Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2008 № 08
Средний расход топлива… 14 л/100 км
Время разгона до 100 км/ч… 10 с
Объем бака… 60 л
ПОЛИГОН
Возвращение динозавров
Я уже опытный авиамоделист и построил из готовых наборов немало вполне прилично летающих самолетов. Но надоели готовые формы… Недавно я нашел в подшивке «ЮТ» упоминание о воздушном корабле Понтона д`Амекура, а в одной старой книге мне попался самолет XIX века — с перепончатыми крыльями и хвостом, как у дракона. Вот бы сделать что-то подобное!
Оба летательных аппарата приводились в действие паровыми машинами. В продаже их нет, а как сделать — не понятно, литературы тоже нет.
Евгений Захаров,
г. Барнаул
Конструкции, которые имел в виду Евгений, были красивы. Но реально летала в 1848 г. только модель самолета Хенсона с паровым двигателем, построенная механиком Джоном Стрингфеллоу. Двигатель этой модели сохранился и выставлен в одном из британских музеев. При весе 6 кг он развивал мощность 1 л. с.
Авиамодельные паровые двигатели, эти динозавры авиамодельного мира, серийно пока не выпускаются, любители делают их самостоятельно. Схему вы найдете ниже, а пока напомним устройство парового двигателя.
Двигатель модели Д.Стрингфеллоу.
Состоит он из парогенератора (парового котла) и паровой машины. Расширяясь в ней, пар толкает поршень, а тот, в свою очередь, кривошипно-шатунный механизм. Для простоты и безопасности паровые двигатели моделей обычно работают с сухим насыщенным паром при температуре 150 °C и давлении не более 5 атм. Для одной минуты работы двигателя мощностью 0,25 л. с. — именно такие применяют в авиамоделях — достаточно превратить в пар 140 г воды. По правилам соревнований время работы двигателя модели не должно превышать 15 с, и запас воды в 40–50 г получается по весу вполне приемлемым.
Паровая машина с насосом для подачи воды.
Американский авиамоделист Дэвид Паркер сделал двигатель, состоящий из спирального прямоточного парогенератора, по которому вода прокачивалась при помощи помпы, работающей от вала паровой машины.
Эта машина, настоящее чудо точной механики, имела ход поршня 5 мм при диаметре 5,6 мм. Через замедляющую передачу она вращала винт самолета со скоростью 3200 об/мин.
Помпа имела плунжер диаметром около 3 мм и за каждый ход плунжера подавала в змеевик каплю воды ровно столько, сколько нужно, чтобы получить пар для следующего хода поршня машины.
Моделист Боб Киртлей поставил аналогичный двигатель на радиоуправляемую модель глиссера, развившую скорость 104 км/ч. А его кордовая модель глиссера развила скорость 170 км/ч. Мощность двигателя была столь велика, что оказалось возможным поставить его на прогулочную лодку.
Если вы решите построить паровой авиамодельный двигатель, познакомьтесь с описанием самого простого технологически двигателя Джонсона. Его парогенератор был сделан из стальной трубки длиной более двух метров и диаметром около 5 мм, согнутой в змеевик с наружным диаметром 40 мм и длиной около 120 мм. Змеевик помещался в тонкостенной стальной трубе диаметром 60 мм. От соприкосновения со стенками трубы его удерживали четыре гребенки из листовой стали. Из специального бачка сжатый воздух подавал в змеевик воду.
В трубу была вставлена горелка от портативного примуса.
Запаса воды в 114 г и 57 г бензина хватало на 170 с работы двигателя. Общий вес установки 860 г. Она давала перегретый пар с давлением 4 атм и температурой 200°, что позволяло получить мощность не ниже 200 Вт.
А теперь некоторые технологические подробности.
Чтобы сделать змеевик, нужно заполнить трубку водой и заморозить. Тогда можно делать спираль любого диаметра, не боясь, что трубка сомнется. Бачки для воды и бензина целесообразно сделать из небольших, на 100–200 г, консервных банок от томатной пасты. Для этого нужно проделать в банке два отверстия, удалить через них содержимое и тщательно промыть. В одно из отверстий нужно впаять велосипедный ниппель, в другое — трубочку. Воду и бензин заливают в соответствующие бачки при помощи шприца, развинтив предварительно ниппель.
Парогенератор:
1 — бачок для воды; 2 — ниппель; 3 — корпус; 4 — змеевик; 5 — гребенка; 6 — грелка; 7 — паровая машина; 8 — бачок для бензина.
Двигатель Паркера.
Для парогенератора необходима двухцилиндровая паровая машина, имеющая и ход, и диаметр поршней равный 16–18 мм. Подойдет схема с качающимися цилиндрами. Вместо шатуна в поршне такой машины жестко закреплен шток, имеющий на конце отверстие для установки на палец кривошипа.
Верхняя часть цилиндра имеет прилив или специальную напаянную золотниковую пластину, отшлифованную на плоскость. В этой пластине сделано отверстие для впуска и выпуска пара.
Подобная пластина установлена и на станине двигателя, но в ней два отверстия. Одно из них служит для подачи пара и соединено с паровым котлом, другое — выпускает пар в атмосферу.
Двухцилиндровая паровая машина.
В одном из положений цилиндра отверстие в его золотниковой пластине совпадает с отверстием в станине, которое соединено с паровым котлом. При этом порция пара попадает в цилиндр и начинает толкать поршень. В другом положении отверстие в золотниковой пластине цилиндра совпадает со вторым отверстием, и поднимающийся поршень выталкивает из цилиндра отработанный пар.
Мы описывали устройство паровой машины (см., например, «ЮТ» № 5 за 2004 г.). Но приведем его для новых читателей журнала еще раз. Самая важная часть паровой машины — цилиндр. Его можно сделать из латунной трубки или новенькой гильзы охотничьего ружья, с гладкой внутренней поверхностью. Перед началом работы полезно в соответствии с диаметром имеющейся заготовки цилиндра сделать на миллиметровке эскиз машины с основными размерами.
Поршень для машины можно выточить на токарном станке из чугуна или прутка арматурной стали. Но можно обойтись и без станка. Вырежьте полоску тонкой жести шириной чуть больше высоты поршня и протяните ее несколько раз вокруг стального стержня, чтобы жесть стала упругой и свилась в кольцо. Отрежьте от нее кусочек, на миллиметр короче длины окружности внутренней части заготовки цилиндра.
Оберните ее бумагой или алюминиевой фольгой и вставьте в будущий цилиндр. Эта операция нужна для того, чтобы впоследствии между цилиндром и поршнем получился микроскопический зазор для смазки двигателя во время работы.
Устройство паровой машины с качающимся цилиндром:
1 — шток; 2 — цилиндр; 3 — поршень; 4 — золотниковая доска цилиндра; 5 — отверстия для впуска и выпуска пара; 6 — ось; 7 — выпускное отверстие; 8 — золотниковая доска станины; 9 — впускное отверстие.
Когда закончите приготовления, начните вдвигать заготовку поршня и пропаивать в ней шов. Постепенно заготовка полностью выдвинется из цилиндра и окажется у вас в руках. На ее наружной поверхности, в районе шва, окажется толстый валик припоя. Опилите его мелким напильником, и у вас получится очень точная заготовка поршня. Припаяйте к ней две крышки и проделайте в них отверстия для установки штока поршня.
Золотниковые пластины следует сделать из ровных стальных или латунных пластин. Припаяйте их к цилиндру оловянным припоем, а затем опилите наружную поверхность мелким напильником и отшлифуйте круговыми движениями на «нулевой» шкурке, положив ее на ровную поверхность, например стекло, и капнув на шкурку каплю масла.
А. ИЛЬИН
Рисунки автора
НАУЧНЫЕ ЗАБАВЫ
ПРОМЫВКА ЗОЛОТА
Приготовь для опыта: фарфоровую миску, пробку, палочку, иголку, клей, песок, кусочек свинца, сосуд с водой.
Приклей палочку к внутренней стороне миски. А снаружи к донышку приклей пробку, в которую воткнута длинная игла. Ось палочки и ось иголки должны быть расположены как можно ближе к центру миски, на одной вертикальной линии.
Насыпь в мисочку песка и брось в нее крошечный кусочек свинца; он затеряется в песке, его не будет видно.
Погрузи весь прибор в воду; держи его вертикально так, чтобы он опирался только на острие иглы. Вода в большом сосуде должна стоять примерно на 2 см выше краев мисочки. Вращай теперь свой прибор, сперва попеременно то вправо, то влево, чтобы крупинка свинца, которая тяжелее, чем песчинки, погрузилась на дно мисочки.
