0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Велосипед с паровым двигателем своими руками

16 марта 1869 француз Луи Перро запатентовал первый в мире мотоцикл

Сегодня машину Перро назвали бы не мотоциклом и даже не скутером, а велосипедом с моторчиком, причем довольно экзотичным на современный взгляд — паровым. Но по компоновке его машина была гораздо ближе к современным мотоциклам, чем первый мотоцикл с двигателем внутреннего сгорания, построенный в 1885 году в Штутгарте Готлибом Даймлером и Вильгельмом Майбахом.

Мотоциклы появились позже четырехколесных машин. В 1860-е годы в Европе, а затем в США в продажу поступили первые серийные велосипеды с педалями, раньше это были просто двухколесные самокаты с седлом, и ездили на них, поочередно отталкиваясь от земли ногами. В мире начался велосипедный бум. Поэтому неудивительно, что парижский каретный мастер Пьер Мишо сумел заинтересовать велосипедом своей конструкции братьев Оливье, владевших в Лионе химическими заводами. Предмет инвестиции показался им выгодным. У Мишо велосипед впервые был с металлической рамой (раньше они были деревянные), с большим передним колесом с педалями и маленьким задним. Сейчас такие можно увидеть только на арене цирка, удержать на них равновесие довольно сложно.

Этот велосипед Перро выбрал как базу для своего машины. Двигатель на нем мог быть только паровой (двигатель внутреннего сгорания еще не придумали) или электрический. Сначала Перро хотел использовать как раз электромотор, но расчеты КПД электрического и парового двигателей свидетельствовали в пользу последнего. Кроме того, по дорогам Европы уже ездили паровые дилижансы и трициклы. Появление же паровых мотоциклов задерживалось по очевидным причинам.

Довольно сложно было разместить на мотоцикле тендер с углем или дровами, а подкидывать уголек в топку мотоциклисту было бы еще проблематичнее. Тем не менее американец Сильвестр Роупер в 1866 году построил такую машину на базе деревянного велосипеда, причем он был даже с трубой. Роупер, кстати, оспаривает у Перро приоритет изобретения первого мотоцикла. Но скорее у Роупера получился двухколесный паровоз, машинист которого был вынужден время от времени слезать с него и подкидывать уголь в топку. У Перро же был настоящий мотоцикл, который останавливался только тогда, когда в баке у него заканчивалось топливо.

Топливом мотоцикла Перро был спирт. Для заправки машины нужно было залить два бака, один спиртом, другой водой. Горящий спирт в специальной камере подогревал воду в змеевиках до состояния пара, пар двигал поршень в цилиндре, а ременная трансмиссия передавала крутящее усилие на втулку заднего колеса. Регулируя работу горелки в камере сгорания, можно было регулировать скорость машины, а стравливая пар из цилиндра — тормозить.

Машина у Перро получилась дорогой — 3 тыс. франков, запустить ее в серию желающих не нашлось. Да и велосипедный бум в Европе неожиданно сошел на нет, как это часто бывает с модой. В 1869 году велосипедная фабрика братьев Оливье закрылась. А через год началась франко-прусская война, и всем окончательно стало не до велосипедов с моторчиками и без них. В следующий раз двухколесные машины уже с двигателем внутреннего сгорания вошли в моду в начале XX века, на это раз прочно, их популярность не спадает до сих пор.

С днем рождения, мотоцикл!

Первый мотоцикл с двигателем внутреннего сгорания изобрели два человека. У одного из них была фамилия Даймлер, у второго – Майбах. Тогда они не знали, что спустя некоторое время навсегда подарят свои фамилии маркам премиальных автомобилей, а вспоминать про них самих будут лишь историки автомобильной промышленности, отдельные ценители марок и мы с вами сегодня, дорогие читатели.

Не подозревали Готлиб Даймлер и Вильгельм Майбах и о том, что изобрели именно мотоцикл. Патент на изобретение был выдан на технический аппарат под названием «Petroleum Reitwagen». Приблизительный перевод этих двух немецких слов в русском языке укладывается аж в семь: «повозка для верховой езды на керосиновом двигателе». Эта повозка была деревянной, с сиденьем, изготовленным из верхового седла и… на 4-х колесах. Два колеса, как у известных на то время велосипедов и будущих мотоциклов, и два колесика-ролика, как у детских, для равновесия, чтобы не упасть, когда аппарат стоит.

Да и не мотоцикл эти знаменитые в будущем немцы изобретали вовсе, а новый двигатель внутреннего сгорания. За несколько лет до этого Даймлер и Майбах ушли с предприятия, где выпускали четырехтактные двигатели, разработанные еще одним немецким конструктором Отто. Основали собственную мастерскую и стали работать над двигателем собственной конструкции, который должен был быть лучше, чем у конкурентов. Собственно, «повозка для верховой езды» была испытательным стендом для изобретенного двигателя. К слову, объем камеры сгорания был немногим больше 250 кубов, его мощность – в половину лошадиной силы, а система шкивов и ременной передачи самой повозки – двухступенчатой.

Читать еще:  Что такое впускной трубопровод двигателя

Так или иначе, день выдачи патента – 29 августа 1885 года – считается днем рождения мотоцикла. Сегодня ему исполнилось 136 лет.

К этой дате мы решили не ограничиваться кратким пересказом истории изобретения мотоцикла, которую легко можно «загуглить». И не умничать: мол, первым еще раньше был мотоцикл с паровым двигателем, или не является ли первым мотоциклом все же тот, что был запущен в серийное производство, или уйдет ли эра настоящих мотоциклов с переходом на электротягу…

Мы решили не умничать, а собрать своими руками собственный (вернее, собственную) reitwagen. И попытаться почувствовать то, что чувствовали все изобретатели век с лишним назад, когда «оно» начинало тарахтеть, пахнуть выхлопом, дрожать мелкой (и крупной) дрожью, а главное – ехать!

Мы решили собрать велосипед с моторчиком. По-простому – «дырчик». Для того чтобы сделать «велосипед с моторчиком», в начале прошлого века нужно было быть гением уровня Уильяма Харлея и Артура Дэвидсона. Лет 40-50 назад – квалифицированным слесарем с «золотыми руками», который умел изготовить то, чего не купишь в магазинах.

Сегодня для того, чтобы почувствовать себя «изобретателем», точнее, «конструктором» мотоцикла, достаточно иметь минимальный набор инструментов и пункт выдачи интернет-магазина где-нибудь поблизости.

Всего-то и нужно: сам велосипед и к нему «набор с моторчиком». При этом велосипед должен быть недорогим, максимально простым, прочным и обязательно отечественным. Две минуты в «Яндексе» – вот, пожалуйста, «Десна Вояж» за 9 тысяч рублей. Односкоростной, с багажником, с хромированными крыльями и… с приятной ностальгией по советскому прошлому, когда такие велосипеды были самыми распространенными.

С моторчиком дело чуть сложнее. Отечественных в продаже давно нет, зато китайских полным-полно: разной кубатуры, с центробежным или классическим сцеплением, с ручным стартером и без, двух- и четырехтактные.

Выбор остановился на китайском клоне отечественного двигателя Д-6, который был модифицирован: увеличен объем, получено новое зажигание и название F80. Посылка с ним и полным комплектом установки обошлась в стоимость велосипеда-донора.

Рассказывать про процесс сборки особенно нечего. Времени с учетом отсутствия опыта (и загадочности инструкции с маленькими темными фотографиями) понадобилось около двух часов. Большая звезда на заднее колесо, прикрепляемая к втулке болтами через два резиновых кольца и металлические скобы, натяжитель цепи, установка самого двигателя, глушителя и катушки зажигания, бака. В самом конце – установка органов управления – ручки газа с тросиком, кнопкой «стоп» и сцепления. Самым сложным оказалось добиться соосности ведомой и ведущей звезды, чтобы цепь не «щелкала» по зубьям и не собиралась слететь.

И вот, наш Petroleum Reitwagen готов. В бак – литр бензина и совсем чуть-чуть масла (двигатель двухтактный, смазывается топливной смесью). Прыгаешь в седло, раскручиваешь педали – крутить, кстати, тяжелей, чем обычный «велик». Разгоняешься до скорости, которую развил первый в истории мотоциклист, сын Даймлера Пауль (12 км/ч), бросаешь сцепление…

Он чихает, фыркает и – Ура! Ура! Ура! – едет! Сам! Это вам не какой-нибудь электросамокат бездушный. Живой, с шлейфом двухтактного выхлопа из прошлого, с приятными вибрациями на раме и руле.

Конечно, практической пользы от такого «дырчика», может, и маловато – ездить разве что в деревне можно, да и то не столько по надобности, сколько для удовольствия два-три раза за лето. Зато можно заниматься кастомайзингом (или просто улучшайзингом) – поставить ручной стартер, чтобы можно было заводить двигатель на месте, светотехнику, тормоза. Да много чего можно. Помимо того, чтобы отвечать на глупые вопросы «зачем?».

С днем рождения, мотоцикл!

И, кстати, раз уж мы удивлялись переводу «Petroleum Reitwagen», то пусть и немцы попробуют перевести на немецкий слово «дырчик».

Когда автомобиль будет иметь паровой двигатель?

Так сложилось, что даже люди с техническим образованием мало что знают об этом устройстве. Сегодня мы и восполним этот пробел, вспомним, как устроен паровой двигатель, его принцип действия. Его преимущества, недостатки и применении в современных условиях. И немного о истории изобретения.

Паровая машина кардинально изменила картину мира, произвела революцию в промышленности, на транспорте, дала импульс для новых открытий. Она служила универсальным двигателем на протяжении XIX века, и даже с появлением механизмов, требующих высоких скоростей, не канула в лету. Вместо тихоходной паровой машины ученые разработали быстроходную турбину с одним из самых высоких к.п.д.

История изобретения парового двигателя

Упоминание о первых паровых машинах датировано первым столетием нашей эры. Устройство, описано Героном Александрийским ‒ пар выходил из сопл, закреплённых на шаре, и приводил в движение двигатель.

Читать еще:  Двигатель аим 112 м4 характеристики

Правда, настоящая паровая турбина появилась в Египте в 16 веке. Ее изобрел араб Таги-аль-Диноме.

Подобную машину построил 1629 году итальянский инженер Джованни Бранка. То есть, как только в обществе наступило экономическое благополучие и возникла необходимость в данном механизме, его тот час же изобрели.

В конце 17 века были созданы ещё две модели: в Испании двигатель сконструировал Аянс де Бомонт, а в Англии Эдвард Сомерсет в 1663 году установил паровую установку для закачки воды в Большую башню замка Реглан. Но все проекты быстро сворачивались и забывались. Тогда, как впрочем, и сейчас все новое не воспринималось большинством, и деньги на разработку никто давать не решался.

Паровой котёл создал француз Дени Папен. Он же изобрёл и предохранительный клапан для стравливания избыточного давления. Дело в том, что высокое давление, создаваемое паром, приводило к частым взрывам.

Кстати, в то же время появилось и расхожее выражение: «выпустить пар», которое означало ‒ успокоить нервы, пошумев на окружающих, без сноса собственного котелка и без жертв среди мирного населения.

Но на этом история паровых двигателей не прервалась. Англичанин Томас Ньюкомен в 1712 году сделал шахтный насос для подачи воды на верх. Двигатель Ньюкомена стал пользоваться спросом, с его массового выпуска началась английская промышленная революция.

В России первую паровую машину в 1763 году спроектировал И.И.Ползунов. С ее помощью приводились в действие воздуходувные меха на заводах.

А француз Николас-Йозеф Куньо шесть лет спустя сконструировал первую паровую телегу. Она приводила в движение сельскохозяйственные механизмы.

А в 1788 году Джон Фитч построил пароход, который вмещал 30 человек, и шел со скоростью до 12 километров в час.

В 1804 году на металлургическом заводе в Южном Уэльсе был испытан первый железнодорожный паровой поезд, его построил Ричард Тревитик.

Как устроен паровой двигатель. Принцип действия

Для работы паровой машины потребуется паровой котёл. Поступающий из него пар, расширяется и воздействует на поршень или же на лопатки паротурбины, затем их движение передаётся на другие механические части устройства.

Как устроен паровой двигатель показано на иллюстрации

Движение поршня через шток, ползун, шатун и кривошип передаётся на главный вал, который несет маховик, необходимый для снижения неравномерности вращения.

Эксцентрик, находящийся на главном валу, через эксцентриковую тягу воздействует на золотник, который управляет впуском пара в цилиндре. Пар из цилиндра выбрасывается в атмосферу или направляется в конденсатор.

Чтобы поддерживать постоянное число оборотов вала, при изменении нагрузки, на паровых машинах устанавливают центробежный регулятор, он автоматически изменяет сечение прохода пара, направляемого в паровую машину (при дроссельном регулировании) или момент отсечки наполнения (при количественном регулировании).

Поршень создает в цилиндре парового двигателя одну (две) полости переменного объёма, в них и происходят процессы сжатия и расширения.

Преимущества и недостатки

Основное преимущество паровой машины, как двигателя внешнего сгорания, отделение котла от самой машины. Это дает возможность использовать что угодно в качестве топлива хоть хворост, хоть урановое топливо, что выгодно отличает ее от двигателя внутреннего сгорания ‒ там для каждого типа требуется определённый вид горючего.

Заметнее всего это преимущество в случае с ядерным реактором, который не может производить механическую энергию, а вырабатывает лишь тепло, которое используют для получения пара, вращающего паровые турбины.

В двигателях внешнего сгорания можно использовать и другие источники тепла, например, энергию солнца или энергию разности температур океана на разной глубине.

Интересный факт, паровой локомотив хорошо работает на больших высотах, при чем эффективность двигателя не падает, а, наоборот, растет благодаря низкому атмосферному давлению.

Паровозы и сегодня используют в горной местности Латинской Америки и Китая, при том, что в равнинных районах они давно заменены на более современные типы локомотивов.

Даже в Швейцарии и в Австрии в ходу усовершенствованные тепловозы, работающие на сухом паре. Их разработали на основе модели SLM производства 1930 года. В конструкцию внесли ряд изменений: использовали роликовые подшипники, современную теплоизоляцию, новые виды топлива, специальные паропроводы и ряд других новшеств.

Благодаря этому потребление топлива уменьшилось на 60 процентов, а вес стал ниже, чем у дизельных и электрических аналогов, что актуально для железных дорог, проходящих в горной местности.

Среди других положительных качеств парового двигателя:

  • высокая надёжность;
  • возможность эксплуатации при значительных колебаниях нагрузки;
  • допустимость продолжительных перегрузок;
  • долговечность;
  • низкие расходы на эксплуатацию;
  • простота в обслуживании.

К недостаткам можно отнести:

  • наличие кривошипно-шатунного механизма;
  • низкий КПД по сравнению с другими типами двигателей.
Читать еще:  В какую машину можно поставить двигатель субару

Применение в настоящее время

Сегодня паровые машины нашли широкое применение в виде паровых турбин, которые работают как приводы электрогенераторов.

Паровая турбина состоит из вращающихся дисков, которые закреплены на одной оси. Этот узел называется ротором. Также есть статор ‒ его неподвижные диски чередуются с дисками ротора. На дисках ротора размещены лопатки, при попадании на них пара, механизм приходит в движение.

Аналогичные лопатки, только расположенные под противоположным углом, есть и на дисках статора. Они служат для перенаправления струи пара на следующий диск ротора.

Турбина преобразует энергию пара во вращательное движение без каких-либо дополнительных механизмов. То есть преобразование возвратно-поступательного хода во вращательное движение делать не нужно.

Также у турбин меньшие размеры нежели у возвратно-поступательных машин, и они отличаются постоянным усилием на выходном валу. Ещё один плюс ‒ простая конструкция, а значит придётся меньше тратить средств на эксплуатацию.

Сфера использования паровых турбин ‒ производство электроэнергии. Более 85 процентов электрической энергии вырабатывают именно паровые турбины. Также их используют как судовые двигатели, в частности на подводных лодках и атомоходах.

Теперь вы знаете, как устроен паровой двигатель, что паровая машина, изобретённая ещё в первом столетии нашей эры, вовсе не анахронизм, а современное высокотехнологичное устройство, благодаря которому жизнь многих людей стала комфортнее.

Перспективы применения паровых машин на автомобилях имеют пока туманные очертания, но творческая мысль изобретателя не имеет границ и я с полной уверенностью могу предположить, что скоро появятся двигатели с элементами парового носителя

Подписывайтесь на наш блог, чтобы узнать много нового и интересного. Поделитесь этой информацией с друзьями в социальных сетях ‒ пусть они повысят свой технический уровень, ну и вам будет приятно иметь умных друзей.

Походный паровой генератор своими руками

Из инструментов будут необходимы: ножовка, наждак, паяльник, эпоксидная смола, холодная сварка, суперклей, дрель.

Процесс изготовления парового генератора:

Шаг первый. Принципиальная схема генератора
На схеме можно увидеть, как работает механизм. То есть это кривошип, который через шатун соединен с поршнем. Также в системе предусмотрен клапан (золотник), который открывает и закрывает один из двух каналов. Когда поршень находится в нижней мертвой точке, золотник открывает канал и в цилиндр поступает пар под давлением. Достигая верхней мертвой точки, золотник перекрывает подачу пара, и открывает цилиндр для выпуска пара наружу, поршень затем опускается. Возвратно-поступательные движения по классике преобразуются кривошипом во вращение вала генератора.

Во второй трубке нужно сделать отверстие диаметром 4 мм, оно должно находиться по центру. Третью трубку нужно перпендикулярно приклеить ко второй, для этого используется суперклей. Когда клей высохнет, сверху все замазывается холодной сваркой.

К третьему куску нужно прикрепить металлическую шайбу, после высыхания нужно также все зафиксировать холодной сваркой. Когда сварка высохнет, сверху швы нужно обработать эпоксидной смолой для максимальной прочности и герметичности.

Шаг третий. Изготовления поршня и шатуна
Поршень изготавливается из болта диаметром 7 мм. Для этого его нужно закрепить в тисках и намотать сверху медную проволоку, всего понадобится сделать порядка 6-ти витков, в зависимости от диаметра проволоки. Затем проволока пропитывается эпоксидной смолой. Лишний край болта можно отрезать. Далее, когда смола высохнет, понадобится поработать наждачной бумагой, чтобы подогнать поршень под диаметр цилиндра. В итоге поршень должен двигаться легко, но при этом не должен пропускать воздух.

Для крепления шатуна на поршне нужно сделать специальный кронштейн, он делается из листового алюминия. Ее нужно выгнуть в виде буквы «П», на краях сверлятся отверстия, диаметр отверстия должен быть таким, чтобы в него можно было выставить велосипедную спицу. Кронштейн приклеивается к поршню.

Шатун треугольника изготавливается подобным образом, но здесь с одной стороны будет кусок спицы, а с другой трубка. Длина такого шатуна составляет 75 мм.

Шаг четвертый. Золотник и треугольник
Треугольник нужно вырезать из листа металла, в нем сверлится три отверстия. Что касается поршня золотника, то его длина составляет 3.5 мм, нужно добиться его свободного перемещения в трубке золотника. Длина штока может быть разной, здесь все зависит от маховика.

Подпорки лучше всего делать из брусков, они подбираются индивидуально. Что касается кривошипа поршневой тяги, то он должен быть 8 мм, а кривошип золотника составляет 4 мм.



Ниже можно увидеть, как будет выглядеть двигатель, если его немного доработать. Бачок теперь имеет индивидуальную площадку, а также блюдечко, на которое кладется сухое горючее. Авто рекомендует в качестве источника тепла применять примус или спиртовую горелку, которую можно сделать своими руками. Все элементы можно покрасить на свой вкус.


Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector