Делаем кинетическую скульптуру своими руками

Сразу скажу, что этот футуристический ветряк придумал не я. Автор этой кинетической скульптуры (то есть не статичной, всем привычной, а подвижной) немецкий художник Майкл Хисчер. «Движущиеся элементы централизованно прикреплены к осям работы и настолько точно уравновешены, что даже малейший ветерок будет приводить их в движение. Мягко сбалансированные крылья каждой скульптуры... находят свой центр в невесомости.

Кинетическая скульптура четырехмерна - когда ее крылья беспорядочно и непредсказуемо скользят по воздуху, они имеют дело с прохождением времени... Легкость и равновесие - их тема, время - их сущность». Так написано на табличке рядом с конструкцией, которую я впервые увидел в московском парке «Зарядье». Есть что-то таинственное в этих лопастях, то поворачивающихся, то замирающих, словно «задумывающихся» о чем-то. Творение Хисчера произвело на меня впечатление даже большее, чем знаменитый парящий мост над Москвойрекой, и я задумал соорудить что-то похожее у себя на дачном участке. Вот народ-то будет дивиться!

Вся соль этой конструкции в очень легком вращении лопастей в вертикальных плоскостях и их ступицы в горизонтальной. Тут нужны хорошие подшипники. Конечно, их можно было бы купить, затем выточить под них ступицу - получилось бы качественно и технически безупречно. Но я не токарь, знакомых, кому можно было бы заказать такую работу, нет, поэтому решил поискать какой-нибудь обходной вариант

Сначала озадачился поиском подходящих подшипников. Приятель, с которым я поделился своей сумасбродной идеей, посоветовал взять их из спиннеров.

Помните, были одно время популярны такие игрушки - их крутили между пальцами и дети, и взрослые. Действительно, вращение у них очень легкое - то, что надо для задуманной конструкции. Но оказалось, что повальное увлечение (а скорее, какой-то массовый психоз) прошло, и спиннеры напрочь исчезли из продажи. В интернет-магазинах они еще встречаются, конечно, но мудрить с оформлением заказа и доставкой попросту не хотелось. Буквально чудом в захудаленьком газетном ларьке нашелся один спиннер - самый простейший, за 20 рублей. Похоже, он валялся на прилавке (или под ним) так долго, что подшипник уже успел немного заржаветь.


Однако сохранил свое легчайшее вращение. Жаль, что в наличии была только одна такая безделушка. Изучение показало, что в ней использован подшипник 608. Диаметр вала 8 мм мне показался вполне подходящим для будущей конструкции. Еще пара подшипников того же типоразмера удачно обнаружились в гараже. А сами лопасти, или крылья, как их именуют в оригинале, решил сделать из прямоугольной дюралюминиевой трубы сечением 20x40 мм, приобретенной на строительном рынке.

Самое сложное - сделать ступицу для лопастей, она же обойма для подшипников. В результате довольно долгих блужданий по свалкам различного металлолома подобрал там кусок стальной трубы с внутренним диаметром ровно 22 мм, что и требовалось. Правда, труба была со швом, чуть выступающим внутрь и мешающим посадке подшипника. Пришлось вооружиться круглым напильником и устранить эту неровность.

Пластмассовый спиннер - это уже своего рода обойма под подшипник, и я решил использовать его под установку вертикальной оси ветряка. Безжалостно отпилил ушки с тяжеловесами и получил «крокозябру» (прекрасно понимаю, что это слово не техническое и даже не литературное, но точнее, по-моему, получившуюся деталь не назовешь) с подшипником по центру. Винтами М4 закрепил ее на отрезке дюралюминиевого уголка 40x40 мм. По центру надо не забыть сделать отверстие, чтобы внутреннее кольцо подшипника не терлось по металлу, к тому же, в него должна входить головка болта, который будет выполнять роль вертикальной оси вращения ветряка.

Легкими ударами молотка (лучше использовать оправку) посадил подшипники горизонтальных осей в трубу. Предварительно закрепил в них сами оси, представляющие собой болты М8х60 мм. Туго затянул гайки, зажав между ними и головками болтов внутренние кольца, ведь если соединение разболтается, подтянуть его будет невозможно, не вынув подшипника. Для установки вертикальной оси ступицы служит отверстие с резьбой М8, сделанное в стенке посередине (по длине) трубы.

Кстати, обратите внимание: подшипники не следует забивать консистентной смазкой - она затруднит вращение, лучше капнуть несколько капель жидкого моторного масла.


Теперь дело за лопастями. Отрезал кусок прямоугольной трубы. С одной стороны прикрепил к нему стабилизатор из листа дюралюминия толщиной 1 мм. Я сделал просто прямоугольники 160x200 мм, но тут можно проявить фантазию. В оригинале, например, стоят стабилизаторы в виде колец. Как мне кажется, они могут быть любой формы, но обязательно симметричными, чтобы не нарушить центр масс лопасти. Винтами М4 закрепил стабилизаторы к лопастям. Оба крыла, разумеется, совершенно одинаковые.

Тайна «скульптуры» кроется в том, что из-за установки стабилизатора на одной из сторон лопасти, ее ось вращения смещается в сторону более тяжелой части (если мы хотим, чтобы лопасть сохраняла произвольное положение в пространстве, а не всегда смотрела стабилизатором вниз). Это очевидно, но такая простейшая асимметрия выглядит очень забавно. И здесь важно точно найти место этой оси. Для этого я зажал в тисках ручку ножа, а на острое лезвие поставил собранную лопасть. Сдвигая ее по долям миллиметра влево-вправо, определил точку равновесия и сделал в ней отверстие диаметром 8 мм под ось. Даже замена одного винтика крепления стабилизатора может нарушить статическую балансировку. А динамическую балансировку я не проводил: непонятно,
как ее выполнить в домашних условиях, да и не нужна она, пожалуй, поскольку обороты здесь невысокие.

Сборка ветряка элементарна. На вертикальную ось устанавливаем дистанционную втулку, накручиваем отрезок нашей трубки-обоймы и затягиваем соединение. На горизонтальные оси надеваем лопасти и притягиваем их гайками. Лучше, если они будут «колпачковые»: с ними законченное изделие выглядит наряднее. Дюралюминиевый уголок закрепляем шурупами на деревянной рейке и устанавливаем ее строго вертикально (вбиваем в землю), воспользовавшись для контроля отвесом. Сечение рейки должно быть таким, чтобы лопасти, встав вертикально, могли свободно описывать вокруг нее круг, поворачиваясь по ветру.


Ну и последний вопрос - он самый интересный, наверное: «Как это все работает!?» По идее, такой ветряк должен сориентироваться по ветру, в горизонтальной и вертикальной плоскостях, - и на этом его движение прекратится. Так в теории и будет, если бы ветер дул постоянно, ровно и в одном направлении. На практике же такое бывает крайне редко. Направление и сила ветра постоянно меняются, пусть и незначительно, а значит, наша скульптура будет находиться в постоянном движении. По горизонтали - за счет стабилизаторов, а лопасти будут крутиться благодаря разности их наветренных площадей с двух сторон асимметрично установленной оси. Во всяком случае, у меня все работает! Даже при слабом ветерке наблюдать за медленными хаотическими движениями лопастей можно бесконечно долго. Неплохой объект для медитации получился. Настраивает мысли на философский лад. А заодно работает у меня на участке в роли необычного... пугала, отлично отгоняющего непрошенных пернатых от посадок.