А. Абрамов - Самодельные электрические и паровые двигатели
Только помните, что котел должен давать много пара, иначе машина совсем плохо работает. При хорошем котле получите прекрасный двигатель, а где применить его, сами найдете.
Паровая турбина и котел к ней
При постройке всякой действующей модели очень серьезный вопрос — выбор двигателя. Двигатель должен быть легким, мощным и действовать продолжительное время.
Есть легкие двигатели, работающие сжатым воздухом. Но их трудно изготовить и неудобно иметь на модели большие баллоны, а с маленькими баллонами двигатель работает недолго.
Резиномотор, который часто ставится на различные движущиеся модели, тоже работает очень недолго, и от него можно добиться работы модели только в течение одной минуты, самое большее. Если устроить шестереночную передачу, можно увеличить время действия резиномотора, но при этом сильно уменьшается мощность.
Очень хороши для установки на модели электромоторы, но не всегда удается решить вопрос об источнике тока. Гальванические элементы громоздки и не дают большой силы тока; аккумуляторы достать трудно, и они так тяжелы, что, установив их, трудно добиться от модели хороших результатов. Можно пользоваться городским током, но при этом модель "связывается" проводами.
Конечно, при постройке моделей, идущих по рельсам, например модели трамвая или аэропоезда, самый лучший двигатель для них — электромотор.
Для приведения в движение таких моделей можно пользоваться городским током; можно подвести к электромотору ток большой мощности, и модель будет работать прекрасно.
Но, пользуясь городским током, нельзя осуществить постройку модели автомобиля или какого-нибудь судна. Тут уж поневоле приходится ставить двигатель с независимым питанием. Можно построить, например, поршневую паровую машину. Но по сравнению с электромотором поршневые паровые машины довольно трудно изготовить точно, не пользуясь токарным станком. Из-за неточного изготовления они расходуют так много пара, что приходится ставить большие котлы. Большой котел заставляет сильно увеличивать размеры модели, утяжеляет ее, а мощность машины оказывается недостаточной.
Правда, для большой модели парохода вес котла не имеет особенного значения, но сухопутную модель с паровой машиной осуществить значительно труднее. А построить модель глиссера с поршневой паровой машиной особенно трудно: глиссер должен быть легким, а машина его — мощной; тут большой котел испортит все дело.
За последние пятьдесят лет в "настоящей" технике поршневые паровые машины все быстрее вытесняются. Другой паровой двигатель — турбина — прошел победный путь. Настоящие паровые турбины создали Лаваль в Швеции и Парсонс в Англии. Турбины оказались много выгоднее поршневых машин. Сейчас во всем мире не осталось ни одной мощной электростанции, на которой генераторы электрического тока вращались бы поршневыми паровыми машинами.
Основная разница между турбиной и поршневой машиной в том, что поршневая дает, как говорят инженеры, прямолинейно-возвратное движение, которое нужно затем преобразовать в непрерывно-вращательное, а турбина сразу обращает энергию пара во вращательное движение, без дополнительных передач.
Интересно, что первый двигатель, придуманный и осуществленный человеком, был ближе всего по конструкции именно к турбине. В самом, деле, простейшая турбина — это колесо с лопатками, на которые "дует" пар, а самый старый двигатель — водяное колесо — тоже колесо с лопатками, приводимое в движение струей воды.
И паровая турбина была придумана раньше поршневой машины. Итальянский инженер Джованни Бранка в своей книге о машинах, вышедшей больше трехсот лет назад, в 1629 году, описывает оригинальную "толчею". Она приводится в движение струей пара, ударяющей по лопаткам колеса (рис. 114). Конечно, турбину Бранка осуществить нельзя было потому, что она расходовала бы слишком много пара, но идея Бранка оказалась воплощенной в современных паровых турбинах.
Рис. 114. Рисунок из книги Бранка.
Рис. 115. Игрушечная паровая турбинка.
Современные паровые турбины строятся огромных мощностей. Ленинградский механический завод имени Сталина построил уже турбины мощностью свыше 65 000 л. с.; наши турбогенераторные заводы могут выпускать турбины мощностью в 300 000 л. с. Никакой другой двигатель не в состоянии развить такую огромную мощность в одной машине.
И для многих моделей лучше всего делать именно паровые турбины. Если посмотреть на чертежи простой одноколесной турбины, поршневой -машины и электромотора, сразу видно, что турбина проще всех. Однако и у нас и за границей модели с паровыми турбинами почти не строились. Почему? Потому что очень трудно изготовить хорошее колесо турбины. Нельзя же считать турбиной детскую игрушку, показанную на рисунке 115. Эта "турбина" только сама себя вертит, а привести в движение какую-нибудь модель ей не под силу.
Значит, трудность задачи в том, чтобы разработать такую конструкцию колеса' турбины, которую легко было бы изготовить в, мастерской юного техника.
Нам удалось разрешить эту задачу. Двадцативосьмилопастное' колесо нашей турбины можно сделать меньше чем в два часа.
Особенно удобно ставить турбину на модели судов: на вал ее можно без всяких передач насадить гребной винт. Ее можно ставить и на всякие другие модели. Она занимает очень немного места и расходует гораздо меньше пара, чем поршневая машина такой же мощности.
Рис. 116. Фото. Турбина со стороны трубки, подводящей пар.
Изготовление турбины
Готовая, собранная турбина показана на рисунках 116 и 117. На одном рисунке она показана со стороны трубки, подводящей пар, а на другом — со стороны выступающего конца оси. Самое важное при изготовлении турбины —- точно и аккуратно сделать все лопатки.
Рис. 117. Фото. Турбина со стороны оси. По обе стороны ее видны концы трубок, в которые впаяны сопла. На конец оси навита и припаяна медная проволока, чтобы сделать толще ось.
Изготовляется колесо турбины так. Сначала заготовляются все лопатки; к ним поперек припаиваются по две проволочки, и лопатки изгибаются. Затем вырезаются два кружка (диска). В них прокалываются отверстия по толщине проволочек, припаянных к лопаткам, и проволочки одной стороны готовых лопаток закладываются сначала в отверстия одного диска, а затем проволочки другой стороны лопаток постепенно вдеваются в отверстия второго диска. Остается придвинуть диски вплотную к лопаткам, вставить и припаять ось, откусить выступающие концы проволочек — и колесо готово.
На рисунке 118 показан разрез колеса турбины. Там видно расположение лопаток и места отверстий для сборки.
Прежде всего из жести от консервных банок или из тоненькой латуни заготовьте лопатки: вырежьте двадцать восемь полосок 7X17 мм. Постарайтесь вырезать их как можно точнее.
Положите одну из полосок на обрезок фанеры и заколотите девять гвоздиков без шляпок так, как показано на -рисунке 119, слева и внизу. Эта фанерка — сборочный шаблон лопаток.
Все лопатки должны плотно входить между гвоздиками. Вдвиньте одну лопатку в шаблон и наложите йа нее два обрезка медной звонковой проволоки без изоляции (рис. 119, внизу). Диаметр звонковой проволоки — 0,8 мм. Обе проволочки слегка припаяйте к лопатке и вытащите ее из шаблона. Таким же образом заготовьте все лопатки, и благодаря тому, что они все сделаны в одном и том же шаблоне, они получатся совершенно одинаковыми.
Рис. 118. Разметка диска турбины (в натуральную величину).
Рис. 119. Изготовление лопаток.
Из другого обрезка фанеры выпилите по рисунку 119 (в середине и справа) второй шаблон. На этом шаблоне изогните все лопатки и беритесь за диски колеса.
Диаметр колеса турбины — 50 мм. Для него' нужно вырезать два диска диаметром по 50 мм и очень точно пробить в них отверстия для сборки. Сначала вычертите диск в натуральную величину на бумаге, разделите окружность его на двадцать восемь частей и проведите двадцать восемь радиусов. Затем прочертите еще две окружности— первую радиусом 16 мм и вторую радиусом 23 мм. Точки пересечения этих окружностей с проведенными* двадцатью восемью радиусами дадут места проколов для проволочек лопаток.
Для выхода пара из колеса на обоих дисках нужно сделать вокруг оси отверстия. Но лучше не вырезать отверстия совсем, а только прорезать две стороны и отогнуть. Места и фигуры этих отверстий видны на рисунке 118. Их тоже вычертите на бумаге.
Готовый чертеж наложите на листок жести или тонкой латуни и, придерживая рукой, чтобы он не сдвинулся, отметьте острым шилом центр, все отверстия для сборки лопаток и углы отверстия для выхода пара.
