Для тех, кто видит меня впервые, повторюсь, я собираю модель парового двигателя по английским чертежам.
И сегодня настал момент, когда готовность двигателя уже позволяет его запустить и посмотреть, как все будет работать. Для нетерпеливых- видео сразу!
Двигатель издает небольшой стук, это поршневые пальцы, я немного пролетел с размером, буду переделывать. Так же как и посадку на вал в маховике. При изготовлении я допустил там конусность и маховик не удается закрепить без биения.
Итак, что было сделано за прошедшие недели:
Так как все части двигателя уже готовы, можно заняться органами управления. Сначала я расчертил и посчитал длины тяг и рычагов, что б обеспечить необходимый ход. Так же начертил рабочий сектор рычагов, который позже был вырезан, собран и приварен на втулку оси рычагов. Сами рычаги изготовил за кадром.
После этого приступил к фиксаторам. Их я согнул из 0.8мм стали. Получилось не сразу, но итоговым результатом доволен.
1/13
Изготовление блока рычагов.
После блока рычагов занялся изготовлением тяг и доработкой кулис. На последние были припаяны поводки для управления. Тяги же точил из прутка 10мм резцом со скругленной режущей кромкой, а затем фрезернул в них пазы и придал концам прямоугольный профиль. Параллельно с этим, за кадром, изготовил качалки.
1/6
Изготовление тяг.
После этого решил чуть облагородить станину двигателя. Снял с нее фаски и подровнял.
Снятие фасок со станины.
Начал чистовую сборку с того, что облагородил тяги. Скруглил их края и отшлифовал следы от фрезы. Перед установкой коленвала ещё раз собрал ряд из опор и прошёлся развёрткой. Теперь вращение вала в них идеальное. Штоки поршней закрутил в ползуны на красный фиксатор резьбы, а уплотнения штоков и парораспределителей сделал из промасленной сальниковой набивки. Нижние винты крепления цилиндров заменил на шпильки. Параллельно с этим изготавливал прокладки: под крышки цилиндров, под парораспределителели и под фланцы трубок подачи пара.
1/10
Чистовая сборка.
В процессе сборки заснял работу привода золотника регулятора.
Так как щеки коленвала выходят за габариты станины, сделал из обрезка деревянную опору с окнами. Но толщина недостаточна, использую сугубо как сборочную опору. Буду переделывать.
1/5
Изготовление подставки.
В качестве заключения попробую примерно привести затраты на изготовление того, что вы только что видели:
Прутки, болванки и прочие материалы ~12 тр
Резцы и пластины к ним 8 тр
Фрезы быстрорежущие и твердосплавные ~5 тр
Услуги по резке металла ~5 тр
Метизы ~2 тр
Транспортные расходы ~ 7 тр
Рабочее время- 15 дней по 8-10 часов.
Не смотря на то, что двигатель уже работает, это не конец. Так что ждите продолжения!
Работы продолжаются и двигатель обрастает все новыми частями.
А теперь расскажу о том, что я успел сделать за прошедшую, чуть более чем, неделю.
Вот что готово на данный момент.
Для того, чтобы закончить цилиндры, нужно было проделать выпускные отверстия и отверстия для слива конденсата. А этого нельзя сделать, пока наружные поверхности не обработаны. С них и начал.
Сначала, последовательно переставляя в тисках, снимал по паре миллиметров за проход, дабы срезать основную массу металла. После этого сформировал поверхности вокруг прилива для парораспределителя.
Теперь можно устанавливать заготовки на поворотный стол и грибковой фрезой начинать придавать цилиндрам окончательную форму. Их материал достаточно тверд, а фрезу удалось купить только из быстрорежущей стали, под конец она уже конкретно затупилась, но на два цилиндра хватило, и то хорошо. Остаточные шероховатости позже заровняю наждачками и надфилем.
Когда наружные поверхности были готовы, можно было сверлить отверстия. Каналы для кранов пришлось делать сложной формы, сделав сначала глухие отверстия, к которым просверлить отверстия меньшего диаметра, выходящие в профрезерованные в плоскости канавки. Краны заняли свое место.
1/8
Обдирка цилиндров.
Взялся за шатуны. Штоки окончательно отшлифовал, снял все фаски и облой с них и других деталей, а так же выставил и затянул их в полукольцах, применив красный фиксатор резьбы. В шатунах цилиндров просверлил каналы для смазки и обработал торцевые поверхности подшипников скольжения.
1/5
Постобработка шатунов.
В коренных опорах коленчатого вала нарезал крестообразные канавки для масла и обработал верхние части.
И обработал сварочные швы на опорах цилиндров дремелем.
1/4
Постобработка станины и опор цилиндров.
Сделал разрезные поршневые кольца из зедекса. Все уплотнения штоков и оси регулятора решил делать из него же.
Обработка поршневых колец.
Далее самое сложное. Регулятор. Регулятором называют главный паровой клапан, чаще всего находящийся внутри сухопарника парового котла, который отвечает за регулировку количества пара, подаваемого к паровым машинам. На настоящих паровозах чаще применялись регуляторы несколько иной конструкции, но я выбрал для себя конструкцию с поворотным золотником и примерно набросал то, что мне нужно, а затем подогнал некоторые размеры, дабы вписаться в масштаб машины и приступил к изготовлению.
Регулятор паровоза.
Материал корпуса регулятора латунь, золотник- сталь 40х. Корпус изготовлен из кругляка методом оквадрачивания с переводом половины болванки в стружку, как обычно. Зазор между золотником и корпусом получился таким, что при его установке оставшийся внутри воздух не выходит и пружинит. Думаю, должен закрывать поток пара плотно.
Вместе с этим по черновому изготовил фланцы, планируя позже скруглить и подать форму, но в последствии пришлось их переделать, ибо я пролетел с диаметром отверстия под трубку.
Одновременно с этим работу притормозили перебои со светом в мастерской. Зима, все пытаются греться электричеством, щитовая и не выдержала. Два дня работал в полумраке, на генераторе, сжигая теперь уже одновременно и дизель на отопление, и бензин на освещение) Благо фрезер и малый токарный у меня на 220в, с частотниками, могут и от одной фазы, отголоски старой однофазной мастерской.
1/9
Изготовление золотникового регулятора.
Теперь, когда регулятор готов, нужно думать, как его установить и подключить. Здесь то я решил попробовать высокотемпературный припой, который ранее ни разу не применял. Результат меня порадовал. Отлично затекает в зазоры и соединяет детали намертво, а ещё пайка происходит очень локально, даже в двадцати миллиметрах от места пайки такая же пайка от температуры не разваливается, как это было бы с оловянно-свинцовым припоем. Просверлил крепёжные отверстия в цилиндрах, фрезернул две пластины и две поперечины и сварил аргоном воедино.
А ещё приварил две опорные пластины под ось рычагов управления, изготовив и ее опоры.
1/7
Пайка трубок и установка регулятора.
Теперь краткое заключение. Остаётся сделать рычаги и тяги управления, а так же рычаги кулис. Надеюсь в скором времени все это закончить и запустить двигатель, но намеренно с этим не тороплюсь, ибо как есть его можно было бы запустить уже сейчас, но хочу сначала сделать по человечески.
Приветствую Вас, господа. Продолжу свой рассказ о постройке двигателя. Сегодня остановимся на изготовлении шатунов и ещё некоторых частей.
Результат работ.
Начал я с шатунов парораспределения. Но с небольшим отступлением от чертежа, добавив бортики эксцентрикам вместо проточки в них.
Была взята болванка из латуни, в ней начерно было расточено отверстие и сделаны лыски. После этого заготовка была разрезана на 8 частей, которым на поворотном столе была придана полукруглая форма. Далее, с помощью шаблона было симметрично отрезано лишнее от всех заготовок и получены 8 половинок от четырех шатунов. Теперь их уже можно было засвердить и стянуть, а затем и развернуть в чистовой размер 25мм.
1/9
Самая расточительная операция. Полтора килограмма латуни ушло в стружку, что б получить четыре малюсенькие детали!
Нижние головки шатунов парораспределения готовы. В них так же предусмотрена маслёнка и отверстие для регулировки фазы эксцентрика без разборки. Подсмотрено у английских коллег.
Одновременно с этим были изготовлены и сами эксцентрики.
1/2
Эксцентрики.
Пришло время взяться за шатуны цилиндро-поршневой группы. По чертежу они имеют изящную конусность, которую я смог повторить с помощью смешения заднего центра. После токарной обработки я фрезернул верхние головки и развернул в них отверстия, а так же обработал фланцы крепления к подшипникам скольжения нгш, что решил делать из бронзы БрАЖН.
1/8
Изготовление и примерка шатунов.
Записал на радостях небольшое видео с работой этой кинематики. Не обращайте внимание на острые углы вгш, это пока лишь черновая сборка, позже я все обработаю и скруглю там, где это необходимо.
С этих пор начинается некоторая путаница в последовательности изготовления различных частей, далее буду повествовать уже не по очередности, а фактически, что было сделано, и как.
Сейчас речь пойдет про парораспределители. Они на данном двигателе золотникового типа. Начнем с корпусов. Сделал их из той же многострадальной стальной пластины 16мм, обрезав ушм и оболванив уже на фрезере. Разметил и насверлил отверстия, профрезеровал окна, а после этого разделил детали. Затем придал им чуть более похожую на чертеж форму уже в токарном станке. Ну и изготовил фланцы поджима набивок штоков парораспределителей. Штоки сделал из стали 40х.
Сами золотники тоже решил делать из бронзы. Выфрезеровал их прямо из массива, а потом отрезал. Последними сделал крышки золотниковых коробок.
1/15
Изготовление золотниковых коробок.
Как вы можете видеть, на последнем фото деталей чуть больше, чем то количество, что я уже показал. Будем нагонять!
Кулисным механизм и шатуны парораспределителей. Кулисы нужны для переключения между прямым и обратным ходом, ибо фазы двух эксцентриков относительно вала смещены приблизительно на +90 и -90 градусов, что и даёт нам возможность переключения.
Сами кулисы изготовил из бронзового листа, склеив два слоя и обработав вместе на поворотном столе, обеспечив полную симметричность, что важно. После чего они, а так же шатуны распределения и цпг были отшлифованы. Их головкам была придана уже более приятная глазу округлая форма. Кулисы так же были отшлифованы изнутри и ход сухаря стал плавным и без заеданий о следы обработки фрезой.
1/5
Изготовление привода механизма парораспределения.
Что примечательно, англичане начертили чертеж кулисы, не указав углы окна и отверстий в ней. Пришлось пересчитать, зная расстояния между отверстиями.
Как вы видите, двигатель уже обретает форму и почти все навесное готово. Остаётся уже буквально доделать мелочи. Но этих мелочей достаточно много, поэтому двигатель пока все ещё не готов к запуску.
Небольшое отступление.
Как вы знаете, горячий пар в холодном двигателе будет сразу конденсироваться, заполняя полости водой. А вода, являясь несжимаемой, будет препятствовать прокрутке двигателя. По этому все существующие паровые двигатели, от мала, до велика имеют в своей конструкции сливные или продувочные краны. Они позволяют воде беспрепятственно выйти из цилиндра при запуске двигателя. Когда двигатель нагревается, вода перестает конденсироваться и краны можно закрыть.
Например здесь, на видео, мы можем наблюдать, что краны открыты и пар свободно выходит, что ввиду малой пропускной способности последних практически не мешает работать паровой машине.
На моём двигателе, если я планирую запускать его на пару, без кранов тоже не обойтись. Сделал их я из латунного прутка с помощью фасонного резца, а отверстия под конические поворотные золотники с помощью развертки с конусностью 1:50. Носы кранов были начерно выфрезерованы, а затем просверлены и доработаны напильником до достижения красоты. В итоге получилось пять кранов: по два на цилиндры и один на конденсационную маслёнку, которую я тоже планирую сделать. Что б вы понимали размер, длина всего крана вместе с резьбой м6 всего 25мм, а диаметр шарообразной части крана- 10мм.
1/7
Изготовление кранов спуска конденсата.
Тем временем, праздники закончились и пора снова выходить на работу, но это не повод останавливаться в изготовлении двигателя! Буду и дальше показывать прогресс, неминуемо приближаясь к долгожданному моменту запуска.
Здравствуйте! Продолжаю свой рассказ про постройку парового двигателя. Комментарии читаю, постараюсь снимать больше видео впредь. Пока что буду публиковать то, что уже было отснято, по этому, прошу меня простить, прислушаться к вашим просьбам смогу не сразу.
Итак, как вы поняли из названия, после того, как цилиндры встали на свои места, пришло время делать кривошипно-шатунный механизм и его подшипники скольжения. Коленвал у меня будет трехопорный, что несёт мне дополнительные сложности и повышенные требования к точности его изготовления. Но коленвал пока делать рано, начать нужно с его коренных разрезных втулок. Делать их я решил из бронзы БраЖН, бронза эта забавна ещё и тем, что ее стружка магнитится из за содержания в ней железа. У меня как раз было несколько обрезков данного материала и не пришлось заморачиваться с поиском.
Первым делом брусок был пройден со всех сторон летучей фрезой. Кто не знает, это однозубая фреза, в основе которой лежит обычный токарный резец, зажатый в крепление. Это нужно было для получения взаимно перпендикулярных и параллельных поверхностей сторон. В это же момент были получены габаритные размеры вкладышей по ширине и высоте. После этого концевой фрезой можно было уже начать обработку фасонных поверхностей в соответствии с чертежом.
1/2
Обдирка бруска из бронзы.
Результатом этой работы стало два бруска, имеющие профиль нужных мне половинок подшипников скольжения, верхней и нижней, которые я затем отрезал болгаркой с небольшими припусками. Нижние части я плотно запрессовал в станину, верхние же просверлил и прикрутил на 4 винта м3. После этого обработал прямо на месте до достижения нужной ширины концевой фрезой за одну установку вместе с окнами для противовесов вала. Касание щек коленвала стенок станины исключено, ибо туда лягут бронзовые дистанционные шайбы. Ну и без косяков не обошлось. По запарке при разметке просверлил отверстия крепления верхних крышек вкладышей на расстоянии ширины самой крышки. Неприятно, но не смертельно и решаемо.
1/3
Придание подшипникам скольжения заданной длины.
В таком затянутом положении станина с будущими подшипниками скольжения была зажата в тиски, обкатана индикатором и выставлена. Затем за одну установку были просверлены все три опоры сначала сверлом 5, затем 9.8. После чего развернуты до 10 мм.
И просверлены лунки для смазки, конечно.
1/2
Последние технологические операции с вкладышами.
Скажу честно, сразу браться за коленвал мне было страшновато. Поэтому начал я с чуть более простого, маховика. Маховик тоже немного отличается от чертежа, наружным диаметром. Потому как у меня была хорошая подходящая болванка, которую жалко было бы переводить в стружку на половину, да и большие маховики считаю достаточно эстетичными.
Изготовление можно считать достаточно сложным, так как специального резца для торцевых канавок у меня не было, пришлось использовать расточной в два подхода. Сначала от середины до наружного края, затем с другой стороны на реверсе от середины до внутреннего края углубления. После отрезки отверстие, опять же, было просверлено 9.8 и развернуто до 10. В дальнейшем планирую прорезать в стенке маховика окна на поворотном столе для получения шести спиц.
1/5
Изготовление маховика.
Ещё хотелось бы на минуту остановиться на режущем инструменте. Некоторое время назад я открыл для себя резцы с механическим креплением с Али/ озон. И был очень приятно удивлен, почему я не сделал этого раньше?) Отрезной резец при всем своем китайском происхождении отрезает идеально, без дробления. Причем в достаточном жёстком для него режиме резания. Если все еще пользуетесь советскими резцами, рекомендую в добавок к ним купить попробовать и такие.
1/2
Мой режущий инструмент.
Ну и коротенькое видео об отрезке.
Теперь же время браться за коленчатый вал. В качестве основы был взят шлифованный калёный пруток 10мм, щеки с противовесами же сделал из той же стали 40х. Расскажу, как это подходило:
Пруток был начисто обработан по внешнему диаметру, были предварительно нарезаны канавки, метки под последующее отрезание, а вся эта пока ещё единая деталь, содержащая четыре будущие части вала, была отрезана от прутка, зажата во фрезер и обкатана центроискателем. Было просверлено центральное отверстие и расточено так, что бы обеспечить натяг 0.015 под прессовую посадку на цапфу. После чего я сместился на половину хода поршня к краю и повторил операции. Таким образом удалось добиться параллельности этих двух отверстий. Чертеж рекомендует посадку с фиксирующими штифтами, но я решил отказаться от них в пользу точек сварки.
1/4
Начало работы над коленвалом.
После этого щеки были обрезаны до соответствия чертежу, разделены, торцы обработаны начисто и началась прессовка.
Вал 10мм был порезан на цапфы и пальцы соответствующей длины, которые далее были запрессованы в щеки. Таким образом коленвал был собран, а затем выровнен в призмах. К моему удивлению, удалось достичь биения всего в 1,5 сотки на средней коренной шейке.
1/5
Сборка вала.
После этого я заварил пальцы и цапфы на несколько точек, ещё раз проверил биение и с чувством выполненного долга смог наконец примерить вал к опорам на станине двигателя. В результате он вращается без заданий, сверх прецизионным его назвать нельзя, но для нашей цели и такого вала вполне достаточно.
Примерка вала в опоры.
А теперь о том, почему так делать вал нельзя. Моя ошибка была в том, что правильнее было бы запрессовать цапфы увеличенного диаметра, отцентровать, затем заварить их и после этого, в центрах, обработать диаметр цапф вала под опоры начисто. Таким образом получится получить вал с минимальным биениями. Я же додумался до этого уже позже, но более я такой ошибки не совершу!)
На этом я вас оставлю, пока материала есть ещё на один пост, но завтра опять поеду в мастерскую и ещё немного поработаю и поснимаю!)
Здравствуйте, господа. На ресурсе сижу давно, но в последнее время почти не вижу подобного контента. Попробую немного разбавить надоевшее.
Меня зовут Федор, у меня есть небольшая мастерская, в которой я занимаюсь металлообработкой, но не на коммерческой, а сугубо на досуговой основе. Так было не всегда, и, как часто бывает, чертежи этого двигателя мне попались на глаза достаточно давно, когда я ещё учился в колледже и никаких станков и мастерской у меня не было. Тогда я отложил это дело на долгие более чем 8 лет, а сейчас чертежи снова попались на глаза, когда я наводил порядок на жёстком диске и я рискнул взяться за них.
Сразу говорю: я не токарь и не фрезеровщик, но металлообработку люблю и хочу повышать в ней свое мастерство. Именно в этом цель создания данного двигателя.
Немного о самом двигателе: его чертежи были опубликованы в английском журнале Popular science за 1947, автор C.W. Woodson. В те годы это было обычной практикой и в других номерах журнала можно найти и другие двигатели авторства Вудсона.
По оригинальному чертежу двигатель одноцилиндровый, двойного действия с однократным расширением и кулисным механизмом реверса. Диаметр цилиндра 1¼ дюйма, ход поршня 1 дюйм. С их изготовления и начну свое повествование.
Отрезка прутка.
Хотя автор рекомендует использовать чугун, был приобретен пруток стали 40х. Я выбрал такую сталь за немного повышенную коррозионную стойкость и простоту в обработке. Пруток был отрезан, заторцован и расточен.
Пришлось даже сделать крепление для нового расточного резца, ибо он не влез в резцедержатель по высоте.
Торцовка прутка после грубого сверления отверсия.
Параллельно с обдиркой и расточкой заготовок под цилиндры были изготовлены крышки цилиндров из обычной стали.
Крышки.
Готовые крышки.
Крышки и черновые болванки цилиндров.
На заголовках цилиндров были обработаны начисто внутренние отверстия и высоты. Наружный диаметр ещё подлежит обработке, но в самую последнюю очередь. На очереди сверление отверстий и фрезеровка каналов для пара. Без спец оснастки тут уже не обойтись! Пройдем к фрезерному станку.
1/4
Обработка цилиндров
Знакомьтесь, это- поворотный стол. С его помощью можно очень удобно делать симметричные окружности с отверстиями и много чего ещё. С геометрической точки зрения, мы добавляем в декартову систему координат фрезерного станка возможность работать одновременно ещё и в полярной системе.
С помощью этого стола я и просверлил все 40 отверстий в цилиндрах и крышках. Затем детали были сняты со стола и зажаты в тисках, были сделаны плоскости и просверлены отверстия для крепления парораспределителей, а так же выфрезерованы окна. Не с первой попытки, но все в итоге получилось.
1/3
Сверление косых отверстий.
Цилиндры были зажаты под углом и просверлено по 4 отверстия для прохода пара от окон к торцам цилиндров. Сначала получилось кривовато, но потом я начал предварительно центроваться коротким сверлом и дело пошло на лад. Так же изготовил и примерил зажимную втулку для сальника- набивки штока поршня. Материал- латунь.
Поршень всборе с штоком и крышкой.
Отдельно изготовил и поршни под одно уплотнительное кольцо из фторопласта.
Пара цилиндров.
Далее на очереди станина двигателя и мои изменения в чертеже. Мой двигатель будет двухцилиндровый, как вы уже могли понять.
1/5
Обработка станины.
Был взят лист стали толщиной 16мм, грубо обрезан и далее отфрезерован, но без отверстий под коленчатые валы. Далее расскажу, почему. Пока же вернёмся к цилиндрам.
1/10
Изготовление опор цилиндров.
Через знакомых была заказана нарезка и гибка частей для сварки, в это время я изготовил направляющие втулки под ползуны, но с черновым отверстием внутри. В них профрезеровал окна и затем с помощью оправки всборе на станине сварил все воедино. Оправка садится в станину плотно, во избежании перекосов. Сами ползуны изготовил из латуни. Так как при сварке отверстия в направляющих повело, заранее была куплена развертка на 24 и геометрия поверхностей была восстановлена. Для этого и нужна была лишь черновая обработка этих отверстий до сварки.
На этом пока остановлюсь, если тема будет интересна, напишу ещё посты, где буду показывать дальнейшие этапы изготовления. Двигатель пока готов где-то на 80 %.
Самолет с гироскопом из пеноматериала и с пультом управления. Размех крыльев 35 см. Кстати, весит он 44 грамма и способен летать около 15-20 минут в радиусе действия пульта - 200 метров. ссылка на источник.
2) Навигационные мониторы
2 панели навигации от самолета Cessna 172 G1000 Xplane 11 для полетных симуляторов. ссылка
3) Набор «сделай сам», металлический самолет с одноцилиндровым двигателем внешнего сгорания.
Интересная экспериментальная модель самолета для самостоятельной сборки с двигателем Стирлинга. Ссылка
4) Двигатель самолета
Конструктор из 1659 деталей для самостоятельной сборки турбовентиляторного двигателя самолета. ссылка
5) Электрическая модель двигателя для сборки
набор «сделай сам» для сборки двигателя самолета в масштабе 1/10. Деталей 1100 штук. ссылка
6) Модель самолета длиной 47 см
Модель самолета Airbus A350 авиакомпании Аэрофлот в масштабе 1/142 с подсветкой салона. ссылка на источник
7) Конструктор самолет
Набор из 14 776 деталей с 4 элекрическими двигателями для сборки огромного грузового самолета. ссылка
8) Экспериментальная модель двигателя
Стендовая модель 8-цилиндрового двигателя самолета. Ссылка
9) Радиоуправляемый самолет длиной 70 см. с сервоприводами
Уникальная модель самолета с дистанционным управлением, электрическими двигателями и множеством сервоприводов, у самолета выдвижное шасси, светодиодные огни и тд. Печальное, что самолет требуется доработать самому, найти для него аккумулятор и пульт управления с 6 каналами или выше. ссылка
10) Наклейка на стену 80x120cm
Интересная виниловая наклейка в виде открытого окна с видом на самолет. ссылка
11) Наклейка на авто
Виниловая наклейка 27х9 см на автомобиль - Airbus A320. ссылка
12) Модель самолета
Металлическая моделька самолета Airbus A320 авиакомпании Аэрофлот длиной 16 см (1:400). ссылка
13) Радиоуправляемый вертолет
Классная модельвертолета с пультом управления Flywing Bell-206 V3, 10 каналов, в масштабе 1/16. ссылка
Виниловый фон 240cmX360cm для фото-видеосъемки съемки с изображением самолета и трапа. ссылка
23) Навигационный круглый расчетчик
Навигационный круглый расчетчик (калькулятор) используется как до взлета, так и во время полета. Поможет быстро и точно посчитать расход топлива, угол сноса, вертикальную скорость, время прибытия и еще десятки разных задач. Ссылка
24) Надувной самолет
Классный самолет длиной 5 метров для накачки воздухом или гелием. ссылка
25) Навигационные огни самолета
Аэронавигационные огни, как мы знаем, распоплагаются: на кончике левого крыла — красного цвета, на правом — зелёного, а также хвостового белого огня. Расположение светильников аэронавигационных огней позволяют стороннему наблюдателю в ночное время определять пространственное положение и направление движения самолета. Для лучшей заметности в электросхему бортовых аэронавигационных огней (БАНО) часто вводят элементы для получения прерывистого свечения (мигания). Ссылка на источник.
Привет! Меня зовут Colt и я пишу посты на яхтенную тематику. Сегодня предлагаю поговорить про паровые двигатели. Пользуясь случаем - зову с собой в путешествие на парусной яхте на НГ 2024. Объявление в конце поста
В прошлый раз мы говорили о том, как пароходы вытеснили парусные суда, сегодня же предлагаю посмотреть, как развивался паровой двигатель, установленный на кораблях.
Паровой двигатель принес на суда возможность двигаться без ветра и маневрировать удобным способом. Принцип был прост – разогреваем воду в замкнутом пространстве (котле) и потом приоткрываем котел, пар заполняет пространство цилиндра и начинает двигать поршень. Когда поршень доходит до конца – пар подается с другой стороны цилиндра, и он двигается обратно.
Схема работы парового двигателя
Знаменитый Джеймс Уатт изобрел не паровой двигатель, а регулятор к нему, который смог заставить систему вращаться равномерно (регулируя подачу пара). И пусть паровой двигатель тогда был прожорлив и ненадежен, но потенциал был виден и первыми в него начали вкладываться военные.
Инженеры представшие перед полковником предложили стандартное решение – взять паровой двигатель из промышленности и вставить его на корабль. В промышленности тогда разводили костер под котлом, а сам котел и трубу обкладывали кирпичом для безопасности.
Так было в промышленности
От кирпичей решено было отказаться сразу, а глядя, как полковник поглаживает саблю, инженеры быстро сообразили, что огонь можно разводить не под котлом, а сделать топку внутри котла, тогда и опасности от огня меньше и габарит экономится. Давление в котле было около 1,5 атмосфер. Паровая машина разместилась на палубе, привод на колеса был прямой, КПД двигателя 8% и КПД колес 10%. Итого из 100 л.с. на колеса доходила 1. Немного, но для старта неплохо.
Один из первых пароходов
Получилось массивно, неудобно, но работало. Подумав немного еще, инженеры сообразили, что в идеале судовую машину надо разместить в трюме: 1. Она заменит чушки балласта и пространства на корабле останется столько же 2. К тому времени уже придумали как установить судовой винт (КПД 30%) и машина оказалась очень близко к валу, что хорошо.
Цилиндр паровой машины размещался горизонтально, параллельно днищу корабля и перпендикулярно винту. Слабым местом казались сами цилиндры привода вала, ведь в трюме поперек корабля предстояло разместить цилиндр, кривошип и ползун. В результате сам цилиндр получился короткоходным и большую мощность развивать не получалось.
Слева вода, по центру корабля проходила ось винта
Выслушав от полковника историю о том, как он расстреливал индейцев из «вот этого самого кольта» инженеры быстро сообразили, что можно сделать обратную соединительную тягу, цилиндр разместить по центру судна и таким образом увеличить размер цилиндров!
Цилиндр разместился по центру корабля. Изобразил схему как смог))
Однако мощности было недостаточно, а простой подъем давления в котлах до 3-4 бар хоть помог, но слабо. И тогда полковник рассказал, как в Индии плохих инженеров привязывали к жерлам пушек.
После этого инженеры быстро додумались до паровых машин двукратного и трехкратного действия. Помните формулу:
Сила = давление пара* площадь поршня?
Поскольку пар из цилиндра выкидывается еще с остаточным давлением, то его можно подать в другой цилиндр с бОльшей площадью поршня и использовать еще раз, и еще раз.
Паровой цилиндр трехкратного действия. Каждый следующий цилиндр имеет площадь поршня больше предыдущего .Ниже схема работы -красным обозначен наиболее горячий пар
Но поскольку в котлы тогда лили морскую воду, то все это быстро покрывалось накипью. Накипь оседала на стенки котла, ухудшалась теплоотдача, а перегрев стенок вызывал взрыв котла! Инженеры было предложили возить с собой чистой воды, для перехода через Атлантику это тонн 500. Но полковник вспомнил о том, как эффективен новый винчестер против мексиканцев и инженеры сообразили – ведь пар на выходе можно собрать в большом радиаторе, где он снова превратится в воду – замкнутый цикл, бесконечная вода! Так изобрели конденсатор и стали использовать в котлах дистиллированную воду и используют ее до сегодняшних дней.
Простейший конденсатор
Но тут начало не хватать пара и пришлось улучшать котел.
Для начала перешли с дров на уголь, получив больше теплоотдачи. Потом сообразили, что если не просто греть котел, а пропустить 2-3 трубы с раскалённым воздухом из котла через него, то вода будет нагреваться быстрее.
Вот эти 2 трубы с правой части - для прохода раскаленного воздуха. Ланкаширский котел, 1845
А затем увеличили количество труб, проходящих через котел -получился дымогарный котел. Заодно подняли давление почти до 5 бар благо технологии уже позволяли создать такой котел и КПД подросло до 25-30%.
Вот видно большое количество труб которые пронзали котел. Паровоз после взрыва котла, да))
Попутно изобрели форсунки и перешли с угля на нефть, получив дополнительно бОльшую теплоотдачу и главное- возможность быстро нарастить или убавить количество топлива (попробуй резко увеличить подачу угля -подкинь в топку 500 кг угля за минуту).
Приблизительно в 1890х додумались, что если по трубам пускать воду, а вокруг будет жар от топлива, то вода будет нагреваться еще быстрее, и так появился водотрубный котел.
Примерно так -пространство котла пронизано трубами с водой
По сути старый добрый паровой котел поменялся до неузнаваемости! И пришло время меняться и паровому цилиндру. Ему на смену в 1900х пришла паровая турбина! Пар разогревался в котле и подавался на лопатки турбины.
Первая паровая турбина -турбина Парсона
И принцип работы -пар подавался на лопатки турбины в нескольких местах и раскручивает ее
И все бы хорошо, только судовой винт эффективен при 80-100 об/минуту. А турбина эффективна при высоких оборотах (зато КПД аж до 40%). Нужен был редуктор, а передать 1000 л.с. в одном пятне контакта двух шестерен весьма не просто.
И когда полковник завел речь о новомодном пулемете сэра мАксима, который выкашивал африканцев как траву, инженерам пришлось изобретать и пристраивать к турбине редукторы со сложным зацеплением (червячный и планетарный).
Где то с 1910 и до второй мировой войны на большинстве крупных кораблей была именно такая схема – водотрубный котел + паровая турбина. Турбину как и паровые цилиндры сделали двух и трехступенчатой, чтобы пар расходовался эффективно.
В таком вот виде паровой двигатель дожил до наших дней и вполне хорошо работает на кораблях, заводах, ТЭЦ и атомных станциях.
«А почему паровой двигатель останется с нами навсегда?» -спросит меня читатель.
Видите ли, основным плюсом парового двигателя является что он может работать на любом топливе, т.к. турбина не соединена с котлом. В отличии от двигателей внутреннего сгорания, каждый тип которых требует строго определённого вида топлива.
Значит топить его можно как дровами или кизяком, так и атомным реактором и энергией солнца. И если мы в будущем при освоении очередной планеты будем использовать в качестве топлива экзотическую энергию фреанских стержней – то паровой двигатель все равно будет работать. Причем работать с высоким КПД (на ТЭЦ КПД турбины почти 90%)!
Надо запитать электричеством базу переселенцев на планетоиде Новый Бобруйск? Паровая турбина в помощь!
Где то за домиком будет прятаться мобильный паровой двигатель с генератором))
А ведь есть еще плюсы второго порядка
1. Эффективность парового двигателя не падает с разряжением воздуха, поэтому на высокогорьях Китая и Латинской Америки до сих пор используют паровозы, несмотря на наличие тепловозов. Так что в разреженном воздухе Марса -паровой двигатель будет работать эффективнее ДВС.
2. Важным преимуществом поршневых паровых двигателей является сохранение максимального крутящего момента на любых оборотах, вплоть до самых минимальных. Это даёт паровым транспортным средствам динамику, недостижимую для транспортных средств с ДВС — преодоление уклонов на любой скорости, чрезвычайно медленный ход, плавный ход без рывков.
3. Поршневая паровая машина не требует работы на холостом ходу в моменты простоя. Она расходует пар строго пропорционально нагрузке, что значительно улучшает её экономичность. При необходимости подача пара прекращается, а повторный пуск происходит практически мгновенно.
Вот такой он- паровой двигатель!
That's all, folks! Желающие читать меня в телеграмме -ищите на канале "Яхта"
Поход по Турции на НГ 2024.
Есть 2 места в команде желающих пойти в яхтенное путешествие-поход под парусом по средиземноморскому побережью Турции - от Мармариса до Каша на этот Новый Год. Мы арендуем яхту и делим стоимость на всех.
Желающие присоединиться - велком!
Объявление и описание маршрута закреплено на канале @ProstoYachta. Или пишите в телегу Colt248
Даты 23.12.2023-06.01.2024 Или 31.12.23 -06.01.24 (можно присоединиться на половину похода)
Знаний и особых навыков не требуется. Пол-дня плывем, пристаем и полдня гуляем, смотрим древние города, бродим по Ликийской тропе, осматриваем старинные прибрежные городки и крепости, пару раз заночуем в диких местах - посмотрим на звезды, остальные ночевки хоть и на яхте, но на обитаемых пирсах в городках. Новый год встретим в турецком Каше. Турция зимой невероятно красива и пустынна, любители видов не пожалеют. Будет холодно, но очень, очень красиво!
Фото из прошлогоднего похода.
Погода-как ранняя осень у нас -днем в футболке, утром/вечером в свитере, иногда дождь. Яхта отапливается) Будет возможность поставить паруса, научиться управлять яхтой и прочувствовать как именно ходили под парусами предки.
Если не можете пойти со мной, но хотите пойти в путешествие на яхте, то я собираю предложения других капитанов на канале Love Yacht Russia
Привет! Меня зовут Colt и я пишу посты на яхтенную тематику. Сегодня предлагаю поговорить про винт и гребное колесо. Пользуясь случаем -зову с собой в путешествие на парусной яхте на 2 недели НГ 2024. Объявление в конце поста
Гребное колесо известно человечеству очень давно. На римском барельефе 527 г. до н. э. изображена странная либурна (узкое длинное быстроходное судно), у которой три пары колес с лопастями, уходящими в воду. Предполагается что волы ходили по кругу и приводили их в движение. А в Китае согласно источникам еще в 1161 г. была построена речная джонка длиной 110 м с гребными колесами, приводимыми в движение ветряками.
Да и с появлением парового двигателя первые суда тоже получили привод в виде гребных колес. Колесные пароходы - чадившие, дымившие, жрущие уголь как тысяча чертей, двинулись в путь, тесня парусные суда.
Первый из них, перешедший через океан -Сириус, сожрал все топливо (в топку полетела мебель, поручни и настил палуб) но все же достиг Америки. Казалось мир принадлежит колесу -и на море и на земле. Однако более чем 2000 лет господства гребного колеса прервались в 1843 г. Два судна «Раттлер» и «Алекто», винтовое и колесное с паровыми машинами одинаковой мощности, были счалены кормами и дан ход. Винтовой «Раттлер» перетянул колесный «Алекто» и буксировал его со скоростью 2,5 узла.
Качество фоток в 1843 было так себе, но вот так это выглядело
Но почему винт начали использовать так поздно, ведь наши предки не были дураками и про винт знали очень давно, с Архимеда? Почему использовали колесо и делали колесные пароходы?
Дело было в 3 вещах:
1. Самое важное -в отсутствии высоко-оборотистого двигателя. Гребному винту нужны обороты. Низкооборотистый паровой двигатель тех времен идеально подходил для неторопливого вращения гребного колеса, а для работы винта же требовалось высокая частота вращения, которую паровые двигатели тогда просто не могли развить.
2. Простоте создания и установки (с учетом технологий тех лет). Сделать лопастное колесо и переоборудовать парусник в моторное судно было относительно просто. На палубу ставился двигатель (от парового до волов), на нее же ставилась ось колеса, вешались колеса. Минимум редукторов (это потери мощности, кпд редуктора ~70%) и сложного оборудования. И дырявить дно не надо.
3. Простоте обслуживания и ремонтопригодности (с учетом технологий тех лет)
Починить сломанное колесо и установить новую плицу взамен сломанной до 19 века было значительно проще, чем создать и обслуживать упорный подшипник вала винта и уплотнение для вала. Если у вас есть топор и молоток, то вы скорее сделаете катамаран с гребным колесом, а не винт с редуктором.
Пример простой системы передачи хода судну
При этом гребным колесам были присущи следующие достоинства:
-Гребные колеса создают хороший "упор" с места, что хорошо для тягача –буксира
-Они позволяли судам разворачиваться на месте и хорошо маневрировать, что удобно в условиях отсутствия инфраструктуры, причалов итд.
-Легко ремонтировались в условиях отсутствия инструмента и серьезных ремонтных мощностей
"Так почему от гребных колес начали отказываться, вон сколько плюсов, были же и недостатки?"- спросят меня. Были недостатки! Недостатки: - КПД гребных колес не более 20-30%, что достаточно мало. А с учетом КПД парового двигателя тех времен в 2-8%, все становилось совсем печально. А еще колеса мешали идти под парусами и тормозили корабль.
- Гребные колеса боятся волны, часто одно колесо погружает в воду, а второе оказывается в воздухе. Эксплуатация в море было крайне сложной, терялась управляемость.
-Гребные колеса поднимали центр тяжести судна и занимали место на палубе. Особенно это раздражало военных, которым надо было размещать на палубе пушки. А уж как их бесило то, что колеса были прекрасной незащищенной целью, попадание в которую лишало судно хода...
Куда вам хочется прицелиться? В этот удобный кружок который занимает 20% палубы?
В общем винт с его КПД в 30-50% выглядел со всех сторон очень интересно.
А учитывая что водяное сопротивление винта было в разы меньше колес, он размещался ниже палубы, а машина для него размещалась в трюме, позволяя отказаться от размещения в трюме чушек балласта, то появление винтовых машин было делом времени.
Развитие технологий, появление более оборотистых паровых двигателей и надежных(!) редукторов решило проблему. Попутно пришлось разрабатывать технологию по быстрому переоборудования парусников в пароходы (это было в разы дешевле чем строить новый пароход).
Парусник переоборудованный в пароход.Среди мачт появилась труба, из трюма выкинули чушки балласта и воткнули паровую машину
Цитата из Вики Деревянный корпус разрезали примерно пополам и делали деревянную же вставку с машинным отделением, мощность которого для крупных фрегатов составляла 400—800 л. с. При этом весовая нагрузка только улучшалась, — тяжёлые котлы и машины располагались в основном под ватерлинией и исчезала необходимость в приёме балласта, количество которого на парусниках иногда достигало сотен тонн. Винт размещали в специальном колодце в корме и снабжали его подъёмным механизмом, поскольку при ходе под парусами он только мешал движению, создавая дополнительное сопротивление. Аналогично поступали и с дымовой трубой, — чтобы она не мешала оперировать парусами, её делали телескопической (по типу подзорной трубы). Проблем с парусным вооружением практически не возникало, — оно оставалось на своём месте.
При этом эффективность машины в 700 лошадей с винтом была равна эффективности машины в 1200 лошадей с колесами.
Так винт начал победное шествие по планете. А гребные колеса остались только на мелководных речных кораблях и буксирах, где требовался "упор" и тяговитость. Вот собственно и вся короткая история победы винта над гребным колесом.
"А весло? Весло и космолет то тут причем?!" – спросит внимательный читатель Смотрите:
КПД лопастного колеса =20- 30% и нужно много места КПД винта =30-50% и нужны высокие обороты КПД водомета =55% (до 65% на скоростях больше 100км/ч) и нужно сложное и нежное оборудование боящееся песка и камней
А КПД весла =70-85% при необходимости иметь только весло. Двигатель тоже не нужен.
Идеальная вещь в аварийном комплекте, даже при наличии на технике двигателя. Места много не занимает, а в случае отказа всего –пригодится. Да и с аборигенами спокойнее разговаривать держа в руке весло, а не компактный нейтронный двигатель.
Авиационная спасательная лодка. Предназначена спасения экипажей военных самолетов приземлившихся на воду. Оборудована веслами
Поэтому готов поспорить, что старое доброе весло в том или ином виде всегда будет находиться в спасательном комплекте даже самых продвинутых звездолетов.
That's all, folks! Желающие читать меня в телеграмме -ищите на канале "Яхта"
Поход по Турции на НГ 2024.
Есть 2 места в команде желающих пойти в яхтенное путешествие-поход под парусом по Турции - от Мармариса до Каша на этот Новый Год. Мы арендуем яхту и делим стоимость на всех.
Желающие присоединиться - велком!
Объявление и описание маршрута закреплено на канале @ProstoYachta. Или пишите в телегу Colt248
Даты 23.12.2023-06.01.2024 (присоединиться можно с любой даты) Яхта - Oceanis 43. Размещение -1 двухместная каюта (2 места)
Знаний и особых навыков не требуется. Идем на 2 недели, пол-дня плывем, пристаем и полдня гуляем, смотрим древние города, бродим по Ликийской тропе, осматриваем старинные прибрежные городки и крепости, пару раз заночуем в диких местах - посмотрим на звезды, остальные ночевки хоть и на яхте, но на обитаемых пирсах в городках. Новый год встретим в турецком Каше. Турция зимой невероятно красива и пустынна, любители видов не пожалеют. Будет холодно, но очень, очень красиво!
Фото из моего похода по Турции в 2022. По этим скалам с кедрами мы еще и погуляли)
Погода-как ранняя осень у нас -днем в футболке, утром/вечером в свитере, иногда дождь. Яхта отапливается) Будет возможность поставить паруса, научиться управлять яхтой и прочувствовать как именно ходили под парусами предки.
Если не можете пойти со мной, но хотите пойти в путешествие на яхте, то я собираю предложения других капитанов на канале Love Yacht Russia