Оскільки нафтопродукти постійно зростають у ціні (адже нафти властиво закінчуватися), прагнення економії на пальному цілком зрозуміло, і міні-двигунміг би стати непоганим рішенням.

Наскільки економічним є міні-двигун внутрішнього згоряння?

Як відомо, ДВС діляться на бензинові та дизельні, причому як перші, так і другі сьогодні зазнають значних змін. Причиною модернізації, як самих механізмів, так і палива, є екологія, що значно погіршилася, на стан якої впливають і вихлопи техніки, що працює на рідкому паливі. Так, наприклад, з'явився еко-бензин, розведений спиртом у пропорції від 8:2 до 2:8, тобто спирту у такому паливі може утримуватися від 20 до 80 відсотків. Але на цьому модернізація закінчилася. Тенденція зменшення бензинових двигунівобсягом практично немає. Найменші зразки встановлюються в авіамоделі, більші використовуються на газонокосарках, човнових моторах, снігоходах, скутерах та іншій подібній техніці.

Що ж до , сьогодні справді зроблено чимало для того, щоб цей двигун став по-справжньому мікроскопічним. В даний час концерном Toyotaстворені найменші мікролітражки Corolla II, Corsa та Tercel, у них встановлені дизельні двигуни 1Nі 1NTоб'ємом лише 1.5 літра. Одна біда – термін служби таких механізмів надзвичайно низький, і причина цього – дуже швидке вироблення ресурсу циліндро-поршневої групи. Існують і зовсім крихітні дизельні ДВЗ, Об'ємом всього 0.21 літра. Їх встановлюють на компактну мототехніку та будівельні механізми, але потужності великої очікувати не доводиться, максимум, що вони видають – 3.25 к.с. Втім, і витрата палива у таких моделей невелика, про що говорить обсяг паливного бака- 2.5 літра.

Наскільки ефективним є найменший двигун внутрішнього згоряння?

Звичайний ДВЗ, дія якого заснована на зворотно-поступальному русі поршня, втрачає продуктивність у міру зменшення робочого об'єму. Вся справа у значній втраті ККД при перетворенні цього самого руху ЦПГ на обертальне, таке необхідне для коліс. Проте ще до Другої Світової Війни механік-самоучка Фелікс Генріх Ванкель створив перший зразок роторно-поршневого ДВС, що діє, в якому всі вузли тільки обертаються. Логічно, що дана конструкція, що дуже нагадує електромотор, дозволяє скоротити кількість деталей на 40%, в порівнянні зі стандартними двигунами.

Незважаючи на те, що до сьогодні не вирішено всіх проблем даного механізму, термін служби, економічність та екологічність відповідають встановленим світовим стандартам. Продуктивність ж перевершує всі мислимі межі. Роторно-поршневий ДВЗз робочим об'ємом 1.3 літра дозволяє розвинути потужність 220 кінських сил . Установка турбокомпресора збільшує цей показник до 350 к.с., що дуже істотно. Ну, а самий маленький двигун внутрішнього згорянняіз серії «ванкелів», відомий під маркою OSMG 1400, має об'єм всього 0.005 літра, проте при цьому видає потужність 1.27 к.с. при власній вазі 335 г.

Основна перевага роторно-поршневих двигунів- Відсутність шумів, що супроводжують роботу механізмів, завдяки низькій масі працюючих вузлів і точному балансу валу.

Найменший дизельний двигун як джерело енергії

Якщо говорити про повноцінне, то на сьогоднішній день найменші розміри має дітище інженера Єсуса Уайлдера. Це 12-циліндровий двигун V-подібного типу, що повністю відповідає ДВС Ferrar i та Lamborghini. Проте насправді механізм є марною дрібничкою, оскільки працює не на рідкому паливі, а на стиснутому повітрі, і при робочому об'ємі 12 кубічних сантиметрів має дуже низький ККД.

Інша справа – найменший дизельний двигун, розроблений вченими Великої Британії. Правда, як паливо для нього потрібна не солярка, а особлива самозаймиста при збільшенні тиску суміш метанолу з воднем. При тактовому русі поршня в камері згоряння, об'єм якої не перевищує одного кубічного міліметра, виникає спалах, що приводить в дію механізм. Що цікаво, мікроскопічних розмірів вдалося досягти шляхом встановлення плоских деталей, зокрема ті ж поршні є ультратонкими пластинами. Вже сьогодні в ДВС із габаритами 5х15х3 міліметра крихітний вал обертається зі швидкістю 50.000 об/хв, внаслідок чого виробляє потужність близько 11,2 Ватта.

Поки що перед вченими стоїть ряд проблем, які необхідно вирішити перед тим, як випускати дизельні міні-двигуни на потокове виробництво. Зокрема, це колосальні тепловтрати через надзвичайно тонкі стінки камери згоряння та недовговічність матеріалів при впливі високих температур. Однак, коли все-таки крихітні ДВЗ зійдуть з конвеєра, всього кількох грамів палива вистачить, щоб змусити механізм при ККД в 10% працювати в 20 разів довше і ефективніше за акумулятори таких же розмірів.

Двигун Стірлінга, колись відомий, був надовго забутий через широке поширення іншого мотора (внутрішнього згоряння). Але сьогодні чути про нього все більше. Можливо, він має шанси стати більш популярним і знайти своє місце в нової модифікаціїв сучасному світі?

Історія

Двигун Стірлінга - це теплова машина, яка була винайдена на початку ХІХ століття. Автором, як відомо, був якийсь Стірлінг на ім'я Роберт, священик із Шотландії. Пристрій є двигуном зовнішнього згоряння, де тіло рухається в замкнутій ємності, постійно змінюючи свою температуру.

Через поширення іншого виду двигуна про нього майже забули. Тим не менш, завдяки своїм перевагам, сьогодні двигун Стірлінга (своїми руками багато любителів споруджують його вдома) знову повертається.

Основна відмінність від двигуна внутрішнього згоряння полягає в тому, що енергія тепла приходить ззовні, а не виробляється в самому двигуні, як ДВС.

Принцип роботи

Можна уявити замкнутий повітряний об'єм, що міститься в корпусі, що має мембрану, тобто поршень. При нагріванні корпусу повітря розширюється і виконує роботу, таким чином вигинаючи поршень. Потім відбувається охолодження, і він знову вгинається. У цьому полягає цикл роботи механізму.

Не дивно, що термоакустичний двигун Стірлінга своїми руками багато хто виготовляє в домашніх умовах. Інструментів і матеріалів для цього потрібний мінімум, який знайдеться в будинку у кожного. Розглянемо два різних способівЯк легко його створити.

Матеріали для роботи

Щоб зробити двигун Стірлінга своїми руками, знадобляться такі матеріали:

• жерсть;
• спиця зі сталі;
• трубка із латуні;
• ножівка;
• напилок;
• підставка із дерева;
• ножиці по металу;
• деталі кріплення;
• паяльник;
• паяння;
• припій;
• верстат.

Це все. Решта – справа нехитрої техніки.

Як зробити

З жерсті готують топку і два циліндри для бази, з яких складатиметься двигун Стірлінга, своїми руками виготовлений. Розміри підбирають самостійно, враховуючи цілі, для яких призначений цей пристрій. Припустимо, що двигун робиться для демонстрації. Тоді розгортка головного циліндра становитиме від двадцяти до двадцяти п'яти сантиметрів, трохи більше. Інші частини повинні підлаштовуватися під нього.

На верху циліндра для пересування поршня роблять два виступи та отвори діаметром від чотирьох до п'яти міліметрів. Елементи виступлять у ролі підшипників для розташування кривошипного пристрою.

Далі роблять робоче тіло двигуна (їм стане звичайна вода). До циліндра, який згортають у трубу, припаюють кружечки з жерсті. У них роблять отвори і вставляють трубки з латуні від двадцяти п'яти до тридцяти п'яти сантиметрів у довжину і діаметром від чотирьох до п'яти міліметрів. Наприкінці перевіряють, наскільки герметичною стала камера, заливши її водою.

Далі приходить черга витискувача. Для виготовлення беруть заготовку із дерева. На верстаті добиваються, щоб вона набула форми правильного циліндра. Витіснювач повинен бути трохи меншим за діаметр циліндра. Оптимальну висоту підбирають вже після того, як двигун Стірлінга своїми руками буде зроблено. Тому на цьому етапі довжина повинна припускати певний запас.

Спицю перетворюють на шток циліндра. По центру дерев'яної ємності роблять отвір, що підходить під шток, вставляють його. У верхній частині штока необхідно передбачити місце шатунного пристрою.

Потім беруть трубки з міді завдовжки чотири з половиною сантиметри та діаметром два з половиною сантиметри. Гурток з жерсті припаюють до циліндра. З боків на стінах роблять отвір для повідомлення ємності з циліндром.

Поршень також підганяють на токарному верстаті під діаметр великого циліндра зсередини. Вгорі приєднують шток шарнірним способом.

Складання закінчують і налаштовують механізм. Для цього поршень вставляють у циліндр більшого розміруі з'єднують останній з іншим циліндром меншого розміру.

На великому циліндрі споруджують кривошипно-шатунний механізм. Фіксують частину двигуна за допомогою паяльника. Основні частини закріплюють на дерев'яній основі.

Циліндр наповнюють водою і під низ підставляють свічку. Двигун Стірлінга, своїми руками зроблений від початку до кінця, перевіряють на працездатність.

Другий спосіб: матеріали

Двигун можна зробити іншим способом. Для цього знадобляться такі матеріали:

• консервна банка;
• поролон;
• скріпки;
• диски;
• два болти.

Як зробити

Поролон дуже часто використовують, щоб зробити вдома простий не потужний двигунСтірлінга своїми руками. З нього готують витискувач для двигуна. Вирізають поролонове коло. Діаметр має бути трохи меншим, ніж у консервної банки, а висота — трохи більше половини.

По центру кришки роблять отвір для майбутнього шатуна. Щоб він ходив рівно, скріпку згортають у спіральку та паяють до кришки.

Поролонове коло посередині пронизують тонким дротом із гвинтом і фіксують його зверху шайбою. Потім з'єднують шматок скріпки пайкою.

Витіснювач вштовхують в отвір на кришці та з'єднують банку з кришкою шляхом паяння для герметизації. На скріпці роблять маленьку петлю, а в кришці - ще один, більший отвір.

Бляшаний лист згортають у циліндр і спаюють, а потім прикріплюють до банку настільки, щоб щілин не залишилося зовсім.

Скріпку перетворюють на колінчастий вал. Рознесення при цьому має бути рівно дев'яносто градусів. Коліно над циліндром роблять трохи більше іншого.

Інші скріпки перетворюються на стійки для валу. Робиться мембрана наступним чином: циліндр обертають плівку з поліетилену, продавлюють і кріплять ниткою.

Шатун виготовляється із скріпки, яку вставляють у шматок гуми, та готову деталь прикріплюють до мембрани. Довжина шатуна робиться такою, щоб у нижній валовій точці мембрана була втягнута в циліндр, а у вищій — витягнута. Так само робиться і друга деталь шатуна.

Потім один приклеюють до мембрани, а другий – до витіснювача.

Ніжки для банки можна також зробити із скріпок та припаяти. Для кривошипу використовують CD-диск.

Ось готовий весь механізм. Залишилося лише під нього підставити та запалити свічку, а потім дати поштовх через маховик.

Висновок

Такий низькотемпературний двигун Стірлінга (своїми руками споруджений). Звичайно, у промислових масштабах такі прилади виготовляються зовсім іншим способом. Проте принцип залишається незмінним: відбувається нагрівання, та був охолодження повітряного обсягу. І це повторюється.

Насамкінець подивіться ці креслення двигуна Стірлінга (своїми руками його можна зробити без особливих навичок). Може, ви вже загорілися ідеєю, і вам захочеться зробити щось подібне?

Можна, звичайно купити красиві заводські моделі двигунів Стірлінга, як, наприклад, у цьому китайському інтернет-магазині. Однак іноді хочеться творити самому і зробити річ, нехай навіть з підручних засобів. На нашому сайті вже є кілька варіантів виготовлення даних моторів, а в цій публікації ознайомтеся з зовсім простим варіантомвиготовлення у домашніх умовах.

Для його виготовлення вам знадобляться підручні матеріали: банку з-під консервів, невеликий шматок поролону, CD-диск, два болтики та скріпки.

Поролон – одні з найпоширеніших матеріалів, які використовуються при виготовленні двигунів Стірлінга. З нього робиться витіснювач двигуна. З шматка нашого поролону вирізаємо коло, діаметр його робимо на два міліметри менше внутрішнього діаметра банки, а висоту трохи більше її половини.

У центрі кришки просвердлюємо отвір, в який потім вставимо шатун. Для рівного ходу шатуна робимо із скріпки спіральку та припаюємо її до кришки.

Поролонове коло з поролону пронизуємо посередині гвинтиком і застопорюємо його шайбою зверху та знизу шайбою та гайкою. Після цього приєднуємо шляхом паяння відрізок скріпки, попередньо розпрямивши її.

Тепер встромляємо витискувач у зроблений заздалегідь отвір у кришці і герметично паянням з'єднуємо кришку та банку. На кінці скріпки робимо невелику петельку, а в кришці просвердлюємо ще один отвір, але трохи більше ніж перший.

З жерсті робимо циліндр, використовуючи пайку.

Приєднуємо за допомогою паяльника готовий циліндр до банку так, щоб не залишилося щілин у місці пайки.

Зі скріпки виготовляємо коленвал. Рознесення колін потрібно зробити 90 градусів. Коліно, яке буде над циліндром по висоті на 1-2 мм більше за інше.

Зі скріпок виготовляємо стійки під вал. Робимо мембрану. Для цього на циліндр надягаємо поліетиленову плівку, трохи продавлюємо її всередину та закріплюємо на циліндрі ниткою.

Шатун який потрібно буде приробити до мембрани, виготовляємо із скріпки і вставляємо його в обрізок гуми. По довжині шатун потрібно зробити таким, щоб у нижній мертвою точкоювала мембрана була втягнута всередину циліндра, а у вищій – навпаки – витягнута. Другий шатун налаштовуємо так само.

Шатун з гумою приклеюємо до мембрани, а інший приєднуємо до витісняча.

Приєднуємо паяльником ніжки із скріпок до банку і на кривошип прилаштовуємо маховик. Наприклад, можна використовувати CD-диск.

Двигун Стірлінга в домашніх умовах зроблено. Тепер залишилося під банку підвести тепло – запалити свічку. А за кілька секунд дати поштовх маховику.

Як зробити простий двигун Стірлінга (з фотографіями та відео)

www.newphysicist.com

Давайте зробимо двигун Стірлінга.

Мотор Стірлінга – це тепловий двигун, який працює за рахунок циклічного стиснення та розширення повітря або іншого газу (робочого тіла) за різних температур, так що відбувається чисте перетворення теплової енергії в механічну роботу. Більш конкретно, двигун Стірлінга є двигуном з рекуперативним тепловим двигуном із замкнутим циклом з постійно газоподібним робочим тілом.

Двигуни Стірлінга мають більше високий ККДпорівняно з паровими двигунами та можуть досягати 50% ефективності. Вони також здатні працювати безшумно і можуть використовувати практично будь-яке джерело тепла. Джерело теплової енергії генерується поза двигуном Стірлінга, а не шляхом внутрішнього згоряння, як у випадку двигунів з циклом Отто або дизельним циклом.

Двигуни Стірлінга сумісні з альтернативними та відновлюваними джерелами енергії, оскількивони можуть ставати все більш значними зі зростанням цін на традиційні види палива, а також у світлі таких проблем, як виснаження запасів нафти та зміна клімату.

У цьому проекті ми дамо вам прості інструкціїзі створення дуже простого двигуна DIY Стірлінга з використанням пробірки та шприца .

Як зробити простий двигун Стірлінга - Відео

Компоненти та кроки для того, щоб зробити моторчик Стірлінга

1. Шматок листяних порід чи фанери

Це є основою для вашого двигуна. Таким чином, він повинен бути досить твердим, щоб справлятися з рухами двигуна. Потім зробіть три маленькі отвори, як показано на малюнку. Ви також можете використовувати фанеру, дерево тощо.

2. Мармурові або скляні кульки

У двигуні Стірлінга ці кульки виконують важливу функцію. У цьому проекті мармур діє як витіснювач гарячого повітря від теплої сторони пробірки до холодної сторони. Коли мармур витісняє гаряче повітря, він остигає.

3. Палиці та гвинти

Шпильки та гвинти використовуються для утримання пробірки у зручному положенні для вільного переміщення у будь-якому напрямку без будь-яких перерв.

4. Гумові шматочки

Купуйте гумку і наріжте його на наступні форми. Він використовується для того, щоб надійно утримувати пробірку та підтримувати її герметичність. Не повинно бути витоків у ротовій частині пробірки. Якщо це так, проект не буде успішним.

5. Шприц

Шприц є однією з найважливіших і рухомих частин в простому двигуніСтірлінга. Додайте трохи мастила всередину шприца, щоб поршень міг вільно переміщатися всередині циліндра. Коли повітря розширюється всередині пробірки, він штовхає поршень униз. В результаті, циліндр шприца переміщається вгору. У той же час мармур котиться до гарячої сторони пробірки та витісняє гаряче повітря та змушує його остигати (зменшувати обсяг).

6. Пробірка Пробірка є найважливішим і робочим компонентом простого двигуна Стірлінга. Пробірка виготовлена ​​зі скла певного типу (наприклад, з боросилікатного скла), що має високу термостійкість. Тому його можна нагрівати до високих температур.

Як працює двигун Стірлінга?

Деякі люди кажуть, що двигуни Стірлінга прості. Якщо це правда, то так само, як і великі рівняння фізики (наприклад, E = mc2), вони прості: на поверхні вони прості, але багатші, складніші та потенційно дуже заплутані, поки ви їх не усвідомлюєте. Я думаю, що безпечніше думати про двигуни Стірлінга як про складні: багато хто дуже погані відеона YouTube показують, як легко «пояснити» їх дуже неповним та незадовільним чином.

На мій погляд, ви не можете зрозуміти двигун Стірлінга, просто створивши його або спостерігаючи за тим, як він працює ззовні: вам потрібно серйозно подумати про цикл кроків, через які він проходить, що відбувається з газом усередині, і як це відрізняється від того, що відбувається у звичайному паровому двигуні.

Все, що потрібно для роботи двигуна, - це різниця температур між гарячою і холодною частинами газової камери. Були збудовані моделі, які можуть працювати тільки з різницею температури 4°C, хоча заводські двигуни, ймовірно, будуть працювати з різницею в кілька сотень градусів. Ці двигуни можуть стати найефективнішою формою двигуна внутрішнього згоряння.

Двигуни Стірлінга та концентрована сонячна енергія

Двигуни Стірлінга забезпечують акуратний метод перетворення теплової енергії на рух, який може привести в рух генератор. Найбільш поширена схема полягає в тому, щоб двигун був у центрі параболічного дзеркала. Дзеркало буде встановлено на пристрій стеження, щоб сонячне проміння фокусувалося на двигуні.

* Двигун Стірлінга як приймач

Можливо, ви грали з опуклими лінзами у шкільні роки. Зосередження сонячної енергії для спалювання аркуша паперу або сірника, я маю рацію? Нові технології розвиваються з кожним днем. Концентрована сонячна теплова енергія набуває все більшої уваги в ці дні.

Вище наведено короткий відеофільм про простий двигун з пробіркою, що використовує скляні кульки як витіснювач і скляний шприц як силовий поршень.

Цей простий двигун Стірлінга був побудований з матеріалів, доступних у більшості шкільних наукових лабораторій і може бути використаний для демонстрації простого теплового двигуна.

Діаграма тиск-обсяг за цикл

Процес 1 → 2 Розширення робочого газу на гарячому кінці пробірки, тепло передається газу, і газ розширюється, збільшуючи об'єм та штовхаючи поршень шприца вгору.

Процес 2 → 3 У міру руху мармуру до гарячого кінця пробірки газ витісняється з гарячого кінця пробірки на холодний кінець, а в міру руху газу він віддає тепло стінці пробірки.

Процес 3 → 4 З робочого газу відводиться тепло і обсяг зменшується, поршень шприца рухається вниз.

Процес 4 → 1 Завершує цикл. Робочий газ рухається від холодного кінця пробірки до гарячого кінця, оскільки мармурові кулі витісняють її, одержуючи тепло від стінки пробірки, коли вона рухається, тим самим збільшуючи тиск газу.

Паровий двигун

Складність виготовлення: ★★★★☆

Час виготовлення: Один день

Підручні матеріали: ████████░░ 80%

У цій статті я розповім вам про те, як зробити паровий двигунсвоїми руками. Двигун буде невеликий, однопоршневий із золотником. Потужності цілком вистачить, щоб крутити ротор невеликого генератора і використовувати цей двигун як автономне джерело електрики в походах.

• Телескопічна антена (можна зняти зі старого телевізора або радіоприймача), діаметр самої товстої трубки повинен становити не менше 8 мм
• Маленька трубка для поршневої пари (магазин сантехніки).
• Мідний дріт діаметром близько 1,5 мм (можна знайти в котушці трансформатора або радіомагазині).
• Болти, гайки, шурупи
• Свинець (у рибальському магазині або знайти у старому автомобільному акумуляторі). Він потрібний, щоб відлити маховик у формі. Я знайшов готовий маховик, але вам цей пункт може стати в нагоді.
• Дерев'яні бруски.
• Спиці для велосипедних коліс
• Підставка (у моєму випадку з аркуша текстоліту завтовшки 5 мм, але підійде і фанера).
• Дерев'яні бруски (шматки дощок)
• Банку з-під оливок
• Трубка

• Суперклей, холодне зварювання, епоксидна смола (будринок).
• Наждак
• Дриль
• Паяльник
• Ножівка

Як зробити паровий двигун




Схема двигуна






Циліндр та золотникова трубка.

Відрізаємо від антени 3 шматки:
? Перший шматок 38 мм завдовжки та 8 мм діаметром (сам циліндр).
? Другий шматок довжиною 30 мм та 4 мм діаметром.
? Третій довжиною 6 мм та 4 мм діаметром.




Візьмемо трубку №2 і зробимо в ній отвір діаметром 4 мм у середині. Візьмемо трубку №3 і приклеїмо перпендикулярно трубці №2, після висихання суперклею, замажемо все холодним зварюванням (наприклад POXIPOL).




Кріпимо круглу залізну шайбу з отвором посередині до шматка №3 (діаметр - трохи більше трубки №1), після висихання зміцнюємо холодним зварюванням.


Додатково покриваємо усі шви епоксидною смолоюдля кращої герметичності.

Як зробити поршень із шатуном

Беремо болт (1) діаметром 7 мм і затискаємо його в лещатах. Починаємо намотувати на нього мідний дріт (2) приблизно на 6 витків. Кожен виток промазуємо суперклеєм. Зайві кінці болта спилюємо.




Дріт покриваємо епоксидкою. Після висихання підганяємо поршень шкіркою під циліндр так, щоб він вільно там рухався, не пропускаючи повітря.




З листа алюмінію робимо смужку завдовжки 4 мм та завдовжки 19 мм. Надаємо їй форму літери П (3).




Свердлимо на обох кінцях отвору (4) 2 мм діаметром, щоб можна було засунути шматочок спиці. Сторони П-подібної деталі мають бути 7х5х7 мм. Клеєм її до поршня стороною, що 5 мм.





Шатун (5) робимо із велосипедної спиці. До обох кінців спиці приклеюємо на два маленькі шматочки трубок (6) від антени діаметром і завдовжки по 3 мм. Відстань між центрами шатуну становить 50 мм. Далі шатун одним кінцем вставляємо в П-подібну деталь і фіксуємо шарнірно спицею.


Спицю з двох кінців підклеюємо, щоби не випала.






Шатун трикутника

Шатун трикутника робиться схожим способом, тільки з одного боку буде шматок спиці, з другого трубка. Довжина шатуну 75 мм.







Трикутник та золотник


З листа металу вирізаємо трикутник і свердлимо в ньому 3 отвори.
Золотник. Довжина поршня золотника становить 3,5 мм, і він повинен вільно пересуватися трубкою золотника. Довжина штока залежить від розміру вашого маховика.






Кривошип поршневої тяги має бути 8 мм, а кривошип золотника – 4 мм.


• Паровий котел

  
  Паровим котлом служитиме банку з-під оливок із запаяною кришкою. Також я впав гайку, щоб через неї можна було заливати воду і герметично закручувати болтом. Також припаяв трубку до кришки.
  Ось фото:
  

  

  
  

  Фото двигуна у зборі

  
  

  Збираємо двигун на дерев'яній платформі, розміщуючи кожен елемент на підпірці

  
  

  

  
  

  

  
  

  

  
  

  Відео роботи парового двигуна

  
  
  
  

• Версія 2.0

  
  Косметична доробка двигуна. Бак тепер має свій власний дерев'яний майданчик та блюдце для пігулки сухого пального. Всі деталі пофарбовані в красиві кольори. До речі, як джерело тепла найкраще використовувати саморобну.

статтю про те, як зробитиреактивний двигун своїми руками.

Увага! Будівництво власного реактивного двигунаможе бути небезпечним. Настійно рекомендуємо прийняти все необхідні заходиобережності при роботі з під ялинкою, а також виявляти крайню обережність під час роботи з інструментами. В саморобкизакладено екстремальні суми потенційної та кінетичної енергії (вибухонебезпечне паливо та рушійні частини), які можуть завдати серйозних травм під час роботи газотурбінного двигуна. Завжди виявляйте обережність і розсудливість при роботі з двигуном та механізмами та носіть відповідний захист очей та слуху. Автор не несе відповідальності за використання або неправильне трактування інформації, що міститься в цій статті.

Крок 1: Проробляємо базову конструкцію двигуна

Почнемо процес збирання двигуна з 3Д моделювання. Виготовлення деталей за допомогою ЧПУ верстата значно полегшує процес складання та зменшує кількість годин, які будуть витрачені на припасування деталей. Головна перевага при використанні 3D процесів – це здатність бачити, як деталі взаємодіятимуть разом до того моменту, як вони будуть виготовлені.

Якщо ви бажаєте виготовити діючий двигун, обов'язково зареєструйтесь на форумах відповідної тематики. Адже компанія однодумців значно пришвидшить процес виготовлення саморобкита значно підвищить шанси на вдалий результат.

Крок 2:

Будьте уважні під час вибору турбокомпресора! Вам потрібний великий "турбо" з однією (не розділеною) турбіною. Чим більше турбокомпресор, тим більше буде тяга готового двигуна. Мені подобаються турбіни із великих дизельних двигунів.

Як правило, важливий не стільки розмір усієї турбіни, як розмір індуктора. Індуктор – видима область лопаток компресора.

Турбокомпресор на картинці – Cummins ST-50 з великої 18 колісної вантажівки.

Крок 3: Обчислюємо розмір камери згоряння

У кроці наведено короткий описпринципів роботи двигуна і показаний принцип, за яким розраховуються розміри камери згоряння (КС), яку необхідно виготовити для реактивного двигуна.

У камеру згоряння (КС) надходить стиснене повітря (від компресора), яке змішується з паливом і спалахує. «Гарячі гази» виходять через задню частину КС, переміщаючись по лопатях турбіни, де вона витягує енергію з газів і перетворює її в енергію обертання валу. Цей вал крутить компресор, що прикріплений до іншого колеса, що виводить більшу частину відпрацьованих газів. Будь-яка додаткова енергія, яка залишається процесом проходження газів, створює тягу турбіни. Досить просто, але насправді трохи складно все це збудувати і вдало запустити.

Камера згоряння виготовлена ​​з великого шматка сталевої труби із кришками на обох кінцях. Усередині КС встановлено розсіювач. Розсіювач – ця трубка, що виготовлена ​​з труби меншого діаметра, яка проходить через усю КС і має безліч просвердлених отворів. Отвори дозволяють стиснутому повітрізаходити в робочий об'єм та змішуватися з паливом. Після того, як сталося загоряння, розсіювач знижує температуру повітряного потоку, що входить у контакт із лопатями турбіни.

Для розрахунку розмірів розсіювача просто подвайте діаметр індуктора турбокомпресора. Помножте діаметр індуктора на 6 і це дасть вам довжину розсіювача. У той час як колесо компресора може бути 12 або 15 см у діаметрі, індуктор буде значно меншим. Індуктор з турбін (ST-50 та ВТ-50 моделей) становить 7,6 см у діаметрі, так що розміри розсіювача будуть: 15 см у діаметрі та 45 см у довжину. Мені хотілося виготовити КС трохи меншого розміру, тому вирішив використовувати розсіювач діаметром 12 см з довжиною 25 см. Я вибрав такий діаметр, перш за все тому, що розміри трубки повторюють розміри вихлопної трубидизельних вантажівок.

Оскільки розсіювач розташовуватиметься всередині КС, рекомендую за відправну точку взяти мінімальне вільний простір 2,5 см навколо розсіювача. У моєму випадку я вибрав 20 см діаметр КС, тому що вона вписується в заздалегідь закладені параметри. Внутрішній зазор становитиме 3,8 див.

Тепер у вас є зразкові розміри, які можна використовувати при виготовленні реактивного двигуна. Разом з кришками на кінцях та паливними форсунками– ці частини разом утворюватимуть камеру згоряння.

Крок 4: Підготовка торцевих кілець КС

Закріпимо торцеві кільця за допомогою болтів. За допомогою даного кільця розсіювач буде утримуватись у центрі камери.

Зовнішній діаметр кілець 20 см, а внутрішні діаметри 12 см та 0,08 см відповідно. Додатковий простір (0,08 см) полегшить установку розсіювача, а також буде служити буфером для обмеження розширень розсіювача (під час його нагрівання).

Кільця виготовляються із 6 мм листової сталі. Товщина 6 мм дозволить надійно приварити кільця та забезпечити стабільну основу для кріплення торцевих кришок.

12 отворів для болтів, які розташовані по колу кілець, забезпечать надійне кріпленняпід час монтажу торцевих кришок. Слід приварити гайки на задню частину отворів, щоб болти могли просто вкручуватися прямо в них. Все це придумано лише через те, що задня частинабуде недоступною для гайкового ключа. Інший спосіб - це нарізати різьблення в отворах на кільцях.

Крок 5: Приварюємо торцеві кільця

Для початку потрібно укоротити корпус до потрібної довжини та вирівняти все належним чином.

Почнемо з того, що обмотаємо великий лист ватману навколо сталевої труби так, щоб кінці зійшлися один з одним і папір був сильно натягнутий. З нього сформуємо циліндр. Надягніть ватман на один кінець труби так, щоб краї труби і циліндра з ватману заходили врівень. Переконайтеся, що там буде достатньо місця (щоб зробити відмітку навколо труби), так щоб ви могли виточити метал урівень з позначкою. Це допоможе вирівняти один кінець труби.

Далі слід виміряти точні розмірикамери згоряння та розсіювача. З кілець, які будуть приварені, обов'язково відніміть 12 мм. Так як КС буде в довжину 25 см, враховувати варто 24,13 см. Поставте відмітку на трубі, і скористайтеся ватманом, щоб виготовити хороший шаблон навколо труби, як робили раніше.

Відріжемо зайве за допомогою болгарки. Не турбуйтеся про точність розрізу. Насправді, ви повинні залишити трохи матеріалу та очистити його пізніше.

Зробимо скіс з обох кінців труби (щоб отримати гарна якістьзварного шва). Скористайтеся магнітними зварювальними затискачами, щоб відцентрувати кільця на кінцях труби та переконатися, що вони знаходяться на одному рівні з трубою. Прихопіть кільця з чотирьох сторін, і дайте їм охолонути. Зробіть зварний шов, потім повторіть операції з іншого боку. Чи не перегрівайте метал, так ви зможете уникнути деформації кільця.

Коли обидва кільця приварені, обробіть шви. Це необов'язково, але це зробить КС естетичнішою.

Крок 6: Виготовляємо заглушки

Для завершення робіт з КС нам знадобиться дві торцеві кришки. Одна кришка розташовуватиметься на стороні паливного інжектора, а інша направлятиме гарячі гази в турбіну.

Виготовимо 2 пластини того ж діаметра, що і КС (у моєму випадку 20,32 см). Просвердліть 12 отворів по периметру для болтів та вирівняйте їх з отворами на кінцевих кільцях.

На кришці інжектора потрібно зробити лише 2 отвори. Одне буде для паливного інжектора, а інше – для свічки запалювання. У проекті використовується 5 форсунок (одна в центрі та 4 навколо неї). Єдина вимога - інжектори повинні розташовуватися таким чином, щоб після остаточного збирання вони опинилися всередині розсіювача. Для нашої конструкції це означає, що вони повинні поміщатися в центрі 12 см кола в середині торцевої кришки. Просвердлимо 12 мм отвори для монтажу форсунок. Змістимося трохи від центру, щоб додати отвір для свічки запалювання. Отвір має бути просвердлено для 14 мм х 1,25 мм нитки, яка відповідатиме свічці запалювання. Конструкція на картинці матиме дві свічки (одна про запас, якщо перша вийде з ладу).

З кришки інжектора стирчать труби. Вони виготовлені з труб діаметром 12 мм (зовнішній) та 9,5 мм (внутрішній діаметр). Їх обрізають до довжини 31 мм, після чого на краях роблять скоси. На обох кінцях буде 3 мм різьблення. Пізніше вони зварюватимуться разом із 12 мм трубками, що виступають з кожного боку пластини. Подача палива буде здійснюватися з одного боку, а інжектори будуть вкручені з іншого.

Для того щоб зробити витяжний ковпак, потрібно буде вирізати отвір для «гарячих газів». У моєму випадку розміри повторюють розміри вхідного отвору турбіни. Невеликий фланець повинен мати ті ж розміри, що й відкрита турбіна, а також плюс чотири отвори для болтів, щоб закріпити його на ній. Торцевий фланець турбіни може бути зварений разом із простого прямокутного короба, який йтиме між ними.

Перехідний згин слід зробити із листової сталі. Зварюємо деталі разом. Необхідно, щоб зварні шви йшли зовнішньою поверхнею. Це потрібно для того, щоб повітряний потік не мав жодних перешкод та не створювалася турбулентність усередині зварних швів.

Крок 7: Збираємо все разом

Почніть із закріплення фланця та заглушок ( випускного колектора) на турбіні. Тоді закріпіть корпус камери згоряння та, нарешті, кришку інжектора основного корпусу. Якщо ви все зробили правильно, то ваша виробимає бути схожа на другу картинку нижче.

Важливо відзначити, що турбінні та компресорні секції можна обертати відносно один одного, послабивши затискачі в середині.

Виходячи з орієнтації елементів, необхідно буде зробити трубу, яка з'єднає випускний отвір компресора з корпусом камери згоряння. Ця труба повинна бути такого ж діаметра, як вихід компресора, і зрештою кріпитися до нього шлангом з'єднувачем. Інший кінець потрібно буде з'єднати врівень з камерою згоряння і приварити його на місце, як отвір був обрізаний. Для моєї камери, я використовувати шматок зігнутої 9 см вихлопної труби. На малюнку нижче показаний спосіб виготовлення труби, яка призначена для уповільнення швидкості повітряного потоку перед входом камери згоряння.

Для нормальної роботи потрібний значний ступінь герметичності, перевірте зварні шви.

Крок 8: Виготовляємо розсіювач

Розсіювач дозволяє повітрям входити в центр камери згоряння, при цьому зберігати і утримувати полум'я на місці таким чином, щоб воно виходило у бік турбіни, а не компресора.

Отвори мають спеціальні назви та функції (зліва направо). Невеликі отвори в лівій частині є основними, середні отвори є вторинними, і найбільші правій стороніє третинними.

• Основні отвори подають повітря, яке змішується з паливом.
• Вторинні отвори подають повітря, яке завершує процес згоряння.
• Третичні отвори забезпечують охолодження газів до того, як вони покинуть камеру, таким чином, щоб вони не перегрівали лопаток турбін.

Щоб зробити процес розрахунку отвору легким, нижче представлено, що робитиме роботу за вас.

Оскільки наша камера згоряння 25 см завдовжки, необхідно буде скоротити розсіювач до цієї довжини. Я хотів би запропонувати зробити її майже на 5 мм коротшим, щоб врахувати розширення металу, під час нагрівання. Розсіювач, як і раніше, матиме можливість затискатися всередині кінцевих кілець і «плавати» всередині них.

Крок 9:

Тепер у вас є готовий розсіювач, відкрийте корпус КС і вставте його між кільцями, доки він щільно не увійде. Встановіть кришку інжектора та затягніть болти.

Для паливної системи необхідно використовувати насос, здатний видавати потік високого тиску(щонайменше 75 л/год). Для подачі масла потрібно використовувати насос здатний забезпечити тиск 300 тис. Па з потоком 10 л/годину. На щастя, той самий тип насоса можна використовувати для обох цілей. Моя пропозиція Shurflo № 8000-643-236.

Представляю схему для паливної системи та системи подачі олії для турбіни.

Для надійної роботисистеми рекомендую використовувати систему регульованого тискуіз встановленням обхідного клапана. Завдяки йому потік, який прокачують насоси, завжди буде повним, а будь-яка невикористана рідина буде повернена в бак. Ця система допоможе уникнути зворотного тиску на насос (збільшить термін служби вузлів та агрегатів). Система буде працювати однаково добре для паливних систем та системи подачі олії. Для масляної системи вам потрібно буде встановити фільтр і масляний радіатор (обидва будуть встановлені в лінію після насоса, але перед перепускним клапаном).

Переконайтеся, що всі труби, що йдуть до турбіни, виконані з «жорсткого матеріалу». Використання гнучких гумових шлангів може скінчитися катастрофою.

Ємність для палива може бути будь-якого розміру, а масляний бак повинен утримувати щонайменше 4 л.

У своїй масляній системівикористав повністю синтетичне маслоКастрол. Воно має набагато більше високу температурузапалення, а низька в'язкість допоможе турбіні на початку обертання. Для зниження температури олії необхідно використовувати охолоджувачі.

Щодо системи запалення, то подібної інформації достатньо в інтернеті. Як то кажуть на смак і колір товариша немає.

Крок 10:

Для початку підніміть тиск олії до мінімуму 30 МПа. Надягніть навушники і продуйте повітря через двигун повітродувкою. Увімкніть ланцюги запалення і повільно подавайте паливо, закриваючи голковий клапан на паливній системідоки не почуєте «поп», коли камера згоряння запрацює. Продовжуйте збільшувати подачу палива, і ви почнете чути рев свого нового реактивного двигуна.

Дякуємо за увагу