Юный техник (35 самодельных приборов и моделей для школы, пионерского отряда и дома по оптике, - Абрамов Александр Иванович
К котлу припаяна П-образная подставка для спиртовок. Края подставки загнуты, так что получился жесткий профиль «швеллерного» железа. Спиртовки — три бутылочки от туши С жестяными трубочками; фитили — вата. Длина котла, а значит и подставки, так рассчитана, что три спиртовки как раз помещаются. Высота подставки — 80 мм.
Колеса — это просто донышки консервных банок диаметром 75 мм. Ось задних колес проходит сквозь загнутые края подставки. Колеса припаяны к оси, а концы оси заострены. Чтобы ось не ездила из стороны в сторону, с обеих сторон подставки припаяны жестяные Г-образные полоски. Переднее колесо тоже припаяно к оси, а ось держится в жестяных швеллерах, припаянных спереди подставки. Концы этих швеллеров загнуты и не дают болтаться и этой оси. Такой способ «подвески колес», как говорят техники, дает только четыре точки трения при трех колесах. Трение остриев осей можно не считать — оно очень незначительно.
Большие колеса работают лучше маленьких, с ними тележка лучше идет.
Если попробуете сделать такую тележку Ньютона, удивитесь, как хорошо она ходит.
2. Паровой реактивный катер
В магазинах игрушек часто продаются маленькие лодочки очень простого устройства. В них помещается маленький плоский котел с двумя трубочками, выведенными назад, под корму.
Перед пуском котел наполняется водой. Для этого в одну из трубок льют воду до тех пор, пока вода, пройдя котел, не станет выливаться из второй трубки. Зажав пальцами отверстия трубочек, чтобы вода не вылилась, ставят лодочку на воду, причем выходные отверстия трубок при этом оказываются в воде. Под котел ставится кусочек свечи или помещается комочек ваты, пропитанной денатурированным спиртом, и зажигается. Через две-три минуты, когда вода в котле закипит, «мотор» заработает, и лодочка с характерным стуком, напоминающим стук настоящего лодочного мотора, довольно быстро пойдет.
Почему это происходит? Мы знаем, что обращенная в пар вода сильно расширяется в объеме. Так как количество воды в котле очень невелико, она после некоторого времени нагревания стремительно обращается в пар и «ударяет» холодную воду в трубках. Холодная вода с силой вырывается из трубок под кормой, и отдача заставляет лодку идти вперед. В то же время пар, коснувшись холодной воды и холодных частей трубок, конденсируется — сгущается, и в котле и трубках создается разрежение. Под давлением наружного воздуха вода снова через трубки входит в котел.
Теперь вода в разогретом котле очень быстро обращается в пар, так как пространство между донышком и крышкой котла очень невелико. К тому же крышка котла сделана из тоненькой латуни, в момент обращения воды в пар она выдувается, а в момент конденсации пара спадает. Благодаря этому вода из трубок вырывается с большей силой, чем втягивается затем, и эта разница давлений создает силу, движущую лодочку.
Нам удалось сделать реактивный катер несколько бóльших размеров, чем продажные лодочки (см. таблицу 31).
Таблица 31. Паровой реактивный катер.
Работает он очень хорошо и идет быстрее маленькой лодочки.
Корпус нашего катера делается из тонкой белой жести. Можно использовать жесть от консервных банок. Удалите крышки, разрежьте банку по шву, тщательно выпрямите получившуюся полоску жести и очистите ее от бумаги и краски, особенно в тех местах, где придется паять. Если банка мала, а катер желательно сделать больших размеров, спаяйте две полоски жести от двух банок.
Приготовленную для корпуса полоску жести сложите пополам, затем ножницами для жести отрежьте спереди заштрихованную площадь, чтобы получился нос катера. Теперь сделайте киль. Для этого обожмите молотком жесть в тисках по линии, показанной на среднем рисунке. Борты катера разогните по линии киля и приступите к формовке — выгибанию бортов, выколачивая их на доске молотком с шаровидной ударной частью. Когда борты примут желательную форму, сожмите их и спаяйте нос и киль катера.
Чтобы закончить корпус, остается впаять корму, предварительно просверлив или пробив в ней два отверстия для трубок. Нос катера закройте палубой. Котел можно покрыть крышкой, оформленной как верх каюты. После этого остается навесить руль, и корпус готов.
После корпуса самая важная часть работы — изготовление котла с паропроводными трубками.
Дно котла сделайте из жести. Вырежьте пластинку прямоугольной формы (если сумеете, лучше в виде эллипса) и молотком на доске выколотите ее в виде чашки (см. левый нижний угол таблицы). В доске предварительно сделайте стамеской небольшое корытообразное углубление. Когда чашка — дно котла — отформована, плоскогубцами отогните края. Это нужно сделать для возможно более крепкого припая крышки котла.
Крышку котла сделайте из очень тоненькой листовой латуни, толщиной 0,1–0,15 мм.
Во время работы «мотора» пластинка будет попеременно подниматься и опускаться, поэтому она должна быть очень тонкой и одновременно упругой, способной гнуться, не ломаясь.
Прежде чем прикреплять верхнюю пластинку котла, впаяйте в дно котла две паропроводные трубочки так, чтобы угол между дном и трубками получился не более 30–35°. Впаяв трубки в дно котла, закройте его упругой крышкой, загните поверх нее края дна и тщательно пропаяйте швы, особенно в углах. Если будет хоть небольшое отверстие в котле, «мотор» не станет работать.
Исправность котла можно проверить продувкой через трубочки, опустив его в воду.
Для топки лучше всего спаяйте из жести небольшую коробочку и поместите туда смоченный в денатурированном спирте комочек ваты. Не разводите под котлом большого огня.
3. Клапанный паровой двигатель
Маленький действующий паровой двигатель легко построить, имея самые простые инструменты и материалы.
Эта модель отличается от всех других моделей паровых двигателей тем, что вместо золотника она имеет впускной клапан (см. таблицу 32, слева, вверху).
Таблица 32. Клапанный паровой двигатель. 1 — цилиндр; 2 — кольцо клапанной коробки; 3 — цилиндровая крышка; 4 — клапан; 5 — поршень; 6 — ушко (скобочка); 7 — шатун; 8 — паровыпускные отверстия; 9 — диск кривошипа; 10 — палец кривошипа; 11— вал двигателя; 12 — маховое колесо; 13 — стойка станины; 14 — подшипник стойки станины; 15 — задний подшипник; 16 — опорная плита; 17 — лапки крепления цилиндра.
Применение клапана вместо золотника сильно упрощает устройство и изготовление двигателя.
При верхнем положении поршня в цилиндре поршень упирается в стержень клапана и приподнимает его. Через открывшееся отверстие пар врывается в цилиндр, давит на поршень и заставляет его пойти вниз.
Клапан, упирающийся своим стержнем в поршень, под действием собственного веса тоже будет опускаться и через некоторое время закроет паровпускное отверстие, прекратив доступ пара в цилиндр.
Дальше поршень будет двигаться благодаря расширению пара в цилиндре. Стремясь занять больший объем, пар будет давить на поршень и толкать его дальше вниз.
Когда поршень достигнет нижнего положения в цилиндре, отработанный пар через открывшиеся паровыпускные отверстия выходит наружу.
Сила давления пара на поршень и движение поршня передаются при помощи шатуна 7 и кривошипа на вал 11, заставляя его вращаться вместе с закрепленным на нем маховиком 12. Маховик по инерции будет продолжать вращаться и после того, как пар перестанет действовать на поршень.
Обратный ход поршня в цилиндре вверх совершается с помощью кривошипа и шатуна за счет инерции вращающегося маховика.
Постройку модели начните с цилиндра 1.
