста, и у меня родилась идея создать подобное произведение для своего дачного участка, чтобы удивлять гостей и наслаждаться созерцанием.
Ветряк моей конструкции
Главная особенность конструкции — возможность легкого вращения лопастей в вертикальных плоскостях и их ступицы — в горизонтальной. Ключевую роль здесь играют качественные подшипники. Идеальным решением было бы выточить ступицу под покупные подшипники, но, не имея доступа к токарным работам, я начал искать альтернативные варианты.
Поиск деталей и материалов
Первой задачей стал поиск подшипников. Друг предложил разобрать для этого спиннер — популярную игрушку для вращения пальцами, известную своим легким ходом. Однако мода на них прошла, и найти спиннеры в магазинах оказалось сложно. Чудесным образом один экземпляр за 20 рублей обнаружился в газетном ларьке, хотя его подшипник уже успел слегка заржаветь, но вращение сохранил. Внутри использовался подшипник типоразмера 608 с посадочным диаметром вала 8 мм, что вполне подходило для моей задумки. Еще два таких же подшипника нашлись в гараже.
Для лопастей (или «крыльев») я выбрал прямоугольную дюралюминиевую трубу сечением 20x40 мм, купленную на строительном рынке.
Изготовление ступицы
Самой сложной частью стала ступица, которая служит обоймой для подшипников. После долгих поисков на свалке металлолома я нашел кусок стальной трубы с внутренним диаметром 22 мм. Пришлось поработать круглым напильником, чтобы убрать внутренний сварочный шов, мешавший посадке подшипника.
Пластмассовый корпус спиннера я использовал как основу для вертикальной оси. Отпилив лишние «ушки», я получил крепление с подшипником по центру, которое зафиксировал на отрезке дюралюминиевого уголка 40x40 мм винтами М4. В центре было важно сделать отверстие, чтобы внутреннее кольцо подшипника не терлось, и для головки болта, выполняющего роль вертикальной оси.
Поворотная ступица: 1 - лопасть (крыло) из алюминиевой трубы 20*40 мм; 2 - гайка колпачковая М8; 3, 6, - шайба; 4 - ось лопасти (болт М8х60); 5 - гайка М8; 7,12 - подшипник 608 (3 шт); 8 - корпус ступицы (труба с внутр. диаметром 22 мм); 9 - вертикальная ось вращения (болт М8х20); 10 - дистанционная втулка; 11 - корпус подшипника вертикальной оси (доработанный спиннер); 13 - держатель ступицы (уголок 40*40 мм); 14 - шуруп (2 шт); 15 - рейка ветряка (дерево); 16 - винт М4 (3 шт.)
Лопасть (крыло) ветряка в сборе: 1 - лопасть; 2 - стабилизатор; 3 - винт М4 (2 шт.)
Сборка механизма
Подшипники для горизонтальных осей (болты М8х60 мм) я аккуратно запрессовал в стальную трубу-обойму, используя молоток и оправку. Гайки затянул плотно, чтобы зажать внутренние кольца подшипников, так как позже подтянуть соединение будет невозможно. Для вертикальной оси в стенке трубы посередине было просверлено отверстие с резьбой М8.
Важный совет: не стоит заполнять подшипники густой консистентной смазкой — она затрудняет вращение. Лучше использовать несколько капель жидкого моторного масла.
Изготовление и балансировка лопастей
Лопасти были изготовлены из отрезков дюралюминиевой трубы. К каждой с одной стороны винтами М4 был прикреплен стабилизатор из дюралюминиевого листа толщиной 1 мм. Я сделал их в виде прямоугольников 160x200 мм, но форма может быть любой — главное, сохранить симметрию, чтобы не смещался центр масс. В оригинале у Хисчера используются кольца.
Ось лопасти представляет собой болт М8х60, вращающийся в подшипнике 608
Детали поворотной ступицы
Секрет движения скульптуры заключается в смещении оси вращения лопасти из-за установки стабилизатора. Чтобы лопасть не просто свисала стабилизатором вниз, а могла сохранять любое положение, нужно точно найти точку ее баланса. Я сделал это с помощью ножа, зажатого в тисках: укладывая собранную лопасть на лезвие и сдвигая ее, я нашел положение равновесия и просверлил в этом месте отверстие диаметром 8 мм под ось. Даже один винтик может нарушить балансировку. Динамическую балансировку я не проводил — для невысоких оборотов она не критична.
Ступица ветряка, закрепленная на стойке
Финальная сборка и установка
Сборка проста: на вертикальную ось надевается дистанционная втулка, накручивается трубка-обойма с подшипниками, и соединение затягивается. Лопасти надеваются на горизонтальные оси и фиксируются гайками (колпачковые смотрятся эстетичнее). Дюралюминиевый уголок крепится шурупами к деревянной вертикальной стойке, которая вбивается в землю с контролем по отвесу. Важно, чтобы сечение стойки позволяло лопастям свободно вращаться вокруг нее.
Принцип работы и впечатления
Как же работает эта конструкция? В теории, при постоянном и ровном ветре ветряк должен просто сориентироваться и остановиться. Но на практике ветер всегда меняет направление и силу, даже незначительно. Именно эти микроколебания заставляют скульптуру пребывать в непрерывном, хаотичном движении. Стабилизаторы отвечают за поворот по горизонтали, а асимметричное крепление лопастей заставляет их вращаться из-за разницы в парусности.
У меня все получилось! Даже при легком ветерке можно бесконечно наблюдать за медленным, непредсказуемым танцем лопастей. Это отличный объект для медитации, настраивающий на философский лад. А заодно мой кинетический релаксатор отлично справляется с ролью необычного пугала, эффективно отпугивая птиц от грядок.
Андрей ВОЖЕ,
пос. Николина Гора (Московская обл.)