Паровой двигатель для лодки чертежи своими руками

Паровой двигатель своими руками. Второй вариант

На хабре всё чаще проскакивают различные интересные посты о том, как кто-то собрал очередной паровой двигатель, либо какое-то устройство работающее на паре. Оно и понятно, каждому какой-то момент надоедает гипнотизировать монитор, и душа просит моря, приключений и романтики, но с инженерным подходом. Что может быть романтичнее парового двигателя, да ещё и установленного на корабле? Поскольку в асфальтовых джунглях нет возможности развернуть полноценную судоверфь, то можно поразвлечься на столе. Здесь расскажу о некоторых своих экспериментах, а так же то что удалось откопать на просторах сети.

Паропульсирующий двигатель

Паропульсирующий кораблик из мультфильма «Рыбка Поньо на утёсе» Хаяо Миядзаки
По английски называется pop-pop engine. По русски, точного названия не знаю, наиболее точное название будет «паропульсирующий», его и буду использовать. Данный тип паровых двигателей, наверное самый известный и простой для повторения в домашних условиях. Принцип действия которого основан на том, что вода при закипании расширяется, затем пар идёт по трубкам в воде, выталкивая воду, охлаждается, конденсируется, возникает разрежение, вакуум и вода втягивается обратно.

Конструкций таких двигателей море, есть даже напечатанные на 3d-принтере. У меня такая вот точно есть, только цвета другие. Но работать её не удалось заставить.
Модель для печати
Видео наглядно демонстрирует как работает данный двигатель. И почему он называется pop-pop (издаёт характерный звук).

Мне вот такой вариант не очень понравился, поэтому я начал собственные эксперименты по данной теме. И начал эксперименты, для начала изготовил прототип из трубки с внутренним диаметром 1 мм, а в качестве плавсредства использовал обрезок доски.

Что удивительно, эта конструленция внезапно поплыла! Я был в шоке, и не верил что такое возможно.

В результате я понял, что идея рабочая и решил сделать нормальную конструкцию. Весь гайд приводить не буду, его продробно описал тут и тут.

Но если кратко, то я купил в магазине игрушку — пластиковый кораблик, а на строительным рынке медные кондиционерные трубки (лучше всё же использовать алюминиевые, того же диаметра — легче). Трубки гнул достаточно просто: замораживал воду внутри, и гнул по черенку от лопаты.

Первая плавающая модель.
Для него сделал спиртовку.

Спиртовка оказалась мировой, и использовалась ещё в очень многих моделях. Ну и пора провести первые ходовые испытания. Проверил различные типы горючего и трубок.

После удачных испытаний, была сделана центровка, развесовка и одета верхняя палуба. Так же сделал руль, и защиту печки (чтобы палуба не плавилась).

Ну и видео окончательных испытаний.

Если вы думаете, что паропульсирующие двигатели используются в детских поделках, то нет. Это мощнейшая индустрия, лично я встречал даже могучие математические выкладки с формами, объёмами, длиной трубок и прочее, по постройке наиболее быстрых и эффективных моделей. Только посмотрите на видео возможных конструкций таких двигателей. Всяко рекомендую этот канал, если тема вам показалась интересной. У него очень много подобных конструкций и идей, есть чем заняться с вашими детьми вечером ;). По интернету гуляют целые чертежи, математические выкладки наиболее удачных конструкций. Ищите, тема невероятно интересная и необычная.

Существуют совершено невероятные модели, работающие на этом принципе. Эти фотографии с известного интернет аукциона.

Может показаться очень странным, но это тоже модель кораблика с паропульсирующим двигателем.

Две трубки сзади

Вот сам двигатель (справа), а слева зелёное — это спиртовая горелка. Так, что не стоит думать, что это игрушка только для детей.

Паровой двигатель своими руками. Второй вариант

Всем привет с вами kompik92! И это вторая часть создания парового двигателя! Здесь представлен его более сложный вариант, который более мощный и интересный! Хотя он требует больше средств и инструментов. Но как говорят: «Глаза боятся, а руки делают»! Поэтому приступим!

Думаю уже все кто видел мои прошлые посты знает что сейчас будет. Не знаете?

1. Когда двигатель работает, и вы хотите его перенести, используйте щипцы, толстые перчатки или не проводящий тепло материал!
2. Если вы хотите сделать двигатель сложнее или мощнее, лучше узнать у кого-либо чем экспериментировать! Неправильная сборка может привести к взрыву котла!
3. Если вы хотите взять работающий двигатель, не направляйте пар на людей!
4. Не блокируйте пар в банке или трубке, паровой двигатель может взорваться!

Всё все понятно? Приступим!
Всё что нам нужно есть здесь:

• Банка со вместимостью 4 литра (лучше всего хорошо вымытая)
• Банка со вместимостью 1 литр
• 6 метровая медная труба из с диаметром (с этого момента «дм»)6мм
• Лента из металла
• 2 пробки которые легко сжать.
• Распределительная коробка из металла формы «круг» (ну не похоже это на круг…)
• Хомут кабельный, который можно присоединить с распределительной коробкой.
• Медная трубка с длинной 15 сантиметров и диаметром 1.3 сантиметра
• Металлическая сетка 12 на 24 см
• 35 сантиметров упругой пластмассовой трубочки с дм 3 мм
• 2 хомута для пластмассовых трубок
• Уголёк (только лучшие)
• Шпажка стандартная для барбекю
• Дюбель из дерева с длинной 1.5 см и дм 1.25 см (с дыркой с одной стороны)
• Отвёртка (крестовая)
• Дрель с разными свёрлами
• Молоток из металла
• Ножницы по металлу
• Плоскогубцы

Ухх.. Это будет сложно… Ладно, давай-те начнём!
1. Сделайте прямоугольник в банке.

Вырежьте прямоугольник используя плоскогубцы на стенке площадью 15см на 5см недалеко от дна. Мы сделали отверстие для нашей топки, именно тут мы будем поджигать уголь.

2. Поставьте сетку
Согните ножки у сетки, и так чтобы длина ножек была 6 см каждый, а потом поставьте его на ножке внутри банки. Это будет отделитель для угля.

3. Вентиляция.
Сделайте полукруглые отверстия по периметру на крышке, используйте плоскогубцы. Для хорошего огня, вам понадобится много воздуха и хорошая вентиляция.

4. Мастерим змеевик.
Смастерите змеевик из трубки из меди длинной 6 метров, отмерьте от окончания трубки 30 см, и с этого места отмерьте 5 мотков дм 12 см. Остальную часть трубки сделайте 15 мотков по 8 см. У вас будет ещё 20 см.

5. Прикрепление змеевика.
Закрепите змеевик через вентиляцию. При помощи змеевика мы будем нагревать воду.

6. Загружаем уголёк.
Загрузите уголёк и поставьте змеевик в верхнюю банку и хорошо закройте крышку. Этот уголь вам часто придётся менять.

7. Делаем дырки.
Сделайте при помощи дрели дырки с дм 1 см в литровой банке. Расположите их: в середине сверху, и еще двойку дырок сбоку с таким-же дм на одной вертикальной линии, одна чуть выше основания и одна недалеко крышки.

8. Закрепите трубки.
Сделайте дырки с диаметром чуть меньше вашей пласт. трубочки через обе пробки. Потом разрежьте пласт.трубку на 25 и 10 см, а потом закрепите трубки в пробки, а в нихвтисните в дырки банок, а потом зажмите их хомутом. Мы сделали вход и выход змеевика, снизу идёт вода, а из верхней выходит пар.

9. Установка трубок.
Поставьте маленькую на большую банку и закрепите верхний 25 сантиметровый провод к левому от топки проходу змеевика, а маленькую 10 сантиметровую к его правому выходу. Потом хорошо закрепите их при помощи металлической ленты. Мы закрепили выходы трубок к змеевику.

10. Закрепляем закрепительную коробку.
Используя отвертка, а также молоточка отцепите середину круглой металлической коробки. Заблокируйте хомут для кабеля стопорным кольцом. Прикрепите 15 сантиметровую трубку из меди с дм 1,3 сантиметров в хомут, так чтобы медная труба выходила на пару см ниже дырки в коробке. Закруглите края выходящего конца внутрь используя молоток до 1 сантиметра. Закрепите уменьшенное окончание в верхнюю дырку маленькой банки.

11. Добавляем дюбель.
Используйте стандартную шпажку из дерева под барбекю и прикрепите любой её конец в дюбель. Вставьте эту конструкцию в верхнюю медную трубку. Мы сделали поршень который будет подниматься когда пара будет слишком много в маленькой банке, кстати можно добавить еще флажок для красоты.

12. Подготовительные действия.
Уберите на время закрепительную коробочку и залейте ⅔ воды в верхнюю банку (где-то 0.3333 литра) проверьте чтобы нигде не протекало, Крепко закройте крышки (желательно молотком) и поставьте закрепительную коробку (тоже молотком) на место.

13. ОГОНЬ.
Скомкайте лист газеты и подложите его в топку нашего парового двигателя. Подождите пока уголь начнет гореть. По мере нагревания, в маленькую банку пойдет пар, а после некоторого времени он начнет поднимать шпажку. Добавьте или убавьте вес шпажки так, чтобы она ходила вверх и вниз.

ГОТОВО. Хорошего вам дня! С вами был kompik92!

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Модели с поршневыми паровыми двигателями

Паропульсирующие двигатели, хоть и очень романтичные и любопытные, но применимы только в моделизме (даже точнее, только в судомоделизме). И то, это будет скорее игрушкой, чем реальной моделью. Но мы же хотим получить модель, наиболее приближенную к настоящей, с настоящим поршневым паровым двигателем.
Если вы пойдёте на известный интернет аукцион, и начнёте там мониторить какие модели корабликов с поршневыми двигателями, а так же сами двигатели там бывают, то вы будете в шоке. Лично я хожу туда как в музей, и сохраняю наиболее интересные. У меня уже несколько гигабайт этих фоток для личного пользования. Но покажу наиболее интересные.

Ниже отечественная модель парового кораблика.

И последняя модель, двухцилиндровая.

Все эти модели объединяет одно: отсутствие парораспределителя, и наличие качающегося цилиндра. Качающийся цилиндр используется только в маленьких моделях. В больших паровых двигателях используется золотник. И такая конструкция тоже выдаёт “детский моделизм”.

Однако, если вы узнаете стоимость таких моделей, то окажется, что она совершенно не детская. Обычно на них ценник начинается от 1000$. Скажу сразу, если вы думаете сделать модель парохода самостоятельно и сэкономить, то нет, самостоятельная сборка выйдет сильно дороже. Лично я, как-то чуть не купил шикарный вариант пароходика, за 60 000 рублей. И считаю, что это была бы очень выгодная покупка, но не успел.

Это уже скоростная модель, у которой стоит двигатель Стюарта (Stuart Steam Engine), с золотниковым парораспределением. Модели двигателей до сих пор производятся и их можно даже купить. Нагрев воды осуществляется уже бензиновой горелкой. В общем, это очень классная модель и сделать его такого качества в эту сумму самостоятельно не выйдет, ну ни как.

Существуют уникальные модели паровых двигателей двойного действия. Где отбирается максимальная энергия пара, с двойным расширением. На видео видно, что цилиндры имеют разный диаметр. Маленький диаметр — это цилиндр высокого давления, большого — низкого.

Принцип действия показан на следующей гифке.

И подробнее можно прочитать об этом на википедии.

На самом деле, в последние лет пять всё реже и реже на аукционах встречаются модели паровых двигателей и пароходиков. А когда встречаются, цена их летит в неадекватные небеса, в действительности на эти деньги можно купить, без преувеличений, автомобиль.

Когда всё же решился купить двигатель

Проблема БУ двигателей в том, что они изношены, могут быть закисшими и прочее, прочее. Без навыка токарной обработки и без соответствующих инструментов починить их практически невозможно.
Но скажу сразу, что если вы захотите окунуться в мир паровых двигателей, то без токарного станка вам не обойтись.

Для начинающих любителей, на рынке существуют отличные наборы и двигатели фирмы Saito. Сайт, скорее всего, из России не открывается без прокси. С чем это связанно — не знаю. Но эти двигатели можно купить на аукционе, а мне довелось найти его даже в России вместе с бойлером.

Сам двигатель.
Я купил его немного БУ, бывший хозяин в спиртовку заливал масло и её пришлось ремонтировать после этого надругательства. Но, тем не менее, двигатель был рабочим, Запас хода воды в котле около 15 минут. Время горения спиртовки около 22 минут, что хватает точно на то, чтобы прогреть воду, всю её выпарить и погаснуть.

Горит спиртовка.
Крайне интересно посмотреть, как же работает данный двигатель. Специально для вас снял следующее кинцо.

Внимательные зрители, наверное заметили, что я заливаю масло не только в оси вращения двигателя, но и в специальную маслёнку. И как оказалось, не смотря на то что в моём кругу общения огромное количество инженеров, а так же то, что паровой двигатель просто устроен, никто толком мне не смог объяснить как же работает данная маслёнка. В ней пар смешивается с маслом, и такая паровая эмульсия попадает уже в двигатель, забрызгивая всё вокруг грязным маслом.

Маслёнка.
На самом деле устройство таких маслёнок элементарное, но неочевидное.

Обычно, после двигателя ставится маслоуловитель, чтобы не загрязнять окружающую среду. Сразу хочу показать очень любопытный проект на данном паровом двигателе.

Рекомендуется к ознакомлению.

Паровой двигатель – начало в моделировании

Начало всему положили видео и статьи про паровые двигатели, после которых решил, а чем я хуже. Как тогда помню, хотелось его построить для вырабатывания электроэнергии для настольной лампы. Как мне тогда казалось, он должен был быть красив, мал в размере, работать на стружках от карандашей и стоять на подоконнике для вывода горячих газов на улицу через просверленное отверстие в окошке (до этого дело не дошло). В итоге, одни из первых моделей, которые были начерчены на скорую руку и построены с помощью напильника, деревяшек, эпоксидки, гвоздей и дрели были уродливы и нерабочие.

После чего пошла череда усовершенствований и работа над ошибками. За то время, пришлось попробовать себя не только литейщиком, выплавляя маховик (который в последствии оказался не нужным), но и научится работать в чертежных программах KОМПАС 3D, AutoCAD (что пригодилось в институте).

Но как бы я не старался всё время что — то шло наперекосяк. Постоянно не мог добиться нужной точности в изготовлении поршней и цилиндров, что приводило к заеданиям или не создавало компрессии и делало двигатели недолго рабочими или вообще не рабочими. Особой проблемой вызывало создание парового котла для двигателя. Первый мой котел я решил сделать по простенькой схеме увиденной где-то. Была взята обычная жестяная банка с запаянной, с открытого конца, крышкой с выведенной трубкой для двигателя. Главным минусом котла был в том, что нельзя давать воде выкипать т.к. повышение температуры может привести расплавлению пайки. Ну и конечно как это всегда бывает, в ходе эксперимента был передержан нагрев, что привело к мини-взрыву и выбросу горячего пара и ржавой воды по стенам и потолку….

В дальнейшем изготовление парового двигателя и котла на несколько месяцев прекратилось.

Существенно продвинуться с мертвой точки в создание паровика помогла покупка моим отцом хоббийного токарного станка. Детали пошли как по маслу и по качеству и по скорости изготовления, но вследствие того, что с самого начало не было четкого плана постройки паровика, всё менялось в процессе, что привело к скоплению множества всевозможных деталей, которые были забракованы по каким-либо причинам.

И это только часть того, что на сегодняшний день осталось.
Дабы не повторить печальную учесть первого котла, было решено сделать его супер-мега надежным:

А для ещё большей безопасности был установлен манометр

Минус все же у этого котла есть, чтобы разогреть такую бандуру до рабочей температуры приходится минут 20 греть газовой горелкой. В итоге, с кровью и потом, на конец-то был изготовлен СВОЙ паровой двигатель, работающий, правда, не на стружках от карандашей и не отвечающий самым первоначальным требования, но как говорится: «и так сойдет».

Когда хочется своими руками

Паровой двигатель, не смотря на свою простоту, требует очень высокой точности изготовления деталей. И все эти самодельные двигатели из «Юный Техник» были практически недостижимыми в повторяемости для детей:

Типичный отечественный гайд создания двигателя.
Картинка взята отсюда. Я знаю очень многих людей, кто в детстве это пытался сделать (в том числе и я), но ни у кого он не работал. Не стоит думать, что только редакторы советских книг издевались над детьми того времени, на западе тоже хватало различных инструкций, например вот.

Но я нашёл очень толковую инструкцию, как повторить такой двигатель без токарного станка, имея минимальный набор инструментов и материалов с ближайшего строймага.

Обратите внимание, что это три полноценных видео, каждое по пол часа, и суммарно на 1,5 часа времени. Лично я не люблю конструкцию качающихся двигателей, так как это изначально игрушка, но они очень просты в повторении(ха-ха, трижды).

Мастер сделал сам паровой двигатель

Вы видели когда-нибудь, как работает паровой двигатель не на видео? В наше время найти такую функционирующую модель не просто. Нефть и газ давно вытеснили пар, заняв господствующее положение в мире технических установок, приводящих механизмы в движение. Однако, ремесло это не утрачено, можно найти образцы успешно работающих двигателей, установленных умельцами на автомобилях и мотоциклах. Самодельные образцы чаще напоминают музейные экспонаты, чем изящные лаконичные аппараты, пригодные для эксплуатации, но они работают! И люди успешно ездят на паровых авто и приводят в движение разные агрегаты.

Посмотрите товары для изобретателей. Ссылка на магазин.

В этом выпуске канала “Techno Rebel” вы увидите паровую двухцилиндровую машину. Всё началось с двух поршней и такого же количества цилиндров. Убрав все лишнее, мастер увеличил ход поршня и рабочий объем. Что привело к увеличению крутящего момента. Самой сложной деталью проекта является коленвал. Состоит из трубы, которую расточили под 3 подшипника. 15 и 25 трубы. Труба спилена после сварки. Подготовил трубу под поршень. После обработки он станет цилиндром или золотником.

От кромки оставляется на трубе 1 сантиметр, чтобы, когда будет варится крышка, металл может повезти в сторону. Поршень может застрять. На видео показана доработка распределительного цилиндров. Одно из отверстий заглушена, сужено до трубки двадцатки. Здесь будет поступать пар. Отверстие для выхода пара.

Как работает аппарат. В отверстий подается пар. Он распределяется по трубе, попадает в 2 цилиндра. Когда поршень опускается вниз, пар проходит и под давлением опускается. Поршень поднимается. Перекрывает проход. Пар стравливается через отверстия. Далее с 5 минуты

Электроника для самоделок вкитайском магазине.

Выводы

Мне кажется, что сейчас начался какой-то ренессанс моделей паровых двигателей, и к ним есть реальный интерес. Даже Китай берёт читает советские книги и делает по ним модели двигателей. Например, берём книгу Ю. Емельянов «Морской моделизм» 1955 г. Открываем на странице 273 и видим замечательную картинку.

Потом лезем на известный китайский интернет магазин, и о чудо! Встречаем там точно такой же двигатель!

На самом деле, при всей архаичности паровых машин, и их огромных недостатков, нельзя отнять того, что даже сегодня они не теряют своей актуальности. Более 70-80% электроэнергии вырабатывают архаичные паровые машины! Даже передовые атомоходы, это по сути пароходы с атомным кипятильником.

Современные паровые двигатели

Современный мир заставляет многих изобретателей снова возвращаться к идее применения паровой установки в средствах, предназначенных для перемещения. В машинах есть возможность использовать несколько вариантов силовых агрегатов, работающих на пару.

Содержание:

Поршневой мотор

Современные паровые двигатели можно распределить на несколько групп:

• с парогенераторным устройством прямоточного типа и обогревом факелом;
• с образованием пара внутри цилиндров при факельном подогреве;
• с аккумуляторными батареями теплового типа;
• комбинированного вида.

Конструктивно установка включает в себя:

• пусковое устройство;
• силовой блок двухцилиндровый;
• парогенератор в специальном контейнере, снабженный змеевиком.

Принцип работы

Процесс происходит следующим образом. После включения зажигания начинает поступать питание от аккумуляторной электробатареи трех двигателей. От первого в работу приводится воздуходувка, прокачивающая воздушные массы по радиатору и передающая их по воздушным каналам в смесительное устройство с горелкой.

Одновременно с этим очередной электромотор активирует насос перекачки топлива, подающий конденсатные массы из бачка по змеевидному устройству подогревательного элемента в корпусную часть отделителя воды и подогреватель, находящийся в экономайзере, в паровой генератор.

До начала запуска пару нет возможности пройти к цилиндрам, так как путь ему перекрывают клапан дросселя или золотник, которые приводятся в управление кулисной механикой.

Поворачивая ручки в сторону, необходимую для передвижения, и приоткрывая клапан, механик приводит в работу паровой механизм.

Отработанные пары по единому коллектору поступают на распределительный кран, в котором разделяются на пару неодинаковых долей.

Меньшая по объему часть попадает в сопло смесительной горелки, перемешивается с воздушной массой, воспламеняется от свечи. Появившееся пламя начинает подогревать контейнер.

После этого продукт сгорания переходит в водоотделитель, происходит конденсирование влаги, стекающей в специальный бак для воды. Оставшийся газ уходит наружу.

Вторая часть пара, большая по объему, по крану-распределителю переходит в турбину, приводящую во вращение роторное устройство электрического генератора. Далее пары проходят в сопловую часть конденсатора, потом – в радиатор, в котором охлаждаются, передавая тепловую энергию воздуху, и попадают в водяную емкость.

Правила эксплуатации автомобилей с паровым двигателем

Паровая установка может напрямую соединяться с приводным устройством трансмиссии машины, и с началом ее работы машина приходит в движение. Но с целью повышения кпд специалисты рекомендуют использовать механику сцепления. Это удобно при буксировочных работах и разных проверочных действиях.

В процессе движения механик, учитывая обстановку, может изменить скорость, манипулируя мощностью парового поршня. Это можно выполнить, дросселируя пар клапаном, или изменять подачу пара кулисным устройством. На практике лучше использовать первый вариант, так как действия напоминают работу педалью газа, но более экономичный способ – задействование кулисного механизма.

Для непродолжительных остановок водитель притормаживает и кулисой останавливает работу агрегата. Для длительной стоянки отключается электрическая схема, обесточивающая воздуходувку и топливный насос.

Преимущества машины

Аппарат отличается способностью работать практически без ограничений, возможны перегрузки, имеется большой диапазон регулировки мощностных показателей. Следует добавить, что во время любой остановки паровой двигатель перестает работать, чего нельзя сказать про мотор.

В конструкции нет необходимости устанавливать коробку переключения скоростей, страртерное устройство, фильтр для очистки воздуха, карбюратор, турбонаддув. Кроме этого, система зажигания в упрощенном варианте, свеча только одна.

В завершении можно добавить, что производство таких машин и их эксплуатация будут обходиться дешевле, чем автомобили с двигателем внутреннего сгорания, так как топливо будет недорогим, материалы, применяемые в производстве – самыми дешевыми.

• Симптомы забитого катализатора
• Восстановление ПТС при утере

Для тех, кто решиться заняться моделями паровых двигателей, хочу сказать. Вы должны помнить, что КПД большого парового двигателя и без того не велико, то КПД модели будет ничтожно мало. Слишком большие потери на нагрев металла и трубок. Часто бывает, что всё прекрасно работает на сжатом воздухе, а на паре того же давления не работает совершенно и ничего невозможно сделать. Поэтому, если есть возможность делайте модели крупнее, утепляйте трубки и цилиндры, а так же не ленитесь, сходите в библиотеку, там невероятный клад технической литературы по теме. Лично я просидел в Ленинской библиотеке недели три, просто читая литературу по проектированию корабельных паровых двигателей. Но это совсем другая история.

Источник