Motore a reazione da ... PAPER DIY (+ disegno)
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MOTORE REATTIVO "CARTA" MANI PROPRIE + DISEGNO
questo materiale è un'eccezione alla regola e invitiamo i lettori a partecipare al perfezionamento di un'idea molto originale, che non ha ancora compiuto l'ultimo passo verso il successo.
Avendo raggiunto alcuni risultati positivi nello sviluppo della tecnologia di radiocomando, mi sono prefissato di realizzare il sogno, forse, di tutta la mia vita: la creazione del mio progetto di un aereo radiocomandato. Avendo ordinato su Internet, per quanto possibile, con la nuova tecnologia, ho ordinato dalla Cina un motore "outrunner" e un regolatore per esso. Ma mentre i miei acquisti venivano consegnati, accadde un evento importante ...
La Duma di Stato ha adottato una legge sulla registrazione obbligatoria degli aerei che pesano più di 250 grammi! Questi sfortunati legislatori erano mai interessati alle regole delle gare di modellistica aeronautica e quali organismi internazionali li hanno istituiti? Hanno familiarità con l'equipaggiamento di diverse classi competitive? Queste sono tutte domande retoriche, ovviamente, poiché il peso persino del cordone educativo "Faneroide" è garantito per superare il valore specificato.
Allora forse i modellisti dovrebbero davvero iniziare a registrare i loro modelli? Ma cosa succede se molti di loro, soprattutto per i principianti, vivono solo un volo.
Per quanto riguarda gli attuali "treni elettrici", potrebbe non essere nemmeno con loro, dal momento che i motori acquistati in fonti casuali, viti e batterie semplicemente non hanno abbastanza trazione per sollevare il dispositivo da terra. Gli scolari si imbatteranno in istanze per organizzare vari documenti burocratici? Sicuramente devi pagare per questo. E poi è penoso riflettere sul relitto: rimuoverli dal registro o cercare ancora di recuperare?
Di conseguenza, in qualsiasi classe seria, la modellazione di aeromobili nel prossimo futuro può esistere legalmente solo come l'acquisto di giocattoli cinesi già pronti dai materiali più leggeri e dalle apparecchiature radio integrate. E come un lavoro tecnico, su assicelle e compensati fatti in casa a prezzi accessibili per insegnare a giovani aerodinamica e strutture aeronautiche, è stato effettivamente vietato.
So che i sostenitori della legge inizieranno a raccontarci storie: "Qui un terrorista porterà un drone con una bomba per la registrazione e lo prenderemo qui!" Tuttavia, tali "scuse" sono lontane dalle notizie e per più di 30 anni, come previsto da documenti internazionali molto seri. Inoltre, è interessante il modo in cui gli autori della legge immaginano di utilizzare un modello con cavo o motore di gomma per eseguire un attacco terroristico. Come ha detto Mikhail Zadornov: "Voglio davvero immaginare il processo stesso".
In una parola, quando il mio pacco è arrivato all'ufficio postale, la legge è già entrata in vigore. Pertanto, la prima cosa che il motore e il regolatore hanno ricevuto è andata sulla bilancia: 85 grammi! Senza una vite e senza batterie che possono dare quasi un centinaio di watt. È stato un verdetto per la mia centrale elettrica ... Non ho nemmeno perso tempo a iniziare l'acquisto almeno una volta e ho immediatamente rivolto la mia attenzione ai motori a getto d'aria pulsante.
PuVRD è una cosa ben nota nella modellazione, è sufficiente ricordare modelli come GADO-300 o RAM-1. Quest'ultimo ha persino ottenuto il poster "Dai modelli degli studenti alle navi spaziali!" I tempi, tuttavia, erano diversi.
A prima vista, l'idea di utilizzare un motore a reazione sembra inutile nell'ambiente attuale. Dopotutto, le strutture ben conosciute pesano su 300 g, richiedono lavorazioni complesse, saldature, acciai resistenti al calore. Inoltre, per funzionare è necessaria una fonte di aria compressa e alta tensione. Tuttavia, avevo formato un compito tecnico "folle" con le seguenti caratteristiche.
1. Forme rettangolari tecnologiche dei canali d'ingresso
2. Il materiale principale dell'alloggiamento del motore ... carta! Dopotutto, tutti conoscono la pirotecnica con gusci di carta che possono sopportare notevoli carichi termici e meccanici. Sì, molto probabilmente il case risulterà essere usa e getta, ma la sua parte più difficile - il modulo del carburante può essere usato ripetutamente.
3. Avviamento pompando aria con un normale bulbo di gomma.
4. Disponibilità di materiali, bassi requisiti di accuratezza di produzione e bassa intensità di manodopera. In effetti, il motore è in gran parte costituito dal contenuto del cestino!
5. L'assenza di candele di fabbrica scarse e pesanti.
6. Peso - non più di 50 g.
DALLE PAROLE ALL'AZIONE!
Il lavoro sul motore è durato più di un anno, come dimostra questo design senza eguali. Ma inizierò con un promemoria "telegrafico" dei principi di azione del PuVRD. La miscela benzo-aria viene innescata da una scintilla nella camera di lavoro. I prodotti della combustione vengono espulsi attraverso un lungo tubo di scarico, creando una propulsione a getto. L'inerzia del flusso di gas porta al fatto che continua a tornare indietro lungo il tubo dopo lo scoppio. Questo crea un vuoto nella camera di lavoro, che apre le valvole. Viene assorbita una porzione fresca della miscela, dopodiché il ciclo si ripete. Un sistema di accensione elettrica è richiesto solo all'avvio. Nella camera di un motore funzionante, le parti roventi (e fumanti!) Compaiono rapidamente nel nostro motore, fornendo ulteriore accensione.
Il corpo principale del motore proposto è fatto di carta Whatman, dopo di che è incollato allo strato 3-4 con carta da giornale regolare su colla siliconica resistente al fuoco. Il design sembra intimidatorio in termini di sicurezza. Tuttavia, la pratica ha dimostrato che la forza di un tale corpo è più che sufficiente per resistere alla pressione del flash. E la combustione incontrollata nella camera di lavoro è impossibile a causa della poca aria presente.
Descriverò le parti restanti della struttura nell'ordine di problemi tecnici già risolti con successo.
SUPPORTO MOTORE
Il movimento inverso delle valvole più perdite a causa della bassa precisione della loro produzione porta al fatto che durante un lampo, il retro dei canali del carburatore è pieno di gas di scarico. Pertanto, l'impulso di aspirazione deve essere molto potente per pompare questo sporco e quindi aspirare la miscela fresca in un volume sufficiente. Pertanto, la lunghezza del tubo di scarico doveva essere resa ancora maggiore di quella delle strutture note e più potenti. Ma l'impulso di aspirazione si è rivelato così forte che se non ci fossero canali del carburatore affusolati all'ingresso, allora deformerebbe le valvole (controllate!).
I design classici dei motori utilizzano un sottile acciaio per molle per le valvole e sono stato molto orgoglioso di trovarne la fonte: lame per un rasoio di sicurezza. Ma tali valvole sembravano essere "strette". Quindi sono passato a farli dalle pareti delle lattine di alluminio per le bevande. Quando si monta il motore, le valvole vengono prima "catturate" dalla colla "Moment" dalla traversa inferiore alla griglia della valvola in compensato, quindi, quando si installa la griglia della valvola, vengono riempite con colla al silicato.
Anche molto presto mi è venuta l'idea di una griglia della valvola inclinata. Dopotutto, le valvole sono molle piatte e il loro svantaggio è un piccolo spostamento rispetto alla lunghezza. La disposizione inclinata della griglia della valvola migliora anche l'aerodinamica, sia per i flussi di gas all'interno del motore sia in termini di forme esterne.
Alla base delle valvole c'è una zona stagnante, creando turbolenza e incertezza nella direzione del flusso della miscela. Il suo arresto per mezzo di una tacca nell'alloggiamento ha dato risultati favorevoli.
Motore a propulsione autonomo:
I - serbatoio del gas (banda stagnata); 2 - tubo spray; 3 - bocchettone di riempimento; 4 - parte superiore della parte di input del canale (carta); 5 - canale del carburatore (banda stagnata); 6 - griglia della valvola (compensato spessore 3 mm); 7 - valvola (Al-stagno); 8 - una camera di lavoro (carta); 9 - tubo di pressurizzazione (tubo termorestringente); 10 - tubo di scarico (carta);
II - un tubo di diramazione di pressurizzazione; 12 - un angolo di fissaggio di un tubo di derivazione (carta); 13 - una candela; 14 - riflettore (foglio); 15 - recesso; 16 - la parete esterna del canale del carburatore
Modulo di carburante:
1 - serbatoio del gas; 2 - una bocca di riempimento; 3 - carburatore ka nale; 4 - boost pipe; 5 - flangia di montaggio; 6 - tubo spray
SUPPORTO DEL MOTORE RICHIESTO DA BENZINA
Teoricamente, ho considerato diversi sistemi di alimentazione del carburante per il motore, vale a dire: 1 - i carburatori più semplici; 2 - evaporazione naturale della benzina con una superficie porosa sviluppata; 3 - evaporazione forzata della benzina da parte di un riscaldatore elettrico; 4 - spruzzare benzina con un disco rotante da un micromotore. Gli esperimenti furono condotti sui primi tre punti e nessuno di essi si rivelò completamente senza speranza. Ma ho comunque optato per il primo, dal momento che è lui che viene utilizzato nei noti progetti di motori. Inoltre, solo questa opzione aumenta l'offerta di benzina quando è necessario, con un aumento della potenza e della velocità del modello.
Esistono due carburatori primitivi. Come speravo, questo avrebbe dovuto facilitare il "sequestro" del motore dopo aver iniziato a spurgarne uno. Doveva anche rendere il motore più stabile in caso di inversione di fiamma in uno dei carburatori.
Vale la pena notare che il contatto con il flusso di una miscela di parti in carta o compensato porta all'assorbimento di parte della benzina, che viene persa per il flusso di lavoro. Poiché le valvole inclinate respingono fortemente il flusso della miscela verso l'alto, ho incollato un riflettore a lamina sulla parte superiore della camera. Questo è utile anche per la risorsa del motore (quando funziona, ovviamente).
Allo stesso scopo, le estremità dei tubi di nebulizzazione sono piegate rigorosamente in senso orizzontale. E fu deciso di combinare le pareti metalliche dei canali del carburatore con ... le pareti del serbatoio del carburante. Pertanto, la parte del motore che si occupa del gas si è trasformata in un modulo di carburante compatto assemblato mediante saldatura da banda stagnata. I tubi di spruzzo vanno dal fondo del serbatoio del gas direttamente nel canale del carburatore.
Nei motori noti, i canali del carburatore hanno una sezione trasversale circolare, che richiede operazioni di rotazione. Nel "Sayak" i canali sono rettangolari. Inoltre, anche due delle quattro pareti del canale sono piatte. Immagina come semplifica la tecnologia! I canali hanno flange che vengono inserite nei fori della griglia della valvola, che fissa il modulo del carburante e riduce il contatto del flusso della miscela con il compensato. E solo la parte superiore dei canali del carburatore davanti agli spruzzatori è fatta di carta.
Le pareti esterne dei canali sono in compensato 3-mm (la plastica può essere utilizzata). A causa del fatto che le pareti superiore e inferiore dei canali sono parallele al piano, le pareti esterne possono essere spostate cambiando la sezione trasversale del canale e, di conseguenza, regolando la composizione della miscela.
Il riempimento di alcuni dei gas di scarico attraverso le valvole nel carburatore può anche portare allo spostamento della benzina dai tubi di nebulizzazione, il che aumenta ulteriormente i requisiti per il volume di aspirazione. In aviazione di grandi dimensioni, tali motori utilizzavano valvole di ritegno nel sistema di alimentazione. Ma nei nostri volumi microscopici, sono inutili e difficili da riprodurre. L'unica via d'uscita è contrastare la pressione dei gas che scoppiano ... questa è la stessa pressione, ma dal lato del serbatoio del gas. Quindi nel motore è apparso un tubo di spinta all'uscita, collegato alla parte superiore del serbatoio. Il tubo è incollato con angoli di carta in diversi strati su colla ai silicati.
Il ritardo nella pressione oltre il doppio della lunghezza del motore porta al fatto che l'impulso di sovralimentazione non entra nel serbatoio durante il flash, ma proprio quando è necessaria l'alimentazione di carburante. Fu dopo questo miglioramento che finalmente il carburante iniziò a fluire in quantità sufficienti. Le sezioni curve arcuate di tubi metallici ben saldati possono essere acquistate nei negozi di ricamo. Per i tubi spray, vengono utilizzati pezzi grezzi con un diametro di 1,5 mm, per un sistema di pressurizzazione con un diametro di 2,5 mm. Il bocchettone di riempimento è il dado M2,5 saldato al foro nel serbatoio. Il serbatoio è riempito con una siringa, dopo di che una vite viene avvitata nel collo. Quindi l'accensione viene inserita, un bulbo di gomma viene collegato all'ingresso di uno dei carburatori e viene fornito un flusso d'aria per l'avvio. Ma attenzione! Non lasciare andare la pera senza toglierla dal carburatore, al fine di evitare l'aspirazione della miscela esplosiva benzene-aria.
REGOLAZIONE DEL COMBUSTIBILE
Empiricamente, ho selezionato un diametro di ugelli di 0,4 mm. Sono realizzati semplicemente: un filo di avvolgimento del diametro corrispondente viene inserito nell'estremità del tubo e piegato con una pinza. La sezione dei canali di ciascuno dei carburatori per i motori di una determinata dimensione e design non deve essere superiore a 5 × 7 mm. in caso contrario, la benzina non verrà aspirata. Le pareti esterne dei canali sono più convenienti da attaccare a un "Momento" trasparente. Questa colla è viscosa e sigilla bene anche grandi crepe. Ma allo stesso tempo, non è molto resistente, quindi non sarà difficile riorganizzare il muro. Naturalmente, tale regolazione non è molto conveniente. Ma puoi anche usare il serraggio del tubo di sovralimentazione per ridurre la fornitura di benzina.
Il mix ottimale produce un flash molto forte e forte. Un lampo sordo con un'espulsione di fiamma all'uscita del motore è la prova di una miscela eccessivamente arricchita. Un lampo sordo senza uno scoppio di fiamma indica che la miscela è normale, ma scarsamente miscelata (questo era tipico per i sistemi con evaporazione della benzina da parte di un riscaldatore elettrico).
I clic di scintilla di accensione contengono anche informazioni. I suoni sonori dicono che la camera del motore è piena d'aria. Nella miscela riempita o nei gas di scarico, sono più profondi.
A giudicare dal risultato massimo raggiunto (vedi sotto), il sistema di potenza del motore è soddisfacente.
ACCENSIONE
La base del sistema di accensione era un accendino a gas per batteria. Le zeppe in vetroresina fungono da candela, lungo il bordo del quale passa un percorso a forma di U. Alla fine è stato realizzato un taglio: si tratta di una scintilla. È stato rivelato sperimentalmente che una candela può essere inserita solo nella parete laterale. La parete superiore è rapidamente coperta di fuliggine o carbonizzata, che porta alla fuoriuscita di scintille su questo rivestimento in carbonio. Nella parte inferiore, è possibile che la benzina fuoriesca dallo slot per una candela e il rischio di incendio.
Le prestazioni del motore dipendono fortemente dalla posizione della scintilla. Spostandolo in avanti verso la griglia della valvola, aumentiamo la probabilità di "settaggio" del motore anche con un'aspirazione insufficiente. Ma la potenza del flash diminuirà a causa del fatto che il flash si verificherà prima che la fotocamera sia adeguatamente riempita con la miscela.
РЕЗУЛЬТАТЫ
In una delle serie di esperimenti, sono riuscito a ottenere flash affidabili con ogni pompaggio d'aria. Una volta ci fu anche un nuovo flash. Vero, troppo debole per causare quanto segue. Ma anche con questi singoli flash, il motore si sposta in avanti in modo evidente, il che indica un carico potenzialmente elevato. Il peso totale dello stesso motore pieno senza un sistema di accensione ha fatto incantare 40 grammi! Tuttavia, per ulteriore lavoro indipendente, il motore "non grippa".
Apparentemente, la configurazione della torcia della miscela durante lo spurgo iniziale e con aspirazione indipendente è molto diversa e l'accensione della scintilla in un punto non garantisce il funzionamento in tutte le modalità.
Forse mi sono posto un bar troppo alto in termini di disponibilità e producibilità di questo motore, e per ottenere un design praticabile, è necessario un ritorno parziale a soluzioni più tradizionali. Ma spero che alcune delle mie idee e sviluppi possano tornare utili, e gli aeromodelli riceveranno un motore di inaudita leggerezza, facilità di produzione ed economicità. Suggerisco che i lettori con esperienza pratica nel funzionamento e nella creazione di modelli ICE si uniscano a questo lavoro.
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MOTORE REATTIVO MANTENUTO A MANO - VIDEO (OPZIONE SEMPLICE)
© Autore: Alexander LISOV, nella preparazione dell'articolo usato materiali della pubblicazione Modelist Designer
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