Пороховые двигатели для моделей ракет своими руками

Вступление

Всем привет! В этой серии статей я хотел бы поделиться с вами моим опытом разработки и запусков моделей ракет, рассказать о своих первых неудачах и головокружительных успехах, о том как надо делать и как не надо. Я не буду вдаваться в подробности того, как построить ракету, потому что в интернете есть много гайдов по этой теме, а сделаю упор именно на личный опыт, дабы уберечь вас от моих ошибок и показать несколько моих интересных находок и решений.

Космосом я увлекся после того как побывал на программе Большие Вызовы 2017 ОЦ Сириус на направлении “Космические технологии и робототехника”. На ней наша команда разработала первый российский школьный спутник SiriusSat, который в 2018 году вместе со своим братом-близнецом был запущен с МКС во время выхода в открытый космос. Полезная нагрузка спутника — детекторы заряженных частиц и гамма-излучения. Конкретно моей задачей на программе было проведение испытаний спутника. Так как в лаборатории космических систем были установлены вибростенд и термобарокамера, то мы решили “протрясти” и “запечь” наш аппарат. Все испытания прошли успешно, наша команда защитила проект, и все довольные разъехались по своим городам.

SiriusSat-1 и SiriusSat-2. Ручка нужна для того, чтобы космонавт держал спутник

В общем на этой смене я и заразился тематикой космоса. Потом в 10 классе мне пришла в голову идея собрать свою ракету с какой-нибудь электроникой.

Как сделать реактивный мини двигатель своими руками в домашних условиях – самодельная схема устройства

Я собираю модель, имитирующую настоящий реактивный мини двигатель, даже если мой вариант электрический. На самом деле всё просто и каждый может построить реактивный двигатель своими руками в домашних условиях.

То, как я спроектировал и построил самодельный реактивный двигатель — не лучший способ сделать это. Я могу представить миллион способов и схем, как создать лучшую модель, более реалистичную, более надежную и более простую в изготовлении. Но сейчас я собрал такую.

Основные части реактивного модельного двигателя:

• Двигатель постоянного тока достаточно сильный и минимум на 12 вольт
• Источник постоянного тока не менее 12 вольт (в зависимости от того, какой у вас двигатель постоянного тока).
• Реостат, такой же какой продаётся для настройки яркости лампочек.
• Коробка передач с маховиком, встречается во многих автомобильных игрушках. Лучше всего, если корпус редуктора сделан из металла, потому что пластик может плавиться на таких высоких скоростях.
• Металлический лист, который можно разрезать, чтобы сделать лопасти вентилятора.
• Амперметр или вольтметр.
• Потенциометр примерно на 50К.
• Катушка электромагнита из соленоида или любого другого источника.
• 4 диода.
• 2 или 4 постоянных магнита.
• Картон, чтобы собрать корпус, похожий на корпус реактивного двигателя.
• Наполнитель кузовов для авто, для создания экстерьера.
• Жесткий провод, чтобы поддерживать все. Обычно я использую провода из дешевых вешалок. Они достаточно сильны и достаточно гибки, чтобы придать им нужную форму.
• Клей. Для большинства деталей я предпочитаю горячий клей, но сейчас подойдёт практически любой клей.
• Белая, серебряная и черная краска.

Конструкция реактивного ранца

История конструирования подобных аппаратов сохранила сведения о двух видах прототипов:

1. Оснащённого ракетным модулем (Rocket Belt).
2. Оснащённого турбореактивным модулем (Jet Belt).

Конструкция аппаратов первого типа отличается простой схемой исполнения. Именно этот фактор стал причиной высокой популярности Rocket Belt.

При желании не исключена даже возможность сборки классической конструкции в условиях кустарного производства. Но преимущественный фактор Rocket Belt сводит на нет другой момент – существенное ограничение времени полёта.

Рекордный показатель для этих аппаратов — не более 30 секунд полёта. При этом расход перекиси водорода неимоверно высокий. Поэтому область применения аппаратов типа Rocket Belt пока что очерчена лишь границами показательных шоу. Здесь можно вспомнить Олимпиаду США (1984), где демонстрировался показательный полёт.

Сейчас уже есть модификации более продвинутые, чем та что на картинке. Способные перемещать человека по воздуху около 1 часа

Элементы реактивного модуля Rocket Belt:

• прочный корсет (стеклопластик),
• система крепёжных ремней,
• шасси на базе лёгких металлических трубок,
• пара баллонов с перекисью водорода,
• баллон, заправленный сжатым азотом,
• ракетный модуль на шарнирах.

Элементы ракетного модуля (Jet Belt):

• газовый генератор,
• реактивные сопла (2 шт.),
• рычаги управления (2 шт.),
• тяга поворотная,
• механизм управления подачей топлива,
• механизм управления реактивными соплами.

Реактивный ранец: основы технологии

Поворотной тягой поднимается клапан заправки топлива.  Газообразный азот давлением 40-50 атмосфер давит массу перекиси водорода. Вещество устремляется в камеру генератора. Там — в камере, происходит активный контакт пластин серебра, обработанных нитратом самария и заполнившей камеру перекиси водорода.

Испытательный полёт среди небоскрёбов с ракетным ранцем Rocket Belt

Контакт сопровождается активной реакцией и способствует быстрому образованию парогазовой смеси. Полученная парогазовая среда высокой температуры и давления устремляется через каналы в область реактивных сопел.

Здесь газовая смесь резко расширяется, получает ускорение до сверхзвуковой скорости , выбрасывается наружу. Создаётся эффект реактивной тяги, благодаря которому допустимо воздействовать на объект, в частности — поднять объект в воздух.

Турбореактивный вариант устройства (Jet Belt)

Аппарат несколько иной конфигурации – турбореактивный ранец персонального пользования, изобрели в 1969 году. Прототип турбореактивного блока WR-19, массой 31 кг, создали инженеры Венделл Мур и Джон Халберт.

Эксперименты с этой модификацией турбореактивного ранца продолжаются до сего дня. Результаты положительного характера есть, но затраты на оборудование не позволяют запустить турбореактивный ранец в серийное производство

Первые испытания прототипа Jet Belt провели тем же годом и получили интересные результаты – перелёт расстояния в 100 метров на семиметровой высоте.

В основу энергетики Jet Belt заложено смешивание керосина и воздуха. Смесь сжимается до нескольких десятков атмосфер и подаётся компрессором в рабочую камеру — один из двух рабочих отсеков аппарата. Второй отсек выделен под модуль охлаждения, составляющий охлаждающий контур камеры сгорания.

Воздушно-керосиновая смесь, заполнив камеру сгорания,  воспламеняется. Образовавшийся реактивный поток устремляется сквозь сопла наружу. Механизм управления соплами даёт возможность регулировать силу и направление реактивного потока.

Конструкция турбореактивного действия характерна выраженным КПД. Этот вариант установки показывает лучшие параметры полёта: продолжительности, ускорения, высоты. Но турбореактивным ранцам присущи сложность системы и значительные финансовые издержки производства.

Сделать подобные устройства своими руками невозможно тем более. Для этого требуется уникальное оборудование и специалисты. Разве если только попытаться соорудить реактивную установку самостоятельно чисто в целях эксперимента.

Виды двигателей для авиамоделей

Реактивные двигатели на авиамодели бывают нескольких основных типов и двух классов: воздушно-реактивные и ракетные. Некоторые из них устарели, другие слишком затратные, но азартные любители управляемых авиамоделей пытаются опробовать новый двигатель в действии. Со средней скоростью полета в 100 км/час авиамодели становятся только интересней для зрителя и пилота. Популярнейшие типы двигателя отличаются для управляемых и стендовых моделей, в силу разного КПД, веса и тяги. Всего типов в авиамоделировании немного:

• Ракетный;
• Прямоточный воздушно-реактивный (ПРВД);
• Пульсирующий воздушно-реактивный (ПуРВД);
• Турбореактивный (ТРД);

Ракетный используется только на стендовых моделях, и то довольно редко. Его принцип работы отличается от воздушно-реактивного. Основным параметром здесь выступает удельный импульс. Популярен из-за отсутствия необходимости взаимодействия с кислородом и возможности работы в невесомости.

Прямоточный сжигает воздух из окружающей среды, который всасывается из входного диффузора в камеру сгорания. Воздухозаборник в этом случае направляет кислород в двигатель, который благодаря внутреннему строению заставляет нагнетать давление у свежего потока воздуха. Во время работы, воздух подходит к воздухозаборнику со скоростью полета, но во входном сопле она резко уменьшается в несколько раз. За счет замкнутого пространства нагнетается давление, которое при смешивании с топливом выплескивает из обратной стороны выхлоп с огромной скоростью.

Пульсирующий работает идентично прямоточному, но в его случае сгорание топлива непостоянное, а периодичное. При помощи клапанов топливо подается только в необходимые моменты, когда в камере сгорания начинает падать давление. В своем большинстве реактивный пульсирующий двигатель совершает от 180 до 270 циклов впрыскивания топлива в секунду. Чтобы стабилизировать состояние давления (3,5 кГ/см2), используется принудительная подача воздуха с помощью насосов.

Турбореактивный двигатель, устройство которого вы рассматривали выше, обладает самым скромным расходом топлива, за счет чего и ценятся. Единственным их минусов является низкое соотношение веса и тяги. Турбинные РД позволяют развить скорость модели до 350 км/ч, при этом холостой ход двигателя держится на уровне 35 000 оборотов в минуту.

Шаг 9:

Теперь у вас есть готовый рассеиватель, откройте корпус КС и вставьте его между кольцами, пока он плотно не войдет. Установите крышку инжектора и затяните болты.

Для топливной системы необходимо использовать насос, способный выдавать поток высокого давления (по меньшей мере 75 л/час). Для подачи масла нужно использовать насос способный обеспечить давление в 300 тис. Па с потоком 10 л/час. К счастью, один и тот же тип насоса можно использовать для обеих целей. Мое предложение Shurflo № 8000-643-236.

Представляю схему для топливной системы и системы подачи масла для турбины.

Для надежной работы системы рекомендую использовать систему регулируемого давления с установкой обходного клапана. Благодаря ему поток, который прокачивают насосы всегда будет полным, а любая неиспользованная жидкость будет возвращена в бак. Эта система поможет избежать обратного давления на насос (увеличит срок службы узлов и агрегатов). Система будет работать одинаково хорошо для топливных систем и системы подачи масла. Для масляной системы вам нужно будет установить фильтр и масляный радиатор (оба из них будут установлены в линию после насоса, но перед перепускным клапаном).

Убедитесь, что все трубы, идущие к турбине выполнены из «жесткого материала». Использование гибких резиновых шлангов может закончиться катастрофой.

Ёмкость для топлива может быть любого размера, а масленый бак должен удерживать по меньшей мере 4 л.

В своей масляной системе использовал полностью синтетическое масло Castrol. Оно имеет гораздо более высокую температуру воспламенения, а низкая вязкость поможет турбине в начале вращения. Для снижения температуры масла, необходимо использовать охладители.

Что касается системы зажигания, то подобной информации достаточно в интернете. Как говорится на вкус и цвет товарища нет.

Далее установим двигатель на испытательный стенд.

Как сделать реально работающий газотурбинный двигатель в домашних условиях

Самое сложное в изготовлении и самое важное для работы турбины — это ступень компрессора. Обычно для его сборки требуется точный обрабатывающий инструмент с ЧПУ или ручным приводом

К счастью, компрессор работает при низкой температуре и может быть напечатан на 3D-принтере.

Еще одна вещь, которую обычно очень трудно воспроизвести в домашних условиях, это так называемая «сопловая лопатка» или просто NGV. Путем проб и ошибок автор нашел способ, как сделать это, не используя сварочный аппарат или другие экзотические инструменты.

Что понадобится: 1) 3D-принтер, способный работать с нитью PLA. Если у вас есть дорогой, такой как Ultimaker – это замечательно, но более дешевый, такой как Prusa Anet, тоже подойдет; 2) У вас должно быть достаточное количество PLA, чтобы напечатать все части. ABS не подойдет для этого проекта, так как он слишком мягкий. Вероятно, можете использовать PETG, но это не проверялось , так что делайте это на свой страх и риск; 3) Жестяная банка соответствующего размера (диаметр 100 мм, длина 145 мм). Предпочтительно банка должна иметь съемную крышку. Вы можете взять обычную банку (скажем, от кусочков ананаса), но тогда вам нужно будет сделать для нее металлическую крышку; 4) Лист из оцинкованного железа. Толщина 0,5 мм является оптимальной. Вы можете выбрать другую толщину, но у вас могут возникнуть трудности с изгибом или шлифовкой, поэтому будьте готовы. В любом случае Вам понадобится как минимум короткая лента из оцинкованного железа толщиной 0,5 мм, чтобы сделать проставку кожуха турбины. Подойдет 2 шт. Размером 200 х 30 мм; 5) Лист нержавеющей стали для изготовления колеса турбины, колеса NGV и кожуха турбины. Опять толщина 0,5 мм является оптимальной. 6) Твердый стальной стержень для изготовления вала турбины

Осторожно: мягкая сталь здесь просто не работает. Вам понадобится хотя бы немного углеродистой стали

Твердые сплавы будут еще лучше. Диаметр вала составляет 6 мм. Вы можете выбрать другой диаметр, но затем вам нужно будет найти подходящие материалы для изготовления ступицы; 7) 2 шт. 6х22 подшипники 626zz; 8) патрубки 1/2″ длиной 150 мм и два концевых фитинга; 9) сверлильный станок; 10) Точило 11) дремель (или что-то похожее) 12) Ножовка по металу, плоскогубцы, отвертку, плашку М6, ножницы, тиски и т. д .; 13) кусок трубы из меди или нержавеющей стали для распыления топлива; 14) Набор болтов, гаек, хомутов, виниловых трубок и прочего; 15) пропан или бутановая горелка

Если вы хотите запустить двигатель, вам также понадобятся:

16) Баллон с пропаном. Существуют бензиновые или керосиновые двигатели, но заставить их работать на этих видах топлива немного сложно. Лучше начать с пропана, а потом решить, хотите ли вы перейти на жидкое топливо или вы уже довольны газовым топливом; 17) Манометр, способный измерять давление в несколько мм водяного столба. 18) Цифровой тахометр для измерения оборотов турбины 19) Стартер. Для запуска реактивного двигателя можно использовать:Вентилятор (100 Вт или более). Лучше центробежный)электродвигатель (мощностью 100 Вт или более, 15000 об / мин; Вы можете использовать свой дремель здесь).

Строим ракету

Двигатели я купил на сайте Real Rockets. Так как вместе с этими двигателями поставляется и электрический воспламенитель, то нужно было собрать пульт для запуска, ну и саму ракету конечно же. В том же магазине приобрел картонные трубы для корпуса.

На просторах интернета нашел схему для пульта и немного переделал ее, чтобы от прозвонки случайно не зажегся движок, и в итоге схема получилась такой:

Корпус сделал из ПВХ листов, внутри разместил спаянную схему, провода к воспламенителю (на схеме R2) вывел на зажимы. К проводу зажигания припаял крокодильчики, которые и подключались к воспламенителю.

Внутренности пульта для запуска

Собранный пульт вместе с проводом зажигания

Ну и как любую космическую систему, пульт необходимо было испытать, да и неплохо было бы посмотреть как вообще работают готовые движки.

Чтобы ракета летела вертикально вверх я решил спроектировать ее в программе Open Rocket, а затем напечатать на 3D принтере все детали. С помощью функции оптимизации ракеты я подобрал форму и размеры обтекателя и стабилизаторов исходя из размеров картонной трубы, обтекателя (в него я хотел установить альтиметр, о котором расскажу в следующей части), массы и тяги двигателя и его крепления. Но сперва необходимо было добавить используемый движок.

Чертеж ракеты в Open Rocket

В базе данных Open Rocket есть только американские двигатели, но если вы хотите использовать двигатели других производителей, то можно добавить их в программу. Сделать это довольно просто, я бы даже сказал увлекательно:

В параметрах самих стабилизаторов и обтекателя выбираем наш материал и начинаем их оптимизировать. Конечно, иногда программа выдает страшные формы деталей, поэтому нужно ограничивать максимальные и минимальные значения, которые вы оптимизируете.

Также не стоит забывать о стабильности, потому что от нее зависит, завалится ли на бок ваша ракета во время полета или полетит строго вверх. Если не вдаваться в физические формулы, то стабильность — это расстояние в диаметрах корпуса (калибрах) от центра давления до центра тяжести. Open Rocket умная программа и за нас рассчитывает их положение, поэтому нам остается только следить за значением стабильности. В идеале стабильность вашей ракеты должна быть 2-3 калибра, поэтому в оптимизации ракеты не забываем поставить ограничения и на эту характеристику.

Когда форма стабилизаторов и обтекателя были рассчитаны, предстояло их смоделировать и отправить на печать. Также я смоделировал и крепление для двигателя.

Назад в будущее

Ситуация, можно сказать, вернулась в 1930-е годы. В отличие от других видов модельного спорта, где недостаток отечественных двигателей и прочих комплектующих можно компенсировать импортом, в ракетомодельном спорте это не проходит. У нас ракетомодельные двигатели приравниваются к взрывчатым веществам, со всеми вытекающими условиями по хранению, транспортировке и провозе через границу. Не родился еще на земле русской человек, способный наладить импорт таких изделий.

Выход один — производство на родине, благо технология тут вовсе не космическая. Но заводы, имеющие лицензии на производство таких изделий, за них не берутся — им этот бизнес был бы интересен лишь при миллионных тиражах. Вот и вынуждены начинающие ракетомоделисты из крупнейшей космической державы летать на карамельных ракетах. Тогда как в Соединенных Штатах сейчас стали появляться уже многоразовые модельные ракетные двигатели, работающие на гибридном топливе: закись азота плюс твердое горючее. Как вы думаете, какая страна лет через тридцать полетит к Марсу?

Как остаться целым и здоровым

Опаснее всего готовить карамельное топливо путем плавления сахара и селитры, но зато этот вариант и самый результативный. Емкость, в которой варят «карамельку», должна быть идеально чистой — посторонние вещества могут вызвать возгорание.

Рядом не должно быть источников открытого пламени — взрывы на кухне нам ни к чему

Очень важно следить за температурой смеси — выше 180 градусов она не должна подниматься ни при каких обстоятельствах!

При размешивании лучше использовать деревянную палочку во избежание побочных реакций. Мешать следует очень тщательно, но равномерно: пузырьки воздуха в готовом топливе при использовании приводят к взрыву ракеты. При розливе этого горючего в формы также нужно следить, чтобы не было пузырьков. Работать необходимо с вытяжкой или на свежем воздухе, особенно это касается рецепта с аммиачной селитрой.

Не перемалывайте сахар и селитру в кофемолке вместе! Молоть нужно отдельно, смешивать, встряхивая, в стеклянной посуде.

Новичкам не стоит связываться с нитратом аммония: сначала попробуйте самое простое и безопасное (на основе калиевой селитры) карамельное топливо. Изготовление любого самодельного горючего должно проходить под тщательнейшим контролем качества ингредиентов, температуры, содержания влаги и с соблюдением всех мер безопасности!

Самодельный шлагбаум какой выбрать

В основном ставятся такие механизмы в домах с большим количеством квартир, на стоянках для автомобилей, на загородных участках, на частных территориях, в которые не допускается проезд посторонних транспортных средств. Стоит выбрать, какой вариант защитного средства будет установлен. Шлагбаумы делятся на следующие категории:

• автоматические;
• электромеханические;
• откатные;
• распашные;
• ручные;
• гидравлические.

Изготовление шлагбаума своими руками зависит от области его применения

Стоит также обратить внимание на принцип открывания: горизонтальный или вертикальный. Все зависит от типа участка и предпочтений владельца

Например, для того чтобы установить горизонтальный механизм открытия, необходимо дополнительное место, куда будет открываться шлагбаум. Этот вариант самый простой.

При ограниченном количестве места лучше всего установить вертикальную систему открытия. Механизм может быть откатным, наподобие откатных ворот, но такое устройство самое сложное и требует больших финансовых затрат и качественного материала.

Как устроен шлагбаум с поворотным механизмом

При постройке поворотного заграждения главное — правильный чертеж. Состоит такой шлагбаум из стрелы с поворотным механизмом и столба с возможностью крепления замка для закрытия защитного ограждения. Этот вариант самый простой в изготовлении; человеку, владеющему навыками работы с металлом, деревом и сварочным аппаратом, изготовить такую конструкцию несложно. Стоит учитывать, что, если нужно закрыть проезд, шириной примерно в 10 м, лучше всего поставить шлагбаум, состоящий из 2 стрел.

Шлагбаум с откатной системой

Такая система защиты представляет собой заграждение, которое перпендикулярно дороге откатывается в сторону при помощи нажатия кнопки, которая приводит в действие электроприводной механизм. Данная модель сложна для самостоятельного изготовления.

Особенности подъемной конструкции

Такая конструкция вписывается в места, где ограничено пространство для открытия шлагбаума. Затраты на такой вид заграждения невелики, а функционирует оно при любых погодных условиях, легко устанавливается и эксплуатируется.

СНАБЖЕНИЕ РЕКАТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ БЕНЗИНОМ

Теоретически мною рассматривались несколько систем снабжения двигателя топливом, а именно: 1 – простейшие карбюраторы; 2 – естественное испарение бензина с развитой пористой поверхности; 3 – принудительное испарение бензина электрическим нагревателем; 4 – разбрызгивание бензина вращающимся от микромоторчика диском. Эксперименты проводились по первым трем пунктам, и ни один из них не оказался совсем уж безнадежным. Но я все же остановился на первом, так как в известных конструкциях двигателей применяется именно он. Кроме того, только этот вариант увеличивает подачу бензина, когда она нужна – при увеличении мощности и скорости модели.

Примитивных карбюраторов – два. Как я надеялся, это должно было облегчить «схватывание» двигателя после стартовой продувки одного из них. Также это должно было сделать работу двигателя более устойчивой в случае обратной вспышки в одном из карбюраторов.

Стоит отметить, что соприкосновение потока смеси с бумажными или фанерными деталями приводит к впитыванию некоторой части бензина, которая оказывается потерянной для рабочего процесса. Так как наклонные клапаны сильно отклоняют поток смеси вверх, я наклеил на верхнюю часть камеры отражатель из фольги. Это полезно и для ресурса двигателя (когда он заработает, конечно).

С этой же целью концы распылительных трубок загнуты строго горизонтально. А металлические стенки каналов карбюраторов было решено совместить со… стенками топливного бака. Таким образом, имеющая дело с бензином часть двигателя превратилась в компактный топливный модуль, собранный на пайке из белой жести. Распылительные трубки идут от дна бензобака прямо в канал карбюратора.

В известных двигателях каналы карбюратора имеют круглое сечение, что требует токарных работ. В «Саяке» каналы – прямоугольные. Более того, две из четырех стенок канала – еще и плоские. Представляете, как это упрощает технологию! Каналы имеют закраины, вставляющиеся в отверстия клапанной решетки, что фиксирует топливный модуль и уменьшает соприкосновение потока смеси с фанерой. И только верхняя часть каналов карбюраторов перед распылителями сделана из бумаги.

Наружные стенки каналов выполнены из 3-мм фанеры (можно использовать пластик). Благодаря тому, что верхние и нижние стенки каналов плоскопараллельные, наружные стенки можно двигать, изменяя сечение канала, а, следовательно, регулируя и состав смеси.

Обратный заброс некоторой части выхлопных газов через клапаны в карбюратор может привести еще и к вытеснению бензина из распылительных трубок, что дополнительно увеличивает требования к всасываемому объему. В большой авиации в таких двигателях применялись обратные клапаны в топливной системе. Но в наших микроскопических объемах они бесполезны, да и трудновоспроизводимы. Единственный выход – противопоставить давлению прорвавшихся газов… это же самое давление, но со стороны бензобака. Так в двигателе появился патрубок наддува на выходе, соединенный с верхней частью бака. Патрубок приклеивается уголками из бумаги в несколько слоев на силикатном клее.

Задержка давления на удвоенной длине двигателя приводит к тому, что импульс наддува поступает в бак не во время вспышки, а как раз тогда, когда и требуется подача топлива. Именно после этого усовершенствования топливо, наконец-то, стало поступать в достаточных количествах. Дугообразно изогнутые отрезки хорошо паяющихся металлических трубок можно приобрести в магазинах товаров для рукоделия. Для распылительных трубок используются заготовки диаметром 1,5 мм, для системы наддува – диаметром 2,5 мм. Заливной горловиной служит припаянная к отверстию в баке гайка М2,5. Бак заправляется шприцем, после чего в горловину вкручивается винт. Затем включается зажигание, к входу одного из карбюраторов приставляется резиновая груша и подается поток воздуха для запуска

Но, внимание! Не отпускайте грушу, не отведя ее от карбюратора, во избежание всасывания взрывоопасной бензовоздушной смеси

РЕЗУЛЬТАТЫ

В одной из серий экспериментов мне удалось получить надежные вспышки при каждой прокачке воздуха. Однажды даже была повторная вспышка. Правда, слишком слабая, чтобы вызвать следующие. Но даже при этих одиночных вспышках двигатель ощутимо подавался вперед, что свидетельствует о потенциально высокой тяге. Общий вес же заправленного двигателя без системы зажигания составил феерические 40 граммов! Однако для дальнейшей самостоятельной работы двигатель «не схватывает».

По-видимому, конфигурация факела смеси при стартовой продувке и при самостоятельном всасывании сильно различаются и искровое зажигание в одной точке не обеспечивает работу во всех режимах.

Возможно, я поставил перед собой слишком высокую планку в смысле доступности и технологичности этого мотора, и для получения работоспособной конструкции требуется частичный возврат к более традиционным решениям. Но я надеюсь, что-то из моих идей и наработок пригодится, и авиамоделисты получат силовую установку неслыханной легкости, простоты в изготовлении и дешевизны. Предлагаю читателям, имеющим практический опыт эксплуатации и создания модельных ДВС, подключиться к этой работе.

Типы ПуВРД

Кроме обычного ПуВРД в виде прямолинейного канала с входным клапаном, что описывались выше, есть и его разновидности: бесклапанный и детонационный.

Бесклапанный ПуВРД, как понятно по его названию, не имеет входного клапана. Причиной его появления и использования стал тот факт, что клапан является довольно уязвимой деталью, которая очень быстро выходит из строя. В этом же варианте «слабое звено» устранено, поэтому и срок службы мотора продлен. Конструкция бесклапанного ПуВРД имеет форму буквы U с концами, направленными назад по ходу реактивной тяги. Один канал длиннее, он «отвечает» за тягу; второй короче, по нему поступает воздух в камеру сгорания, а при горении и расширении рабочих газов часть их выходит через этот канал. Такая конструкция позволяет осуществлять лучшую вентиляцию камеры сгорания, не допускает утечки топливного заряда через входной клапан и создает дополнительную, пусть и незначительную, тягу.

без клаппаный вариант исполнения ПуВРД

без клапанный U-образный ПуРВД

Детонационный ПуВРД предполагает сжигание топливного заряда в режиме детонации. Детонация предусматривает резкое повышение давления продуктов горения в камере сгорания при постоянном объеме, а сам объем увеличивается уже при движении газов по соплу. В этом случае повышается термический КПД двигателя в сравнении не только с обычным ПуВРД, но и с любым другим двигателем. На данный момент этот тип моторов не используется, а находится на стадии разработок и исследований.

детонационный ПуРВД

Турбореактивный двигатель своими руками

Мало кто знает о том, что турбореактивный двигатель можно собрать собственными руками самостоятельно. Принцип работы такого устройства заключается в проталкивании огромного количества воздуха за короткий промежуток времени, любой подобный двигатель а если быть совсем точным — турбина, основывается на законе Ньютона. Внутри каждого подобного экземпляра находится как правило компрессор и отсек сгорания топлива который нужен для того чтобы разогреть входящий поток воздуха начиная от 1500 и до 2000 градусов, зависит от конкретной модели двигателя. Для того чтобы конструкция не расплавилась используется специальный тип металла который выдерживает подобные температуры.

Топливо по каналам проходит в отсек предназначенный для сгорания топлива, где по специальным отверстиям подается в сам двигатель тем самым совершая впрыск топлива. В этом отсеке двигателя после того как воздух нагрелся до 1500 градусов он поступает дальше в выходной вал который визуально напоминает из себя совокупность нескольких вентиляторов соединенных последовательно друг за другом разного диаметра. Проходя через них воздух охлаждается прежде чем будет выброшен из турбины.

Самое интересное в этом, что турбореактивный двигатель можно собрать на базе обычной турбины от автомобиля, диапазон наддува которой начинается от 2.5 бар. Взяв более менее большую турбину от авто можно собрать турбореактивный двигатель своими руками. Для этого вам потребуется лишь знания проектирования турбореактивного двигателя, чертежи которого можно найти в свободном доступе. Работы которые предстоит проделать прежде чем у вас получится нечто похожее на настоящий реактивный двигатель можно разделить на несколько частей. Самое первое что придется сделать это отломать лопасти которые есть в обычной турбине и придать им нужную форму, потому как поток воздуха в реактивной турбине намного больше нежели в турбине автомобиля. Далее придется вручную сделать камеру сгорания для впрыска топлива по каналам. Модернизированные лопасти которые ранее были демонтированы нужно будет вставить в отсек для сгорания топлива.

По итогу всех действий у вас должно получится что-то похожее на это

По большому счету подобные манипуляции будут занимать основное время на проектирование частей турбины в нужном масштабе, это самое сложное с чем предстоит столкнутся. Все остальное сводится к тому чтобы подогнать нужные детали и совместить их между собой. Подробные чертежи есть в свободном доступе и при должных знаниях можно сделать реактивную турбину своими руками взяв обычную турбину от автомобиля. Это особенно актуально если учесть то, что найти хорошую турбину в свободной продаже за доступную цену практический не представляется возможным. Реактивный двигатель сделанный своими руками на базе турбины от авто может выдавать тягу до 9кг при хорошей качественной сборке.

На подобных двигателях летают беспилотники которые имеют вес порядка 60кг и более. Так-же подобный двигатель способен разогнать обычную машину до скорости 90-100км\ч а иногда и 130км\ч зависит от конкретной сборки и конкретной машины. Путем не сложных манипуляций такой двигатель на реактивной тяге можно доработать на повышение количества проталкиваемого воздуха тем самым увеличив мощность в несколько раз.

Источник

Реактивный двигатель своими руками

Предлагаю вниманию мозгочинов статью о том, как сделать реактивный двигатель своими руками.

Внимание! Строительство собственного реактивного двигателя может быть опасным

Настоятельно рекомендуем принять все необходимые меры предосторожности при работе с поделкой, а также проявлять крайнюю осторожность при работе с инструментами. В самоделке заложены экстремальные суммы потенциальной и кинетической энергии (взрывоопасное топливо и движущие части), которые могут нанести серьёзные травмы во время работы газотурбинного двигателя

Всегда проявляйте осторожность и благоразумие при работе с двигателем и механизмами и носите соответствующую защиту глаз и слуха. Автор не несёт ответственности за использование или неправильную трактовку информации, содержащейся в настоящей статье

В самоделке заложены экстремальные суммы потенциальной и кинетической энергии (взрывоопасное топливо и движущие части), которые могут нанести серьёзные травмы во время работы газотурбинного двигателя

Всегда проявляйте осторожность и благоразумие при работе с двигателем и механизмами и носите соответствующую защиту глаз и слуха. Автор не несёт ответственности за использование или неправильную трактовку информации, содержащейся в настоящей статье