Category Archives: Двигатель

Паровой двигатель фото: Пароатмосферный двигатель И. И. Ползунова

Моторы из прошлого – Автомобили – Коммерсантъ










1K












1 мин.





























Пар костей не ломит


Фото: Автопилот

Паровая машина – самый известный двигатель внешнего сгорания. Здесь рабочим телом служит вода, которая нагревается топливом за пределами двигателя. Первые проекты паровых автомобилей относятся еще к Исааку Ньютону, однако реально работающие прототипы были созданы только в 1698 году англичанином Томасом Севери. Сначала машину в действие приводила мощная струя пара, бившая из сопла. Но впоследствии Джеймс Уатт значительно усовершенствовал эту модель и в итоге подарил миру не только более эффективный паровой двигатель, но и промышленную революцию.


Фото: Автопилот

В 1769 году Николя-Жозеф Конью задался целью создать тягач для артиллерии, так появилась на свет огромная неуклюжая повозка с гигантским котлом спереди. Это самый известный из предков автомобиля – повозка Кюнью считается первым самодвижущимся экипажем в мире. Она была довольно медленной и неповоротливой, и уже в первой испытательной поездке врезалась в здание Арсенала.

Паровые машины разрабатывались и в нашей стране. Так, небезызвестный Иван Кулибин, чье имя впоследствии станет нарицательным, именно в ходе работы над паровым двигателем изобрел маховик, коробку передач и тормоза.

Автомобили на паровом ходу активно использовались вплоть до середины XX века, более того, именно на паровом автомобиле в 1906 году была преодолена отметка в 200 км/ч.


Паровой машине безразлично, что будет гореть в ее топке, ей не нужна коробка передач, что упрощает конструкцию. Но чтобы добиться достаточно высокого КПД, конструкцию приходится усложнять, и она становится довольно тяжелой

Фото: Автопилот

Имена нарицательные

«Автомобиль на топливе» – вот так незамысловато в патенте было описано изобретение, которое официально признано первым автомобилем в мире. Патент был зарегистрирован Карлом Бенцем в 1886 году.

Бенц использовал двигатель внутреннего сгорания, который придумал и создал его соотечественник Николаус Август Отто. В 1946 году немецкий институт по стандартизации DIN сделал Отто нарицательным именем для бензиновых двигателей, как имя Дизеля было присвоено моторам с воспламенением от сжатия. И сейчас в характеристиках немецких автомобилей вы можете увидеть Ottomotor.


Именем Отто назван четырехтактный цикл работы ДВС. Да, те самые, известные каждому мужчине с детства «Впуск – Сжатие – Рабочий ход – Выпуск»

Фото: Автопилот

Аткинсон, но не мистер Бин

Англичанин Джеймс Аткинсон пошел на ухищрения, чтобы производить ДВС, не попадая под патент Отто, и изменил поведение поршней во время рабочего хода, усложнив конструкцию.

Его технические решения нашли применение только много позже, в начале XXI века, когда компания Toyota начнет ставить двигатели с циклом Аткинсона на свои гибридные модели.


Фото: Автопилот

Вернуться на главную страницу проекта «Что нами движет»









Картина дня















Вся лента

Русский грузовик с паровым двигателем.

НАМИ-12: mexanizm — LiveJournal

НАМИ-12 это одна из  самых интересных, хоть и странных разработок наших  конструкторов-автомобилестроителей. Грузовик, приводимый в движение  паровой машиной, появился в 1948 году, когда даже машины с  газогенераторной установкой становились историей.  

Вторая странность  заключалась в том, что его паровой котёл работал на дровах, а не на  угле, более распространенном топливе для локомобилей 20-х годов. Но все  эти странности объяснялись спецификой применения перспективного тягача –  на лесозаготовительных промыслах Сибири, где любое топливо было в  дефиците. Кроме дров, разумеется.  

(с) Фото и иллюстрации взяты из открытых источников

 В качестве шасси для  НАМИ-12 послужил ЯАЗ-200 (впоследствии МАЗ-200), среднетоннажный  дизельный грузовик. От капотной компоновки решили отказаться, так как  штатный двигатель был демонтирован, а паровая машина вместе с котлом,  бункером для дров и прочими вспомогательными механизмами занимала много  места, её разместили в отдельном отсеке, находившимся за кабиной  водителей.   

Грузоподъемность  составляла порядка 6 тонн у модификации с бортовой платформой, она  меньше, чем была у ЯАЗ-200, но примерно тонну грузоподъемности «съедал»  только запас дров и воды. Плюс вес котла и парового двигателя, суммарно  превышавший две тонны, и ограничение полного веса грузовика 14.5  тоннами.  Седельный тягач с прицепом-роспуском мог перевозить 8 тонн  леса. 

(с) Фото и иллюстрации взяты из открытых источников

 Паровая машина  двухстороннего действия была установлена в машинном отсеке и  представляла собой трёхцилиндровый, вертикального расположения, агрегат  мощностью в 100 л.с.  Производительность котла (в час) составляла 600  килограмм пара температурой 410-435 °С, давлением 25 атмосфер.  

(с) Фото и иллюстрации взяты из открытых источников

 Силовая установка  соединялась с трансмиссией посредством трёхдискового сцепления с двумя  промежуточными плитами. Многодисковое решение обусловлено тем, что  двигатель НАМИ-12  выдавал крутящий момент в несколько раз больший, чем у  двигателя ЯАЗ. Следующим после сцепления был двухскоростной редуктор,  одна из его передач – прямая, другая понижающая, передаточное число  2.22. Главная пара заднего моста была изменена, её передаточное число  снизилось до 5,96. 

(с) Фото и иллюстрации взяты из открытых источников

 Коробки передач, в её  традиционном автомобильном понимании, у паровика нет. Вместо неё  водитель управлял мощностью паровой машины механизмом распределения  пара. Отсечек (скоростей) было три и одна – реверсная. Для движения  вперед использовались  25, 40 и 75% мощности силовой установки.  Максимальная скорость при движении вперед – около 42 км/час.  Одного  бункера дров, около 400 кг,  хватало примерно на 80 – 100 километров  пути. Расход воды на это расстояние составлял приблизительно 120-140  литров.  

(с) Фото и иллюстрации взяты из открытых источников

 Несмотря на максимально  возможную автоматизацию процесса парообразования, которую только смогли  воплотить инженеры НАМИ в своем детище, управление этим грузовиком  отличалось от вождения машины с обычным бензиновым, или дизельным  мотором. В чем-то оно было даже проще, но в чем-то и сложнее. 

(с) Фото и иллюстрации взяты из открытых источников

 Для начала, нужно было  растопить котёл. Самым трудоёмким процессом на этом этапе была закладка  дров в бункер, крышка которого находилась на крыше машинного отделения  со стороны грузовой платформы, и залить воду. Дальше разжигалась топка  котла при помощи электрической воздуходувки, когда появлялся пар, наддув  в топку уже шел от паровой турбинки. 

(с) Фото и иллюстрации взяты из открытых источников

 Дрова из бункера в топку  попадали автоматически, водителю надо было только поглядывать время от  времени, что бы их запас не иссяк. Особое внимание от водителя требовал  уровень воды в котле, вот за этим надо было следить и при необходимости  его регулировать. Краны были прямо у сиденья водителя, покидать кабину  для этого не требовалось. 

(с) Фото и иллюстрации взяты из открытых источников

(с) Фото и иллюстрации взяты из открытых источников 

На полную мощность  парогенераторная  установка выходила через пол часа после розжига, но  ехать можно было уже при давлении пара в 14- 16 атмосфер.   

(с) Фото и иллюстрации взяты из открытых источников

 Движение начиналось с  первой отсечки и открытие дроссельного клапана, управлявшего тягой  (аналог акселератора), сцепление при работе с механизмом отсечек  выжимать не требовалось. Уровень воды и наддув топки регулировались  автоматически, но водитель мог вручную ими управлять, если автоматика  отказывала. 

(с) Фото и иллюстрации взяты из открытых источников

 Два опытных образца,  собранных  в 1948 и 50-м годах на испытаниях прошли 12 тыс. километров, в  целом успешно. Основным выявленным недостатком был перегруз передней  оси, когда машина ехала пустой, из-за чего ухудшалась проходимость.  Вскоре появился единственный экземпляр НАМИ-18,  модификация с двумя  ведущими мостами, причем передний подключался автоматически при  пробуксовке задних колёс, в раздатке была такая функция.   

(с) Фото и иллюстрации взяты из открытых источников

 Вторым минусом был  большой расход дров. Особой проблемы в их недостатке не было, просто  нужно было возить дополнительный запас. Впрочем, в 1950 году велись  работы над модернизацией котла, с возможностью его работы на мазуте или  угле, но масштабных работ над совершенствованием конструкции уже не  вели. Всего в процессе испытаний паровики накатали от 12 до 20 тысяч  километров.  

(с) Фото и иллюстрации взяты из открытых источников

 Несмотря на  положительные результаты испытаний, демонстрацию паровика на ВДНХ в  1950-м, в серийное производство ни НАМИ-12, ни его полноприводная версия  не пошли, работы над проектом окончательно прекратились в 1953 году.   Ни один из четырёх (по некоторым данным пяти) экземпляров этого  уникального автомобиля до наших дней не сохранился. 

Возможно, вам так же будет интересно почитать  про автомобили с газогенераторной установкой 

Steam Train Stock-Fotos und Bilder

  • CREATIVE
  • EDITORIAL
  • VIDEOS
  • Beste Übereinstimmung
  • Neuestes
  • Ältestes
  • Am beliebtesten

Alle Zeiträume24 Stunden48 Stunden72 Stunden7 Tage30 Tage12 MonateAngepasster Zeitraum

  • Lizenzfrei
  • Lizenzpflichtig
  • RF und RM

Lizenzfreie Kollektionen auswählen >Editorial-Kollektionen auswählen >

Bilder zum Einbetten

Durchstöbern Sie 24.

436 паровоз Stock-Photografie und Bilder. Odersuchen Sie nach eisenbahn oder eisenbahnwaggon, um noch mehr faszinierende Stock-Bilder zu entdecken.

betriebene dumpfzug — паровоз стоковые фото и бильдерсепия vintage-dampflokomotive aus dem lokomotive — паровоз стоковые фото и бильдербевегунг — паровоз стоковые фото и бильдеюнион тихоокеанский локомотив 119 движется по рельсам — паровоз стоковые фото и бильдерзуг с демпфлокомотивом sie unter eine brücke — паровоз стоковые фото и фотографии паровой поезд — паровоз стоковые фото и бильдерейропейский паровоз набор иконок — паровоз стоковые графики, -клипарты, -мультфильмы и -символыпаровоз, тянущий восточный экспресс — пар поезд stock-fotos und bilderold der dumpflok in skagway, alaska — паровоз stock-fotos und bildersteam train on the railway зимой — steam train stock-fotos und bilderharry potter zug in schottland — steam train stock-fotos und bilderklassische dumpflokomotive — steam train Stock-grafiken, -clipart, -cartoons und -symbolealten zug mit dumpflokomotive — паровоз stock-grafiken, -clipart, -cartoons und -symboleold fashioned steam поезд — паровоз стоковые фото и бильдеральные демпферфлокомотив — паровоз стоковые фото и сборная конструкция на заснеженной земле на фоне неба — паровоз стоковые фото и бильдершнеллцуг — паровоз стоковые графики, -клипарты, -мультфильмы и -символыстаромодный пар поезд на горном мосту — сток-графика паровоза, -клипарт, -мультфильмы и -symboledampfbad motor mechanik — сток-фотографии и изображения паровоза — сток-графика паровоза, -клипарт, -мультфильмы и -symbolebahnhof und service schwarz & weißen набор иконок — паровоз сток-график, -клипарт, -мультфильмы и -символмаленький мальчик и паровоз — паровоз сток-фото и виадук бильдеррибблхед, йоркширские долины, англия, vereinigtes königreich — паровоз сток-фото и бильдерстаромодный пар поезд в schwarz und weiß — паровоз сток-графика, -клипарт, -мультфильмы и -symboledampflokomotive für die mexikanische zentralbahn, holzschnitt, veröffentlicht 1895 — сток-графика паровоза, -клипарт, -мультфильмы и -symbolevektorzeichnung der lokomotive — сток-графика паровоза, -клипарт, -мультфильмы и -символический поезд — сток-фотографии и изображения паровоза Низкий угол обзора поезда, испускающего дым на фоне неба — стоковые фотографии паровоза и фотографии 19. jahrhunderts — стоковые изображения паровоза, -клипарт, -мультфильмы и -символыпоезд на железнодорожных путях против неба стоковые фотографии и изображения паровоза — паровоз стоковые изображения, -клипарты, -мультфильмы и -символы с демпфлокомотивной композицией auf dem weg — паровоз стоковые фотографии и изображения узкой колеи на пересечении реки Цуг — паровоз стоковые фотографии и изображенияпаровоз — пар train stock-fotos und bilderbahnhof unfall, dublin — паровоз сток-графика, -клипарт, -мультфильмы и -symbolecomic-zug — паровоз сток-графика, -клипарт, -мультфильмы и -symboledampfma schine locomotive zug rad wispy — паровоз стоковые фотографии и изображения на арочном мосту против неба — паровоз стоковые фотографии и изображения экспресс — паровоз стоковые фотографии и изображения демпфирующих арбайтен — паровоз стоковые фотографии и изображения паровых локомотивов колеса — паровоз стоковые фотографии и фотографии винтажный паровоз в сарае — паровоз стоковые фотографии и фотографии Низкий угол обзора паровоза — паровоз стоковые фотографии и фотографии германия, саксония-анхальт, национальный парк гарц, броккенская железная дорога зимним вечером — паровоз стоковые фотографии und bildersteam train on glenfinnan viaduct, scotland — steam train stock-fotos und bilderfliegen holländer express-dampfzug im schnee stecken, 19.

Гидродинамический двигатель: Sorry!It seems that the page you are looking for is unavailable

Китайцы испытали магнитогидродинамический двигатель для подлодок

Китайская корпорация CSIC в середине октября текущего года провела первые успешные испытания прототипа магнитогидродинамического двигателя, «тихого» движителя без подвижных частей для перспективных подводных лодок. Как сообщает Global Times, испытания установки проводились на корабле, приписанном к порту в Санье в провинции Хайнань. Испытания двигателя были признаны успешными.

Самая простая конструкция магнитогидродинамического двигателя представляет собой канал, по которому движется жидкость, и расположенные по его сторонам электромагниты. Во время работы на электромагниты подается напряжение, возникает магнитное поле, которое провоцирует появление в жидкой среде движущей силы. При этом жидкость, проходящая по каналу, должна быть электролитической, то есть проводить ток.

В случае с морским магнитогидродинамическим двигателем электролитической жидкостью выступает морская вода. Поскольку в таком двигателе отсутствуют подвижные части, он практически не шумит — уровень гидродинамического шума проходящей сквозь установку воды и работающих электромагнитов на порядки меньше шума стандартных движителей надводных и подводных кораблей.

Согласно заявлению CSIC, во время испытаний корабль с новой установкой смог достичь расчетной скорости. На каком именно корабле проводились испытания и какой конкретно скорости он смог достичь, не раскрывается. Также не уточняется, был ли опытовый корабль подводным или надводным. Испытания состоялись 18 октября 2017 года.

Следует отметить, что попытки создать морской магнитогидродинамический двигатель предпринимались и раньше. В 1980х годах такой двигатель считался «установкой будущего» для тихих подводных лодок. В 1984 году даже вышел роман американского писателя Тома Клэнси «Охота за «Красным октябрем». В книге советская подлодка «Красный октябрь» имела именно магнитогидродинамические двигатели.

В 1992 году в Японии проводились испытания опытного надводного судна «Ямато-1», приводившегося в движение магнитогидродинамическим двигателем. Во время испытаний судно, разработанное корпорацией Mitsubishi Heavy Industries, смогло развить скорость в восемь узлов (14,8 километра в час). Во время последующих испытаний «Ямато-1» не смогло развить скорость более восьми узлов.

Считалось, что магнитогидродинамические двигатели, помимо тихой работы, позволят кораблям развивать скорости большие, чем позволяли традиционные движители с гребными винтами. Во время испытаний «Ямато-1» и нескольких других прототипов судов с новыми установками высоких скоростей достичь так и не удалось. Проект закрыли.

На «Ямато-1» стоял магнитогидродинамический двигатель с шестью движителями и электромагнитами, которые охлаждались жидким гелием. Сегодня «Ямато-1» находится в морском музее в Кобе, а магнитогидродинамический двигатель судна — в музее морской науки в Токио.

Василий Сычёв

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Способ возбуждения колебаний потока жидкости и гидродинамический генератор колебаний

 

Изобретение относится к гидравлическим системам, использующим протекание жидкостей для создания колебаний потока, и может быть использовано в машиностроении, химической, нефтегазодобывающей, горной промышленности, медицине и других областях народного хозяйства. Гидродинамический генератор содержит корпус, установленную в нем вихревую камеру с каналами закрутки и выходным соплом и напорную магистраль, сообщенную с каналами закрутки. В вихревой камере установлено центральное тело с зазором относительно ее боковой стенки. Генератор снабжен полостью с регулируемой упругостью, сообщенной через проходные отверстия с вихревой камерой. Для расширения эксплуатационных возможностей и области применения полость может быть гидравлически связана соединительным каналом с обрабатываемой средой. Для оптимизации габаритных и гидравлических параметров вихревой камеры каналы закрутки со стороны выходного сопла выполнены в дополнительной камере, сообщенной с вихревой камерой через кольцевой канал. Изобретение основано на специфическом взаимодействии жидкостных вихрей и позволяет повысить эффективность генерирования колебаний за счет расширения диапазона частот и увеличения амплитуды колебаний давления и расхода, расширить диапазон эксплуатации, а также обеспечить надежность и стабильность работы оборудования при изменении режимов работы генератора, 2 c. и 11 з.п.ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к динамике различных гидравлических систем, использующих протекание жидкостей для создания колебаний потока, и может быть использовано в машиностроении, химической, горнодобывающей, нефтегазодобывающей промышленности, в медицине и других областях народного хозяйства.

Известны способ генерирования колебаний давления, заключающийся в подаче жидкости под давлением и закручивании ее с образованием вихря, и гидродинамический генератор колебаний для его осуществления, содержащий проточную вихревую камеру с продольным каналом подвода управляющего потока (патент США N 3768520, НКИ 137-809). Возбуждение колебаний происходит за счет взаимодействия осевого потока нагнетаемой жидкости с управляющим вихревым потоком, который формируют и усиливают с помощью другого источника жидкости.

Недостатками этих способа и устройства являются необходимость в двух источниках расхода жидкости и применение специальных средств формирования управляющего потока, что ограничивает область применения генератора.

Известны способ генерирования колебаний жидкостного потока, заключающийся в том, что жидкость подают под избыточным давлением и разделяют на основной и дополнительный автономные потоки, осуществляют закручивание основного потока для образования вихря, а в дополнительном частично стравливают давление и подают на периферию вихря с окружной составляющей скорости, меньшей окружной составляющей скорости основного потока, и генератор колебаний для осуществления этого способа (Патент РФ N 2087756), который содержит корпус, установленную в нем проточную камеру с каналами закрутки и выходным соплом, напорную магистраль, сообщенную с каналами закрутки, и снабжен центральным телом, установленным в проточной камере с зазором относительно ее боковой стенки, дополнительной магистралью с ограничителем расхода, подключенной через ограничитель расхода к напорной магистрали и сообщенной с соплом через зазор между центральным телом и стенкой проточной камеры.

Недостатками известных способа и устройства являются низкая энергетика жидкостного потока в дополнительном потоке из-за частичного стравливания давления, что уменьшает амплитуду и ограничивает верхний диапазон частот, а также сужение диапазона эксплуатации по давлению и расходу из-за наличия ограничителя расхода, который обычно обладает нелинейной расходной характеристикой или требуется существенное усложнение конструкции генератора, что ограничивает область его применения.

Задачей данного изобретения является повышение эффективности генерирования колебаний за счет расширения диапазона частот, увеличения амплитуды колебаний давления и расхода и расширение диапазона эксплуатации.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе генерирования колебаний жидкостного потока, состоящем в том, что жидкость под давлением закручивают, формируя жидкостный вихрь, согласно изобретению создают не менее двух противоположно направленных вихрей, образованных закрученными жидкостными потоками с одинаковым давлением подачи, периферия которых гидравлически связана с полостью с регулируемой упругостью. При этом полость можно заполнить средой с регулируемой упругостью.

Поставленная задача решается также тем, что гидродинамический генератор колебаний, содержащий корпус с вихревой камерой, каналы закрутки, выходное сопло, напорную магистраль, соединенную с каналами закрутки, и установленное в вихревой камере с зазором относительно боковой стенки центральное тело, согласно изобретению снабжен полостью с регулируемой упругостью, сообщенной с вихревой камерой и через упомянутый зазор с выходным соплом, а каналы закрутки выполнены по крайней мере в двух плоскостях сечения вихревой камеры с взаимно противоположной ориентацией закрутки и соединены с напорной магистралью.

В некоторых вариантах исполнения генератора каналы закрутки могут быть выполнены в дополнительной камере, сообщенной с вихревой камерой через кольцевой канал.

Для оптимизации гидродинамических характеристик вихревой камеры на центральном теле между каналами закрутки могут быть выполнены винтовые каналы, закрутка которых противоположна ориентации каналов закрутки со стороны выходного сопла.

С целью компенсации изменения статического давления в упругих элементах полости целесообразно, чтобы полость имела дополнительную гидравлическую связь с обрабатываемой средой.

Для работы в экстремальных условиях (высокие или низкие температуры, агрессивные жидкости и др.) целесообразно, чтобы полость была выполнена в виде сильфона, заполненного сжимаемой средой и/или подпружиненного.

В некоторых вариантах исполнения генератора целесообразно, чтобы полость была заполнена средой с регулируемой упругостью.

Для повышения надежности в ряде случаев целесообразно, чтобы полость была выполнена в виде кожуха с размещенным в нем упругим телом, например резиновой оболочкой, сильфоном с упругой средой, в частности с газом.

Вихревая камера со стороны выходного сопла может быть выполнена в виде конусообразной полости, при этом для улучшения гидродинамики течения колебательной составляющей расхода полость может быть образована одним или несколькими усеченными конусами с разными углами образующих.

Оптимальным вариантом является выполнение полости в виде тела вращения, внешняя и/или внутренняя образующие которого имеют форму лекальной кривой. Целесообразно, чтобы она была выполнена сначала сужающейся, а затем расширяющейся в направлении к выходному соплу.

В предложенном способе реализуется новый механизм возникновения автоколебаний жидкостного потока. При смешении подаваемых с одинаковым давлением закрученных жидкостных потоков образуется вихрь, который усиливает флуктуации расхода в полости с регулируемой упругостью. Колебания давления за счет заполнения полости рабочей жидкостью вызывают в ней возвратно-поступательные движения. При движении жидкости из полости к области жидкостного вихря, находящегося около выходного сопла, поступает больше жидкости с противоположно направленной закруткой, вследствие чего происходит интенсивное размывание вихря со стороны сопла. При этом уменьшается суммарная циркуляция по радиусу вихря, падает давление на жидкостном вихре, что влечет дополнительное увеличение расхода в напорной магистрали и соответственно на выходе генератора. Отток жидкости из полости вызывает в ней падение давления и движение жидкости в обратном направлении. При обратном направлении в жидкостном вихре в области сопла возрастает суммарная циркуляция из-за уменьшения доли жидкости с противоположной закруткой, что приводит к возрастанию давления в жидкостном вихре и увеличению сопротивления для протекания жидкости. Это увеличение сопротивления приводит к усилению движения жидкости в обратном направлении и повышению давления в полости до величины, превышающей давление в жидкостном вихре. Затем происходит отток жидкости из полости, цикл повторяется и устанавливается режим устойчивых колебаний.

Выполнение каналов закрутки по крайней мере в двух плоскостях сечения вихревой камеры с взаимно противоположной ориентацией закрутки обеспечивает повышение энергетических характеристик колебаний давления за счет уменьшения времени нарастания или снижения окружной скорости вихря до максимального или минимального и соответственно крутизны фронта нарастания или спада амплитуды давления или увеличения частоты и амплитуды. Для оптимизации параметров или уменьшения габаритных размеров генератора при работе с увеличенными расходами может быть необходимо выполнять каналы закрутки в 3-х и более плоскостях сечения вихревой камеры.

Предлагаемый гидродинамический генератор давления позволяет расширить диапазон частот, увеличить амплитуду колебаний давления и расхода, повысить эксплуатационные характеристики и область его применения.

На фиг. 1 представлена схема генератора для реализации способа с вариантом выполнения вихревой камеры со стороны выходного сопла в виде конусообразной полости с разными углами образующих; на фиг. 2 — разрез по A-A по каналам закрутки; на фиг. 3 — разрез по В-В по каналам закрутки со стороны выходного сопла; на фиг. 4 — варианты выполнения полости с регулируемой упругостью; на фиг. 5 — вариант выполнения полости вихревой камеры со стороны выходного сопла в виде тела вращения, образующие которого имеют форму лекальной кривой; на фиг. 6 — вариант выполнения вихревой камеры, сначала сужающейся, а затем расширяющейся по направлению к выходному соплу и сообщенной через кольцевой канал с каналами закрутки, выполненными в дополнительной камере.

Гидродинамический генератор колебаний содержит корпус 1, установленную в нем вихревую камеру 2 с каналами закрутки 3 и выходным соплом 4 и напорную магистраль 5, сообщенную с каналами закрутки 3. В вихревой камере 2 установлено центральное тело 6 с зазором 7 относительно ее боковой стенки. Генератор снабжен полостью с регулируемой упругостью 8, сообщенной через проходные отверстия 9 с вихревой камерой 2. Для расширения эксплуатационных возможностей и области применения полость 8 может быть гидравлически связана соединительным каналом 10 с обрабатываемой средой 11. Для оптимизации габаритных и гидравлических параметров вихревой камеры каналы закрутки 3 со стороны выходного сопла выполнены в дополнительной камере 12, сообщенной с вихревой камерой через кольцевой канал 13.

Способ осуществляют следующим образом.

Жидкость подают под избыточным давлением по напорной магистрали 5 и с помощью каналов 3 закручивают, создавая не менее двух противоположно направленных вихрей в сечениях A-A и B-B (фиг. 2 и 3). При этом давление на каналах закручивания будет одинаковым. При смешении этих вихрей в вихревой камере 2 образуется жидкостный вихрь, усиливающий флуктуации расхода в полости 8 с регулируемой упругостью, что вызывает в ней возвратно-поступательные движения. Когда жидкость движется из полости 8 к области жидкостного вихря со стороны выходного сопла 4, происходит интенсивное размывание вихря, приводящее к уменьшению давления. В связи с падением давления на жидкостном вихре происходит дополнительное увеличение расхода в напорной магистрали 5. Отток жидкости из полости 8 вызывает падение в ней давления и последующее движение жидкости в обратном направлении, при этом в вихре в области сопла 4 возрастает суммарная циркуляция, т.к. доля жидкости с противоположной закруткой уменьшается. Это приводит к возрастанию давления в жидкостном вихре и увеличению сопротивления для протекания жидкости, что ведет к усилению движения жидкости в обратном направлении и повышению давления в полости 4. Далее цикл повторяется.

Гидродинамический генератор колебаний работает следующим образом.

Жидкость от насоса по напорной магистрали 5 подается через каналы закрутки 3 в вихревую камеру 2, где образуется два жидкостных вихря с противоположной закруткой. Повышение давления в полости 8 с регулируемой упругостью вызывает излив из нее жидкости в вихревую камеру 2, что ведет к возмущению вихря в сечении A-A и последующее его возмущение в сечении B-B. Давление на жидкостном вихре падает, что приводит к дополнительному увеличению расхода в напорной магистрали 5 и соответственно в сопле 4. Отток жидкости из полости 8 вызывает в ней падение давления и из каналов закрутки 3 жидкость устремляется в полость 8. При этом увеличивается окружная скорость вихря, что ведет к возрастанию давления в жидкостном вихре и увеличению сопротивления для протекания жидкости из напорной магистрали 5. Заполнение полости 8 жидкостью приводит к увеличению в ней давления, что противодействует увеличению давления в вихревой камере 2 в сечении A-A, происходит отток жидкости из полости 8 и процесс циклически повторяется.

Использование изобретения позволяет повысить амплитуду колебаний давления и увеличить радиус зоны обработки, расширить диапазон частот, повысить эксплуатационные характеристики оборудования, обеспечить надежность и стабильность его работы при изменении режимов работы генератора, расширить область применения.

Формула изобретения

1. Способ возбуждения колебаний потока жидкости, состоящий в том, что жидкость под давлением закручивают, формируя жидкостный вихрь, отличающийся тем, что создают не менее двух противоположно направленных вихрей, образованных закрученными жидкостными потоками с одинаковым давлением подачи, периферия которых гидравлически связана с полостью с регулируемой упругостью.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полость заполняют средой с регулируемой упругостью.

3. Гидродинамический генератор колебаний, содержащий корпус с вихревой камерой, каналы закрутки, выходное сопло, напорную магистраль, соединенную с каналами закрутки, и установленное в вихревой камере с зазором относительно боковой стенки центральное тело, отличающийся тем, что он снабжен полостью с регулируемой упругостью, сообщенной с вихревой камерой и через упомянутый зазор с выходным соплом, а каналы закрутки выполнены, по крайней мере, в двух плоскостях сечения вихревой камеры с взаимно противоположной ориентацией закрутки и соединены с напорной магистралью.

4. Гидродинамический генератор колебаний по п.3, отличающийся тем, что каналы закрутки выполнены в дополнительной камере, сообщенной с вихревой камерой через кольцевой канал.

5. Гидродинамический генератор колебаний по пп.3 и 4, отличающийся тем, что на центральном теле между каналами закрутки выполнены винтовые каналы, закрутка которых противоположна ориентации каналов закрутки со стороны выходного сопла.

6. Гидродинамический генератор колебаний по пп.3 — 5, отличающийся тем, что полость имеет дополнительную гидравлическую связь с обрабатываемой средой.

7. Гидродинамический генератор колебаний по пп.3 — 5, отличающийся тем, что полость выполнена в виде сильфона, заполненного сжимаемой средой и/или подпружиненного.

8. Гидродинамический генератор по пп.3 — 5, отличающийся тем, что полость заполнена средой с регулируемой упругостью.

9. Гидродинамический генератор колебаний по пп.3 — 5, отличающийся тем, что полость выполнена в виде кожуха с размещенным в нем упругим телом, например резиновой оболочкой, сильфоном, заполненных упругой средой.

10. Гидродинамический генератор колебаний по пп.3 — 5, отличающийся тем, что вихревая камера со стороны выходного сопла выполнена в виде конусообразной полости.

11. Гидродинамический генератор по пп.3 — 5 и 10, отличающийся тем, что конусообразная полость вихревой камеры образована одним или несколькими усеченными конусами с разными углами образующих.

12. Гидродинамический генератор колебаний по пп.3 — 5 и 10, отличающийся тем, что конусообразная полость выполнена в виде тела вращения, внешняя и/или внутренняя образующие которого имеют форму лекальной кривой.

13. Гидродинамический генератор колебаний по пп. 3 — 5, 11 и 12, отличающийся тем, что конусообразная полость выполнена сначала сужающейся, а затем расширяющейся по направлению к выходному соплу.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6

Поршневой двигатель с гидродинамическими подшипниками

Идентификатор заявки: 68571


  • Предлагаемые продукты
  • Скачать файлы приложения

Этот пример модели иллюстрирует приложения этого типа, которые номинально могут быть созданы с использованием следующих продуктов:

Модуль динамики нескольких тел

Роторная динамика Модуль

однако для его полного определения и моделирования могут потребоваться дополнительные продукты. Кроме того, этот пример также может быть определен и смоделирован с использованием компонентов из следующих комбинаций продуктов:

  • COMSOL Multiphysics ® и
  • Динамика многих тел Модуль и
  • Роторная динамика Модуль и
  • Строительная механика Модуль

Сочетание продуктов COMSOL ® , необходимых для моделирования вашего приложения, зависит от нескольких факторов и может включать граничные условия, свойства материалов, физические интерфейсы и библиотеки деталей. Отдельные функции могут быть общими для нескольких продуктов. Чтобы определить правильную комбинацию продуктов для ваших нужд моделирования, просмотрите таблицу спецификаций и воспользуйтесь бесплатной оценочной лицензией. Команды продаж и поддержки COMSOL готовы ответить на любые ваши вопросы по этому поводу.


Гидродинамические подшипники, EPI Inc.

WHAT’S
NEW
HERE ?EPI
Products
and Services

Technical Articles and Product Descriptions

Mechanical Engineering FundamentalsPiston
Engine
TechnologyEPI
Engine
ProjectsAircraft
Engine
ConversionsDetailed
Gearbox TechnologyEPI
Gearbox
ProjectsAircraft
Propeller
TechnologySpecial
Purpose
СистемыRotorWay
Helicopter
Выпуски

Справочные материалы

EPI
Справочник
Руководства LibraryEpi
и
Publicationssome
Интересные
Связанные линии

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ПРОДУКЦИИ

материал
для продажи
(случайно)

.
для продажи
(случайно)

9005

для продажи
(случайно)

9005

для продажи
(случайно)

9005

.

 

Журнал Race Engine Technology

ВВЕДЕНИЕ в Race Engine TechnologyПОДПИСАТЬСЯ
на Race Engine TechnologyДОСТУПНО
НАЗАД
ВЫПУСКИ

 

Последнее обновление: 25 января 2013 г.

ПРИМЕЧАНИЕ. Все наши продукты, конструкции и услуги являются УСТОЙЧИВЫМИ, ОРГАНИЧЕСКИМИ, БЕЗ ГЛЮТЕНОВ, НЕ СОДЕРЖАТ ГМО и не будут
расстроить чьи -либо драгоценные чувства или тонкие чувства

Это расширенная версия статьи

Джека Кейна, которая появилась в выпуске 030 из
Magazine Technology Technology Technology

. четыре класса: (1) подшипники качения (примеры: шариковые, цилиндрические роликовые, сферические роликовые, конические роликовые и игольчатые), (2) сухие подшипники (примеры: пластиковые втулки, металлические втулки с покрытием), (3) полусмазываемые ( пример: пропитанные маслом бронзовые втулки) и (4) гидродинамические подшипники (пример: подшипники коленчатого вала).

За исключением случайных тангенциальных, таких как 1,5-литровый оппозитный четырехцилиндровый двигатель Porsche шестидесятых годов и некоторые авиационные двигатели с радиальной конфигурацией, почти все поршневые двигатели используют гидродинамические подшипники. Это справедливо для коленчатого вала, а иногда и для распределительного вала, хотя часто последний работает непосредственно в конструкции двигателя. Он обратил внимание на гидродинамические подшипники.

Цель всего обсуждения состоит в том, чтобы (а) объяснить, как работают гидродинамические подшипники (что иногда противоречит здравому смыслу), и (б) продемонстрировать, как разработчики двигателей сокращают потери на трение с помощью технологии подшипников.

Гидравлические подшипники работают путем создания в качестве побочного продукта относительного движения между валом и подшипником очень тонкой пленки смазки под достаточно высоким давлением, чтобы соответствовать приложенной нагрузке, пока эта нагрузка находится в пределах несущая способность.

Гидродинамические подшипники представляют собой форму научной магии, поскольку они обеспечивают очень большую грузоподъемность в компактном и легком исполнении и, в отличие от других классов, в большинстве случаев могут быть рассчитаны на бесконечный срок службы.

Гидродинамические подшипники работают в одном из трех режимов: (а) полностью гидродинамический, (б) граничный и (в) смешанный.

ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ

При полностью гидродинамическом (или «полностью пленочном») смазывании подвижная поверхность шейки полностью отделена от опорной поверхности очень тонкой пленкой смазки (всего 0,0001 дюйма при изотропном сверхфинишном { ISF}). Приложенная нагрузка вызывает смещение центральной линии шейки относительно центральной линии подшипника. Этот эксцентриситет создает круглый «клин» в зазоре, как показано на рис.0003 Рисунок 1 .

Рисунок 1

Смазка благодаря своей вязкости прилипает к поверхности вращающейся шейки и втягивается в клин, создавая очень высокое давление (иногда превышающее 6000 фунтов на кв. дюйм), которое действует на отделите шейку от подшипника, чтобы выдержать приложенную нагрузку.

Эксцентриситет подшипника выражается как смещение центральной линии, деленное на радиальный зазор. Например, если подшипник с радиальным зазором 0,0012 дюйма (0,0024 дюйма в диаметре) работает с толщиной пленки 0,0001 дюйма, то эксцентриситет равен (0,0012 — 0,0001)/0,0012 = 0,9.17.

Эксцентриситет подшипника увеличивается с приложенной нагрузкой и уменьшается с увеличением скорости и вязкости шейки.

Обратите внимание, что гидродинамическое давление не имеет никакого отношения к давлению масла в двигателе, за исключением того, что если давление моторного масла недостаточно для подачи необходимого большого объема масла в подшипник, механизм гидродинамического давления выйдет из строя, и подшипник(и) ) и журнал(ы) будут быстро уничтожены.

Интересно изучить распределение давления в гидродинамической области гидродинамического подшипника. Описанное выше гидродинамическое давление возрастает от довольно низкого в зоне большого зазора до максимального в точке минимальной толщины пленки по мере того, как масло (практически несжимаемое) втягивается в сужающуюся «клиновидную» зону подшипника. На Рисунке 2 показан характерный эскиз радиального распределения давления в несущей области подшипника.

Рисунок 2

Однако этот радиальный профиль не является однородным по всей осевой длине подшипника. На рис. 3 показан эскиз профиля осевого распределения давления для полностью разработанной гидродинамической смазки с опорной поверхностью без канавок (вставка). Как видно из рисунка, давление быстро падает на кромке подшипника, так как масло вытекает из кромки под действием высокого гидродинамического давления. При движении внутрь от краев давление резко возрастает. Если подшипник имеет достаточную ширину, профиль будет иметь почти плоскую форму в области высокого давления.

Рисунок 3

Когда-то стандартной практикой было использование коренных подшипников с канавками, поскольку считалось, что канавка обеспечивает лучшую подачу масла к шатунным подшипникам. Быстрое изучение осевого профиля распределения гидродинамического давления на рифленой поверхности (вкладыш), показанное на рис. подшипник.

Рис. 4

ГРАНИЧНЫЙ РЕЖИМ

Второй режим работы подшипника – граничная смазка. При граничной смазке «вершины» поверхностей скольжения (цапфа и подшипник) соприкасаются друг с другом, но также существует чрезвычайно тонкая пленка масла толщиной всего в несколько молекул, которая находится в «впадинах» поверхности. Эта тонкая пленка имеет тенденцию уменьшать трение по сравнению с тем, которое было бы, если бы поверхности были полностью сухими.

СМЕШАННЫЙ РЕЖИМ

Третий режим, смешанный, представляет собой область перехода между граничной и полнопленочной смазкой. Поверхностные пики на поверхностях шейки и подшипника частично проникают в пленку жидкости, и происходит некоторый поверхностный контакт, но гидродинамическое давление начинает увеличиваться.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ

Для дальнейшего объяснения трех режимов смазки давайте рассмотрим работу подшипника скольжения от запуска до устойчивого состояния. На рис. 5 показан опорный подшипник в состоянии покоя. Приложенная нагрузка вызывает контакт шейки с поверхностью подшипника (коэффициент эксцентриситета = 1,0).

Рисунок 5

Когда начинается движение, шейка пытается взобраться на стенку подшипника, как показано на Рисунок 6 , из-за трения металла по металлу (граничной смазки) между двумя поверхностями.

Рисунок 6

При достаточном запасе смазки движение шейки начинает затягивать смазку в область клина, и наряду с граничной смазкой начинает происходить гидродинамическая смазка (смешанная смазка).

Если предположить, что нагрузка и вязкость остаются относительно постоянными в течение этого периода запуска, то по мере увеличения числа оборотов гидродинамическая работа усиливается до тех пор, пока она полностью не разовьется и не переместит шейку в ее стационарную ориентацию (рис. 7) , определяется эксцентриситетом (е) и углом ориентации (а). Обратите внимание, что направление эксцентриситета и, следовательно, минимальная толщина пленки не совпадают с вектором нагрузки, а смещены под углом от нагрузки. Рис. 7 (3) приложенная единичная нагрузка.

Эти три параметра можно комбинировать следующим образом, чтобы сформировать значение, которое мы можем назвать «Рабочее состояние подшипника» (BOC).

BOC = Вязкость x RPM x Диаметр x K/Единичная нагрузка

(Уравнение 1)

Параметр Viscosity указан в единицах абсолютной вязкости. Значение «K» — это коэффициент, который преобразует число оборотов в минуту и ​​диаметр в скорость поверхности шейки. Нагрузка на подшипниковый узел представляет собой приложенную силу, деленную на площадь проекции подшипника (умножение ширины вкладыша на диаметр шейки).

КРИВАЯ ZN/P («ГРАФИК СТРИБЕКА»)

Значение BOC позволяет прогнозировать режим работы подшипника и ожидаемый коэффициент трения для данного рабочего состояния. Переходы между этими различными режимами работы и соответствующие фрикционные свойства более полно проиллюстрированы на графике Стрибека , показанном ниже на Рис. 8 . На этом графике (также известном как «кривая ZN/P») показан коэффициент трения подшипника (в логарифмическом масштабе), представленный как функция рабочих условий подшипника (BOC). Значения, нанесенные на ось X, не имеют размерности и показаны в процентах от полной шкалы.

Рисунок 8

Две вертикальные линии в области графика показывают границы между тремя режимами работы. Зона 1, от BOC = 0 до примерно 15, где происходит граничная смазка. Зона 2 (ВОС = 15–35) — это область смешанной смазки, в которой по мере увеличения ВОС развивается гидродинамическое давление, которое берет верх над граничной смазкой. Зона 3 представляет собой полностью развитую гидродинамическую смазку.

Обратите внимание, что целью представления этой кривой BOC (или ZN/P) является демонстрация взаимосвязи между коэффициентом трения и параметрами BOC (ZN/P), а не указания по конструкции подшипника.

В окончательном справочном тексте 2001 г. «Прикладная трибология: проектирование и смазка подшипников» д-ра Майкла Хонсари и д-ра Ричарда Бузера (ref-2:6:12) график Стрибека показан на стр. 12 и описывается как «безразмерная кривая uN/p, связывающая режим смазки и коэффициент трения с абсолютной вязкостью» . Та же самая БЕЗРАЗМЕРНАЯ кривая («ZN/P») показана на странице 2097 «Справочника машиностроения, 24-е изд.» (ссылка-2:22:2097)

Сущность «BOC» (часто известная как ZN/P) действительно имеет единицы измерения, которые полностью зависят от единиц, которые вы выбираете для (а) поверхностной скорости, преобразованной в об/мин, и (б) удельной нагрузки: фунтов на квадратный дюйм, н/мм². , мПа и т. д. В различных технических текстах используются определенные участки кривой и любые единицы измерения ZN/P, которые они предпочитают. Другие сохраняют безразмерную конструкцию.

Значения коэффициента трения, показанные в Рис. 8 , были взяты из «Справочника машиностроения, 24-е изд.» и с «Проектирование элементов машин» , М.Ф. Споттс, профессор машиностроения, Северо-Западный университет (ref-2:2:302) . Обе справочные работы согласились, что нижняя точка составляет около 0,001, диапазон жидкой пленки составляет от 0,001 до по крайней мере 0,005, граничная область от более 0,1 до 0,03, а смешанная область находится между двумя другими, как показано. на сюжет.

Эта кривая показывает, что при работе в гидродинамической области (область 3), если удельная нагрузка остается постоянной, а скорость вращения или вязкость увеличиваются, гидродинамическое давление увеличивается, эксцентриситет уменьшается, а коэффициент трения увеличивается, увеличиваясь в 10 раз. по мере приближения эксцентриситета к нулю.

Однако, если обороты остаются фиксированными, а вязкость уменьшается или нагрузка на единицу увеличивается, тогда BOC будет уменьшаться. Коэффициент трения уменьшается логарифмически до нижней точки около BOC = 35. Если удельная нагрузка продолжает увеличиваться и/или вязкость продолжает уменьшаться, BOC переместится в область смешанной смазки, и режим смазки изменится с полностью гидродинамического обратно на смешанный режим и трение резко возрастут. Если нагрузка увеличивается и/или вязкость снижается еще больше, BOC продолжает уменьшаться, и в конечном итоге неровности шейки прорывают пленку, и система возвращается обратно в режим граничной смазки с очень высоким коэффициентом трения.

Обратите внимание на значения коэффициента трения. В зоне граничной смазки коэффициент трения аналогичен коэффициенту трения сухого подшипника (0,25-0,35). При значении BOC, равном 35, коэффициент трения находится в удивительно низком диапазоне 0,001, что на 50 % меньше, чем коэффициент трения радиальных шарикоподшипников. По мере увеличения BOC (любая комбинация меньшей нагрузки, более высоких оборотов, более высокой вязкости) кривая показывает, что коэффициент трения увеличивается экспоненциально, приближаясь к значению 0,01, что в десять раз больше идеального минимума. Этот факт иллюстрирует, почему так много внимания уделяется оптимизации подшипников для применения, пытаясь поддерживать ВОС в диапазоне 35-50.

В прошлых выпусках мы видели, что нагрузки от сгорания могут прикладывать силы, превышающие 12 000 фунтов, к шейке штока. Если бы подшипник работал с коэффициентом трения 0,002 (BOC примерно 50), приложенная нагрузка в 12 000 фунтов создала бы фрикционную нагрузку на поверхность одного подшипника в 24 фунта.

Если диаметр шейки, несущей 12 000 фунтов, составляет 2,50 дюйма, то потеря момента трения в этом подшипнике составит 24 фунта x 1,25 дюйма = 30 фунтов на дюйм или 2,5 фунта на фут. Если все 5 коренных шеек несут одинаковую нагрузку, то потери момента трения только на коренные подшипники составляют 5 x 2,5 = 12,5 фунт-фут, что при 9000 об/мин, поглощает 21,4 л.с.

Если бы этот диаметр шейки был уменьшен до 2,00″, можно было бы подумать, что можно было бы добиться снижения момента трения в коренном подшипнике на 20 %. Однако при той же ширине подшипника уменьшение диаметра шейки на 20 % уменьшает площадь проекции на 20 %. , что увеличивает удельную нагрузку, что приводит к снижению ВОС для той же нагрузки, оборотов в минуту и ​​вязкости. Кроме того, уменьшение диаметра шейки на 20% также снижает поверхностную скорость на 20%, что при тех же оборотах и ​​вязкости снижает ВОС даже Кроме того, добавьте к этому эффект смазочных материалов с очень низкой вязкостью, которые используют некоторые команды, и в результате получится резкое снижение BOC. Пока BOC остается в пределах гидродинамической области, меньший BOC будет давать еще более низкий коэффициент трения, что еще больше снижает потери на трение в подшипнике.

Конечно, на практике это не такой уж большой выигрыш, потому что нагрузка в 12 000 фунтов не применяется для всех 360° вращения. Но иллюстрация служит для того, чтобы указать на область, в которой опытные конструкторы двигателей успешно работают.

СМАЗКА ПОДЖИМНОЙ ПЛЕНКОЙ

Существует еще одна форма смазки пленочной жидкостью, которая увеличивает грузоподъемность в устройствах с колебательными нагрузками (например, в поршневых двигателях), известная как смазка пленочной жидкостью. Действие сжимающей пленки основано на том факте, что для выдавливания смазки из подшипника в осевом направлении требуется определенное время, что увеличивает гидродинамическое давление и, следовательно, нагрузочную способность. Поскольку в отверстиях поршневых пальцев происходит незначительное вращение или оно отсутствует вовсе, преобладающим механизмом, отделяющим поршневые пальцы от их отверстий в шатунах и поршнях, является гидродинамическая смазка пленочной смазкой.

ГЕОМЕТРИЯ

Подшипники коленвала не круглые. Коренные шейки подшипников и шатуны, которые вращаются в этих (обычно) подшипниках скольжения, идеально круглые, но окружающие их поверхности подшипников — нет. Во-первых, сдавливание, при котором подшипник скольжения находится в его корпусе, вызывает деформацию корпуса, характер которой будет отражать материал и геометрию образующей его детали. Кроме того, эти подшипники на самом деле спроектированы так, чтобы быть некруглыми.

Если бы нагрузка и частота вращения двигателя были постоянными, а геометрия подшипника могла всегда поддерживаться во время работы, идеально круглый профиль поверхности подшипника работал бы нормально. Конечно, в двигателе внутреннего сгорания нагрузка и скорость постоянно изменяются, и переменная нагрузка, воздействующая на корпус подшипника, постоянно изменяет его геометрию. На самом деле гоночный двигатель — это эластичное устройство, которое не всегда полностью оценивается. Огромные нагрузки проходят как вверх, так и вниз по шатуну, удлиняя и укорачивая его и искажая форму большого и малого концов. В связи с этим современные подшипники скольжения со стальной опорой спроектированы как полугибкие, а не как жесткие конструкции.

В книге The Definitive V8 Engines мы показали, что безнаддувный двигатель Formula One V8 объемом 2,4 литра и мощностью 750 л. Двигатель Cup V8 мощностью 850 л.с., работающий при 9500 об/мин, подвергается нагрузке около 12 500 фунтов. Такие нагрузки на шатунную шейку деформируют коленчатый вал, который, в свою очередь, передает деформацию картеру через коренные опорные шейки. Таким образом, в процессе эксплуатации деформируются как корпус шатунного подшипника (большая головка шатуна), так и корпуса коренных подшипников.

На практике было установлено, что соответствующий статический профиль подшипника коленчатого вала обычно имеет овальную форму, минимальный диаметр которого совпадает с направлением максимальной нагрузки. Обычно это считается под углом 90 градусов к линии разъема. Поэтому подшипники обычно изготавливаются с толщиной стенки, которая наибольшая под углом 90 градусов к линии разъема, сужаясь от этой точки к линии разъема с каждой стороны на заданную величину. Это известно как овальность подшипника (иногда называемая «эксцентриситетом», но это использование можно спутать с эксцентриситетом, необходимым для гидродинамической смазки), и оно адаптировано к характеристикам конкретного двигателя. Например, тяжелый поршневой узел и высокая скорость ускорения поршня приведут к высокой инерционной нагрузке в верхней части такта выпуска, что вызовет значительное растяжение шатуна, что, в свою очередь, приведет к значительному сжатию шатуна — высокая степень овальности. требуется, чтобы остановить подшипник, а затем защемить шатунную шейку.

НАПРЯЖЕНИЕ НА ПОДШИПНИК

Хотя подшипники являются источником трения (включая последующее срезание масляной пленки) и, следовательно, тепла, они также являются путем отвода тепла от возвратно-поступательного/вращающегося узла к стационарной конструкции двигателя и, что еще более важно, в циркулирующее масло. С точки зрения нагрузки, которую испытывают подшипники, следует отметить, что величина, а иногда даже направление нагрузки меняется в течение каждого хода. Степень нагрузки, которую испытывает данный подшипник, зависит от чистой нагрузки и расчетной площади подшипника, которая соответственно колеблется.

Полезная нагрузка резко меняется в зависимости от дроссельной заслонки и оборотов, а также в течение цикла двигателя при любых заданных дроссельной заслонке и оборотах. Например, при рабочем такте нагрузка на шатун при сжатии/сгорании является сжимающей, что противодействует растягивающей инерционной нагрузке, вызванной ускорением поршня. При низких оборотах двигателя с широко открытой дроссельной заслонкой инерционная нагрузка уравновешивает силы сгорания поршня, и, в зависимости от характеристик крутящего момента двигателя, это может создавать большую чистую нагрузку на подшипники, чем работа WOT на более высоких скоростях. И наоборот, при частоте вращения двигателя выше пикового крутящего момента силы инерции становятся преобладающими, и суммарное воздействие на подшипники заключается в увеличении нагрузки по сравнению с работой при пиковых оборотах крутящего момента. Однако нагрузка на шатун, которая возникает вблизи перекрытия ВМТ, представляет собой чрезвычайно высокую растягивающую нагрузку, поскольку давление в цилиндре очень мало, чтобы противостоять ускорению поршня. Эта нагрузка зависит от квадрата оборотов в минуту и ​​может прикладывать огромные нагрузки (и, как следствие, отклонения) к вкладышу половинки крышки.

Продолжительная работа на высоких оборотах представляет собой еще одну угрозу для подшипников, поскольку она вызывает работу при высоких температурах, что, в свою очередь, может вызвать чрезмерный нагрев масла и, как следствие, потерю вязкости. В этом отношении бег на овальном кубке может быть более тяжелым испытанием для опоры, чем шоссейные гонки Формулы-1.

В статье, опубликованной в 20-м выпуске журнала Race Engine Technology, показан пример кавитационного повреждения подшипника шатуна 2,4-литрового двигателя Cosworth V8 2006 года, рассчитанного на работу до 20 000 об/мин. Когда поршень приближался к верхней мертвой точке, верхняя часть большого конца титанового шатуна имела тенденцию изгибаться от стальной шейки коленчатого вала, а подшипник со стальной опорой соответственно деформировался. Таким образом, между подшипником и шейкой, по которой он перемещался, образовалась полость, создающая зону низкого давления в масляной пленке, способствующую образованию пузырьков пара. По мере того, как поршень менял направление, давление сгорания вытесняло полость, схлопывая пузырьки, что увеличивало нагрузку на шатун. Фактически образовывались ударные волны, которые напрягали поверхность подшипника до такой степени, что из него мог даже выпадать материал. После подобной проблемы на Гран-при Малайзии вязкость масла была увеличена. Это позволило избежать кавитационных повреждений до тех пор, пока не были внесены изменения в конструкцию для решения проблемы. Высокая сдвиговая вязкость при высокой температуре имеет решающее значение для работы подшипников, что подтверждается этим экстремальным примером. Разработка нефти до 2006 г. привела к уменьшению зависимости вязкости от температуры («индекс вязкости»).

МАТЕРИАЛЫ И ПОКРЫТИЯ

В идеале материал подшипника должен обладать низкими фрикционными свойствами, но, учитывая, что в полностью гидродинамическом режиме поверхность подшипника отделена от поверхности шейки тонкой масляной пленкой, очевидно, что это скорее смазка. чем соответствующие поверхностные материалы, которые преобладают в трении, возникающем при нормальных условиях эксплуатации.

Таким образом, при достаточном запасе смазки и подходящем соотношении нагрузка/скорость материал, из которого изготовлена ​​рабочая поверхность подшипника, не имеет решающего значения с точки зрения потерь на трение. Однако неизбежно произойдет контакт металла с металлом, особенно при запуске. Шейка неизменно изготавливается из стали, и, например, медь (использовавшаяся в качестве единственного материала для некоторых ранних подшипников), работающая по стали, имеет кинетический коэффициент 0,36. Однако любой металл, движущийся по стали при надлежащей смазке, имеет кинетический коэффициент в районе 0,06 (он будет варьироваться, как показано на кривой Штрибека выше).

В связи с неизбежным контактом металла с металлом на подшипники иногда наносят покрытия с низким коэффициентом трения. Например, один производитель разработал сверхскользкую смесь молибдена и графита, которая подвешена на инертной подложке из ПТФЭ, что обеспечивает адгезию, необходимую для ее прикрепления к верхней поверхности подшипника. Это покрытие толщиной всего в тысячу, совместимое с современными смазочными материалами и смазочными присадками, является жертвенным — подшипник переживет его, но в то же время оно, как утверждается, снижает трение и износ. Если есть какой-либо контакт, он предотвратит истирание и даже впитает мусор.

ОСНОВЫ КОНСТРУКЦИИ ПОДШИПНИКА СКОЛЬЖЕНИЯ

Обычно трехметаллический подшипник скольжения, используемый в современных высокопроизводительных двигателях, представляет собой многослойную структуру, имеющую относительно толстый стальной защитный слой, контактирующий с корпусом, и более твердый тонкий средний слой (медь- свинцовые, свинцово-бронзовые, алюминиево-оловянные и др. ) и очень тонкий верхний слой из мягкого материала (свинец, цинк, кадмий, свинцово-индий и множество других), причем верхний слой образует собственно опорную поверхность. Максимальное приложенное давление, которое может выдержать подшипник, определяется свойствами прочности и твердости верхней поверхности. Максимальная относительная скорость между шейкой и подшипником определяется способностью подшипника рассеивать тепло, выделяемое при сдвиге масляной пленки.

За исключением редких случаев сборных коленчатых валов, подшипник скольжения разделен на верхнюю и нижнюю половины, чтобы его можно было установить на шейку. Одна половинка влезает в основную конструкцию, другая в колпачок. Каждая половина называется вкладышем, поэтому этот тип подшипника можно назвать вкладышем или вкладышем. Обычно только один из коренных подшипников выполнен в виде упорного подшипника, необходимого для минимизации осевого смещения коленчатого вала.

Несколько слоев были разработаны для обеспечения свойств, необходимых для конкретного применения. В то время как основа неизменно будет стальной, стальной подшипник, работающий со стальной шейкой без покрытия на любой поверхности, вызовет высокое трение и износ в режимах граничной и смешанной смазки, а также практически не позволит посторонним частицам внедряться в материал, но вместо этого захватит их и превратит в режущие инструменты. Поэтому верхний слой представляет собой более мягкий металл, рассчитанный на минимальное трение при достаточной заделываемости. Идея состоит в том, чтобы позволить абразивным частицам закрепиться под рабочей поверхностью и тем самым свести к минимуму износ. Кроме того, более мягкие верхние слои помогут подшипнику действовать как подушка перед лицом серьезных рабочих нагрузок. В дополнение к высокой механической прочности и высокой термостойкости композитный подшипник нуждается в хорошей прилегаемости и хороших поверхностных свойствах — ему нужна «совместимость», чтобы предотвратить захват или даже заклинивание, если масляная пленка на мгновение разрушается.

Из-за механических свойств мягкого материала подшипника можно подумать, что он будет выдавливаться из подшипника из-за действующих на него сил. Однако очень тонкий мягкий слой, поддерживаемый гораздо более прочным и толстым базовым слоем, предотвращает выдавливание мягкого материала.

Неспособность приложенной нагрузки выдавить мягкий слой известна как принцип пластического ограничения. Представьте толстый слой глины, зажатый между двумя стальными пластинами. Если на стальные пластины надавить, глина деформируется и выдавит края сэндвича. Но по мере того, как толщина глины становится все меньше, требуется все большее усилие, чтобы выдавить больше глины. В конце концов остается тонкий слой глины, который невозможно выдавить без приложения бесконечного давления.

Подшипник должен соответствовать форме корпуса; форма, которая постоянно находится в состоянии изменения, поскольку двигатель представляет собой упругое устройство. В связи с этим подшипник сконструирован так, что при правильном соединении болтами двух половин корпуса его поверхности линии разъема соприкасаются, и подшипник правильно прилегает к корпусу, оставляя необходимый рабочий зазор между его рабочей поверхностью и цапфой. Однако, когда вкладыш подшипника установлен в соответствующий корпус, его края будут слегка выступать над поверхностями корпуса, так что, когда болты крышки соединят поверхности линии разъема, между поверхностями корпуса будет небольшой зазор. Когда дальнейшая затяжка приводит поверхности в соприкосновение, зазор исчезает, и результирующее «раздавливание» означает, что подшипник сжимается, как пружина, и оказывает радиальную нагрузку на его корпус.

Несмотря на то, что подшипник скольжения является посадкой с натягом, в его корпусе можно установить установочные выступы для облегчения позиционирования во время сборки. Обычно каждый вкладыш подшипника удерживается штифтом, выступающим в него из корпуса. Эти проушины или штифты помогут избежать любой опасности перемещения относительно корпуса во время работы, но это не является их основной целью, и в этом отношении посадка с натягом должна быть достаточно хорошей для обеспечения надежной работы.

В случае большой головки на поверхность раздела между подшипником скольжения и соответствующей шейкой обычно подается смазка под давлением из отверстия в шейке. Относительное перемещение шейки и подшипника, а также возникающие при этом силы заставляют масло растекаться и образовывать необходимую пленку по всей радиальной поверхности перед тем, как пролиться в картер.

ВЛИЯНИЕ

Коренные шейки коленчатого вала подвержены экстремальным крутильным колебаниям, что влияет на их диаметр. Однако перекрытие шеек и методы балансировки коленчатого вала являются дополнительными факторами, которые могут позволить использовать шейки меньшего диаметра и более узкие. Примечательно, что 3,0-литровый V8 Cosworth DFV 1967 года имел диаметр коренной шейки 60 мм и диаметр шатунной шейки 49 мм. Напротив, треть века спустя 3,0-литровый двигатель V10 обычно имел диаметр коренной шейки в диапазоне 40–45 мм, шейки шатуна в диапазоне 35–40 мм. Однако существует также очень большая разница между рабочими скоростями этих двух двигателей. Поскольку диаметр коренной шейки является основным фактором жесткости коленчатого вала при кручении, возможно, снижение жесткости коленчатого вала при кручении, вызванное как уменьшенным диаметром, так и увеличением длины, послужило обеспечению большего разделения между точкой резонанса при кручении коленчатого вала и гораздо более высокой частотой возбуждения.

Двигатель магнетрон: Доступ к нашему сервису временно запрещён!

как инженеры пытаются сделать вечный двигатель

Елизавета
Приставка

Новостной редактор

В 2001 году британский инженер-авиаконструктор Роджер Шоер заявил о создании двигателя, который, как тогда заявили и как сегодня продолжают считать его оппоненты, нарушает все известные законы физики. Рассказываем, что о нем известно и существуют ли другие подобные разработки.

Читайте «Хайтек» в

Что такое EmDrive?

EmDrive — двигательная установка, состоящая из магнетрона и резонатора, не являющаяся работоспособной согласно современным научным представлениям.

Установка EmDrive была впервые предложена британским инженером Роджером Шойером в 1999 году. Используемый в ней магнетрон генерирует микроволны, энергия их колебаний накапливается в резонаторе высокой добротности, и, по заявлениям автора, стоячая волна электромагнитных колебаний в замкнутом резонаторе специальной формы является источником тяги.

Вне резонатора не испускается не только вещество, но и электромагнитное излучение; иными словами, EmDrive — не фотонный двигатель. Но даже если бы создаваемые магнетроном микроволны полностью излучались в одном направлении, полученная тяга была бы значительно меньше заявленной тяги EmDrive.

Отсутствие расходуемого рабочего тела у этого двигателя, очевидно, нарушает закон сохранения импульса, а какое-либо общепринятое объяснение этого противоречия авторами разработок не предложено — сам Шойер опубликовал не рецензированную работу с объяснением, но физики отмечают, что теория радиационного давления более сложна, чем упрощенный аппарат, использованный Шойером, а его объяснения в целом противоречивы.

Экспериментальные данные долгое время не давали однозначного подтверждения или опровержения работоспособности подобной установки, что было связано в том числе с небольшой величиной предполагаемого эффекта, сравнимой с погрешностями измерений.

Физики объясняли полученные экспериментаторами немногочисленные положительные результаты ошибками в экспериментах. Единственное опубликованное в научном журнале независимое исследование, которое показало положительный результат, — это эксперимент группы Eagleworks 2016 года, в котором были устранены многие источники возможных ошибок.

Однако работы научной группы из Дрезденского технического университета показали, что измеряемая «тяга» EmDrive возникает из-за влияния внешних факторов, а не из-за самого аппарата.

Экспериментальные испытания

  • Производители установок

Впервые британский инженер аэрокосмонавтики Роджер Шойер представил EmDrive в 1999 году. В декабре 2002 года основанной Шойером компанией Satellite Propulsion Research был представлен первый якобы действующий прототип, развивающий усилие 0,02 Н.

В октябре 2006 года той же компанией был показан прототип с заявленной силой тяги 0,1 Н. В 2015 году был представлен очередной вариант EMDrive со сверхпроводящей полостью.

В период 2006–2011 годов американской компанией Cannae LLC под руководством Гвидо Фетта был создан Cannae Drive (также известен как Q-drive) — двигатель, для которого был заявлен аналогичной принцип работы.

  • Группа Яна Цзюаня

В период 2008–2010 года в китайском Северо-западном политехническом университете под руководством профессора Яна Цзюаня был создан прототип, якобы развивавший усилие 0,72 Н. В 2016 году результаты этой статьи были опровергнуты ее авторами, так как была обнаружена ошибка в измерениях, после исправления которой измеренная тяга оказалась в пределах шума измерений.

  • Группа Гарольда Уайта

С 2013 года двигатель Cannae Drive испытывался в лаборатории Eagleworks. Эта лаборатория работает в космическом центре имени Джонсона под эгидой НАСА со сравнительно маленьким бюджетом 50 тыс. долларов в год и специализируется на исследовании технологий, противоречащих общепринятым научным представлениям.

Работы проводились под руководством Гарольда Уайта. Уайт считал, что такой резонатор может работать посредством создания виртуального плазменного тороида, который реализует тягу с помощью магнитной гидродинамики при квантовых колебаниях вакуума.

В ходе экспериментов 2013–2014 годов был получен аномальный результат — тяга величиной около 0,0001 Н. Испытание проводилось на крутильном маятнике для малых сил, который способен обнаруживать силы в десятки микроньютонов, в вакуумной камере из нержавеющей стали при комнатной температуре воздуха и нормальном атмосферном давлении.

Испытания резонатора были проведены на очень низкой мощности (в 50 раз меньшей, чем при эксперименте Шойера в 2002 году), но чистая тяга при пяти запусках составила 91,2 мкН при подводимой мощности 17 Вт. Кратковременная наибольшая тяга составила 116 мкН при той же мощности.

Публикация работы Eagleworks привела к тому, что иногда EmDrive описывается как «опробованный НАСА», хотя официальная позиция агентства гласит, что «это небольшой проект, который пока не привел к практическим результатам».

В ноябре 2016 года была опубликована работа, выполненная инженерами лаборатории NASA Eagleworks, в которой учтены и устранены многие источники возможных ошибок, измерена тяга EmDrive и сделан вывод о работоспособности этой установки.

Согласно этой статье, двигатель смог развить тягу в 1,2 ± 0,1 мН/кВт в вакууме с мощностями 40, 60 и 80 Вт. В статье предполагается, что работоспособность двигателя может объясняться при помощи теории волны-пилота.

  • Группа Мартина Таймара из Дрезденского технического университета

В июле 2015 года были проведены испытания под руководством Мартина Таймара в Дрезденском техническом университете. Результаты не подтвердили, но и не опровергли работоспособность EmDriver.

В 2018 году были опубликованы новые результаты группы Мартина Таймара, согласно которым тяга, наблюдаемая в экспериментах с EmDrive (в том числе, видимо, экспериментах группы Eagleworks), связана скорее с недостаточным экранированием установки от магнитного поля Земли, чем с самой двигательной установкой: измерения показывали наличие небольшой тяги в одном и том же направлении даже при изменении ориентации установки или подавлении электромагнитных волн, поступающих в полость.

Дальнейшие испытания группы Таймара окончательно показали, что EmDrive не создает тяги.

  • Предполагаемые китайские испытания в космосе

В декабре 2016 года, ссылаясь на пресс-конференцию одной из дочерних компаний Китайской академии космических технологий (CAST), издание International Business Times сообщило, что правительство КНР с 2010 года финансирует исследования двигателя, а прототипы EmDrive были отправлены в космос для проверки на борту космической лаборатории «Тяньгун-2».

Доктор Чэнь Юэ (Chen Yue) из CAST, согласно публикации International Business Times, подтвердил факт изготовления прототипа двигателя для тестирования на низкой околоземной орбите.

В сентябре 2017 года появились новые сообщения об успешном создании работающего прототипа двигателя EmDrive в Китае.

  • Плимутский университет

В 2018 году агентство DARPA выделило Плимутскому университету 1,3 млн долларов на изучение и создание «двигателя бестопливного типа» на базе «квантованной инерции» (альтернативная космологическая гипотеза Майка Маккаллоха, противоречащая специальной и общей теории относительности). Отдельные СМИ сообщают о связи проекта с идеями EmDrive.

Как работает EmDrive?

Это устройство, работающее на базе микроволнового излучения, представляет собой особую коническую камеру-резонатор, к которой подключен мощный магнетрон — источник микроволнового излучения.

При определенной геометрии этого конуса данное устройство будет загадочным образом двигаться в сторону узкой его части с крайне малой, но силой, если внутри конуса будут «гулять» микроволны.

Британский инженер-авиаконструктор Роджер Шоер отказался от своей идеи, и ее через несколько лет проверил ряд физиков-профессионалов, в том числе и одна из лабораторий НАСА. Эти тесты, как пишет Майкл Маккаллох из Университета Плимута (Великобритания), привели к неожиданным для ученых результатам — оказалось, что изобретение Шоера действительно работает.

Маккаллох предложил правдоподобное с точки зрения физики объяснение этому «чудо-двигателю», обратив внимание на другую противоречивую вещь — так называемый эффект Унру.

Этот феномен был открыт американским физиком Уильямом Унру (William Unruh) в конце 70-х годов прошлого века, и он представляет собой объяснение того, почему существует сила инерции.

Унру показал, что предмет, движущийся с ускорением, начинает по-особому взаимодействовать с вакуумом или другой средой, через которую он движется — если говорить просто, то окружающее пространство становится «теплее» для него. Это тепло «давит» на движущееся тело и заставляет его снижать скорость.

Критика

Научное сообщество в основной своей массе не поверило в результаты испытаний спорного двигателя. Марк Миллс, который возглавлял ныне прекратившую существование лабораторию Breakthrough Propulsion Physics lab, считает, что аномальная тяга могла возникнуть в результате взаимодействия двигателя с испытательной камерой.

Лаборатория Миллса в свое время занималась задачами, аналогичными Eagleworks, то есть проверкой различных полуфантастических проектов космических двигателей. Так что опыта, чтобы делать подобные предположения, у него достаточно.

Астрофизик Технологического института Рочестера и научный обозреватель Forbes Брайан Коберлейн отметил, что публикация статьи в рецензируемом журнале еще не означает, что ее результат окажется верным.

Российские ученые также раскритиковали идею EmDrive. Астрофизик, главный редактор газеты «Троицкий вариант» и член Комиссии РАН по борьбе с лженаукой Борис Штерн назвал бредом саму возможность создания невозможного двигателя.

Подобные эксперименты

  • Катализатор энергии Росси

В 2009 году была подана заявка на предполагаемое изобретение «метод и аппаратура для проведения экзотермической реакции между никелем и водородом, с выделением меди».

Патент ссылается на предыдущие работы по холодному ядерному синтезу, хотя, по одному из заявлениий Росси, это не холодный ядерный синтез, а скорее — низкоэнергетическая ядерная реакция. Подобная система, но производящая меньше энергии, ранее уже была описана Фокарди и др.

Хотя итальянский патент, как и международные патентные заявки, описывает структуру и общую работу устройства, подробная работа устройства является коммерческой тайной, и независимая сторона рассматривает устройство как непрозрачный «черный ящик». Наблюдатели измеряли входную и выходную энергию за различные периоды во время публичной демонстрации. Widom и Larsen предложили теорию как объяснение элементного превращения и высвобождения избытка энергии.

Совместная работа про «холодный ядерный синтез» Росси и Фокарди была отклонена рецензируемым научным журналом и появилась в самоизданном блоге Росси.

Для публикации результатов Росси и Фокарди основали в 2010 году свой собственный онлайн-блог, назвав его Journal of Nuclear Physics (название блога сходно с названием некоторых научных журналов). Тесно связанная работа Фокарди была опубликована в 1998 году в рецензируемом научном журнале Il Nuovo Cimento A.

  • Пузырь Алькубьерре

Это идея, основанная на решении уравнений Эйнштейна, предложенная мексиканским физиком-теоретиком Мигелем Алькубьерре, в которой космический аппарат может достичь сверхсветовой скорости.

Движение выше скорости света невозможно для объектов с действительной ненулевой массой в нормальном пространстве-времени. Однако вместо перемещения выше скорости света в пределах локальной системы координат космический корабль может двигаться, сжимая пространство перед собой и расширяя его позади, что позволяет ему фактически перемещаться с любой скоростью, в том числе быстрее света.

В 2012 году группа Eagleworks под руководством Гарольда Уайта, объявила о создании интерферометра Уайта — Джудэя, который, по их заявлениям, может обнаружить пространственные возмущения, создаваемые сильными электрическими полями. Эксперимент подробно описан в работе Гарольда Уайта Warp Field Mechanics 101. 

  • Энергия из воздуха

Валерий Майсоценко, доктор технических наук, профессор, автор около 200 научно-технических работ и трех десятков актуальных прорывных патентов, нашел способ извлечения энергии из воздуха через природные экологически чистые процессы увлажнения воздуха, испарения и конденсации воды.

Термодинамический цикл Майсоценко основан на действии известных физических законов. Пространство, где образуется влажный охлажденный воздух, является областью пониженного давления. Теплый сухой воздух находится в зоне повышенного давления.

Воздух всегда движется от области высокого давления к низкому. До тех пор, пока слои воздуха различаются по температуре, влажности, давлению, существует направленный ветер. И дует тем сильнее, чем больше разница между исходными параметрами.

Спустя 30 лет его разработками пользуются по всему миру. Испарительно-конденсационный тепловой насос на основе воды сейчас способен вытеснить центральное отопление и компрессионную климатическую технику, а М-цикл в будущем может реализовать принципиально новую термодинамическую концепцию для двигателей и турбин.

Читать далее

Исследователи впервые погрузились к самому глубоколежащему утонувшему кораблю

Создана первая точная карта мира. Что не так со всеми остальными?

Появилась беспроводная система, которая помогает парализованным

Как провести диагностику магнетрона микроволновой печи? — пошаговая инструкция с фото

Вам понадобиться:

  • 1. SVCH047, колпачок магнетрона шестигранник, 14 мм

    колпачок магнетрона шестигранник, 14 мм

    165 р.

  • 2. слюда для свч (микроволновой) печи 0.4 мм, 300х300 мм

    слюда для свч (микроволновой) печи 0.4 мм, 300х300 мм

    299 р.

  • 3. Коплер мотора микроволновой (СВЧ) печи, универсальный

    коплер мотора микроволновой (СВЧ) печи, универсальный

    155 р.

  • 4. Тарелка

    тарелка для микроволновой (свч) печи LG, Panasonic, Candy, 245 мм, с креплением

    645 р.

Как провести диагностику магнетрона микроволновой печи?



Содержание:

Шаг 1

Шаг 7

Шаг 13

Шаг 2

Шаг 8

Шаг 14

Шаг 3

Шаг 9

Шаг 15

Шаг 4

Шаг 10

Шаг 16

Шаг 5

Шаг 11

Шаг 6

Шаг 12


 

Шаг 1

    Как вы уже знаете из наших тематических статей про бытовую технику, у всего есть свой срок службы. Это утверждение не обошло стороной и микроволновые печи. Одна из самых популярных проблем заключается в следующем: новая микроволновка разогревала пищу за две минуты, а теперь приходится ждать четыре, а иногда и ещё дольше. Бывает и так, что по всем внешним признакам микроволновка работает, при этом еда внутри контейнера остаётся холодной. Причиной возникновения таких проблем является неисправной магнетрон СВЧ.



     

 

 

 

Шаг 2

    Магнетрон — это электронный электровакуумный прибор, который генерирует СВЧ-излучение при взаимодействии потока электронов с электрической составляющей сверхвысокочастотного поля в пространстве, где постоянное магнитное поле перпендикулярно постоянному электрическому полю. Где же находится магнетрон, и каким образом можно проверить его работоспособность?



     

 

 

Шаг 3

    Вы отлично знаете, что ассортимент микроволновых печей на рынке очень широкий. Есть и бюджетные версии и премиум. Микроволновки могут отличаться по многим признакам, начиная от производителя и заканчивая цветом корпуса. Но в мире не существует ни одной микроволновой печи, внутри которой не был бы установлен магнетрон. И в зависимости от того, насколько этот магнетрон качественный, настолько хорошо и будет работать микроволновая печь.



     

 

 

 

Шаг 4

    Из чего состоит магнетрон микроволновой печи?


    Магнетрон — это вакуумная трубка, внутри которой находится специальная нить накала, катод и анод. Снаружи анодного блока находятся постоянные магниты. Имеются механические пластинки в виде ребёр, которые образуют своеобразный радиатор для вывода тепла. Для того, чтобы образовать направленный поток волн, на аноде есть наконечник, закрытый колпачком, образующий антенну. На магнетрон подаётся электропитание через разъём, состоящий из проходных конденсаторов и индуктивных выводов, в конечном итоге образуя своеобразный фильтр, защищающий выводы питания от проникновения СВЧ-излучения.



     

 

 

Шаг 5

    Обычному потребителю не всегда просто разобраться в том, как именно устроен магнетрон, несмотря на описание выше. Это технически сложная деталь, поэтому диагностика и ремонт её требует наличия определённых знаний, при этом очень важно соблюдать технику безопасности. Поэтому мы настоятельно рекомендуем за любыми работами по магнетронам обращаться к специалистам, которые смогут провести квалифицированные работы, ну а нужный оригинальный и новый магнетрон, конечно же, можно купить именно у нас, в ПартсДирект!



     

 

 

Шаг 6

    С какими проблемами вы можете столкнуться при работе с магнетроном СВЧ?


    Если вы подробно прочитали абзац про устройство магнетрона микроволновой печи, то вы должны догадаться, что могут возникнуть ситуации, которые не связаны с полным выходом из строя всей детали. Да, бывает и такое, что ломаются отдельно взятые элементы магнетрона, таким образом это говорит о том, что можно провести ремонт магнетрона, а не полную его замену. Как же нам разобраться в том, какая именно поломка привела к неработоспособности всего магнетрона? Как локализовать конкретную проблему и найти неисправный элемент?



     

 

 

 

Шаг 7

    Первым делом начать стоит с визуального осмотра микроволновой печи. Если вы заметили какой-либо посторонний звук, например, треск, если видны следы потемнения или заметно искрение, тогда под подозрение попадает колпачок. Колпачок отвечает за закрытие антенны излучателя и мог прогореть. При этом пострадает защитная слюда, которая закрывает анод, а иногда даже коплер — это место крепления стеклянной тарелки внутри микроволновки. Такие детали можно заменить отдельно, на нашем сайте их достаточно просто можно найти в продаже.



     

 

 

Шаг 8

    Ещё раз обращаем ваше внимание на то, что такие работы по соображениям безопасности лучше делать в профессиональном сервисном центре по ремонту бытовой техники. У мастеров в таких сервисах есть необходимое оборудование, инструменты, а главное — опыт работы с микроволновыми печами. Поверьте, это наиболее рациональный выход из ситуации, когда требуется такого рода ремонт СВЧ.



     

 

 

Шаг 9

    Как правильно проверить магнетрон СВЧ?


    Как мы уже писали выше, если в микроволновой печи из строя выходит магнетрон, то скорее всего потребуется его полная замена. Ремонт, конечно, тоже возможен, но не всегда рационален, потому что в данном случае ремонт по стоимости может быть сопоставим с покупкой новой микроволновки, а новая СВЧ имеет длительный запас прочности и, как минимум, годовую гарантию, которая экономит вам кучу денежных средств при возникновении гарантийной ситуации. Но это не значит, что вам срочно нужно идти в магазин и покупать новую печку.



     

 

 

 

Шаг 10

    Попробуем разобраться, точно ли магнетрон сломался, или же из строя вышло нечто другое:


  1. Выключите микроволновую печь из розетки. Это самая важная часть, которая напрямую влияет на вашу безопасность!
  2. Аккуратно снимаем защитный кожух микроволновой печки;
  3. Теперь нам нужно снять клеммы с выводов на магнетроне;
  4. На четвёртом шаге нам потребуется мультиметр, кстати, его вы тоже можете купить в ПартсДирект! С помощью мультиметра замеряем сопротивление на контактах магнетрона. Сопротивление должно быть менее 1 ОМ, если мультиметр показывает значения выше 1 ОМ, то это говорит о перегорании нити накаливания, такой магнетрон починить уже не получится, потребуется замена;
  5. Обязательно замеряем сопротивление между выводом магнетрона и корпусом. Сопротивление утечки накал — корпус должно показать «бесконечность», если прибор включен на предел R X 1000. Если значение отличается, подозрение падает на проходные конденсаторы. Конденсаторы можно заменить на новые, они либо приобретаются отдельно, либо снимаются с микроволновок-доноров;

 

 

 

Шаг 11

    Мы ещё раз акцентируем внимание на вашей безопасности. Обратите внимание на то, что наличие любых нестандартных звуков из СВЧ, а также искр, дыма и неприятного запаха палёного говорит о неисправности магнетрона. Если в вашей микроволновой печи есть такие проблемы, использовать её запрещается!



     

 

 

 

Шаг 12

    Как правильно установить магнетрон в микроволновку?


    В тех случаях, когда замена магнетрона действительно требуется, например, стоимость работ по замене и самого магнетрона на порядок ниже, чем аналогичная по характеристикам новая микроволновая печь, встаёт важный вопрос выбора качественного и нового магнетрона. Будет отлично, если вы сможете найти оригинал, но и качественный аналог нам также подойдёт. При выборе обратите внимание на мощность нового магнетрона, она должна совпадать с мощностью неисправного, также следует проверить расположение контактов и размер. Проверьте длину и диаметр антенны на новом магнетроне — они должны соответствовать длине и диаметру антенны первоначального магнетрона. Отнеситесь к выбору ответственно, а консультанты магазина ПартсДирект с удовольствием помогут вам выбрать нужный магнетрон для вашей микроволновой печи.



     

 

 

 

Шаг 13

    После того, как вы приобрели магнетрон, можно приступать к процедуре замены. Процесс не очень трудный — у магнетрона два основных контакта — их и нужно присоединить к СВЧ. Проследите, чтобы новая деталь плотно прилегала к волноводу, надёжно стояла на месте штатного крепления.



     

 

 

Шаг 14

    Мы настоятельно рекомендуем рядовым пользователям во всех случаях соблюдать правила безопасности и руководствоваться здравым смыслом. Если характер поломки и попытки самостоятельного ремонта вашей СВЧ могут привести к травмам, воздержитесь от самостоятельного ремонта и пригласите квалифицированного специалиста, который имеет навыки и опыт ремонта бытовой техники.


    Обращаем ваше внимание на то, что любую микроволновую печь нужно содержать, хранить и использовать при соблюдении норм, которые заявляет производитель. В большинстве случаев обычная аккуратность приводит к тому, что техника служит на порядок больше времени, а поломки не доставляют неудобств их владельцам, как с точки зрения временных затрат, так и с точки зрения финансов.



     

 

 

Шаг 15

 

 

Шаг 16

    Эти товары могут Вас заинтересовать:



    Лампочка


    Средство для удаления жира


     


    Итак, подведем итоги:


    Чтобы провести диагностику магнетрона микроволновой печи, нужно сделать следующее:


  1. Осмотреть печь визуально. Колпачок мог прогореть и затронуть защитную слюду.
  2. Послушать, как работает оборудование – нет ли треска и других посторонних звуков.
  3. Снять защитный кожух, замерить сопротивление на контактах магнетрона.
  4. Оно должно составить меньше 1 ОМ.
  5. При более высоких параметрах проблема скрывается в перегорании нити накаливания.
  6. Замерить сопротивление между корпусом и выводом магнетрона.
  7. При отклонении от принятых значений придется менять проходные конденсаторы.

 

 

 

Вам понадобиться:

  • 1. SVCH047, колпачок магнетрона шестигранник, 14 мм

    колпачок магнетрона шестигранник, 14 мм

    165 р.

  • 2. слюда для свч (микроволновой) печи 0.4 мм, 300х300 мм

    слюда для свч (микроволновой) печи 0.4 мм, 300х300 мм

    299 р.

  • 3. Коплер мотора микроволновой (СВЧ) печи, универсальный

    коплер мотора микроволновой (СВЧ) печи, универсальный

    155 р.

  • 4. Тарелка

    тарелка для микроволновой (свч) печи LG, Panasonic, Candy, 245 мм, с креплением

    645 р.

Запчасти для приборов – с меткой «Магнетрон» – Прямая поставка запчастей

0,00 долл. США
Перевозки
Общий

United States—AfghanistanÅland IslandsAlbaniaAlgeriaAndorraAngolaAnguillaAntigua & BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBosnia & HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Indian Ocean TerritoryBritish Virgin IslandsBruneiBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCape VerdeCayman IslandsCentral African RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Keeling) IslandsColombiaComorosCongo — BrazzavilleCongo — KinshasaCook IslandsCosta RicaCroatiaCubaCuraçaoCyprusCzech RepublicCôte d’IvoireDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland IslandsFaroe IslandsFijiFinlandFranceFrench GuianaFrench PolynesiaFrench Southern TerritoriesGabonGambiaGeorgiaGermanyGhanaGibraltarGreeceGreenlandGrenadaGuadeloupeGuatemalaGuernseyGuineaGuinea-BissauGuyanaHaitiHeard & McDonald ОстроваГондурасСАР ГонконгГонконгВенгрияИсландияИндияИндонезияИран IraqIrelandIsle of ManIsraelItalyJamaicaJapanJerseyJordanKazakhstanKenyaKiribatiKosovoKuwaitKyrgyzstanLaosLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacau SAR ChinaMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmar (Burma)NamibiaNauruNepalNetherlandsNetherlands AntillesNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorth KoreaNorwayOmanPakistanPalestinian TerritoriesPanamaPapua New GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairn IslandsPolandPortugalQatarRéunionRomaniaRussiaRwandaSaint MartinSamoaSan MarinoSão Tomé & PríncipeSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Georgia & South Sandwich IslandsSouth KoreaSouth SudanSpainSri LankaSt. Бартелеми Св. ЕленаСв. Китс и НевисСент. Люсия Св. МартинСт. Пьер и МикелонСв. Винсент и ГренадиныСуданСуринамШпицберген и Ян-МайенСвазилендШвецияШвейцарияСирияТайваньТаджикистанТанзанияТаиландТимор-ЛештиТогоТокелауТонгаТринидад и ТобагоТунисТурцияТуркменистанОстрова Теркс и КайкосТувалуСША. Отдаленные островаУгандаУкраинаОбъединенные Арабские ЭмиратыВеликобританияСоединенные ШтатыУругвайУзбекистанВануатуВатиканВенесуэлаВьетнамУоллис и ФутунаЗападная СахараЙеменЗамбияЗимбабве

AlabamaAlaskaAmerican SamoaArizonaArkansasCaliforniaColoradoConnecticutDelawareDistrict of ColumbiaFederated States of MicronesiaFloridaGeorgiaGuamHawaiiIdahoIllinoisIndianaIowaKansasKentuckyLouisianaMaineMarshall IslandsMarylandMassachusettsMichiganMinnesotaMississippiMissouriMontanaNebraskaNevadaNew HampshireNew JerseyNew MexicoNew YorkNorth CarolinaNorth DakotaNorthern Mariana IslandsOhioOklahomaOregonPalauPennsylvaniaPuerto RicoRhode IslandSouth CarolinaSouth DakotaTennesseeTexasUtahVermontVirgin IslandsVirginiaWashingtonWest VirginiaWisconsinWyomingArmed Forces AmericasArmed Forces EuropeArmed Forces Pacific

Шумит микроволновка? (5 основных причин почему)

Микроволновые печи являются одним из наиболее часто используемых бытовых приборов. Если ваша микроволновая печь издает странные звуки, это, скорее всего, связано с необходимостью замены детали из-за такого интенсивного использования. Однако, прежде чем заменять какие-либо детали, проверьте, решает ли проблему шума включение и выключение микроволновой печи от источника питания или очистка микроволновой печи.

Шум, издаваемый вашей микроволновой печью, и его источник помогут вам выяснить, в чем проблема. Скрежещущий звук внутри микроволновой печи указывает на то, что это двигатель мешалки, а скрежет или щелканье из основания микроволновой печи указывает на то, что это поворотный стол. Высокий тон или громкий гул указывает на магнетрон или диод, а дребезжащий или жужжащий звук в задней части микроволновой печи указывает на неисправность охлаждающего вентилятора.

Прежде чем ремонтировать микроволновую печь, учтите, что это может быть очень опасно.

Соблюдайте предельную осторожность

Высоковольтный конденсатор внутри микроволновой печи может накапливать смертельное количество электричества даже после того, как микроволновая печь была отключена от источника питания в течение нескольких месяцев. Для безопасного доступа к электрическим компонентам в микроволновой печи конденсатор должен быть разряжен. Вы должны быть очень уверены, что знаете, что делаете, и защищены от поражения электрическим током, прежде чем разрядить конденсатор.

Из-за риска поражения электрическим током рекомендуется привлекать для устранения более сложных неисправностей квалифицированного специалиста по микроволновой печи.

1. Неисправный магнетрон

Магнетрон микроволновой печи создает высокочастотные электромагнитные волны для приготовления пищи. Когда вы включаете микроволновую печь на низкой мощности, вы часто можете услышать, как магнетрон включается и выключается, чтобы уменьшить микроволновые частоты во время приготовления пищи. Если шум, издаваемый вашей микроволновой печью, похож на звук магнетрона, только громче, это говорит о том, что виноват неисправный магнетрон (или диод — см. ниже).

Неисправный магнетрон также может вызывать раздражающий пронзительный звук, указывающий на то, что трубка магнетрона вышла из строя из-за возраста и интенсивного использования.

Вы можете дополнительно диагностировать проблему с магнетроном, включив микроволновую печь на низкой мощности и наблюдая, уменьшается или прекращается шум микроволн, когда магнетрон включается и выключается во время приготовления на низкой мощности. Запах гари также указывает на проблему с магнетроном.

Выполните следующие действия, чтобы диагностировать и устранить неисправный магнетрон:

  1. Отключите микроволновую печь от источника питания.
  2. Снимите верхнюю крышку микроволновой печи, чтобы получить доступ к магнетрону.
  3. Разрядите конденсатор.
  4. С помощью мультиметра проверьте целостность магнетрона. Каждое показание должно быть меньше одного Ома.
  5. В случае неисправности снимите и замените магнетрон.

Всегда соблюдайте осторожность при доступе к магнетрону.

2. Неисправный диод

Диод является частью высоковольтной цепи, наряду с магнетроном и конденсатором. Он преобразует переменный ток в постоянный для получения высокого напряжения, необходимого для питания магнетрона. Неисправный диод обычно издает громкий гудящий шум.

Выполните следующие действия, чтобы диагностировать и устранить неисправный диод:

  1. Убедитесь, что микроволновая печь отключена от источника питания.
  2. Снимите верхнюю крышку микроволновой печи, чтобы получить доступ к диоду.
  3. Разрядите конденсатор.
  4. С помощью мультиметра проверьте сопротивление диода. В зависимости от модели исправный диод будет иметь сопротивление от 50 000 до 200 000 Ом.
  5. Проверьте непрерывность в обратном направлении, поменяв местами провода счетчика. Преемственность должна быть только в одном направлении.
  6. Если диод неисправен, его необходимо заменить.

Всегда соблюдайте осторожность при доступе к диоду.

3. Неисправный охлаждающий вентилятор

Проблема с охлаждающим вентилятором является еще одной причиной микроволнового шума. Иногда охлаждающий вентилятор смещается или в него попадает мусор. Это может привести к тому, что вентилятор заденет другую часть микроволновой печи или издаст дребезжащий звук.

Электродвигатель вентилятора охлаждения также может изнашиваться и нуждаться в замене. Как правило, вы сможете услышать шум охлаждающего вентилятора, когда микроволновая печь работает нормально. Однако, если этот шум становится громче или микроволновая печь издает жужжащий звук, обычно из задней части микроволновой печи, это указывает на проблему с двигателем охлаждающего вентилятора.

Для доступа к охлаждающему вентилятору может потребоваться снятие других деталей микроволновой печи. Рекомендуется проявить осторожность и разрядить конденсатор.

Выполните следующие действия, чтобы диагностировать и устранить неисправный охлаждающий вентилятор:

  1. Отключите микроволновую печь от источника питания.
  2. Разрядите конденсатор.
  3. При необходимости удалите все компоненты, блокирующие доступ к вентилятору.
  4. Осмотрите вентилятор, чтобы убедиться, что он вращается свободно. Если вентилятор не засорен, но не вращается свободно, это указывает на необходимость замены двигателя вентилятора.
  5. Проверьте электродвигатель вентилятора системы охлаждения на целостность с помощью мультиметра. В зависимости от модели рабочий двигатель вентилятора охлаждения должен показывать 280 Ом.
  6. В случае неисправности замените двигатель вентилятора.

4. Неисправность двигателя поворотного стола

Другим источником микроволнового шума является двигатель поворотного стола. Неисправный двигатель проигрывателя обычно издает щелкающий или скрежещущий звук. В большинстве моделей доступ к двигателю поворотного стола можно получить снизу микроволновой печи. Если вы не можете получить к нему доступ снизу, вам необходимо снять корпус микроволновой печи.

Выполните следующие действия, чтобы диагностировать и устранить неисправный двигатель поворотного стола:

  1. Отключите микроволновую печь от источника питания.
  2. Перед тем, как получить доступ к двигателю поворотного стола, снимите пластину поворотного стола и опорный ролик с микроволновой печи.
  3. Отвинтите панель двигателя поворотного стола.
  4. Проверьте электродвигатель поворотного стола на непрерывность с помощью мультиметра. Если непрерывности нет, его необходимо заменить.

5. Мотор мешалки

Мотор мешалки приводит в действие металлическую лопасть, которая отклоняет микроволновую энергию по всему микроволну. Мешалка обеспечивает равномерное приготовление пищи в микроволновой печи. Неисправный двигатель мешалки обычно издает скрежещущий звук, поскольку двигатель изо всех сил пытается не отставать.

Выполните следующие действия, чтобы диагностировать и устранить неисправный двигатель мешалки:

  1. Отключите микроволновую печь от источника питания.
  2. Доступ к двигателю мешалки изнутри микроволновой полости над пластиной поворотного стола.
  3. Снимите крышку двигателя мешалки.

Ракетный самодельный двигатель: Как сделать двигатель для самодельных ракет

Самодельный ракетный двигатель для начинающего. Как сделать топливо для самодельной ракеты Как сделать ракетное топливо в домашних условиях

|
| |
| р-с |
т-у | ф-ц
| ш-я


Состав №1: 60% (9KNO 3)
+ 30% (9СОРБИТА) + 10%(9S)9 —

более высокая
пластичность

Состав №2: 63% (KNO 3)
+ 27% (СОРБИТА) + 10%(S)


максимальная удельная тяга

Это ракетное топливо является новой и
значительно более усовершенствованной разновидностью сорбитового топлива. Его
более высокая скорость горения и высокий удельный импульс, позволяют
использовать его как в средних, так и в больших ракетных двигателях.
Разработано оно было мною недавно, т.е. доработано, т.к. использовать сорбит в
качестве связующего придумал не я. Однако подобные ему составы были опубликованы
на некоторых веб-страничках Интернета. Но они так и не стали популярными среди
ракетостроителей. И я думаю, что вы знайте почему.

В состав нового сорбитового топлива
входит сера, которая участвует в реакции горения:

6C 6 H 14 O 6
+ 26KNO 3 +13S
= 13K 2 S + 36CO 2
+ 13N 2 + 42H 2 O
(теоретически)

На самом деле реакция протекает по более сложному механизму, по
окислительно-восстановительным свойствам элементов можно утверждать, что в самом
начале, реакция будет протекать именно по простому механизму, а уже потом
продукты реакции будут взаимодействовать между собой, давая уже другие
соединения. Правильное соотношение компонентов обеспечивает высокую
эффективность этого топлива. Данное топливо обладает сравнительно высокими
энергетическими характеристиками. Дело в том, что
сера участвует
здесь как восстановитель и вытесняет оставшийся атом кислорода из молекулы
K 2 O
, вследствие чего увеличивается
энергетический выход реакции. К тому же
K 2 S
не забирает СO 2
,
как это делает
K 2 O
. Выделяющейся энергии хватает на то
чтобы сместить равновесие в сторону образования таких
низкомолекулярных продуктов, как CO
и

H 2
. Это способствует значительному увеличению удельной тяги
топлива. Таким образом КПД двигателя в среднем повышается на
15 — 20%
(по грубым
прикидкам), а может и больше. Так
что можно сказать что данное ракетное топливо является достойной заменой пороху
и обычной карамели.

Недостатками этого топлива
по сравнению с обычным сорбитовым, являются: сложность в изготовлении, низкая
пластичность, невозможность заливки состава в корпус двигателя, быстрая
скорость затвердевания, при недостаточном нагревании сорбита топливо быстро
затвердевает. Опыт показал, что данное топливо хорошо
приготавливать и использовать в холодное время года, так как влажность в воздухе
значительно ниже, чем в летнее время. Пожалуй самой главной проблемой этого
топлива является быстрая скорость затвердевания и невозможность заливки топлива
прямо в корпус двигателя. Ещё у этого топлива есть очень неприятная вещь — при
недостаточном уплотнении массы внутри топливного заряда образуются пустоты, что
сильно сказывается на равномерности горения всего заряда. Проще говоря,
структура становится пористой, что способствует возникновению
аномального горения
— неустойчивое прерывистое горение,
вызванное уменьшением подвода тепла к непрореагировавшему топливу, длящееся от
нескольких долей до 2 секунд
. Особенно эта проблема характерна
только для малых двигателей, с зарядом топлива
30 — 35 грамм
— запрессовка
«Мощной карамели»

в такие
двигатели — работа весьма кропотливая и сложная, ну а на больших
двигателях такая вещь практически не сказывается, т. к относительно всего объёма
топлива воздушные пустоты незначительны. Хоть это топливо и быстро затвердевает,
но эту проблему можно легко устранить, поставив ёмкость с топливом на разогретую
песчаную баню. Это очень удобный способ, ну смотрите не переборщите с
температурой, а то сера в топливе расплавится и смесь станет неоднородной.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ

По началу, при его
изготовлении, возникали серьёзные проблемы. Трудно было найти баланс между
температурой плавления сорбита и температурой плавления серы, а при
смешивании расплавов обоих компонентов топливо получалось крайне не однородным.
Был рассмотрен вариант с использованием глицерина, чтобы масса сохраняла
пластичность длительное время. Но использование глицерина приводило к снижению
прочности топливной шашки и повышенной гидроскопичности.

Сорбит при сильном нагревании и последующим охлаждении затвердевает не сразу и
сохраняет пластичность достаточно длительное время, которого хватает на заправку

2 — 3
небольших двигателей. Сорбит должен быть разогрет до достаточно высокой
температуры (около t кип). Когда я его
разогреваю до такой температуры, то он немного дымит, становится прозрачным (слегка желтоватым), и на
дне образуются небольшие пузырьки, что свидетельствует о начале кипения.

Перед тем, как вы начнёте плавить сорбит следует заранее приготовить все
компоненты.

1.
Сначала отвесьте необходимую порцию сорбита и отложите его подальше от места
работы

2.
Далее
вам нужно будет измельчить нитрат калия. Перед помолом его следует тщательно
просушить, можно на батарее, но я просушивал в печке при
t ≈
200 0 C
, больше этой температуры нельзя, т.к. начинается его
плавление и затем разложение. Просушенный нитрат калия легче измельчается и
меньше прилипает к стенкам электрокофемолки, нежели влажный. Помол я производил
в электрокофемолке где-то секунд 40
. Если он прилип к стенкам, то его можно
соскоблить ватными палочками или руками, только не голыми, а используя
одноразовые перчатки.

3.
После помола отвесьте необходимую порцию селитры и поместите в чистую баночку, я
использовал пластиковую, т.к. к стеклу он у меня прилипал.

Сера, которая я используется в топливе, содержит уголь в следующем соотношении:
100% (S)
+ 5% (С) (по массе)
.
При использовании угля масса образует меньше комочков, становится более
рассыпчатой и практически не прилипает к стенкам электрокофемолки во время
помола. Однако нужно молоть с перерывами, чтобы сера не расплавилась от
излишнего трения. После помола она остаётся сильно наэлектризованной и будет
образовывать комочки. Как я заметил, требуется достаточно длительное
время, чтобы сера стала рассыпчатой после помола, так что производить её помол
следует заранее. ()

5.
Только после того, как вы всё отмерили можно плавить сорбит. Для этих целей я
использовал мою любимую миниатюрную печь, но когда у меня её не было я обходился
плитой. Сорбит помещается в металлическую ёмкость, а лучше в
ёмкость из нержавеющей стали (лично я использую кружку из нержавейки, которую я
приобрёл в магазине «Всё для рыбалки и охоты»
)
и нагревается до температуры, приближённой к температуре его кипения.

6.
Затем в него
добавляется мелкоизмельчённый и просушенный нитрат
калия (калийная селитра). Перед тем как вы её будете засыпать, хорошенько
встряхните пузырёк с селитрой, чтобы она стала более рассыпчатой.

7.
Смесь перемешивается до полной однородности.
При таком соотношении селитры и сорбита смесь начинает быстро затвердевать,
поэтому вам придётся снова разогреть содержимое стакана, до тех пор пока смесь
не станет пригодной к перемешиванию.

8.
После
того как смесь остынет до
температуры, которая ниже температуры плавления серы, в неё добавляют саму серу.
Температуру можно проверить, бросив небольшое количество серы в выше полученную
смесь селитры и сорбита, если температура слишком велика, то сера будет плавиться и образовывать
мелкие, блестящие капельки на поверхности.
Перемешивать все компоненты нужно очень быстро, чтобы смесь не успела
затвердеть.

10.
После этого вытащить пластичную массу (желательно использовать
одноразовые полиэтиленовые перчатки) ножом или другим металлическим предметом.
Смесь также следует соскоблить и со стенок кружки и всё ещё раз перемять руками
для большей однородности (использовать
полиэтиленовые перчатки!).

Хочу заметить, что топливо начинает быстро затвердевать, поэтому я снова помещаю
его кружку и ставлю в прогретую печь, но только уже выключенную, т.к. она
сохранила в себе тепло и отлично помогает сохранять температуру расплава
топлива и оно не остаётся пластичным достаточно долгое время. В печь можно также
положить какие-нибудь теплоёмкие материалы: чистый сухой песок, металлически
гайки, гвозди, отлично подойдёт свинец. По мере необходимости кусочки топлива
отщипываются от основной массы и тщательно запрессовываются в корпус двигателя.

Производить
запрессовку топлива следует малыми порциями, потому
что если топливо запрессовывать не под достаточным давлением, то внутри
топливной шашки останется много пузырьков воздуха. Как показал опыт для
запрессовки лучше использовать графитовую палочку пропитанную парафином, и с
отполированным кончиком. Для этих целей так же подойдёт фторопласт, однако
топливо всё равно к нему прилипает и желательно иметь по рукой тряпочку с
помощью которой вы будете удалять налёт. Все работы желательно
проводить в сухом
помещении. Как я уже отметил, данное топливо больше подойдёт на
изготовление крупных топливных зарядов (от 70г
) для больших двигателей.


От автора:
Я не знаю,
станет ли данное топливо популярным среди ракетостроителей и химиков, но в ходе
длительной работы с ним я пришёл, что это единственное мощное топливо,
которое можно получить без особого труда, по сравнению с перхлоратным. А более
низкое содержание сорбита делают его немного более выгодным в использовании,
если конечно у вас сера стоит дешевле, чем сорбит. С первого раза, приготовить
его так как надо, у вас не получится, но в ходе длительной работы с ним, вы
действительно увидите разницу. Возможно вам покажется, что данный способ
изготовления этого топлива небезопасен, но за всю мою практику не было ни одного

ЧП
, потому что я строго соблюдаю чистоту реактивов и не допускаю попадания
веществ, которые воспламеняются ниже 200 0 C
.
При строгом соблюдении чистоты рабочего места данный способ является
сравнительно безопасным.

Внимание!

Если у вас есть
какие-то замечания, вопросы или предложения по данной теме, просьба сообщить
мне об этом.

Мало кто из моих ровесников не увлекался постройкой моделей ракет. Может,
сказывалось всемирное увлечение человечества пилотируемыми полетами,
а может,
кажущаяся простота постройки модели. Картонная трубка с тремя стабилизаторами и головным обтекателем из пенопласта или бальсы,
согласитесь,
намного проще даже элементарной модели самолета или автомобиля. Правда,
энтузиазм большинства молодых Королевых,
как правило,
улетучивался на этапе поиска ракетного двигателя. Оставшимся ничего не оставалось,
как осваивать азы пиротехники.

Александр Грек

Между Главным конструктором наших ракет Сергеем Королевым и Главным конструктором наших ракетных двигателей Валентином Глушко шла негласная борьба за звание Самого Главного: кто же действительно важнее, конструктор ракет или двигателей для них? Глушко приписывают крылатую фразу, якобы брошенную им в разгар такого спора: «Да я к своему двигателю забор привяжу — он на орбиту выйдет!» Впрочем, эти слова — отнюдь не пустое бахвальство. Отказ от «глушковских» двигателей привел к краху королевской лунной ракеты H-1 и лишил СССР каких-либо шансов на победу в лунной гонке. Глушко же, став генеральным конструктором, создал сверхмощную ракету-носитель «Энергия», превзойти которую до сих пор никому не удается.

Двигатели из патронов

Та же закономерность работала и в любительском ракетостроении — выше летала ракета, у которой был более мощный двигатель. Несмотря на то что первые ракетомодельные двигатели появились в СССР еще до войны, в 1938 году, Евгений Букш, автор вышедшей в 1972 году книги «Основы ракетного моделизма», взял за основу такого двигателя картонную гильзу охотничьего патрона. Мощность определялась калибром исходной гильзы, а производились двигатели двумя пиротехническими мастерскими ДОСААФ вплоть до 1974 года, когда было принято решение об организации в стране ракетомодельного спорта. Для участия в международных соревнованиях потребовались двигатели, подходящие по своим параметрам под требования международной федерации.

Их разработка была поручена Пермскому НИИ полимерных материалов. Вскоре была выпущена опытная партия, на основе которой и начал развиваться советский ракетомодельный спорт. С 1982 года с перебоями заработало серийное производство двигателей на государственном казенном заводе «Импульс» в украинской Шостке — в год выпускали 200−250 тысяч экземпляров. Несмотря на жесткий дефицит таких двигателей, это был период расцвета советского любительского модельного ракетостроения, который закончился в 1990 году одновременно с закрытием производства в Шостке.

Двигательный тюнинг

Качество серийных двигателей, как нетрудно догадаться, для серьезных соревнований не годилось. Поэтому рядом с заводом в 1984 году появилось мелкосерийное опытное производство, обеспечивавшее своей продукцией сборную страны. Особенно выделялись двигатели, частным образом изготовленные мастером Юрием Гапоном.

А в чем, собственно, сложность производства? По своей сути ракетомодельный двигатель — простейшее устройство: картонная трубка с запрессованным внутри дымным порохом марки ДРП-3П (дымный ружейный порох 3-й состав для прессованных изделий) с керамической заглушкой с соплом-дыркой с одной стороны и пыжом с вышибным зарядом — с другой. Первая проблема, с которой не справлялось серийное производство, — точность дозировки, от которой зависел и конечный суммарный импульс двигателя. Вторая — качество корпусов, которые часто давали трещины при прессовании под давлением в три тонны. Ну и третья — собственно, качество запрессовки. Впрочем, проблемы с качеством возникали не только в нашей стране. Не блещут им и серийные ракетомодельные двигатели другой великой космической державы — США. А лучшие модельные двигатели делают микроскопические предприятия в Чехии и Словакии, откуда их контрабандой провозят для особо важных мероприятий.

Тем не менее при социализме двигатели, пусть неважные и с дефицитом, но были. Сейчас же их нет вообще. Отдельные детские ракетомодельные студии летают на старых, еще советских запасах, закрывая глаза на то, что срок годности давно вышел. Спортсмены пользуются услугами пары мастеров-одиночек, а если повезет, то и контрабандными чешскими двигателями. Любителям же остается единственный путь — перед тем как стать Королевым, сначала стать Глушко. То есть делать двигатели самим. Чем, собственно, и занимались я и мои друзья в детстве. Слава богу, пальцы и глаза у всех остались на месте.

Из всех искусств

Из всех искусств для нас важнейшим является кино, любил поговаривать Ильич. Для ракетомоделистов-любителей середины прошлого века — тоже. Ибо кино- и фотопленка того времени делалась из целлулоида. Туго свернутая в небольшой рулончик и засунутая в бумажную трубку со стабилизаторами, она позволяла взлететь простейшей ракете на высоту пятиэтажного дома. У таких двигателей было два главных недостатка: первый — небольшая мощность и, как следствие, высота полета; второй — невозобновимость запасов целлулоидной пленки. Например, фотоархива моего отца хватило всего на пару десятков запусков. Сейчас, кстати, жалко.

Максимальная высота при фиксированном суммарном импульсе двигателя достигалась при кратковременном четырехкратном скачке мощности на старте и дальнейшем переходе на ровную среднюю тягу. Скачок тяги достигался формированием отверстия в топливном заряде.

Второй вариант двигателей собирался, так сказать, из отходов деятельности Советской армии. Дело в том, что при стрельбах на артиллерийских полигонах (а один из них как раз находился неподалеку от нас) метательный заряд при выстреле выгорает не до конца. И если хорошенько поискать в траве перед позициями, можно было найти довольно много трубчатого пороха. Самая несложная ракета получалась в результате простого заворачивания такой трубки в обычную фольгу от шоколадки и поджигания с одного конца. Летала такая ракета, правда, невысоко и непредсказуемо, зато весело. Мощный двигатель получался при собирании длинных трубок в пакет и заталкивании их в картонный корпус. Из обожженной глины изготавливалось и примитивное сопло. Работал такой двигатель очень эффектно, поднимал ракету довольно высоко, но часто взрывался. К тому же на артиллерийский полигон не особо походишь.

Третий вариант представлял собой попытку почти промышленного изготовления ракетомодельного двигателя на самодельном дымном порохе. Делали его из калиевой селитры, серы и активированного угля (он постоянно заклинивал родительскую кофемолку, на которой я его измельчал в пыль). Признаюсь честно, мои пороховые двигатели работали с перебоями, поднимая ракеты всего на пару десятков метров. Причину я узнал лишь пару дней назад — запрессовывать двигатели нужно было не молотком в квартире, а школьным прессом в лаборатории. Но кто бы, спрашивается, меня в седьмом классе пустил запрессовывать ракетные двигатели?!

Два редчайших двигателя, которые удалось достать «ПМ»: МРД 2, 5−3-6 и МРД 20−10−4. Из советских запасов ракетомодельной секции в Детском доме творчества на Воробьевых горах.

Работа с ядами

Вершиной же моей двигателестроительной деятельности стал довольно ядовитый двигатель, работавший на смеси цинковой пыли и серы. Оба ингредиента я выменял у одноклассника, сына директора городской аптеки, на пару резиновых индейцев, самую конвертируемую валюту моего детства. Рецепт я почерпнул в жутко редкой переводной польской ракетомодельной книжке. И двигатели набивал в папином противогазе, который хранился у нас в кладовке, — в книжке особый упор делался на токсичность цинковой пыли. Первый пробный запуск был проведен в отсутствие родителей на кухне. Столб пламени из зажатого в тисках двигателя с ревом устремился к потолку, прокоптив на нем пятно диаметром в метр и наполнив квартиру таким вонючим дымом, с каким не сравнится и коробка выкуренных сигар. Вот эти-то двигатели и обеспечили мне рекордные запуски — метров, наверное, на пятьдесят. Каково же было мое разочарование, когда через двадцать лет я узнал, что детские ракеты нашего научного редактора Дмитрия Мамонтова летали в разы выше!

1, 2, 4) При наличии заводского ракетного двигателя с постройкой простейшей ракеты справится и школьник начальных классов. 3) Продукт самодеятельного творчества — двигатель из патронной гильзы.

На удобрениях

Двигатель Дмитрия был проще и технологичнее. Основной компонент его ракетного топлива — это натриевая селитра, которая продавалась в хозяйственных магазинах как удобрение в мешках по 3 и 5 кг. Селитра служила окислителем. А в качестве горючего выступала обычная газета, которая и пропитывалась перенасыщенным (горячим) раствором селитры, а затем высушивалась. Правда, селитра в процессе сушки начинала кристаллизоваться на поверхности бумаги, что приводило к замедлению горения (и даже гашению). Но тут вступало в действие ноу-хау — Дмитрий проглаживал газету горячим утюгом, буквально вплавляя селитру в бумагу. Это стоило ему испорченного утюга, но зато такая бумага горела очень быстро и стабильно, выделяя большое количество горячих газов. Набитые свернутой в тугой рулон селитрованной бумагой картонные трубки с импровизированными соплами из бутылочных пробок взлетали на сотню-другую метров.

Карамель

Параноидальный запрет российских властей на продажу населению разных химреактивов, из которых можно изготовить взрывчатку (а ее можно изготовить практически из всего, хоть из древесных опилок), компенсируется доступностью через интернет рецептов практически всех видов ракетного топлива, включая, например, состав горючего для ускорителей «Шаттла» (69,9% перхлората аммония, 12,04% полиуретана, 16% алюминиевой пудры, 0,07% оксида железа и 1,96% отвердителя).

Картонные или пенопластовые корпуса ракет, топливо на основе пороха кажутся не очень серьезными достижениями. Но как знать — может, это первые шаги будущего конструктора межпланетных кораблей?

Безусловным хитом любительского ракетного двигателестроения сейчас являются так называемые карамельные двигатели. Рецепт топлива прост до неприличия: 65% калиевой селитры KNO3 и 35% сахара. Селитра подсушивается на сковородке, после чего измельчается в обычной кофемолке, медленно добавляется в расплавленный сахар и застывает. Итогом творчества становятся топливные шашки, из которых можно набирать любые двигатели. В качестве корпусов двигателей и форм прекрасно подходят стреляные гильзы от охотничьих патронов — привет тридцатым! Гильзы в неограниченном количестве есть на любом стрелковом стенде. Хотя признанные мастера рекомендуют использовать не сахарную, а сорбитовую карамель в тех же пропорциях: сахарная развивает большее давление и, как следствие, раздувает и прожигает гильзы.

Назад в будущее

Ситуация, можно сказать, вернулась в 1930-е годы. В отличие от других видов модельного спорта, где недостаток отечественных двигателей и прочих комплектующих можно компенсировать импортом, в ракетомодельном спорте это не проходит. У нас ракетомодельные двигатели приравниваются к взрывчатым веществам, со всеми вытекающими условиями по хранению, транспортировке и провозе через границу. Не родился еще на земле русской человек, способный наладить импорт таких изделий.

Выход один — производство на родине, благо технология тут вовсе не космическая. Но заводы, имеющие лицензии на производство таких изделий, за них не берутся — им этот бизнес был бы интересен лишь при миллионных тиражах. Вот и вынуждены начинающие ракетомоделисты из крупнейшей космической державы летать на карамельных ракетах. Тогда как в Соединенных Штатах сейчас стали появляться уже многоразовые модельные ракетные двигатели, работающие на гибридном топливе: закись азота плюс твердое горючее. Как вы думаете, какая страна лет через тридцать полетит к Марсу?

Недостатками этого топлива по сравнению с обычным сорбитовым, являются: сложность в изготовлении, низкая пластичность, невозможность заливки состава в корпус двигателя, быстрая скорость затвердевания, при недостаточном нагревании сорбита топливо быстро затвердевает. Опыт показал, что данное топливо хорошо приготавливать и использовать в холодное время года, так как влажность в воздухе значительно ниже, чем в летнее время. Пожалуй самой главной проблемой этого топлива является быстрая скорость затвердевания и невозможность заливки топлива прямо в корпус двигателя. Ещё у этого топлива есть очень неприятная вещь — при недостаточном уплотнении массы внутри топливного заряда образуются пустоты, что сильно сказывается на равномерности горения всего заряда. Проще говоря, структура становится пористой, что способствует возникновению аномального горения — неустойчивое прерывистое горение, вызванное уменьшением подвода тепла к непрореагировавшему топливу, длящееся от нескольких долей до 2 секунд. Особенно эта проблема характерна только для малых двигателей, с зарядом топлива 30 — 35 грамм — запрессовка «Мощной карамели» в такие двигатели — работа весьма кропотливая и сложная, ну а на больших двигателях такая вещь практически не сказывается, т.к относительно всего объёма топлива воздушные пустоты незначительны. Хоть это топливо и быстро затвердевает, но эту проблему можно легко устранить, поставив ёмкость с топливом на разогретую песчаную баню. Это очень удобный способ, ну смотрите не переборщите с температурой, а то сера в топливе расплавится и смесь станет неоднородной.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ

По началу, при его изготовлении, возникали серьёзные проблемы. Трудно было найти баланс между температурой плавления сорбита и температурой плавления серы, а при смешивании расплавов обоих компонентов топливо получалось крайне не однородным. Был рассмотрен вариант с использованием глицерина, чтобы масса сохраняла пластичность длительное время. Но использование глицерина приводило к снижению прочности топливной шашки и повышенной гидроскопичности.

Сорбит при сильном нагревании и последующим охлаждении затвердевает не сразу и сохраняет пластичность достаточно длительное время, которого хватает на заправку 2 — 3 небольших двигателей. Сорбит должен быть разогрет до достаточно высокой температуры (около tкип). Когда я его разогреваю до такой температуры, то он немного дымит, становится прозрачным (слегка желтоватым), и на дне образуются небольшие пузырьки, что свидетельствует о начале кипения.

Перед тем, как вы начнёте плавить сорбит следует заранее приготовить все компоненты.

1. Сначала отвесьте необходимую порцию сорбита и отложите его подальше от места работы
Перед тем, как вы начнёте плавить сорбит следует заранее приготовить все компоненты

2. Далее вам нужно будет измельчить нитрат калия. Перед помолом его следует тщательно просушить, можно на батарее, но я просушивал в печке при t ≈ 2000C, больше этой температуры нельзя, т.к. начинается его плавление и затем разложение. Просушенный нитрат калия легче измельчается и меньше прилипает к стенкам электрокофемолки, нежели влажный. Помол я производил в электрокофемолке где-то секунд 40. Если он прилип к стенкам, то его можно соскоблить ватными палочками или руками, только не голыми, а используя одноразовые перчатки.
Далее вам нужно будет измельчить нитрат калия

Помол я производил в электрокофемолке где-то секунд 40

3. После помола отвесьте необходимую порцию селитры и поместите в чистую баночку, я использовал пластиковую, т.к. к стеклу он у меня прилипал.
После помола отвесьте необходимую порцию селитры и поместите в чистую баночку

4. Затем вам нужно отвесить серу.
Затем вам нужно отвесить серу

Сера, которая я используется в топливе, содержит уголь в следующем соотношении: 100% (S) + 5% (С) (по массе).
При использовании угля масса образует меньше комочков, становится более рассыпчатой и практически не прилипает к стенкам электрокофемолки во время помола. Однако нужно молоть с перерывами, чтобы сера не расплавилась от излишнего трения. После помола она остаётся сильно наэлектризованной и будет образовывать комочки. Как я заметил, требуется достаточно длительное время, чтобы сера стала рассыпчатой после помола, так что производить её помол следует заранее.

5. Только после того, как вы всё отмерили можно плавить сорбит. Для этих целей я использовал мою любимую миниатюрную печь, но когда у меня её не было я обходился плитой. Сорбит помещается в металлическую ёмкость, а лучше в ёмкость из нержавеющей стали (лично я использую кружку из нержавейки, которую я приобрёл в магазине «Всё для рыбалки и охоты») и нагревается до температуры, приближённой к температуре его кипения.

Только после того, как вы всё отмерили можно плавить сорбит

6. Затем в него добавляется мелкоизмельчённый и просушенный нитрат калия (калийная селитра). Перед тем как вы её будете засыпать, хорошенько встряхните пузырёк с селитрой, чтобы она стала более рассыпчатой.

Затем в него добавляется мелкоизмельчённый и просушенный нитрат калия (калийная селитра).

7. Смесь перемешивается до полной однородности. При таком соотношении селитры и сорбита смесь начинает быстро затвердевать, поэтому вам придётся снова разогреть содержимое стакана, до тех пор пока смесь не станет пригодной к перемешиванию.

Смесь перемешивается до полной однородности

8. После того как смесь остынет до температуры, которая ниже температуры плавления серы, в неё добавляют саму серу. Температуру можно проверить, бросив небольшое количество серы в выше полученную смесь селитры и сорбита, если температура слишком велика, то сера будет плавиться и образовывать мелкие, блестящие капельки на поверхности. Перемешивать все компоненты нужно очень быстро, чтобы смесь не успела затвердеть.

После того как смесь остынет до температуры, которая ниже температуры плавления серы, в неё добавляют саму серу

10. После этого вытащить пластичную массу (желательно использовать одноразовые полиэтиленовые перчатки) ножом или другим металлическим предметом. Смесь также следует соскоблить и со стенок кружки и всё ещё раз перемять руками для большей однородности (использовать полиэтиленовые перчатки!).

Хочу заметить, что топливо начинает быстро затвердевать, поэтому я снова помещаю его кружку и ставлю в прогретую печь, но только уже выключенную, т. к. она сохранила в себе тепло и отлично помогает сохранять температуру расплава топлива и оно не остаётся пластичным достаточно долгое время. В печь можно также положить какие-нибудь теплоёмкие материалы: чистый сухой песок, металлически гайки, гвозди, отлично подойдёт свинец. По мере необходимости кусочки топлива отщипываются от основной массы и тщательно запрессовываются в корпус двигателя.

После этого вытащить пластичную массу (желательно использовать одноразовые полиэтиленовые перчатки) ножом или другим металлическим предметом

Производить запрессовку топлива следует малыми порциями, потому что если топливо запрессовывать не под достаточным давлением, то внутри топливной шашки останется много пузырьков воздуха. Как показал опыт для запрессовки лучше использовать графитовую палочку пропитанную парафином, и с отполированным кончиком. Для этих целей так же подойдёт фторопласт, однако топливо всё равно к нему прилипает и желательно иметь по рукой тряпочку с помощью которой вы будете удалять налёт. Все работы желательно проводить в сухом помещении. Как я уже отметил, данное топливо больше подойдёт на изготовление крупных топливных зарядов (от 70г) для больших двигателей.

От автора: Я не знаю, станет ли данное топливо популярным среди ракетостроителей и химиков, но в ходе длительной работы с ним я пришёл, что это единственное мощное топливо, которое можно получить без особого труда, по сравнению с перхлоратным. А более низкое содержание сорбита делают его немного более выгодным в использовании, если конечно у вас сера стоит дешевле, чем сорбит. С первого раза, приготовить его так как надо, у вас не получится, но в ходе длительной работы с ним, вы действительно увидите разницу. Возможно вам покажется, что данный способ изготовления этого топлива небезопасен, но за всю мою практику не было ни одного ЧП, потому что я строго соблюдаю чистоту реактивов и не допускаю попадания веществ, которые воспламеняются ниже 2000C. При строгом соблюдении чистоты рабочего места данный способ является сравнительно безопасным.

Иногда хочется чего-то странного. Вот, недавно меня потянуло на ракетомоделизм. Так как я строю ракеты на нубовском уровне, для меня ракета состоит из двух частей – двигателя и корпуса. Да, я знаю, что все намного сложнее, но даже с таким подходом ракеты летают. Естественно, вам интересно, как делается двигатель.

Хочу предупредить, что если вы соберетесь повторить то, что написано в этой статье, то будете делать это на свой страх и риск. Я не гарантирую точность или безопасность предложенной методики.

Для корпуса двигателя я использую толстостенные ПВХ трубы диаметром 3/4 дюйма. Трубы такого диаметра относительно дешевы и широкодоступны. Лучше всего трубы режутся специальными ножницами. Я очень много намучался, пытаясь резать такие трубы электролобзиком – всегда получалось очень криво.

Трубу я размечаю так:

Все размеры в дюймах. кто не знает, размер в дюймах нужно умножить на 2.54 и получится размер в сантиметрах. Эти размеры я нашел в замечательной книге

Там есть и куча других конструкций. Верхний кусок двигателя (который пустой) я не делаю. Там должен быть вышибной заряд для парашюта, мне пока далеко до этого.

Отрезанный кусок трубы вставляется в специальную приспособу. Покажу все приспособы сразу, дабы не возникало вопросов:

Длинная палка играет роль “пестика” Ей утрамбовывается глина и топливо. Вторая деталька – это кондуктор. Он служит для того, чтобы просверлить сопло точно по центру двигателя. Вот их чертежи:

Сверло используется длинное – длинной 13см. Его как раз хватает для того, чтобы просверлить канал через все топливо.

Теперь нужно замешивать топливо. Я использую стандартную “карамельку” – сахар и селитра в соотношении 65 селитры/35сахара. Плавить карамель я не хочу – занятие это рискованное, да и не стоит это того геморроя. Я не пытаюсь вытянуть из топлива все возможное. Это ведь любительское ракетостроение. Я просто смешиваю сахарную пудру и селитру в порошках:

Забиваем порошок по разметку. Бить нужно довольно сильно.

Забивка топлива и заглушки ничем не отличается. Кажется, что по топливу стучать опасно, но карамелька трудно воспламеняется даже от спички. Естественно, базовые меры предосторожности соблюдать стоит – не склонятся над двигателем, работать в защитной маске, итп.

Последние 5мм заглушки я оставляю для термоклея. Я несколько раз пробовал сделать ракету без заглушки из термоклея, верхнюю пробку вырывало давлением. Термоклей обладает отличной адгезией к пластику и не успевает расплавится при горении двигателя.

Сверлим сопло через кондуктор:

Топливо очень плохо сверлится – сахар плавится и липнет на сверло, поэтому его приходится часто вытаскивать и счищать налипшее топливо. Проверяем сопло:

Заливаем последние 5мм трубки и ее торец термоклеем

Все, двигатель готов. Вот так выглядит двигатель на статических испытаниях. К сожалению, видео не показательно – в этом двигателе канал был просверлен на половину, и фотоаппарат не правильно записал звук. В реале “рев” двигателе очень громкий и серьёзный, а не такой игрушечный как на записи.

Классикой ракетомоделисты называют топливо, состоящее по весу из 35% сорбита и 65% калийной селитры, без каких-либо добавок. Это топливо достаточно хорошо изучено, имеет характеристики не хуже, чем у черного пороха, но изготовить его гораздо проще, чем правильный порох.
Для классики годится только калийная селитра. Если вы не найдете ее в продаже, придется изготовить самостоятельно из натриевой или аммиачной и сульфата или хлорида калия. Все это легко купить в магазинах,
торгующих минеральными удобрениями. Раньше в фотомагазинах продавали еще поташ (карбонат калия), он тоже годится для получения калийной селитры из аммиачной. При смешивании горячих насыщенных растворов натриевой селитры и хлорида калия калийная селитра сразу выпадет в осадок. Самодельную селитру придется очистить перекристаллизацией, для этого ее нужно растворить в небольшом количестве горячей кипяченой воды, профильтровать через вату и поставить раствор в холодильник. Затем слить раствор, селитру высушить на батарее, а потом и в духовке при примерно 150°С один-два часа. Тут главное — соблюдение температурного режима. При более высокой температуре селитра расплавится и станет непригодна к дальнейшему процессу. Сорбит (заменитель сахара] продается и в аптеках, и в продуктовых супермаркетах. Температура плавления чистого сорбита — 125°С, и по этой температуре его можно отличить от моногидрата сорбита, который иногда продается тоже под видом сорбита. Моногидрат плавится при 84°С и для топлива не годится.
Несмотря на несерьезное название, карамельное ракетное топливо — это в первую очередь ракетное топливо, и обращаться с ним надо уважительно. Первое и главное правило техники безопасности — ни в коем случае не готовьте карамель на открытом огне! Только электроплитка с закрытым нагревателем и регулятором температуры. Если нет подходящей электроплитки, можно воспользоваться обычным утюгом, только нужно сделать подставку, удерживающую его в перевернутом положении, подошвой вверх. Положение регулятора «три точки» отлично подходит для изготовления карамели.
Не следует отмеривать компоненты на глазок или по объему — только на весах. На вид кучки в 35 г сорбита и 65 г калийной селитры по объему почти одинаковы. И это нам на руку, так как легче смешивать топливо. Если селитра крупная, ее придется растолочь в ступке или смолоть в кофемолке. Но не перестарайтесь: кристаллики должны быть как у мелкой соли — если смолоть селитру в пыль, с топливом будет трудно работать, так как оно станет слишком вязким. 20 секунд — то что надо.
Теперь можно смешать порошки селитры и сорбита и выложить слоем не больше сантиметра толщиной на сковороду. Желательно мешать смесь непрерывно. Для перемешивания удобно использовать деревянную палочку от эскимо. Постепенно сорбит начнет плавиться, через некоторое время, по мере перемешивания, порошок превратится в однородную субстанцию, похожую на жидкую манную кашу. В расплавленном сорбите часть селитры растворяется, поэтому готовое топливо остается достаточно жидким и при 95°С. Перегревать топливо не следует, потому что при 140°С растворимость селитры скачком увеличивается и так же, скачком, увеличивается вязкость этого состава.
Как только последние комочки селитры размешаны, топливо готово — теперь его надо заливать в форму. Идеальная простота! Хорошо бы и двигатель сделать максимально простым, и такой вариант существует -если не требуются рекордные параметры, предпочтительным становится бессопловик. Он состоит только из корпуса и заряда. Несмотря на то что без сопла часть энергии топлива расходуется впустую, за счет экономии веса корпуса и сопла можно залить больше топлива и скомпенсировать потери.
Для корпуса понадобится картонная трубка с толщиной стенок 1-2 мм. Диаметр ее может быть от сантиметра до трех, но для первых опытов лучше брать не самую маленькую, так как с маленькими двигателями неудобно работать — и топливо застывает быстрее, и сложно его упаковать в маленькую трубку. Длина ее должна быть в 7-15 раз больше диаметра. Можно и в 20, но заливать топливо уже очень неудобно.
Еще потребуется стержень для формирования канала в топливе — в двигателях на карамели топливо горит по поверхности канала, а не с торца заряда, у торца не хватает площади. А для центрирования стержня потребуется деревянная или пластиковая бобышка, подходящая по диаметру и к картонной трубе, и к центральному стержню. Диаметр канала должен быть примерно втрое меньше внутреннего диаметра трубы.
Вставив бобышку в нижний конец трубы и стержень в нее, в оставшееся пространство заливаем «манную кашу» из селитры и сорбита. Топливо остывает и затвердевает, но не до конца. Из его остатков надо скатать палочку-образец — обычно размером с мужской мизинец. По ней измеряют скорость горения получившегося топлива — для этого ее снимают на видео и по видео засекают время. Конечно, длину палочки надо измерить до поджигания. Нормально изготовленная сорбитовая карамель должна гореть со скоростью от 2,6 до 2,8 мм/с, то есть палочка длиной 5 см сгорит за 17-19 с.
Примерно через шесть часов — пока топливо еще мягкое — нужно вынуть бобышку и стержень. Осталось сделать заглушку из эпоксидной смолы там, где была бобышка: на обнажившуюся поверхность топлива наклеить кружок скотча, чтобы прикрыть канал, и из скотча сделать бортик вокруг картонной трубки, после чего залить туда эпоксидную смолу с отвердителем. Уровень смолы должен быть на 0,5 см выше края трубки, чтобы смола впиталась в торец. Иногда еще делают
три-четыре отверстия диаметром 3 мм, в свободной от топлива части трубки, чтобы эпоксидная пробка лучше держалась.
После затвердевания клея двигатель к запуску готов. Для его воспламенения отлично подходят китайские «электрические спички», продающиеся в интернет-магазинах, надо лишь удлинить провода и вставить запал в двигатель до упора, до эпоксидной заглушки — если двигатель загорится в середине, полной тяги он не выдаст.
Но, полетав на «классике», ракетолюбитель часто чувствует потребность ее как-то усовершенствовать. Тут и начинается изобретение разных составов и технологий. Волшебное слово «перхлорат» волнует сердца конструкторов-самодельщиков. Но напрямую заменить нитрат калия на перхлорат калия не получится — топливо будет иметь другие характеристики. Без третьего компонента — катализатора — состав демонстрирует пульсирующее горение вплоть до взрыва. А с катализатором плавить топливо опасно, вот и приходится использовать вакуумное прессование с подогревом и прочую экзотику.

Как сделать двигатель для самодельной ракеты

Я собираю модель, имитирующую настоящий реактивный мини двигатель, даже если мой вариант электрический. На самом деле всё просто и каждый может построить реактивный двигатель своими руками в домашних условиях.

То, как я спроектировал и построил самодельный реактивный двигатель — не лучший способ сделать это. Я могу представить миллион способов и схем, как создать лучшую модель, более реалистичную, более надежную и более простую в изготовлении. Но сейчас я собрал такую.

Основные части реактивного модельного двигателя:

  • Двигатель постоянного тока достаточно сильный и минимум на 12 вольт
  • Источник постоянного тока не менее 12 вольт (в зависимости от того, какой у вас двигатель постоянного тока).
  • Реостат, такой же какой продаётся для настройки яркости лампочек.
  • Коробка передач с маховиком, встречается во многих автомобильных игрушках. Лучше всего, если корпус редуктора сделан из металла, потому что пластик может плавиться на таких высоких скоростях.
  • Металлический лист, который можно разрезать, чтобы сделать лопасти вентилятора.
  • Амперметр или вольтметр.
  • Потенциометр примерно на 50К.
  • Катушка электромагнита из соленоида или любого другого источника.
  • 4 диода.
  • 2 или 4 постоянных магнита.
  • Картон, чтобы собрать корпус, похожий на корпус реактивного двигателя.
  • Наполнитель кузовов для авто, для создания экстерьера.
  • Жесткий провод, чтобы поддерживать все. Обычно я использую провода из дешевых вешалок. Они достаточно сильны и достаточно гибки, чтобы придать им нужную форму.
  • Клей. Для большинства деталей я предпочитаю горячий клей, но сейчас подойдёт практически любой клей.
  • Белая, серебряная и черная краска.

Любительское ракетостроение, как я делаю ракеты и мои ошибки на которых я учусь (part 1)

Написанное в этой статье не является инструкцией к применению. Вы всё делаете на свой страх и риск. Соблюдайте технику безопасности

Корпус — варианты материала и различные факторы выбора корпуса

Корпус каждый для своей ракеты выбирает свой и для каждого в приоритете свои факторы выбора материала. Я выбираю корпуса с учётом на наименьший вес и наибольшую прочность. Вес нужно уменьшать для более стабильного и высокого полёта, а прочность нужна что-бы корпус в полёте не расплавился и не разлетелся от давления.

Читать еще:  Двигатели с числом оборотов больше 3000

Сначала я выбирал ПВХ трубки для корпусов ракет. Они достаточно прочны, но весят не то что-бы сильно много, но вес нужно сводить к минимуму. Именно из-за веса я потерпел фиаско в пробных запусках, но об этом позже.

После я искал другие материалы или новую технику изготовления корпуса и нашёл технику склеивания бумаги в тубус. После суток клей застывает и корпус становиться прочным как ПВХ труба и в теории легче. Пока-что я эту технику не проверял, но в теории всё звучит достаточно заманчиво.

Виды топлива и двигателей

Топливо

Чаще всего в любительском ракетостроении используются твердотопливные двигатели. Так как для жидкого топлива нужны системы трубопроводов, отдельная камера сгорания, для твёрдого топлива сам двигатель является камерой сгорания и больше ничего от двигателя не требуется.

Есть много твёрдого ракетного топлива, но для любительского ракетостроения подходит больше всего карамельное топливо. Оно достаточно лёгкое в изготовлении и не такое уж и милое как его название.

Это топливо достаточно мощное и при правильном его изготовлении выдаёт внушительную тягу.

Состав этого топлива следующий: 70% калиевой селитры, 25% сахарной пудры и 5% древесного угля. Это топливо сильно воспламеняется при малых температурах. Будьте максимально аккуратны.

Двигатели

Давайте сначала разъясним каких размеров сам двигатель и куда он ставится. Двигатель не должен быть размером во весь корпус. Лично я выбираю вариант размера двигателя разделяя высоту основного корпуса на 1.5.

В корпусе должно оставаться ещё место для электроники, парашюта, и разных датчиков температур и высоты. Это свободное место называется «Отсек полезной нагрузки».

Сам корпус для двигателя выбирается по тому-же принципу как и основной корпус, нужна наименьшая масса и наибольшая прочность.

Пробные запуски и возможная причина неудач

Вот видео первого пробного запуска двигателя от моей ракеты Starship-1

В видео видно что в начале двигателю не хватает тяги и он поднимается только когда заканчивается топливо. Скорее всего проблема недостатка тяги возникла из-за маленького отверстия под сопло.

В результате была маленькая струя подачи тяги и двигатель поднялся в воздух только когда заканчивалось топливо. Но проблема скорее всего не только в подаче тяги, но и в массе двигателя.

Эта тяга не могла поднять ПВХ трубу ещё и топливо в нагрузку.

Читать еще:  Что такое система блокировки запуска двигателя

Вывод: проблемы с двигателем возникли в результате:

  1. Малой тяги из-за мелкого отверстия под сопло.
  2. Массы топлива и ПВХ трубы.

Двигательный тюнинг

Качество серийных двигателей, как нетрудно догадаться, для серьезных соревнований не годилось. Поэтому рядом с заводом в 1984 году появилось мелкосерийное опытное производство, обеспечивавшее своей продукцией сборную страны. Особенно выделялись двигатели, частным образом изготовленные мастером Юрием Гапоном.

А в чем, собственно, сложность производства? По своей сути ракетомодельный двигатель — простейшее устройство: картонная трубка с запрессованным внутри дымным порохом марки ДРП-3П (дымный ружейный порох 3-й состав для прессованных изделий) с керамической заглушкой с соплом-дыркой с одной стороны и пыжом с вышибным зарядом — с другой. Первая проблема, с которой не справлялось серийное производство, — точность дозировки, от которой зависел и конечный суммарный импульс двигателя. Вторая — качество корпусов, которые часто давали трещины при прессовании под давлением в три тонны. Ну и третья — собственно, качество запрессовки. Впрочем, проблемы с качеством возникали не только в нашей стране. Не блещут им и серийные ракетомодельные двигатели другой великой космической державы — США. А лучшие модельные двигатели делают микроскопические предприятия в Чехии и Словакии, откуда их контрабандой провозят для особо важных мероприятий.

Тем не менее при социализме двигатели, пусть неважные и с дефицитом, но были. Сейчас же их нет вообще. Отдельные детские ракетомодельные студии летают на старых, еще советских запасах, закрывая глаза на то, что срок годности давно вышел.

Спортсмены пользуются услугами пары мастеров-одиночек, а если повезет, то и контрабандными чешскими двигателями. Любителям же остается единственный путь — перед тем как стать Королевым, сначала стать Глушко. То есть делать двигатели самим. Чем, собственно, и занимались я и мои друзья в детстве.

Слава богу, пальцы и глаза у всех остались на месте.

Термореактивы

Реактопласты применяются в автомобиле реже термопластичных материалов, но они встречаются и в интерьере, и во внешней отделке автомобилей. Почти всегда они твердые и не эластичные. Они никак не реагируют на нагрев.

То есть убрать с них царапину феном обычно не удается, чаще помогает полировка абразивными материалами. Учтите, что иногда большую царапину на пластике не обязательно зашлифовывать на всю глубину.

Бывает достаточно частично уменьшить ее и сгладить края – и она станет почти незаметной, особенно если периодически обрабатывать деталь правильно подобранным полиролем.

Читать еще:  В чем различие двухтактного двигателя от четырехтактного

Опытные специалисты по детайлингу обычно знают, какие детали в той или иной модели авто можно полировать, а какие – нежелательно

Несколько советов по царапинам на пластике

  • Если вы не имеете большого опыта в оценке типа пластика и его свойств, протестируйте способы борьбы с царапиной на незаметном участке детали.
  • Иногда, чтобы убрать или скрыть мелкие царапины и потертости на пластике, достаточно хорошо наполировать его качественным полиролем для пластиковых поверхностей. Хорошо, если полироль будет цветным – с подкрашивающим эффектом. Некоторые автомобилисты используют для этого копировальную бумагу черного цвета.
  • Имейте в виду, что у некоторых моделей авто черные или темно-серые детали экстерьера на самом деле не являются пластиком в чистом виде, а таки имеют лакокрасочное покрытие (например, официальные Hyundai Tucson I в Украине).

Как видите, способов освежить пластиковые детали немало, хоть и не все из них эффективны и безопасны для деталей. Но наиболее надежный вариант – беречь некрашеные пластиковые части от царапин. Особенно помните об этом при выездах на природу и при перевозке негабаритных предметов в багажнике и салоне.

В любом случае старый пластик будет хорошо выглядеть, если постоянно ухаживать за ним

Рекомендация Авто24

Собираясь полировать пластик, красить или греть его феном, вспомните про еще один вариант – замену детали новой или подержанной в хорошем состоянии.

На украинских шротах-разборках сейчас немало автомобилей, из которых раскупают в первую очередь компоненты “жизненно важных” систем.

При этом элементы отделки в основном пользуются меньшим спросом, поэтому есть неплохие шансы приобрести пластиковую деталь без повреждений или следов износа.

Полировальная машинка для авто своими руками: как сделать

Пороховой ракетный двигатель

Для модели ракеты вам требуется изготовить пороховой двигатель. Для такого двигателя удобно использовать картонную ружейную гильзу 12-го калибра под капсюль «Жевело». Внутрь гильзы набивается смесь дисперсной серы, калийной селитры и древесного угля. Вместо древесного угля можно использовать угольные таблетки «Кар­болен».

Приготовление смеси и набивка ею патрона является самой сложной операцией при изготовлении модели ракеты. Каждая из составных частей этой смеси в отдельности не опасна. Так, например, се­литра не горит, а сера и уголь горят очень мед­ленно. Если же эти вещества смешать, то их свой­ства к воспламенению изменяются. Нам надо при­готовлять смесь с большим содержанием угля, иначе она может вспыхнуть от малейшей искры. Необходимо помнить, что запуск моделей ракет — дело совершенно безопасное лишь в том случае, если вы строго соблюдаете все правила приготов­ления заряда двигателя и его запуска при старте модели. О них вы узнаете из этой статьи.

Смесь для двигателя модели ракеты должна со­стоят из 75 г селитры, 12 г серы и 35 г угля. Пред­варительно, до смешивания, все компоненты дол­жны быть тщательно размельчены в порошок в фарфоровой ступке либо в кожаном мешочке. Образовавшийся порошок следует просеять через мелкое сито. Чем мельче крупинки составных час­тей, тем полнее будет использоваться энергия топлива для полета ракеты.

Начинать приготовление заряда надо с угля, а затем готовить селитру в серу. Уголь и селитра обладают способностью впитывать влагу, поэтому готовый состав следует хорошо просушить до сы­пучести и сохранять в сухом месте. Когда подго­товка отдельных составных частей закончена, можно приступать к взвешиванию и смешиванию.

Взвешивать полученный порошок каждой состав­ной части надо на аптекарских весах и подгонять вес составных частей в соответствии с указан­ным выше весом (75, 12, 35 г). После взве­шивания смесь тщательно перемешивается на листке бумаги, пока весь состав не будет одноро­ден.

Затем перед набивкой эту смесь смачивают спиртом (на каждые 100-150 г смеси 3-5 г спир­та). Сухой, не смоченный спиртом состав не следует употреблять в дело. После смачивания спиртом смесь тщательно перетирается и перемешивается. При изготовлении смеси нельзя спешить.

При этой операции надо особенно строго соблюдать все меры предосторожности и особенно порядок выполнения работ.

Для того чтобы приготовленной смесью набить гильзу, необходимо заготовить следующие приспо­собления: штырь (рис. 1), матрицу (рис. 2), фиксатор (рис. 3), молоток весом 400 г, два на­бойника — один с отверстием (рис. 4, справа), другой без него (слева) и охотничью «закрутку» (рис. 6).

Закрутку можно купить в магазине охотничьих принадлежностей. В матрицу встав­ляется гильза, в которую снизу вводится штырь, закрепляющийся в матрице фиксатором. Поверх­ность верхней шпильки штыря должна быть тща­тельно обработана и отшлифована, так как иначе канал в заряде двигателя может осыпаться.

Ниж­няя шпилька стержня вставляется в массивный деревянный чурбак или пень. В гильзу надо засы пать 2-3 г смеси. Затем взять набойник с отвер­стием (рис. 4, справа), вставить его в гильзу и 15—20 раз ударить по нему молотком; причем вна­чале нанести 3—4 слабых удара, чтобы вышел воздух, находящийся в составе, а затем более сильные.

Примерное размещение всех приспособ­лений и деталей для сборки двигателя показано на рисунке 5.

Чтобы набивка получилась одинаковой плот­ности, количество ударов молотка по набойнику на каждую засыпку должно быть одинаковым. Пользуются набойником с отверстием лишь до тех пор, пока не утоплена шпилька штыря.

Как только уплотненная смесь полностью закроет шпильку штыря, надо продолжать набивку на­бойником, но уже без отверстия. Состав смеси за­прессовывают в гильзу так, чтобы он не доходил до краев на 10 мм.

На запрессованный состав на­кладывается картонный пыж с отверстием 4-5 мм в центре.

Гильза извлекается из матрицы. Для этого вы­нимается фиксатор, а затем с легким поворотом вниз убирается штырь и снимается матрица с гильзы. После этого гильзу вставляют в закрутку и заправляют. При этом пыж прижимают сверху, а кромки гильзы загибают внутрь пробкой закрутки. Эта пробка опускается на винте. Дви­гатель готов.

Несколько слов о запуске порохового ракетно­го двигателя. Для воспламенения состава, находя­щегося внутри гильзы, надо применять электро­воспламенитель, или, как его называют, элек­трозапал. Простейший электрозапал состоит из низковольтного трансформатора, проводов, зажимов и вилки (рис. 8). Тонкая проволока, способ­ная накаливаться докрасна, вводится в канал дви­гателя.

Включается ток, и двигатель начинает работать. Расстояние от стартующей ракеты до включателя тока должно быть не меньше 10 м. На площади этого радиуса перед стартом никого не должно быть. Если нельзя подключить переменный ток, то можно сделать батарейный электрозапал.

На рисунке 9 изображена схема устройства элект­розапала с контрольной лампочкой для проверки цепи и с миниатюрным рубильником.

По материалам журнала «Юный моделист-конструктор»

Как сделать ракетный двигатель из гильзы

Для самодельной модели ракеты немаловажным моментом является двигатель…

Среди многообразия вариантов его изготовления самым распространенным является использование отработанных гильз от охотничьих патронов.

Попробовал такой вариант моторчика и я. Результат превзошел самые оптимистичные ожидания!

Итак, строим мотор из гильзы

в калибрах я слабо разбираюсь, на металлической части этой гильзы написано «12», а на пластике корпуса «12/70». Внешний диаметр около 20 мм, длина 70 мм.

Изнутри отверткой выбиваем остатки капсюля, получается как бы сопло диаметром чуть меньше 6 мм.

Делаем подставку для установки гильзы для заливки в нее топлива. Это кусок фанерки толщиной 8 мм. В ней сверлим дыру 4 мм и ввинчиваем в нее винт М5 длиной 50 мм. Получаем примерно следующее:

Оборачиваем резьбу винта газетой (3-4 слоя) и скотчем. Эти процедуры нужны для облегчения изъятия получившегося стержня из гильзы.

Надеваем на конструкцию гильзу:

Теперь она ровно стоит, а стержень внутри расположен строго вертикально и по центру будущего двигателя. Готовим карамель (процесс много где описан, если коротко, то смешиваем измельченную калиевую селитру с сорбитом (пропорция по массе 65/35) и плавим ее на сковородке до состояния жидкой кашицы).

Заливаем ее в гильзу, периодически постукивая по ее корпусу «тяжеленьким предметом» — это нужно для устранения пустот в топливной массе.

В верхней части оставляем миллиметров 7-10 незаполненными. Это пространство надо чем-нибудь заткнуть…

Верхнюю заглушку делаем из эпоксидной смолы. На следующий день снимаем гильзу с «нашего станка», вынимаем газету со скотчем двумя спицами. В верхней части шилом делаем дырки в корпусе гильзы: это даст возможность эпоксидной смоле затечь в них и более надежно «заткнуть» гильзу.

Оборачиваем скотчем верхний край гильзы, подготовив, тем самым, «ванночку» для смолы. Заливаем эпоксидный клей, получаем следующее:

Еще через день все застывает — двигатель готов!

Теоретические расчеты показывают следующие параметры мотора 

Тяга — целый килограмм! Честно говоря, не верилось!

Масса пустой гильзы 6,8 г; масса готового двигателя 28,8 г. Топлива — всего 22 грамма! Теория на уровне 5 класса средней школы показывает, что ракету массой 150 грамм этот движок может зашвырнуть аж на 300 м!

В реальности результат был скромнее. Но, главное! ракета вообще смогла оторваться от земли. Например, РП-8 (140 грамм) залетела на 130 м. 

  • ИТОГ: очень легко, из подручного (по полям России таких гильз можно мешок насобирать в охотсезон) материала можно изготовить вполне приличный двигатель!
  • Замечу, что после полета от такого двигателя останется только «сопло»
  • и эпоксидная верхняя заглушка
  • пластиковый корпус гильзы исчезает ????
  • Позднее металлические остатки пригодились при изготовлении двигателя из корпусов отработанных БРДП20-ххх
  • Подробное описание изготовления такого мотора в седьмом полете РП-8.

Ракетные двигатели в домашних условиях. Как сделать топливо для самодельной ракеты

Пилотирование самолетов стало увлечением, объединившим взрослых и детей со всего мира. Но с развитием данного развлечения развиваются и движители для мини самолетов. Самый многочисленный двигатель для самолетов такого типа является электрический. Но с недавних пор на арене двигателей для RC авиамоделей появились реактивные двигатели (РД).

Они постоянно дополняется всевозможными инновациями и придумками конструкторов. Задача перед ними стоит довольно сложная, но возможная. После создания одной из первых моделей уменьшенного двигателя, которая стала значимой для авиамоделирования, в 1990-х годах изменилось многое.

Первый ТРД был 30 см в длину, около 10 см в диаметре и весом в 1,8 кг, но за десятки лет, у конструкторов получилось создать более компактную модель.

Если основательно взяться за рассмотрение их строения, то можно поубавить сложностей и рассмотреть вариант создания собственного шедевра.

Устройство РД

Турбореактивные двигатели (ТРД) работают благодаря расширению нагретого газа. Это самые эффективные двигатели для авиации, даже мини работающие на углеродном топливе. С момента появления идеи создания самолета без пропеллера, идея турбины стала развиваться во всем обществе инженеров и конструкторов. ТРД состоит из следующих компонентов:

  • Диффузор;
  • Колесо турбины;
  • Камера сгорания;
  • Компрессор;
  • Статор;
  • Конус сопла;
  • Направляющий аппарат;
  • Подшипники;
  • Сопло приема воздуха;
  • Топливная трубка и многое другое.

Принцип работы

В основе строения турбированного двигателя лежит вал, который крутится при помощи тяги компрессора и нагнетает быстрым вращением воздух, сжимая его и направляя из статора. Попав в более свободное пространство, воздух сразу же начинает расширяться, пытаясь обрести привычное давление, но в камере внутреннего сгорания он подогревается топливом, что заставляет его расшириться еще сильней.

Единственный путь для выхода воздух под давлением — выйти из крыльчатки.

С огромной скоростью он стремится на свободу, направляясь в противоположную от компрессора сторону, к крыльчатке, которая раскручивается мощным потоком, и начинает быстро вращаться, придавая тяговой силы всему движку.

Часть полученной энергии начинает вращать турбину, приводя в действие компрессор с большей силой, а остаточное давление освобождается через сопло двигателя мощным импульсом, направленным в хвостовую часть.

Чем больше воздуха нагревается и сжимается, тем сильней нагнетаемое давление, и температура внутри камер. Образовываемые выхлопные газы раскручивают крыльчатку, вращают вал и дают возможность компрессору постоянно получать свежие потоки воздуха.

Виды управления ТРД

Существует три вида управления двигателем:

XII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся Старт в науке

Овсянников И.С. 11Муниципальное общеобразовательное учреждение -Средняя школа № 10 с углубленным изучением отдельных предметов
Добрынина Т. Ю.

11Муниципальное общеобразовательное учреждение -Средняя школа № 10 с углубленным изучением отдельных предметов

Текст работы размещён без изображений и формул.

Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

Введение.

Гуляя летом по ВДНХ, мы попали в интереснейший музей – музей «Космонавтики». Меня очень впечатлил этот музей. Чего там только нет. Я увидел знаменитых собак Белку и Стрелку , скафандр, в котором А.А. Леонов совершил первый выход в космос , ракетные двигатели и конечно же космические корабли.

Рядом с музеем космонавтики стоит макет ракеты «Восход» и ракетоноситель. Рассмотрев ракету, я озадачился вопросом, как же она летает? Есть ли у нее двигатели как у самолета или какая сила способна поднять ее в воздух?

  • Приложение №1.
  • Цель проекта:
  • изучить строение ракеты, создать свою модель ракеты и осуществить ее запуск.
  • Задачи проекта:
  • — расширить знания об истории освоения космоса
  • — познакомиться с устройством ракет
  • -узнать какие законы физики помогают ракете летать
  • Объект:
  • Созданная своими руками модель ракеты
  • Предмет:
  • Процесс создания ракеты своими руками
  • Актуальность:
  • С помощью анкетирования одноклассников я определил, что 80% ребят знают, что такое ракета и 100% ребят хотели бы узнать , как можно самому создать ракету и осуществить ее запуск .
  • Немного истории.

Люди всегда мечтали летать, как птицы. Сначала появились воздушные шары, на которых можно было подняться в небо. Чуть позже изобрели первые двигатели и появились дирижабли. На смену воздухоплаванью пришла авиация. Но полететь в космос на самолете или вертолете невозможно. Потому что в космосе нет атмосферы. Там вакуум, а самолетам необходим воздух. [4]

Спустя годы люди сумели покорить воздушное пространство Земли. Изобрели космический корабль. Первыми в космос отправились собаки. Космический корабль с Белкой и Стрелкой облетел вокруг Земли 18 раз . 12 апреля 1961 года в космос полетел Ю.А. Гагарин. Это был трудный и опасный полет. [4]

1.1 Кто же придумал ракету?

Ракеты появились очень давно. Их придумали в Китае много сотен лет назад. Китайцы использовали их, чтобы сделать фейерверк. Китайцы долго держали в секрете устройство ракет, им нравилось удивлять чужестранцев. В 13 веке впервые китайцы применили ракеты как оружие. Называли их огненные стрелы. При Петре I была создана сигнальная ракета. Она поднималась на высоту до 1 км. [4]

Первым, кто придумал использовать ракету для передвижения, был Н.И.Кибальчич. Он считал, что именно ракета откроет человеку путь в небо. В ХХ веке мысли о полете в космос впервые появились у К. Э. Циолковского.

Он мечтал о том, как человек будет летать в космос. Он Основоположником, создателем отечественной космонавтики является С. П. Королев – выдающийся конструктор и ученый.

Под его руководством были осуществлены запуски первого искусственного спутника Земли и первого космонавта Ю.А. Гагарина. [3]

1.3 Устройство ракеты.

Ракета – летательный аппарат, движущийся под действием реактивной силы, возникающей при отбросе массы сгорающего ракетного топлива. Ракеты бывают одноступенчатые и многоступенчатые.

Форма ракеты связаны только с тем, что ей приходится по дороге в космос пролетать через воздух.

Воздух мешает лететь быстро и чтобы уменьшить воздушное сопротивление форму ракеты делают гладкой, обтекаемой. [1]

Приложение №2.

Наша планета – это огромный магнит, который притягивает к себе людей, предметы, здания, растения и все остальное. Этот магнит называется – земным притяжением. Чтобы преодолеть это притяжение ракете надо много энергии, много топлива. [4]

В любой ракете имеется оболочка и топливо с окислителем. Мы видим, что оболочка ракеты включает в себя полезный груз (космический корабль), приборный отсек и двигатель (камера сгорания, насосы и.т.д.) Основную массу ракеты составляет топливо с окислителем (окислитель нужен для поддержания горения топлива, поскольку в космосе нет кислорода). [4]

В ракете топливо и окислитель смешиваются в камере сгорания . В результате образуется высокотемпературный газ, находящийся под огромным давлением. Газы из камеры сгорания мощной струей устремляются наружу через трубку специальной формы, называемую соплом ракеты.

Назначение сопла состоит в том, чтобы повысить скорость струи. Все это прекрасный пример третьего закона Ньютона, который я открыл для себя, так как физику еще не изучал. На каждое действие (газ давит вниз) существует равная и противоположная реакция (ракета вверх).

Чем уже сопло и чем больше давление внутри камеры, тем больше тяга. [4]

В практике космических полетов обычно используют многоступенчатые ракеты, развивающие гораздо большие скорости и предназначенные для более дальних полетов, чем одноступенчатые.

После того, как топливо и окислитель первой ступени будут израсходованы, эта ступень автоматически отбросится и в действие вступает двигатель второй ступени.

Уменьшение общей массы, путем отбрасывания ненужной ступени позволяет сэкономить топливо и окислитель и увеличить скорость ракеты. Аналогично и со второй ступенью. Скорость таких ракет составляет в среднем 33 м/с.

Процесс взлета ракеты выглядит так : ракета стоит на бетонном стартовом поле. По команде из пункта управления включаются двигатели, мы видим пламя внизу , слышим нарастающий рев.

И вот ракета в клубах дыма отрывается от Земли сначала медленно, а потом все быстрее и быстрее устремляется вверх. [3] Через минуту она уже на такой высоте, куда не могут подняться самолеты, а еще через минуту в безвоздушном пространстве.

Выглядит это очень захватывающе и я решил попробовать воспроизвести запуск самодельной ракеты.

Практическая часть.

Простейшую ракету можно сделать из подручных материалов. Это будет пневмогидравлическая ракета – ракета, использующая в качестве рабочего тела воду , вытесняемую из корпуса ракеты через сопло давлением сжатого воздуха. [2]

Для начала нужно определиться каких размеров будет ракета. Основой ее корпуса будет простая пластмассовая бутылка из-под воды. Основной узел в ракете будет клапан, от него будет зависеть эффективность всей конструкции.

  1. Для сборки мне понадобились следующие материалы:
  2. — пластиковые бутылки из под воды
  3. — картон
  4. — краски
  5. — клей горячий
  6. — винтики, уголки , гайки
  7. — две деревянных палочки
  8. — пластиковое ведро
  9. — насос с манометром
  10. — быстросъемный соединитель для шлангов
  11. — нипель от автошины

Сначала подготовим основной узел ракеты. С помощью клапана в бутылку нагнетается и удерживается воздух. Возьмем быстросъемный соединитель для садового шланга и вставим в н его нипель от автопокрышки.

Приложение №3.

Далее берем 2 бутылки объемом 1,5 литра. Отрезаем от одной верхушку и крепим небольшой утяжелитель с помощью горячего клея.

Далее отрезаем дно от второй бутылки и крепим на это место верхушку ракеты с утяжелителем. Берем картон и наклеиваем его поверх основы ракеты. Из картона я вырезал стабилизаторы ракеты.

Также из маленьких бутылочек от воды я сделал подобие сопла. Вот такая заготовка получилась.

  • Приложение №4.
  • Далее из аэрозольного баллончика я покрасил ракету в красный и серебряный цвет.
  • Приложение №5.

Теперь осталось собрать пусковую площадку. Для сборки мне потребовалась помощь родителей. Для этого папа помог мне просверлить отверстие внутрь ведра для того, чтобы вставить наш клапан. Крепим упоры для запуска ракеты. Сбоку мы прорезаем отверстие для того, чтобы подключить насос.

Приложение №6.

Наша ракета готова.

Основной принцип запуска, как я уже узнал, будет крыться в третьем законе Ньютона. Нам необходимо наполнить ракету водой на 1/3 от основного объема.

Если залить воды больше, то для воздуха останется слишком мало места, а во втором случае слишком много места. Тяга двигателя будет слабой , а время полета –непродолжительным.

При открытии клапана сжатый воздух начнет выбрасывать воду через сопло, в результате чего возникает тяга и ракета сможет развить скорость до 12 м/с.

Итак, когда все готово можно выйти на поле и осуществить запуск ракеты. Вместе с ракетой нам понадобится насос с манометром и бутылка воды. Устанавливаем стартовую площадку так, чтобы ракета стояла строго вертикально.

Подключаем насос к клапану, в бутылку заливаем воды на 1/3 от основного объема. У нас бутылка 1,5 литра, мы заливаем 500 мл. Быстро устанавливаем ракету на клапан, так чтобы клапан плотно вошел в горлышко бутылки.

Теперь взводим спусковой механизм.

Приложение №7.

Заключение

Моя исследовательская работа была очень интересной и познавательной. Я с большим интересом изучил историю появления ракет и механизм их запуска.

Для себя открыл неизвестный мне ранее принцип действия реактивной силы, известный в физике как третий закон Ньютона, который основан на том, что из корпуса ракеты под давлением вытесняется струя воды, заставляю ракету двигаться в противоположном направлении. Создание макета ракеты оказалось очень увлекательным и познавательным занятием.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Интернет источники

ru.m.wikipedia.org

  1. SdelaySam-SvoimiRukami.ru
  2. Kartaslov.ru
  3. Историиземли.рф
  4. ПРИЛОЖЕНИЯ
  5. Приложение №1.
  6. Приложение №2.
  7. Приложение №3.
  8. Приложение №4.
  9. Приложение №5.
  10. Приложение №6.
  11. Приложение №7.

Самодельный клиновоздушный ракетный двигатель | REAA

FlyCat
43 регион