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».

Ну и видео:

Двигатель своими руками паровой: подробное описание, чертежи

Паровой двигатель начал свою экспансию еще в начале 19-го века. И уже в то время строились не только большие агрегаты для промышленных целей, но также и декоративные. В большинстве своем их покупателями были богатые вельможи, которые хотели позабавить себя и своих детишек. После того как паровые агрегаты плотно вошли в жизнь социума, декоративные двигатели начали применяться в университетах и школах в качестве образовательных образцов.

Паровые двигатели современности

В начале 20-го века актуальность паровых машин начала падать. Одной из немногих компаний, которые продолжили выпуск декоративных мини-двигателей, стала британская фирма Mamod, которая позволяет приобрести образец подобной техники даже сегодня. Но стоимость таких паровых двигателей легко переваливает за две сотни фунтов стерлингов, что не так и мало для безделушки на пару вечеров. Тем более для тех, кто любит собирать всяческие механизмы самостоятельно, гораздо интереснее создать простой паровой двигатель своими руками.

Устройство двигателя очень простое. Огонь нагревает котел с водой. Под действием температуры вода превращается в пар, который толкает поршень. Пока в емкости есть вода, соединенный с поршнем маховик будет вращаться. Это стандартная схема строения парового двигателя. Но можно собрать модель и совершенно другой комплектации.

Что же, перейдем от теоретической части к более увлекательным вещам. Если вам интересно делать что-то своими руками, и вас удивляют столь экзотичные машины, то эта статья именно для вас, в ней мы с радостью расскажем о различных способах того, как собрать двигатель своими руками паровой. При этом сам процесс создания механизма дарит радость не меньшую, чем его запуск.

Метод 1: мини-паровой двигатель своими руками

Итак, начнем. Соберем самый простой паровой двигатель своими руками. Чертежи, сложные инструменты и особые знания при этом не нужны.

Для начала берем алюминиевую банку из-под любого напитка. Отрезаем от нее нижнюю треть. Так как в результате получим острые края, то их необходимо загнуть внутрь плоскогубцами. Делаем это осторожно, чтобы не порезаться. Так как большинство алюминиевых банок имеют вогнутое дно, то необходимо его выровнять. Достаточно плотно прижать его пальцем к какой-нибудь твердой поверхности.

На расстоянии 1,5 см от верхнего края полученного «стакана» необходимо сделать два отверстия друг напротив друга. Желательно для этого использовать дырокол, так как необходимо, чтобы они получились в диаметре не менее 3 мм. На дно банки кладем декоративную свечку. Теперь берем обычную столовую фольгу, мнем ее, после чего оборачиваем со всех сторон нашу мини-горелку.

Мини-сопла

Далее нужно взять кусок медной трубки длиной 15-20 см. Важно, чтобы внутри она была полой, так как это будет наш главный механизм приведения конструкции в движение. Центральную часть трубки оборачивают вокруг карандаша 2 или 3 раза, так, чтобы получилась небольшая спираль.

Теперь необходимо разместить этот элемент так, чтобы изогнутое место размещалось непосредственно над фитилем свечки. Для этого придаем трубке формы буквы «М». При этом выводим участки, которые опускаются вниз, через проделанные отверстия в банке. Таким образом, медная трубка жестко фиксируется над фитилем, а ее края являются своеобразными соплами. Для того чтобы конструкция могла вращаться, необходимо отогнуть противоположные концы «М-элемента» на 90 градусов в разные стороны. Конструкция парового двигателя готова.

Запуск двигателя

Банку размещают в емкости с водой. При этом необходимо, чтобы края трубки находились под ее поверхностью. Если сопла недостаточно длинные, то можно добавить на дно банки небольшой грузик. Но будьте осторожны — не потопите весь двигатель.

Теперь необходимо заполнить трубку водой. Для этого можно опустить один край в воду, а вторым втягивать воздух как через трубочку. Опускаем банку на воду. Поджигаем фитиль свечки. Через некоторое время вода в спирали превратится в пар, который под давлением будет вылетать из противоположных концов сопел. Банка начнет вращаться в емкости достаточно быстро. Вот такой у нас получился двигатель своими руками паровой. Как видите, все просто.

Модель парового двигателя для взрослых

Теперь усложним задачу. Соберем более серьезный двигатель своими руками паровой. Для начала необходимо взять банку из-под краски. При этом следует убедиться, что она абсолютно чистая. На стенке на 2-3 см от дна вырезаем прямоугольник с размерами 15 х 5 см. Длинная сторона размещается параллельно дну банки. Из металлической сетки вырезаем кусок площадью 12 х 24 см. С обоих концов длинной стороны отмеряем 6 см. Отгибаем эти участки под углом 90 градусов. У нас получается маленький «столик-платформа» площадью 12 х 12 см с ногами по 6 см. Устанавливаем полученную конструкцию на дно банки.

По периметру крышки необходимо сделать несколько отверстий и разместить их в форме полукруга вдоль одной половины крышки. Желательно, чтобы отверстия имели диаметр около 1 см. Это необходимо для того, чтобы обеспечить надлежащую вентиляцию внутреннего пространства. Паровой двигатель не сможет хорошо работать, если к источнику огня не будет попадать достаточное количество воздуха.

Основной элемент

Из медной трубки делаем спираль. Необходимо взять около 6 метров мягкой медной трубки диаметром 1/4-дюйма (0,64 см). От одного конца отмеряем 30 см. Начиная с этой точки, необходимо сделать пять витков спирали диаметром 12 см каждая. Остальную часть трубы изгибают в 15 колец диаметром по 8 см. Таким образом, на другом конце должно остаться 20 см свободной трубки.

Оба вывода пропускают через вентиляционные отверстия в крышке банки. Если окажется, что длины прямого участка недостаточно для этого, то можно разогнуть один виток спирали. На установленную заранее платформу кладут уголь. При этом спираль должна размещаться как раз над этой площадкой. Уголь аккуратно раскладывают между ее витками. Теперь банку можно закрыть. В итоге мы получили топку, которая приведет в действие двигатель. Своими руками паровой двигатель почти сделан. Осталось немного.

Емкость для воды

Теперь необходимо взять еще одну банку из-под краски, но уже меньшего размера. В центре ее крышки сверлят отверстие диаметром в 1 см. Сбоку банки проделывают еще два отверстия — одно почти у дна, второе — выше, у самой крышки.

Берут два корка, в центре которых проделывают отверстие с диаметров медной трубки. В один корок вставляют 25 см пластиковой трубы, в другой — 10 см, так, чтобы их край едва выглядывал из пробок. В нижнее отверстие малой банки вставляют корок с длинной трубкой, в верхнее — более короткую трубку. Меньшую банку размещаем на большой банке краски так, чтобы отверстие на дне было на противоположной стороне от вентиляционных проходов большой банки.

Результат

В итоге должна получиться следующая конструкция. В малую банку заливается вода, которая через отверстие в дне вытекает в медную трубку. Под спиралью разжигается огонь, который нагревает медную емкость. Горячий пар поднимается по трубке вверх.

Для того чтобы механизм получился завершенным, необходимо присоединить к верхнему концу медной трубки поршень и маховик. В итоге тепловая энергия горения будет преобразовываться в механические силы вращения колеса. Существует огромное количество различных схем для создания такого двигателя внешнего сгорания, но во всех них всегда задействованы два элемента — огонь и вода.

Кроме такой конструкции, можно собрать паровой двигатель Стирлинга своими руками, но это материал для совершенно отдельной статьи.

Паровой двигатель своими руками из подручных средств

Когда уже доделывал свой газогенератор — наткнулся в интернет на книжку «Как самому сделать паровой двигатель до 1.5л/с» книжка 1903 года (. ) выпуска, написана через «ять», размеры в вершках и аршинах, но содержит информацию, достаточную для изготовления своего парового двигателя, с чертежами и пояснениями

Саму книгу полностью в статье публиковать не буду, ссылку на нее дам в конце.
Идея вот в чем: 100 лет назад это можно было сделать методом пайки из ружейных гильз, обрезков труб и самовара в качестве парового котла, давление в котором (по книжке) составляло всего 2-3 атмосферы.
В общем — из подручных тогда средств (есть вещи, которые и через 100 лет не меняются).
При этом автор книги советовал использовать паровой двигатель для аэрации воды в аквариуме или приспособить к нему динамо для выработки электроэнергии. Или установить на лодку. (Приводятся двигатели разной мощности).

Но мы-то живем немного в другом веке: сварочный инвертор не редкость, автомобильный хлам — в избытке, простой газовый баллон — держит поболе 2 атмосфер. В общем — развернуться есть куда, а скажем мотоциклетный двигатель — это уже готовый паровой со всеми необходимыми шатунами, поршнем и подшипниками, только надо сделать систему газораспределения (и продумать систему смазки):

(Автор видео с Ютуб — Iван Гнатюк, ссылка — на ролик с его канала)

Другая идея переделки 2-тактного двигателя:

В начале статьи упоминалось про газогенератор: я его сделал и «скрестил» с бензогенератором, но штука оказалась хлопотная и пока — дорогая. Почему — тема отдельной статьи, ссылка в конце текста.

Мне представляется, что паровой двигатель для получения электроэнергии и попутного отопления дома (гаража, дачи) отработанным паром — вариант чуть ли не идеальный: уже упоминал в разных статьях, что дом я — все равно отапливаю, вскипятить до пара ведро-другое воды особых проблем не составит, тогда как возня с газогенератором — уже не попутная, а отдельная тема: встал, затопил печку, пошел «раскочегаривать» газогенератор, наконец завел бензогенератор (20 минут на «взлет» в прохладном гараже).

Если всё получится — идея сведется к простым действиям «топлю печку — получаю электричество, заодно заряжаю аккумуляторы».
В наш нанотехнологичный век можно сделать еще проще: приобрести печку с элементами Пельте, но это пока дорого и бессмысленно: тема отдельной статьи, скоро напишу.

Просто в книжке 1903 года говорится о 1.5 л/с, а это — около 1 Квт. Есть о чем задуматься.
Книжка полезная, кроме информации о сборке двигателей рассказывает и об изготовлении паровых котлов разных типов и о способе регулировки давления в системе.
Вдруг пригодится, или «для общего развития»: скачать

Мой плейлист в Ютуб с подборкой видео про паровые двигатели (в основном на них ездят): здесь

Покритикуйте, посоветуйте. Может у кого-то уже есть опыт эксплуатации парового двигателя, да еще и вместе с электрогенератором (я планирую автомобильный 12В).

Испытание парового котла
———————————-
P.S. Сделать паровую турбину в домашних условиях — гораздо сложнее (огромные обороты: балансировка, износ подшипников). Но может кто-то сделал?

Разморозка труб и колодца паром — я уже сделал себе паровой котел, правда использую пока не по назначению )