Направете си реактивен двигател

PuVRD без вентил е невероятен дизайн. Той няма подвижни части, компресор, турбина, клапани. Най-простият PuVRD може да направи дори без система за запалване. Този двигател може да работи на почти всичко: заменете резервоара с пропан с бензинов съд и той ще продължи да пулсира и ще създаде сцепление. За съжаление, PuVRD се оказа неплатежоспособен в авиацията, но наскоро те бяха сериозно разглеждани като източник на топлина при производството на биогорива. И в този случай двигателят работи на графитен прах, тоест на твърдо гориво.

И накрая, елементарният принцип на работа на пулсиращ двигател го прави относително безразличен към точността на производство. Следователно производството на PuVRD се превърна в любимо забавление на хора, които не са безразлични към техническите хобита, включително моделиране на самолети и начинаещи заварчици.

Схема на верига

Въпреки цялата си простота, PuVRD все още е реактивен двигател. Много е трудно да го сглобите в домашна работилница и в този процес има много нюанси и клопки. Затова решихме да направим нашата работилница многочастна: в тази статия ще говорим за принципите на работа на PuVRD и ще разкажем как да направим кутия на двигателя. Материалът в следващия брой ще бъде посветен на системата за запалване и на стартовата процедура. И накрая, в един от следващите проблеми определено ще монтираме мотора си върху самоходно шаси, за да демонстрираме, че той наистина е способен да създаде сериозно сцепление.

От руската идея до немската ракета

Особено приятно е да се сглобява пулсиращ реактивен двигател, като се знае, че за първи път принципът на работа на PuVRD е патентован от руския изобретател Николай Телешов още през 1864 година. Авторството на първия работещ двигател се приписва и на руснака - Владимир Караводин. Най-високата точка на развитие на PuVRD с право се смята за известната крилата ракета Фау-1, която е била на служба с германската армия през Втората световна война.

За да работи, беше приятно и безопасно, първо почистваме ламарината от прах и ръжда с помощта на шлифовъчна машина. Краищата на чаршафите и частите по правило са много остри и изобилстват от бури, така че работете с метал само с ръкавици.

Разбира се, говорим за пулсиращи вентилни двигатели, чийто принцип на работа е ясен от фигурата. Клапанът на входа на горивната камера свободно пропуска въздух в нея. Горивото се подава в камерата, образува се горима смес. Когато запалителната свещ запали сместа, свръхналягането в горивната камера затваря клапана. Разширяващите се газове се насочват към дюзата, създавайки струйна тяга. Движението на продуктите от горенето създава технически вакуум в камерата, поради което вентилът се отваря и в камерата се всмуква въздух.

За разлика от турбореактивния двигател, в PuVRD сместа гори не непрекъснато, а в импулсен режим. Това обяснява характерния нискочестотен шум на пулсиращи двигатели, което ги прави неприложими в гражданската авиация. От гледна точка на икономията, PUVRD също губят от турбореактивните двигатели: въпреки впечатляващото съотношение на тяга към маса (в края на краищата PuVRD имат минимум части), съотношението на сгъстяване в тях достига 1, 2: 1 от силата, така че горивото гори неефективно.

Преди да се отправим към работилницата, нарисувахме на хартия и изрязахме модели за сканиране на части в пълен размер. Остава само да ги кръгнете с постоянен маркер, за да получите маркировка за рязане.

Но PuVRD са безценни като хоби: в края на краищата те изобщо могат да се справят без клапани. По принцип дизайнът на такъв двигател е горивна камера с входящи и изходящи тръби, свързани към него. Входящата тръба е много по-къса от изходната. Вентилът в такъв двигател не е нищо друго освен предната част на химическите трансформации.

Горимата смес в PuVRD гори с дозвукова скорост. Такова горене се нарича дефлаграция (за разлика от свръхзвукова детонация). Когато сместа се запали, горими газове изтичат от двете тръби. Ето защо и входящите, и изходящите тръби са насочени в една посока и заедно участват в създаването на струйна тяга. Но поради разликата в дължините в момента, когато налягането във входящата тръба спадне, отработените газове все още се движат по изхода. Те създават вакуум в горивната камера и през входящата тръба в нея се вкарва въздух. Част от газовете от изпускателната тръба също се изпращат в горивната камера под действието на вакуум. Те компресират нова част от горимата смес и я подпалват.

Когато работите с електрически ножици, основният враг е вибрацията. Следователно детайлът трябва да бъде здраво фиксиран със скоба. Ако е необходимо, можете много внимателно да намалите вибрациите с ръка.

Пулсиращият двигател без вентил е непретенциозен и стабилен. За да поддържа работа, той не се нуждае от система за запалване. Поради разреждането, той абсорбира атмосферния въздух, без да изисква допълнително усилване. Ако изградите двигател с течно гориво (за простота предпочитахме пропан-газ), входящата тръба редовно функционира като карбуратор, пръскайки смес от бензин и въздух в горивната камера. Единственият път, когато имате нужда от система за запалване и принудително усилване, е стартът.

Китайски дизайн, руски монтаж

Има няколко често срещани конструкции за пулсиращи реактивни двигатели. В допълнение към класическата „U-образна тръба“, която е много трудна за производство, „китайският двигател“ често се среща с конусна горивна камера, към която е заварена малка входяща тръба под ъгъл, и „руският двигател“, който наподобява заглушител на автомобила.

Тръбите с фиксиран диаметър лесно се образуват около тръбата. Това се извършва главно с ръце поради ефекта на лоста, а краищата на детайла са закръглени с малат. По-добре е да оформите краищата, така че при свързването да образуват равнина - по-лесно е да поставите заварка.

Преди да експериментирате със собствените си проекти на PuVRD, силно се препоръчва да изградите двигателя според готови чертежи: в края на краищата напречните сечения и обемите на горивната камера, входящите и изходящите тръби напълно определят честотата на резонансните пулсации. Ако пропорциите не се спазват, двигателят може да не стартира. Разнообразие от PuVRD рисунки са достъпни в Интернет. Избрахме модел, наречен "Giant Chinese Engine", размерите на който са дадени в страничната лента.

Amateur PuVRD са изработени от ламарина. Допустимо е използването на готови тръби в строителството, но не се препоръчва поради няколко причини. Първо, почти невъзможно е да изберете тръби с точно необходимия диаметър. Още по-трудно е да се намерят необходимите конусни секции.

Огъването на конусните сечения е изключително ръчен труд. Ключът към успеха е да изтръгнете тесния край на конуса около тръба с малък диаметър, давайки му повече натоварване от широка част.

Второ, тръбите, като правило, имат дебели стени и съответно тегло. За двигател, който трябва да има добро съотношение на тяга и тегло, това е неприемливо. И накрая, по време на работа двигателят се запалва. Ако при проектирането се използват тръби и фитинги от различни метали с различни коефициенти на разширение, моторът няма да живее дълго.

И така, ние сме избрали пътя, който повечето почитатели на PuVRD избират - да направят тяло от ламарина. И тогава те са изправени пред дилема: обърнете се към професионалисти със специално оборудване (CNC машини за рязане с вода, абразивни тръби, валяци за тръби, специално заваряване) или, въоръжени с най-простите инструменти и най-разпространената машина за заваряване, преминете по трудния път на начинаещ производител на двигатели от началото до края краят. Предпочетохме втория вариант.

Обратно към училище

Първото нещо, което трябва да направите, е да нарисувате сканиране на бъдещи детайли. За да направите това, трябва да помните училищната геометрия и доста университетска рисунка. За да направите разширителите на цилиндрични тръби възможно най-прости - това са правоъгълници, едната страна на които е равна на дължината на тръбата, а втората - на диаметъра пъти pi. Изчисляването на развитието на пресечен конус или пресечен цилиндър е малко по-сложна задача, за разрешаването на която трябваше да разгледаме учебника по рисуване.

Заваряването на тънки листове е най-добрата работа, особено ако използвате ръчно дъгова заварка, както ние. Може би заваряването на неконсумативен волфрамов електрод в аргонова среда е по-подходящо за тази задача, но оборудването за него е рядко и изисква специфични умения.

Изборът на метал е много деликатен въпрос. От гледна точка на устойчивост на топлина, неръждаемата стомана е най-подходяща за нашите цели, но за първи път е по-добре да използвате черна нисковъглеродна стомана: по-лесно е да формовате и заварявате. Минималната дебелина на лист, който може да издържи температурата на изгаряне на гориво, е 0, 6 мм. Колкото по-тънка е стоманата, толкова по-лесно е да се формова и по-трудно е да се готви. Избрахме лист с дебелина 1 мм и, изглежда, не се провали.

Дори ако вашата заваръчна машина може да работи в режим на плазмено рязане, не я използвайте за изрязване на метлички: ръбовете на обработените по този начин части не заваряват добре. Ръчните ножици за метал също не са най-добрият избор, тъй като огъват краищата на детайлите. Идеален инструмент са електрическите ножици, които отрязват милиметров лист като часовников механизъм.

За огъване на лист в тръба има специален инструмент - ролки, или listogib. Принадлежи към професионално производствено оборудване и затова е малко вероятно да се намира във вашия гараж. Менгенера ще ви помогне да огънете прилична тръба.

Процесът на заваряване на милиметър метал с заваръчна машина в пълен размер изисква известен опит. След леко преекспониране на електрода на едно място, лесно е да изгорите дупка в детайла. По време на заваряването въздушните мехурчета могат да влязат в шева, който след това ще изтече. Затова има смисъл шлайфа да се шлайфа с шлайф до минимална дебелина, така че мехурчетата да не останат вътре в шева, а да станат видими.

В следващата серия

За съжаление в рамките на една статия е невъзможно да се опишат всички нюанси на работата. Общоприето е, че тези произведения изискват професионална квалификация, но при надлежно старание всички те са достъпни за любителя. За нас, журналистите, беше интересно да научим нови специалности за себе си и за това четем учебници, консултирахме се с професионалисти и допускахме грешки.

Хареса ни случая, който заварахме. Хубаво е да го гледаш, хубаво е да държиш в ръцете му. Затова искрено ви съветваме да се заемете с подобно нещо. В следващия брой на списанието ще ви разкажем как да направите запалителна система и да стартирате пулсиращ реактивен двигател без клапани.

Статията „Решете си сам реактивен двигател“ е публикувана в списанието Popular Mechanics (№ 8, август 2013 г.).

Препоръчано

Призрачните раци щебеят червата, за да изплашат враговете
2019
119-годишен папагал и 9 други столетници от животинския свят
2019
Филмът "Вояджър: Отвъд планетите" на фестивала на 360 °
2019