Юный техник, 2004 № 05

Журнал «Юный техник»

Техническая характеристика:

Длина… 4,376 м

Ширина… 1,735 м

Высота… 1,446 м

База… 2,513 м

Количество мест… 5

Мощность… 100 л.с.

Максимальная скорость… 188 км/ч

Снаряженный вес… 1183 кг

Вместимость топливного бака… 55 л

Разгон до 100 км/ч… 11,7 с

Расход топлива в городе… 6 л/100 км

ПОЛИГОН

Как

Джинн из бутылки

На рисунке перед вами так называемая «птица Татена». Эту авиамодель построили в 1879 г., чтобы доказать принципиальную возможность создания самолета. Работала она- на сжатом воздухе, который закачивался в баллон, служивший одновременно и фюзеляжем.

Модели подобного рода любители строили затем вплоть до конца 40-х годов прошлого века. Примечательно, что многие из них мастерили своими руками всю силовую установку. Пневматический двигатель постепенно довели до такой простоты, что его удавалось сделать за два-три дня. Сложнее обстояли дела с изготовлением баллона. Его паяли из жести, а затем туго оплетали для прочности стальной проволокой, чтобы, оставаясь легким, он держал давление.

Трудоемкость изготовления баллона как раз и погубила это направление в моделизме, а на сжатом воздухе вращались винты моделей быстроходных судов, крутились колеса автомобилей и паровиков…

Но вот прошло время, и оказалось, что прогресс сделал сложную некогда операцию излишней: современная пластиковая бутылка объемом в один литр при весе всего 40 г может выдержать давление воздуха в 2–3 атмосферы. А энергии этой достаточно, чтобы поднять бутылку в небо метров на триста или пронести модель более чем на километр. Любители вновь взялись за различные модели, приводимые в действие сжатым воздухом. Беда лишь в том, что старый опыт оказался забыт, и современные любительские пневмодвигатели приходится делать при помощи литья и целого арсенала точных станков. Потому мы и решили рассказать о тех простых двигателях, которые когда-то умели делать наши деды и прадеды.

Прежде всего все двигатели сжатого воздуха работают одинаково. Когда поршень находится в верхней мертвой точке, открывается особый кран — золотник. Он соединяет цилиндр с баллоном и впускает в цилиндр порцию воздуха. Затем золотник закрывается, а воздуху предоставляется возможность толкать поршень за счет своей внутренней энергии. При этом он, расширяясь до атмосферного давления, совершает полезную работу и охлаждается. А поршень, достигнув нижней мертвой точки, начинает идти вверх. Тут золотник открывается, поршень выталкивает из цилиндра отработавший воздух, и все повторяется.

Если бы мы, например, работали с давлением 100 атм, нам понадобилось бы впустить крохотную порцию воздуха объемом в несколько кубических миллиметров в очень точно заданный момент. Сделать кран-золотник, способный точно отмерить такую порцию в точно назначенное время, достаточно трудно. Еще труднее избежать при высоком давлении вытекания этой крошечной порции через зазор между цилиндром и поршнем.

Между тем при давлении 2–3 атм все гораздо проще. Воздух, расширяясь до атмосферного давления, увеличивает свой объем лишь в 1,5–2,5 раза. Это означает, что не нужно с особой точностью выдерживать момент впуска, а золотник может быть примитивным.

Кроме того, зазор между стенкой цилиндра и поршнем может быть сравнительно велик, и необходимую точность изготовления можно обеспечить даже в домашних условиях.

Вот одна из простых конструкций любительского двигателя, рассчитанного на низкое давление (см. рис. 1).

Поскольку

цилиндр двигателя можно сделать как из отрезка латунной трубки, так и из гильзы от охотничьего ружья, мы приводим на чертеже лишь приблизительные размеры. Вообще же, решив собрать такой двигатель, сделайте сначала его эскиз, исходя из размеров имеющихся заготовок.

Картера в обычном понимании у двигателя нет. Его функцию выполняет кусок латуни, изогнутый под прямым углом. К нему припаяны цилиндр и втулка золотника (рис. 2).

Кривошипный вал желательно изготовить из прутка шлифованной стали-серебрянки диаметром 6 мм. На нем нужно сделать надфилем две подточки — они и будут выполнять функцию золотника. На конце вала есть отверстие, в которое впаивается кривошипный палец, согнутый из стальной проволоки диаметром 2 мм (рис. 4).

Рис. 4. Размеры указаны ориентировочно. Они должны выбираться в соответствии с имеющимися материалами.

Поршень проще всего выточить из дюраля или латуни. А при отсутствии токарного станка его можно даже спаять из жести. Делается это так.

Вырежьте полоску тонкой жести шириной чуть больше, чем высота будущего поршня, и протяните ее несколько раз вокруг гладкого стального стержня. Жесть станет упругой и совьется в спираль. Отрежьте от нее кусочек, длина которого на миллиметр меньше длины окружности внутренней части заготовки цилиндра. Вставьте ее в будущий цилиндр, обернув бумагой или толстой алюминиевой фольгой (рис. 3).

Эта операция нужна для того, чтобы впоследствии между цилиндром и поршнем получился микроскопический зазор для смазки двигателя во время работы.

Когда закончите приготовления, начинайте выдвигать заготовку поршня и пропаивать в ней шов. Делать это нужно так, чтобы припой затекал внутрь. Постепенно заготовка поршня полностью выдвинется из цилиндра и окажется у вас в руках. При этом на ее внешней поверхности в районе шва окажется толстый валик припоя. Спилите его мелким напильником, и у вас получится очень точная заготовка поршня. Припаяйте к ней крышку и сделайте отверстия для поршневого пальца. Изготовленный таким способом поршень намного легче точеного.

Теперь — о баллоне. Чтобы проще было накачивать бутылку сжатым воздухом, вверните в ее дно ниппель от велосипедной камеры. В пробке бутылки поставьте штуцер для присоединения шланга подачи воздуха в двигатель. Для этого пригоден прозрачный шланг от медицинской капельницы. Очень важно иметь краник для воздуха. Сделать его не просто, потому на первых порах попробуйте обойтись роликовым зажимом от той же капельницы.

Свой первый пневмодвигатель поставьте на модель лодки (рис. 5) и испытайте. Это поможет вам понять все тонкости обращения с системой, работающей на сжатом воздухе: как и чем смазывать двигатель, как избежать утечки воздуха из бутылки, добиться надежности зажима.