Как сделать толкающий мотор

Толкающие воздушные винты.

Воздушный винт, как лопаточная машина, преобразующая вращательное движение в поступательное известен человечеству уже достаточно давно. Однако практические применение его в качестве движителя в воздушной среде фактически началось только с появлением первых настоящих аэропланов.

Летательные аппараты с толкающими винтами в просторечии иногда называют пушерами . Это от английского push – толкать (pusher – толкатель).

Конструктивные условия установки толкающего винта на летательном аппарате могут способствовать увеличению его эффективности по сравнению с эффективностью тянущего винта , работающего в тех же условиях. Ведь как известно, КПД воздушного винта равен отношению его полезной тяговой мощности к мощности им потребляемой (или иначе говоря эффективной мощности двигателя). Полезная тяговая мощность всегда меньше потребляемой, потому что часть ее тратится на другие цели, с тягой несвязанные, либо ее уменьшающие. В итоге чем меньше и меньших по площади элементов конструкции летательного аппарата обдувается струей от воздушного винта, тем ниже прирост сопротивления и, соответственно, выше эффективная (или полезная) тяга двигательной установки.

Для современных же самолетов, особенно выполненных по схеме «утка» или с двигателем, смонтированным за хвостовым оперением, толкающий винт может оказаться в этом смысле выгодным.

Но с другой стороны…

Если тянущий винт обычно воспринимает и «перерабатывает» невозмущенный поток, то толкающий во многом лишен этой возможности. В плоскость, омываемую лопастями толкающего винта, вполне вероятно попадание потока, взаимодействовавшего с поверхностями, расположенными перед винтом, а значит вероятно возмущенного и содержащего вихри различной интенсивности и объема.Это, в свою очередь, негативно влияет на эффективность работы винта и теперь уже снижает его КПД, в некоторых случаях достаточно ощутимо. Такого рода явления могут, например, ощутимо проявиться при установке двигателей на задней кромке крыла (Northrop XB-35 (YB-35) и Convair B-36).

В этом плане практически гарантировано увеличение шумности толкающего винта. Причем шум этот может ощущаться в кабине даже сильнее, нежели при тянущем расположении винта.Свою ощутимую долю в шумность и вибрационные нагрузки вносит попадание выхлопных газов двигателя в плоскость вращения винта (что невозможно при тянущем винте). При этом, если двигатель не поршневой, а турбовинтовой, у которого газовый поток значительно объемнее и интенсивнее, то шум еще более возрастает.

Касательно конструкции и эксплуатации… При использовании толкающего винта из-за заднего расположения достаточно тяжелого двигателя и столь же тяжелого редуктора бывает достаточно непросто обеспечить правильную центровку с соблюдением норм устойчивости для данного летательного аппарата, а в эксплуатации перед вылетом еще и выполнять правильное распределение полезных грузов в нем. При этом из-за смещенности центра тяжести к задней части самолета может проявляться склонность к плоскому штопору (большая нежели у самолета с тянущим винтом).

Перед началом и в период II-ой Мировой войны некоторые государства с развитой авиационной промышленностью занимались разработкой опытных истребителей и бомбардировщиков различных аэродинамических схем с толкающим воздушным винтом .

В США, где традиционно развита малая частная авиация и достаточно много людей живут в отдаленных районах с доступом к водоемам с конца 40-х годов начался выпуск легких летающих лодок и самолетов-амфибий, оборудованных поршневыми двигателями с толкающими винтами. Некоторые примеры: Lake Buccaneer (с 1950 года выпущено более 1000 штук), Lake LA-250 Renegade…

В наше время толкающие винты продолжают находить применение в легкой авиации, от дельталетов и небольших экспериментальных самолетов до летательных аппаратов, предназначенных для самостоятельной сборки. Достаточно широко известно семейство американских сверхлегких самолетов Quad City Challenger.

Читайте также:  207 мерседес с 616 мотором

С середины 80-х годов некоторыми авиационными фирмами начата разработка гражданских самолетов легкого класса с турбовинтовыми двигателями, оборудованными толкающими винтами. Часть из этих проектов была запущена в серийное производство (в основном для деловой авиации).

Наиболее известен в этом плане итальянский самолет Piaggio P.180 Avanti. С 1986-го по настоящее время выпущено около 220 экземпляров и выпуск продолжается. С 1983 по 1995 год было построено также 53 самолета Beechcraft Starship.

Достаточно широкое применение толкающие винты нашли в беспилотной авиации, особенно бурно развивающейся в последнее десятилетие. Путем монтажа двигателя в кормовой части фюзеляжа освобождается место для полезного груза в носовой (чаще всего это разведывательное оборудование) и минимизируется вредное воздействие силовой установки на это оборудование.

Кроме того с аэродинамической точки зрения толкающий винт способствует увеличению дальности и продолжительности полета, то есть улучшает крейсерские характеристики летательного аппарата.

Все это означает, что воздушный винт, как выгодный движитель для современного самолета себя еще не исчерпал. А в каком виде и в какой конфигурации он будет применяться, какую конструкцию будет иметь и на каких летательных аппаратах будет использоваться покажет время.

Источник

Как сделать двигатель Стирлинга в домашних условиях?

Можно, конечно купить красивые заводские модели двигателей Стирлинга, как например, в этом китайском интернет-магазине. Однако, иногда хочется творить самому и сделать вещь, пусть даже из подручных средств. На нашем сайте уже есть несколько вариантов изготовления данных моторов, а в этой публикации ознакомьтесь с совсем простым вариантом изготовления двигателя Стирлинга в домашних условиях.

Посмотрите ниже 3 варианта для самостоятельного изготовления.

Как изготовить дома работающий двигатель Стирлинга?

Дмитрий Петраков по многочисленным просьбам отснял пошаговую инструкцию по сборке мощного, относительно своих габаритов и потребляемого количества тепла двигателя Стирлинга. В этой модели задействованы доступные каждому зрителю и распространённые материалы – обзавестись ими способен любой желающий. Все размеры, представленные в этом ролике, автор подбирал на основе многолетнего опыта работы со Стирлингами такой конструкции, и для данного, конкретного экземпляра они являются оптимальными.

В этой модели задействованы доступные каждому зрителю и распространённые материалы, благодаря чему обзавестись ими способен любой желающий. Все размеры, представленные в этом ролике, подбирал на основе многолетнего опыта работы со Стирлингами такой конструкции, и для данного, конкретного экземпляра они являются оптимальными.

C чувством, толком и расстановкой.


Мотор Стирлинга в работе с нагрузкой (водяная помпа).

Водяная помпа, собранная в качестве рабочего прототипа, предназначена для работы в паре с моторами Стирлинга. Особенность насоса заключается в небольших затратах энергии, требуемых для совершения им работы: такая конструкция задействует лишь небольшую часть динамического внутреннего рабочего объёма двигателя, и тем самым по минимуму влияет на его производительность.

Мотор Стирлинга из консервной банки

Для его изготовления вам понадобятся подручные материалы: банка из под консервов, небольшой кусок поролона, CD-диск, два болтика и скрепки.

Поролон – одни из самых распространенных материалов, которые используются при изготовлении моторов Стирлинга. Из него делается вытеснитель двигателя. Из куска нашего поролона вырезаем круг, диаметр его делаем на два миллиметров меньше внутреннего диаметра банки, а высоту немного больше ее половины.

В центре крышки просверливаем отверстие, в которое вставим потом шатун. Для ровного хода шатуна делаем из скрепки спиральку и припаиваем ее к крышке.

Поролоновый круг из поролона пронизываем посередине винтиком и застопориваем его шайбой сверху и снизу шайбой и гайкой. После этого присоединяем путем пайки отрезок скрепки, предварительно распрямив ее.

Читайте также:  Что лучше вибрационный мотор или роторный

Теперь втыкаем вытеснитель в сделанное заранее отверстие в крышке и герметично пайкой соединяем крышку и банку. На конце скрепки делаем небольшую петельку, а в крышке просверливаем еще одно отверстие, но чуть-чуть больше, чем первое.

Из жести делаем цилиндр, используя пайку.

Присоединяем с помощью паяльника готовый цилиндр к банке, так, чтобы не осталось щелей в месте пайки.

Из скрепки изготавливаем коленвал. Разнос колен нужно сделать в 90 градусов. Колено, которое будет над цилиндром по высоте на 1-2 мм больше другого.

Из скрепок изготавливаем стойки под вал. Делаем мембрану. Для этого на цилиндр надеваем полиэтиленовую пленку, немного продавливаем ее внутрь и закрепляем на цилиндре ниткой.

Шатун который нужно будет приделать к мембране, изготавливаем из скрепки и вставляем его в обрезок резины. По длине шатун нужно сделать таким, чтобы в нижней мертвой точке вала мембрана была втянута внутрь цилиндра, а в высшей – напротив – вытянута. Второй шатун настраиваем так же.

Шатун с резиной приклеиваем к мембране, а другой присоединяем к вытеснителю.

Присоединяем паяльником ножки из скрепок к банке и на кривошип пристраиваем маховик. Например, можно использовать СД-диск.

Двигатель Стирлинга в домашних условиях сделан. Теперь осталось под банку подвести тепло – зажечь свечку. А через несколько секунд дать толчок маховику.

Как сделать простой двигатель Стирлинга (с фотографиями и видео)

Давайте сделаем двигатель Стирлинга.

Мотор Стирлинга – это тепловой двигатель, который работает за счет циклического сжатия и расширения воздуха или другого газа (рабочего тела) при различных температурах, так что происходит чистое преобразование тепловой энергии в механическую работу. Более конкретно, двигатель Стирлинга представляет собой двигатель с рекуперативным тепловым двигателем с замкнутым циклом с постоянно газообразным рабочим телом.

Двигатели Стирлинга имеют более высокий КПД по сравнению с паровыми двигателями и могут достигать 50% эффективности. Они также способны бесшумно работать и могут использовать практически любой источник тепла. Источник тепловой энергии генерируется вне двигателя Стирлинга, а не путем внутреннего сгорания, как в случае двигателей с циклом Отто или дизельным циклом.

Двигатели Стирлинга совместимы с альтернативными и возобновляемыми источниками энергии, поскольку они могут становиться все более значительными по мере роста цен на традиционные виды топлива, а также в свете таких проблем, как истощение запасов нефти и изменение климата.

В этом проекте мы дадим вам простые инструкции по созданию очень простого двигателя DIY Стирлинга с использованием пробирки и шприца .

Как сделать простой движок Стирлинга – Видео

Компоненты и шаги, чтобы сделать моторчик Стирлинга

1. Кусок лиственных пород или фанеры

Это основа для вашего двигателя. Таким образом, он должен быть достаточно жестким, чтобы справляться с движениями двигателя. Затем сделайте три маленьких отверстия, как показано на рисунке. Вы также можете использовать фанеру, дерево и т.д.

2. Мраморные или стеклянные шарики

В двигателе Стирлинга эти шарики выполняют важную функцию. В этом проекте мрамор действует как вытеснитель горячего воздуха от теплой стороны пробирки к холодной стороне. Когда мрамор вытесняет горячий воздух, он остывает.

3. Палки и винты

Шпильки и винты используются для удержания пробирки в удобном положении для свободного перемещения в любом направлении без каких-либо перерывов.


4. Резиновые кусочки

Купите ластик и нарежьте его на следующие формы. Он используется для того, чтобы надежно удерживать пробирку и поддерживать ее герметичность. Не должно быть утечек в ротовой части пробирки. Если это так, проект не будет успешным.

Читайте также:  Не слышно больше пения мотора



5. Шприц

Шприц является одной из самых важных и движущихся частей в простом двигателе Стирлинга. Добавьте немного смазки внутрь шприца, чтобы поршень мог свободно перемещаться внутри цилиндра. Когда воздух расширяется внутри пробирки, он толкает поршень вниз. В результате цилиндр шприца перемещается вверх. В то же время мрамор катится к горячей стороне пробирки и вытесняет горячий воздух и заставляет его остывать (уменьшать объем).

6. Пробирка Пробирка является наиболее важным и рабочим компонентом простого двигателя Стирлинга. Пробирка изготовлена ​​из стекла определенного типа (например, из боросиликатного стекла), обладающего высокой термостойкостью. Так что его можно нагревать до высоких температур.

Как работает двигатель Стирлинга?

Некоторые люди говорят, что двигатели Стирлинга просты. Если это правда, то так же, как и великие уравнения физики (например, E = mc2), они просты: на поверхности они просты, но богаче, сложнее и потенциально очень запутаны, пока вы их не осознаете. Я думаю, что безопаснее думать о двигателях Стирлинга как о сложных: многие очень плохие видео на YouTube показывают, как легко «объяснить» их очень неполным и неудовлетворительным образом.

На мой взгляд, вы не можете понять двигатель Стирлинга, просто создав его или наблюдая за тем, как он работает извне: вам нужно серьезно подумать о цикле шагов, через которые он проходит, что происходит с газом внутри, и как это отличается из того, что происходит в обычном паровом двигателе.

Все, что требуется для работы двигателя, – это наличие разницы температур между горячей и холодной частями газовой камеры. Были построены модели, которые могут работать только с разницей температуры 4 ° C, хотя заводские двигатели, вероятно, будут работать с разницей в несколько сотен градусов. Эти двигатели могут стать наиболее эффективной формой двигателя внутреннего сгорания.

Двигатели Стирлинга и концентрированная солнечная энергия

Двигатели Стирлинга обеспечивают аккуратный метод преобразования тепловой энергии в движение, которое может привести в движение генератор. Наиболее распространенная схема состоит в том, чтобы двигатель был в центре параболического зеркала. Зеркало будет установлено на устройство слежения, чтобы солнечные лучи фокусировались на двигателе.

* Двигатель Стирлинга как приемник

Возможно, вы играли с выпуклыми линзами в школьные годы. Сосредоточение солнечной энергии для сжигания листа бумаги или спички, я прав? Новые технологии развиваются день ото дня. Концентрированная солнечная тепловая энергия приобретает все большее внимание в эти дни.

Выше приведен короткий видеофильм о простом двигателе с пробиркой, использующим стеклянные шарики в качестве вытеснителя и стеклянный шприц в качестве силового поршня.

Этот простой двигатель Стирлинга был построен из материалов, которые доступны в большинстве школьных научных лабораторий и может быть использован для демонстрации простого теплового двигателя.

Диаграмма давление-объем за цикл

Процесс 1 → 2 Расширение рабочего газа на горячем конце пробирки, тепло передается газу, и газ расширяется, увеличивая объем и толкая поршень шприца вверх.

Процесс 2 → 3 По мере движения мрамора к горячему концу пробирки газ вытесняется из горячего конца пробирки на холодный конец, а по мере движения газа он отдает тепло стенке пробирки.

Процесс 3 → 4 Из рабочего газа отводится тепло, и объем уменьшается, поршень шприца движется вниз.

Процесс 4 → 1 Завершает цикл. Рабочий газ движется от холодного конца пробирки к горячему концу, поскольку мраморные шары вытесняют ее, получая тепло от стенки пробирки, когда она движется, тем самым увеличивая давление газа.

Источник

Поделиться с друзьями