Паровые машины. Движение модели с помощью механических двигателей

главная	астрономия	гидрометеорология	имена на карте	судомоделизм
навигация	устройство НК	памятники	морпесни	морпрактика
протокол	сокровищница	флаги	семафор	традиции
морвузы	мороружие	словарик	моравиация	кают-компания

Самоходные модели

Движение с помощью механических двигателей

Паровые машины

Отрывки из книги О.Курти "Постройка моделей судов"

Рисунки к данной страничке размещены все внизу.

Имеются три вида двигателей для моделей: паровая машина, двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель. Выбор того или иного вида зависит в первую очередь от типа построенной модели. Паровые машины в основном ставят на моделях винтовых и колесных пароходов, буксиров, рыболовных судов; двигатели внутреннего сгорания — на моделях моторных катеров, спортивных моделях; электродвигатели — на моделях любых типов. Наиболее распространены электродвигатели разных мощностей благодаря простоте их установки, возможности изменения направления движения, бесшумности работы.

Паровые машины на судах и кораблях

Паровые машины до настоящего времени имеют много страстных поклонников. Немало судомоделистов, которые обладают техническими знаниями и отваживаются собственноручно изготовить паровые машины, даже старинные.
Известно, что паровая машина превращает давление нагретого пара в механическую энергию. Пар вырабатывается в паровом котле и от него подводится к машине. В паровой машине находится цилиндр, в котором движется поршень. Различают цилиндры двойного действия, когда пар давит попеременно на верхнюю и нижнюю поверхности поршня, и простого действия, когда пар действует только на одну поверхность поршня. Поступательное движение поршня в прямом и обратном направлениях с помощью штока поршня, шатуна и мотыля преобразуется во вращательное движение, которое передается приводному (коленчатому) валу. Поступление пара в цилиндр регулируется клапанами, работающими от коленчатого вала или от эксцентрика, вращающегося на валу.

Первые судовые паровые машины не отличались от машин, работавших на суше; только в середине XIX в. появились паровые машины, предназначенные исключительно для судов (рис. 558). Движение поршня у них передавалось на коромысло, которое позднее (из-за громоздкости и несовершенства конструкции) было заменено шатуном и мотылем.
Затем появились различные типы паровых машин: с горизонтальными, вертикальными, наклонными и качающимися цилиндрами (рис. 559). Наиболее широко применяли паровые машины с качающимися цилиндрами благодаря простоте преобразования поступательного движения поршня во вращательное движение (рис. 560).
Управляли машиной, а вернее, передавали команды с командного мостика, при помощи машинного телеграфа (рис. 561).
Паровые поршневые машины для моделей просты по конструкции. Конечно, хороший моделист может отважиться сделать паровую машину со всеми основными деталями.
Рассмотрим конструкцию двух паровых машин простейшего типа: с качающимся цилиндром и клапанным парораспределителем, которые всегда можно упростить. На одних чертежах, приведенных ниже, отсутствуют размеры или масштаб, так как их нужно выбрать в зависимости от размеров модели, на других — указаны размеры.

Паровая машина с качающимся цилиндром простого действия и парораспределительной плитой (с клапанным управлением)

Машины этого типа наиболее часто применяют в судомоделизме (рис. 562, а, Ь). Обычно детали изготовляют из латуни; цилиндр, чтобы не смазывать, — из фосфористой бронзы, а поршень — из стали. Крепят машину на квадратном или прямоугольном фундаменте в зависимости от места установки в корпусе. На фундамент ставят L-образную стойку, к которой прикрепляют парораспределительную плиту с отверстиями (окнами) для впуска и выпуска пара. Эти окна располагают по дуге, длина которой равна круговому пути, проходимому качающимся цилиндром. Цилиндр выполняют из куска латунной трубки и припаивают к опорной плите. Посредине плиты и цилиндра имеется отверстие, через которое впускается и выпускается пар. Болт в плите, служащий осью качания , цилиндра, имеет пружину. Ее натяжение регулируется гайкой, благодаря чему удается достичь хорошего прилегания опорной плиты к парораспределительной плите.
В поршень, изготовленный из круглого куска бронзы, ввинчивают шток и присоединяют его к мотылю болтом с гайкой.
Приводной вал выполняют из круглого стерженька латуни, на концах которого делают нарезку. Один конец вала ввертывают в мотыль, затем вал пропускают через пустотелый винт, поддерживающий его в L-образной стойке, а на второй конец навинчивают маховик.
Паровые трубки для подвода и отвода пара делают из латунных или медных трубок и крепят к небольшим штуцерам, которые, в свою очередь, припаяны к парораспределительной плите. Детали паровой машины такого типа имеют следующие средние размеры:
цилиндр: внутренний диаметр — 12—15 мм, длина — 30— 45 мм;
стойка: высота — 40—60 мм, ширина — 40—50 мм;
маховик: диаметр — 35—45 мм, толщина — 12—15 мм;
трубопроводы: 5 хб мм (внутренний и внешний диаметры).

На рис. 562, с и d приведена паровая машина, подобная описанной, но с цилиндром двойного действия, поэтому на парораспределительной плите просверлены еще два небольших отверстия для впуска и выпуска пара, а на цилиндре — второе небольшое отверстие.

Паровая машина с неподвижным цилиндром простого действия и золотниковым парораспределителем

Машина сконструирована так, что ее можно устанавливать как в горизонтальном, так и вертикальном положениях (рис. 563, а). Цилиндр укреплен на фундаментной плите и представляет собой прямоугольный латунный брусок со сквозными отверстиями для поршня, а также для впуска и выпуска пара. В верхней части цилиндра находится парораспределительная коробка с золотником. Сбоку цилиндр закрывают крышкой, устанавливаемой на четырех болтах.
Поршень выполняют из куска круглой бронзы. Внутри поршень полый. Один конец шатуна соединяют с поршнем при помощи поршневого пальца и двух опорных колец; другой — с цилиндрическим латунным мотылем.
Приводной вал вращается в двух опорных латунных подшипниках, которые при помощи сквозных болтов закреплены на фундаменте. На приводном валу кроме мотыля установлен эксцентрик, соединенный со штоком золотника вилкой, причем движение эксцентрика сдвинуто по фазе относительно движения поршня. На конце приводного вала находится маховик. Выполнить золотник, как видно из рис. 563, несложно.
Входные и выходные паровые трубопроводы обычно изготовляют из медных или латунных трубок.

Средние размеры деталей машины:
цилиндр: длина — 45—55 мм, высота — 35—45 мм, ширина — 35—45 мм;
фундаментная плита: длина — 100—120 мм, ширина — 65— 85 мм;
маховик: диаметр — 45—50 мм, толщина — 12—15 мм.
трубопроводы: 5 хб мм.

Изменить направление вращения у паровой машины легко, для этого достаточно применить реверсивный клапан (рис. 563, Ь).
Паровой котел обычно прост по конструкции (рис. 564), и его легко сделать. Цилиндрический корпус котла изготовляют из латунной трубки с толщиной стенок L мм. Через корпус цилиндра пропускают латунную трубку диаметром около 20 мм и толщиной стенок 1 мм. По ней отводятся продукты сгорания, кроме того, трубка в определенной степени увеличивает площадь нагрева котла. Эту трубку сперва вставляют в цилиндр котла, а затем припаивают к передней и задней стенкам. В верхней части корпуса цилиндра ставят патрубки для отвода пара и установки предохранительного клапана. К передней стенке на высоте около 2/3 высоты цилиндра припаивают патрубок для установки крана контроля уровня воды. Наконец, к цилиндрическому корпусу припаивают две боковые опоры для крепления топки./
Трубопровод для отвода пара выполняют из латунной или медной трубки диаметром 5 х 6 или 6 х 7 мм и снабжают регулирующим краном. Трубопровод целесообразно пропустить через топку, чтобы получать достаточно перегретый пар. Гнут трубку в холодном состоянии, для этого ее предварительно заполняют расплавленной канифолью, которую удаляют нагреванием.
Трубку для выпуска пара врезают в трубку для удаления продуктов сгорания.
Котел сравнительно большой величины желательно снабдить манометром для контроля за давлением. При изготовлении большого котла с повышенным давлением рекомендуется его переднюю и заднюю стенки стянуть болтом с гайками (рис. 565, а). Для увеличения поверхности нагрева можно поставить дополнительные нагревательные трубки (рис. 565, Ь).
Можно построить котел иного типа (рис. 565, с и d). Цилиндр котла — пароводяной барабан — размещают внутри топки, благодаря чему тепло используется более рационально. Топку изготовляют из латуни толщиной 1 мм; барабан крепят к ней при помощи хомутиков с резьбой.

(На рис. 566 внизу изображены предохранительный клапан и пробка топки, через которую проходит горелка).

Горелка для модели судна с паровой машиной

Нагревают воду в котле обычно при помощи легко обслуживаемой безопасной спиртовой горелки. Горелку соединяют с бачком, объем которого зависит от производительности котла. Например, для рассмотренного выше котла потребуется бачок размерами 80 х 50 х 30 мм (его объема будет достаточно для движения модели в течение 30 минут). Форма бачка, конечно, определяется размерами помещения, в котором он будет установлен. Легче всего изготовить бачок в форме параллелепипеда. От бачка, выполненного из латуни толщиной 0,5 мм, отводят подводную трубку с краном для регулировки поступления топлива. На трубке собственно и находятся горелки. Питающие трубки и горелку можно выполнить, во-первых, в виде прямой питающей трубки с маленькими трубками, наполненными паклей и асбестом, — горелками (рис. 567, а), а во-вторых, в виде изогнутой подводной трубки, за-
К концу трубки припаивают одну горелку в виде изогнутой трубки, а к ней присоединяют небольшой поддон. Если нужно, чтобы факел пламени был широким, то в горелке устанавливают специальный колпачок.
В качестве горючего можно применять и газ, который в настоящее время выпускают в небольших патронах. Их легко установить даже на корпусе модели средних размеров. Они просты в обращении, а теплоотдача газа высокая.

Рисунки

На рисунке 561 - машинный телеграф.

Паровая машина с качающимся цилиндром для модели изображена на рисунке 562. Здесь: 1 - фундаментальная плита; 2 - стойка; 3 - плита парораспределительных окон; 4 - деталь крепления впускной и выпускной трубок; 5 - опорная плита крепления цилиндра; 6 - цилиндр; 7 - крышка цилиндра; 8 - поршень; 9 - шток; 10 - мотыль; 11 - пстотелый винт; 12 - приводной вал; 13 - маховик; 14 - пружина с гайкой; 15 - трубка для подвода пара; 16 - трубка для отвода пара; 17 - штуцер для соединения с трубкой подвода пара от котла; 18 - контрольный болт на цилиндре; 19 - выход пара; 20 - подвод пара.
a - конструктивный чертеж; b - вид по деталям; c - вид машины с цилиндром двойного действия; d - принципиальная схема работы машины с цилиндром двойного действия.

На рисунке 565 котел с пароводяным барабаном: а - простой; b - с внешними нагревательными трубками.
Здесь же: 1 - пароводяной барабан; 2 - сквозной стяжной болт; 3 - внешние нагревательные трубки; 4 - патрубок для крепления предохранительного клапана; 5 - патрубок для отвода пара.
с - чертеж котла с пароводяным барабаном; d - вид котла в деталях.
1 - корпус котла; 2 - задняя стенка топки; 3 - передняя стенка топки; 4 - топка; 5 - пароводяной барабан; 6 - крепежный хомут пароводяного барабана; 7 - предохранительный клапан; 8 - пробка с резьбой для заливки воды и отвода пара; 9 - отвод газов.

На рисунке 566 показан предохранительный клапан (а) и пробка топки (b).
Здесь же: 1 - шток клапана; 2 - пружина; 3 - шарик; 4 - корпус клапана с резьбой для крепления к котлу; 5 - направляющий штуцер штока клапана.