蒸気動力 - 内燃機関からの動力。 DIYの蒸気エンジン

21.07.2023

体

木材火力発電所は、消費者に電力を供給する代替方法の 1 つです。

このような装置は、電源がまったくない場所でも、最小限のエネルギーコストで発電することができます。

薪を使った発電所は、夏の別荘やカントリーハウスの所有者にとって優れた選択肢になります。

長いハイキングや自然の中での娯楽を愛する人に適したミニチュアバージョンもあります。しかし、まず最初に。

特徴

木材火力発電所は決して新しい発明ではありませんが、現代の技術により、以前に開発された装置をある程度改良することが可能になりました。さらに、発電にはいくつかの異なる技術が使用されています。

さらに、固形燃料（木材、木材チップ、パレット、石炭、コークス）、一般的には燃えるものであればすべてがそのようなステーションの運営に適しているため、「木材の燃焼」という概念はいくぶん不正確です。

薪、あるいはその燃焼プロセスは、電気が発生する装置の動作を保証するエネルギー源としてのみ機能することがすぐにわかります。

このような発電所の主な利点は次のとおりです。

多種多様な固体燃料を使用できる能力とその入手可能性。
どこでも電気を手に入れることができます。
さまざまなテクノロジーを使用することで、さまざまなパラメータで電力を受け取ることができます（電話の通常の充電と産業機器に電力を供給する前にのみ十分です）。
主な電源だけでなく、停電が頻繁に発生する場合の代替としても機能します。

古典的なバリエーション

すでに述べたように、薪火力発電所では電気を生成するためにいくつかの技術が使用されています。その中でも古典的なものは蒸気動力、または単に蒸気エンジンです。

ここではすべてが単純です。薪やその他の燃料が燃焼すると、水が加熱され、その結果、水は気体状態、つまり蒸気になります。

発生した蒸気は発電機のタービンに供給され、回転することで発電機が発電します。

蒸気エンジンと発電機セットは単一の閉回路で接続されているため、タービンを通過した後、蒸気は冷却され、ボイラーに戻され、プロセス全体が繰り返されます。

このような発電所の計画は最も単純なものの 1 つですが、多くの重大な欠点があり、そのうちの 1 つは爆発性です。

水が気体状態に変化した後、回路内の圧力が大幅に上昇するため、圧力が調整されていない場合、パイプラインが破裂する可能性が高くなります。

最新のシステムでは圧力を調整する一連のバルブが使用されていますが、蒸気エンジンの動作には依然として継続的な監視が必要です。

さらに、このエンジンで使用される通常の水はパイプ壁にスケールを形成する可能性があり、これによりステーションの効率が低下します（スケールは熱伝達を妨げ、パイプの処理量を低下させます）。

しかし現在、この問題は蒸留水、液体、沈殿する精製不純物、または特殊なガスを使用することで解決されています。

しかし一方で、この発電所は部屋を暖房するという別の機能も実行できます。

ここではすべてが単純です。その機能（タービンの回転）を実行した後、蒸気は再び液体状態になるように冷却する必要があり、これには冷却システム、または単にラジエーターが必要です。

そして、このラジエーターを屋内に設置すると、その結果、そのようなステーションから電気だけでなく熱も受け取ることになります。

その他のオプション

しかし、蒸気エンジンは固体燃料発電所で使用される技術の 1 つにすぎず、家庭での使用に最も適しているわけではありません。

発電にも使用されます。

熱電発電機 (ペルチェ原理を使用);
ガス発生器。

熱電発電機

ペルチェ原理に従って構築された発電機を備えた発電所は、非常に興味深い選択肢です。

物理学者のペルチェはこの効果を発見しました。要約すると、2 つの異なる材料からなる導体に電気が流れると、一方の接点で熱が吸収され、もう一方の接点で熱が放出されるという事実になります。

さらに、この効果は逆です。導体の一方の側が加熱され、もう一方の側が冷却されると、そこで電気が発生します。

薪火力発電所では逆効果です。燃焼すると、さまざまな金属で作られた立方体で構成されるプレートの半分が加熱され（熱電発電機です）、その2番目の部分が冷却され（熱交換器が使用されます）、その結果、電気が発生します。プレート出力。

ただし、このようなジェネレーターにはいくつかのニュアンスがあります。その 1 つは、放出されるエネルギーのパラメーターがプレートの端の温度差に直接依存するため、それらを均一にして安定させるには電圧レギュレーターを使用する必要があることです。

2 番目のニュアンスは、放出されるエネルギーは単なる副作用であり、薪の燃焼中のエネルギーのほとんどは単に熱に変換されるということです。このため、このタイプのステーションの効率はあまり高くありません。

熱電発電機を備えた発電所には次のような利点があります。

長寿命 (可動部品なし)。
同時に、エネルギーが生成されるだけでなく、加熱や調理に使用できる熱も生成されます。
静かな動作。

ペルチェ原理を使用した木材火力発電所はかなり一般的なオプションであり、低電力消費者 (電話、懐中電灯) を充電するための電力のみを供給できるポータブル機器と、強力なユニットに電力を供給できる産業用機器として製造されています。

ガス発生器

2 番目のタイプはガス発生器です。このようなデバイスは、発電などのさまざまな用途に使用できます。

ここで注目に値するのは、そのような発電機自体は、主な役割が可燃性ガスを生成することであるため、それ自体は電気とは何の関係もありません。

このような装置の動作の本質は、固体燃料の酸化（その燃焼）の過程で、さまざまな目的に使用できる可燃性のもの（水素、メタン、CO）を含むガスが放出されることです。

たとえば、このような発電機は以前は自動車で使用されており、従来の内燃エンジンは排出ガスに対して完全に機能していました。

燃料の絶え間ない振動のため、一部の自動車運転者やオートバイ運転者はすでにこれらの装置を車に取り付け始めています。

つまり、発電所を構築するには、ガス発生器、内燃機関、および従来の発電機があれば十分です。

最初の要素ではガスが放出され、それがエンジンの燃料となり、出力で電気を得るために発電機のローターを回転させます。

ガス発生器による発電所の利点は次のとおりです。

ガス発生器自体の設計の信頼性。
得られたガスは、内燃エンジン (発電機の駆動源となる)、ガスボイラー、炉の作動に使用できます。
内燃機関と発電機の組み合わせによっては産業用でも電気を得ることが可能です。

ガス発生器の主な欠点は、ガスを取得するためのすべてのプロセスが行われるボイラー、その冷却および精製システムを含める必要があるため、設計が煩雑であることです。

そして、この装置が発電に使用される場合、ステーションには内燃機関と発電機も含める必要があります。

工場製発電所の代表格

熱電発電機とガス発電機のこれらのオプションが現在優先事項であるため、家庭用および産業用の両方で使用するために既製のステーションが製造されていることに注意する必要があります。

以下にそのいくつかを示します。

炉「インディギルカ」;
ツーリストオーブン「BioLite CampStove」;
発電所「BioKIBOR」。
ガス発生装置「キューブ」を使った発電所「エコ」。

炉「インディギルカ」。

ペルチェ熱電発電機を備えた、一般的な家庭用固体燃料ストーブ (Burzhayka ストーブタイプに従って製造)。

非常にコンパクトで車で持ち運びできるため、夏の別荘や小さな家に最適です。

薪の燃焼時の主なエネルギーは暖房に使われますが、同時に既存の発電機で電圧12V、出力60ワットの電気を得ることができます。

オーブン「BioLite CampStove」。

こちらもペルチェ原理を利用していますが、さらにコンパクト（重さわずか1kg）なのでハイキングなどにも持っていけますが、発電機の発電量はさらに少ないものの、充電には十分です。懐中電灯または電話。

発電所「BioKIBOR」。

熱電発電機も使用されていますが、これはすでに産業用バージョンです。

メーカーは、ご要望に応じて、5 kW ～ 1 MW の出力電力を提供するデバイスを製造できます。しかし、これはステーションの規模と燃料消費量に影響を与えます。

たとえば、100 kW を発電する設備では、1 時間あたり 200 kg の薪が消費されます。

しかし、エコ発電所はガス発電機です。その設計には、Cube ガス発生器、ガソリン内燃エンジン、および 15 kW の発電機が使用されています。

産業用の既製ソリューションに加えて、同じペルチェ熱電発電機を個別に購入できますが、ストーブはなく、任意の熱源で使用できます。

手作りステーション

また、多くの職人が自家製ステーション (通常はガス発生器をベースにしたもの) を作成し、それを販売しています。

これらすべては、即席の手段から独立して発電所を作成し、それを独自の目的に使用することが可能であることを示しています。

熱電発電機に基づいています。

最初のオプションは、ペルチェプレートに基づく発電所です。自家製のデバイスは、電話の充電、懐中電灯、またはLEDランプを使用した照明にのみ適していることがすぐにわかります。

製造には次のものが必要です。

炉の役割を果たす金属ケース。
ペルチェプレート (別売り);
USB 出力を備えた電圧レギュレーター。
冷却を提供する熱交換器または単なるファン (コンピュータークーラーを使用できます)。

発電所の作り方はとても簡単です。

私たちはオーブンを作ります。金属製の箱（コンピューターケースなど）を取り出し、オーブンに底がないように広げます。空気を供給するために下の壁に穴を開けます。上部にはヤカンなどを置けるすのこを設置できます。
プレートを後壁に取り付けます。
クーラーをプレートの上に取り付けます。
電圧レギュレータをプレートの出力に接続し、そこからクーラーに電力を供給し、消費者を接続するための結論も導き出します。

すべては単純に機能します。薪を燃やし、プレートが加熱されると、その端子で電気が生成され、電圧レギュレーターに供給されます。クーラーもそこから作動し始め、プレートを冷却します。

消費者を接続し、ストーブ内の燃焼プロセスを監視する（タイムリーに薪を投げる）ことだけが残っています。

ガス発生器をベースにしています。

発電所を作る 2 番目の方法は、ガス発生器を作ることです。このようなデバイスは製造がはるかに困難ですが、出力ははるかに大きくなります。

それを作るには、次のものが必要です。

円筒形の容器（分解したガスボンベなど）。これはストーブの役割を果たすため、燃料を積み込み、固体燃焼生成物を洗浄するためのハッチ、空気供給 (より良い燃焼プロセスを確保するには強制供給ファンが必要です) およびガス出口を提供する必要があります。
ガスが冷却される冷却ラジエーター（コイルの形で作ることができます）。
「サイクロン」タイプのフィルターを作成するための容量。
微細なガスフィルターを作成する能力。
ガソリン発電機セット (ただし、任意のガソリンエンジンおよび従来の 220 V 非同期電気モーターを使用できます)。

その後、すべてを単一の構造に接続する必要があります。ガスはボイラーから冷却ラジエーターに流れ、次にサイクロンと細かいフィルターに流れなければなりません。そしてその後にのみ、結果として生じるガスがエンジンに供給されます。

ガス発生器の製造の概略図です。実行は大きく異なる可能性があります。

たとえば、バンカーから固体燃料を強制的に供給するための機構を設置することが可能であり、ちなみに、これは発電機やさまざまな制御装置によっても電力供給されます。

ペルチェ効果を利用した発電所の作成は回路が単純なので特に問題はありません。唯一のことは、そのようなストーブの火は実質的に開いているため、何らかの安全対策を講じる必要があるということです。

しかし、ガス発生器を作成するときは、多くのニュアンスを考慮する必要があります。その中には、ガスが通過するシステムのすべての接続部の気密性を確保することが含まれます。

内燃エンジンが正常に動作するためには、高品質のガス浄化に注意する必要があります（ガス中の不純物の存在は容認できません）。

ガス発生器は大型であるため、屋内に設置する場合は適切な設置場所を選ぶとともに、通常の換気を確保する必要があります。

このような発電所は新しいものではなく、比較的長い間アマチュアによって製造されてきたため、多くのレビューが蓄積されています。

基本的にはどれもポジティブです。ペルチェ素子を備えた自家製ストーブであっても、このタスクに完全に対応できることが注目されます。ガス発生装置に関しては、現代の自動車にもそのような装置が設置されていることが、その有効性を示す良い例と言えます。

薪火力発電所のメリットとデメリット

薪を燃やす発電所は次のとおりです。

燃料の入手可能性。
どこでも電気を得ることができること。

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Packflyer で記事を書きたいとずっと思っていましたが、ついに決意しました。
私の最初の本格的なプロジェクトの 1 つは蒸気エンジンの製造でした。私は 12 歳でそれを始め、道具が増え、曲がった手が揃うまで約 7 年間続けました。

すべては蒸気機関に関するビデオや記事から始まり、その後、自分にとって何が悪いかを判断しました。当時のことを覚えていますが、電気スタンド用の電気を生成するためにそれを作りたかったのです。当時私が思っていたように、それは美しく、サイズが小さく、鉛筆の削りくずを加工し、窓に開けられた穴から高温のガスを通りに排出するために窓辺に立っていなければなりませんでした（これは実現しませんでした）。
その結果、やすり、木材、エポキシ、釘、ドリルを使って急いで図面を作成し、組み立てた最初のモデルの一部は醜く、機能しませんでした。

その後、一連の改善とバグへの取り組みが始まりました。その間、私はキャスターとして自分自身を試し、フライホイールを精錬するだけでなく（後に不要であることが判明しました）、描画プログラムKOMPAS 3D、AutoCAD（研究所で役に立ちました）の使い方も学ばなければなりませんでした。）。

しかし、どれだけ頑張っても、いつも何かがうまくいかなかった。彼は常にピストンとシリンダーの製造において必要な精度を達成できず、そのため焼き付きが発生したり、圧縮が行われなかったりして、エンジンが短時間しか作動しなかったり、まったく作動しなくなったりしていました。
特に問題となったのは、エンジン用の蒸気ボイラーの作成でした。どこかで見た簡単なスキームに従って、最初のボイラーを作ることにしました。通常のブリキ缶の開口端から密封された蓋が取り外され、エンジン用のチューブが取り外されました。ボイラーの主な欠点は、水を沸騰させてはいけないことでした。温度が上昇すると、はんだが溶ける可能性があります。そしてもちろん、いつものことですが、実験中に加熱が過剰に行われたため、小さな爆発が発生し、壁や天井に沿って高温の蒸気と錆びた水が放出されました...

その後、蒸気エンジンとボイラーの製造は数か月間停止されました。

父が趣味の旋盤を購入したことで、蒸気エンジンの開発が大きく前進しました。製造の品質とスピードの点で細部は時計仕掛けのように進みましたが、当初から蒸気機関を構築するための明確な計画がなかったため、途中ですべてが変更され、多くのさまざまな部品が蓄積されました。何らかの理由で拒否されたもの。

そしてそれは今日残っているもののほんの一部です。

最初のボイラーの悲しい説明を繰り返さないために、それを超メガ信頼性のものにすることが決定されました。

さらに安全性を高めるため、圧力計を設置しました。

ただし、このボイラーにはマイナス点があり、そのようなバンデューラを動作温度まで加熱するには、ガスバーナーで加熱するのに約20分かかります。
その結果、血と汗を流して、最終的には独自の蒸気エンジンが完成しましたが、鉛筆の削りくずには機能せず、最初の要件をほとんど満たしていませんでしたが、彼らが言うように、「それはうまくいきます」。

さて、ビデオ:

「蒸気機関」というと蒸気機関車やスタンレー・スチーマーの車両を思い浮かべることが多いですが、これらの機構の用途は輸送に限定されません。約 2000 年前に原始的な形で誕生した蒸気エンジンは、過去 3 世紀にわたって最大の電力源となり、現在では蒸気タービンが世界の電力の約 80% を生産しています。このようなメカニズムの背後にある物理的な力の性質をより深く理解するには、ここで提案する方法のいずれかを使用して、普通の材料から独自の蒸気エンジンを作成することをお勧めします。開始するには、ステップ 1 に進みます。

ステップ

ブリキ缶の蒸気エンジン（子供用）

アルミ缶の底を6.35cmの距離で切り取ります。 金属ハサミを使用して、アルミ缶の底を高さの約 3 分の 1 まで均等に切ります。

ペンチでベゼルを曲げて押します。鋭いエッジを避けるために、缶の縁を内側に曲げてください。この操作を行うときは、怪我をしないように注意してください。

瓶の底を内側から押して平らにします。ほとんどのアルミニウム飲料缶は、内側に湾曲した丸い底を持っています。指で底を押すか、底が平らな小さなガラスを使用して、底を平らにします。

瓶の反対側に、上部から 1.3 cm 後ろに下がって 2 つの穴を開けます。 穴を開けるには、紙の穴あけパンチとハンマー付き釘の両方が適しています。直径 3 ミリメートル強の穴が必要になります。

瓶の中央に小さな加熱キャンドルを置きます。ホイルを丸めてキャンドルの下と周りに置き、キャンドルが動かないようにします。このようなキャンドルは通常、特別なスタンドに入っているため、ワックスが溶けてアルミ缶に流れ込むことはありません。

長さ15～20cmの銅管の中央部分を鉛筆に2～3回巻きつけてコイルを作ります。 3 mm のチューブは鉛筆の周りで簡単に曲がります。瓶の上部を横切るのに十分な量の湾曲したチューブと、各側面にさらに 5 cm の直線が必要です。

チューブの端を瓶の穴に挿入します。蛇行の中心がキャンドルの芯の上にある必要があります。チューブの両側の直線部分が同じ長さであることが望ましい。

パイプの端をペンチで直角に曲げます。チューブの直線部分を曲げて、缶の異なる側面から反対方向に見えるようにします。それからまた瓶の底の下に落ちるように曲げます。すべての準備ができたら、次のことが判明するはずです。チューブの蛇行部分はキャンドルの上の瓶の中央にあり、瓶の両側で反対方向を向いている2つの傾斜した「ノズル」に入ります。

瓶を水の入ったボウルに浸し、チューブの端を浸します。「ボート」は水面にしっかりと固定されている必要があります。チューブの端が十分に水に浸かっていない場合は、瓶を少し重くしてみてください。ただし、決して溺れてはいけません。

チューブを水で満たします。最も簡単な方法は、一方の端を水に浸し、もう一方の端をストローのように引っ張ることです。チューブの一方の出口を指で塞ぎ、もう一方の出口を蛇口からの水流の下に置き換えることもできます。

キャンドルに火を付けます。しばらくすると、チューブ内の水が加熱され、沸騰します。それが蒸気に変わると、「ノズル」から出て、瓶全体がボウル内で回転し始めます。

ペイント缶スチームエンジン（大人用）

4 リットルの塗料缶の底近くに長方形の穴を開けます。瓶の底近くの側面に、15 x 5 cmの水平の長方形の穴を開けます。
- この缶 (およびもう 1 つの使用済み缶) にはラテックス塗料のみが入っていることを確認し、使用前に石鹸水でよく洗う必要があります。
12 x 24 cmの金属メッシュのストリップを切ります。各端から長さに沿って 90 度の角度で 6 cm 曲げます。 6 cmの「脚」が2本付いた、12 x 12 cmの正方形の「プラットフォーム」が完成します。「脚」を下にして、切った穴の端に合わせて瓶に置きます。

蓋の周囲に半円状の穴を作ります。次に、缶の中で石炭を燃やして蒸気エンジンに熱を供給します。酸素が不足すると、石炭は燃えにくくなります。瓶に必要な通気性を持たせるために、蓋にドリルまたはパンチで穴をいくつか開け、端に沿って半円を形成します。
- 理想的には、通気孔の直径は約 1 cm である必要があります。
銅管からコイルを作ります。直径6mmの軟銅管を約6m取り、端から30cmを測り、そこから直径12cmで5回巻き、残りの長さを8×15回曲げます。直径cm、残り約20cmが目安です。

コイルの両端をカバーの通気孔に通します。コイルの両端が上を向くように曲げ、両方をカバーの穴の 1 つに通します。パイプの長さが十分でない場合は、曲がりの 1 つを少し戻す必要があります。

蛇紋石と木炭を瓶に入れます。サーペンタインをメッシュプラットフォーム上に置きます。コイルの周囲と内部の空間を木炭で満たします。蓋をしっかり閉めてください。

小さい瓶にチューブ用の穴を開けます。リットル瓶の蓋の中央に直径 1 cm の穴を開け、瓶の側面に直径 1 cm の穴を 2 つ開けます (1 つは瓶の底の近くに、2 つ目はその上にあります)。蓋。

密閉したプラスチックチューブを小さい瓶の横穴に挿入します。銅管の端を使用して、2 つのプラグの中央に穴を開けます。長さ 25 cm の硬質プラスチックチューブを一方のプラグに挿入し、同じ長さ 10 cm のチューブをもう一方のプラグに挿入します。プラグにしっかりと収まり、少し外が見えるはずです。長い方の管のコルクを小さい瓶の底の穴に挿入し、短い方の管のコルクを上の穴に差し込みます。チューブをクランプで各プラグに固定します。

大きい瓶のチューブを小さい瓶のチューブに接続します。ストッパーチューブを大きい瓶の通気口から反対側に向けて、小さい瓶を大きい瓶の上に置きます。金属テープを使用して、チューブを下部プラグから銅コイルの下部から出ているチューブに固定します。次に、コイル上部から出ているチューブにトッププラグから同様にチューブを固定します。

銅管をジャンクションボックスに挿入します。ハンマーとドライバーを使用して、丸い金属製の電気ボックスの中心を取り外します。止め輪を使用してクランプを電気ケーブルの下に固定します。 1.3 cm の銅チューブを 15 cm ケーブルタイに挿入し、チューブがボックスの穴から数センチ下に突き出るようにします。この端の端をハンマーで内側に向けて鈍くします。チューブのこの端を小さい瓶の蓋の穴に挿入します。

ダボに串を差し込みます。普通の木製バーベキュー串を長さ 1.5 cm、直径 0.95 cm の中空の木製ダボの一端に差し込みます。
- エンジンの作動中、スキュワーとダボは「ピストン」として機能します。ピストンの動きをよく見るために、小さな紙の「旗」を取り付けることができます。
エンジンを作業できるように準備します。上部の小さい缶からジャンクションボックスを取り外し、上部の缶を水で満たし、缶の 2/3 が水で満たされるまで銅コイルに水をあふれさせます。すべての接続部に漏れがないか確認してください。瓶の蓋をハンマーで叩いてしっかりと締めます。ジャンクションボックスを上部の小さなジャーの上の所定の位置に戻します。
エンジンをかけろ！新聞紙を丸めてエンジン下部のネットの下のスペースに置きます。炭に火が着いたら、20～30分ほど燃やします。コイル内の水が加熱されると、蒸気が上部バンクに蓄積され始めます。蒸気が十分な圧力に達すると、ダボと串が押し上げられます。圧力が解放されると、ピストンは重力によって下降します。必要に応じて、串の一部を切り取ってピストンの重量を軽減します。軽いほどピストンが「浮く」ことが多くなります。ピストンが一定のペースで「歩く」ような重さの串を作るようにしてください。
- ヘアドライヤーを使用して通気口への空気の流れを増やすことで、燃焼プロセスをスピードアップできます。
おげんきで。自作の蒸気機関の作業や取り扱いには注意が必要であることは言うまでもないと思います。屋内では絶対に走らせないでください。枯れ葉や張り出した木の枝などの可燃物の近くでは絶対に使用しないでください。エンジンはコンクリートなどの固体の不燃性表面上でのみ作動させてください。子供や青少年と一緒に作業している場合は、彼らから目を離さないでください。エンジン内で木炭が燃えているときは、子供や青少年はエンジンに近づかないでください。エンジンの温度がわからない場合は、非常に高温なので触れてはいけないと考えてください。
- 上部の「ボイラー」から蒸気が出ることを確認してください。何らかの理由でピストンが動かなくなった場合、小さい缶の内部に圧力が高まる可能性があります。最悪の場合、銀行が爆発する可能性があります。 とても危険な。

プラスチックボートに蒸気エンジンを置き、両端を水に浸して蒸気おもちゃを作ります。プラスチックのソーダまたは漂白剤のボトルから単純なボートの形を切り取って、おもちゃをより「環境に優しい」ものにすることができます。

たとえアスリートがすでに船のモデルのコピーを作成する豊富な経験を持っていたとしても、それでも、新しい超小型容器を設計するとき、彼は必然的に問題、つまり将来のコピーにどのエンジンを搭載するかという問題に直面することになります。加熱または圧縮 - 燃料、騒音抑制、振動に問題が発生します。電気の！しかし、特に蓄電器の質量が大きいことを考えると、欠点がないわけではありません。

そして、最もカラフルな方法を選択して、たとえば蒸気船のコピーに本物のミニチュア蒸気エンジンを使用してみてはいかがでしょうか。一見難しそうに見えたこのアイデアを実装する試みは、非常に興味深い結果をもたらしました。

まず第一に、エンジンについて直接説明します（蒸気設備にはさらに多くの大きなコンポーネントが含まれています）。十分な作業量のモデル ICE に基づいて作成する方が簡単です。ちなみに、「Kometa」MD-5のようなモーターは、通常の光るパフォーマンスでは完全に動作しないことを長い間確立しており、これらの目的によく適しています。蒸気バージョンの場合は、新しいシリンダーライナーを作成し、蒸気を逃がすための出口窓のみをその中に作るのが最善です。バイパス (パージ) ウィンドウは必要ありません。バイパス (パージ) ウィンドウがないと、モーターのクランクケースが閉じられ、ユニットの動作中にクランクケース内に十分な量のオイルを維持できます。

蒸気発電所の作業の次の段階は、水とガソリンまたはその他の液体燃料用の 2 つのタンクの製造です。水タンクは、少なくとも0.8〜1 mmの厚さの真鍮またはステンレス鋼の厚いシートからはんだ付けされます（極端な場合には、厚い屋根鉄が適しています）。材料の選択は、水タンクが設備の動作中に蒸気システム全体と同じ圧力下にあるという事実によるものです。燃料タンクはそれほど強度がなく、容量も小さい可能性があります。その寸法は実用的な方法で選択されます。

設備の最も重要なコンポーネントの 1 つは蒸気ボイラーです。その設計は図面から明らかであり、誰もが自分の希望と能力に基づいてボイラー要素を製造するための材料と技術を選択できます。

1 - 燃料供給パイプ (銅、Ø 3 mm)、2 - 熱交換器 - 蒸発器、3 - ノズル供給パイプ (銅、Ø 3 mm)、4 - 蒸気抽出パイプ、5 - 水蒸発器 (チューブ Ø 3 ～ 4 mm) ）、6 - 火炎に空気を供給するためのブラインド、7 - ノズル、8 - ノズル取り付けユニット、9 - 下部チャンバー、10 - 蒸発器への給水パイプ、11 - ハウジングパイプ。

熱交換器 - 燃料蒸発器は、古い気圧計の銅製の箱から、または薄い銅管のコイルの形で作ることができます。燃料噴射ノズルはトイレ用噴霧器を転用。

1 - ボイラーからエンジンへの蒸気供給パイプ、2 - 真鍮のバルブ本体、3 - スプリング、4 - ボールバルブ。バルブがエンジンピストンの底部で機能するには、プッシャーロッドを中央に取り付ける必要があります。ピストンが上死点に近づくと、ボールバルブがボールバルブを押し上げ、次の部分が入るようにする必要があります。圧力のかかった蒸気のこと。

1 - 本体 (屋根鉄または真鍮板)、2 - フィラーネック (気密に閉じる)、3 - バルブ (自転車またはオートバイのニップル)、4 - 消耗品のタップバルブ。

蒸気エンジンをテストするための準備は難しくありません。改造された内燃機関のクランクケースに機械油が注入されます。プラグは標準キャブレターディフューザーに挿入されます (オイルは機械を約 50 時間運転した後に交換する必要があります)。タンクにはそれぞれ水 (蒸気システムでのスケールの形成を防ぐために蒸留水が望ましい) と任意のブランドのガソリンが充填されます。両方のタンクは密閉されています。次に、点火した乾燥アルコールの錠剤を蒸気ボイラーの下部に置き、タンクにはんだ付けされたニップルから空気がポンプで送り込まれ、過剰な圧力が発生します。これで、消耗品の蛇口バルブを開けることができます。しばらくして、燃料蒸発熱交換器が温まると、ボイラーの火炎システムは自動モードに切り替わり、加圧されたガソリンがノズルノズルに常に供給されます。エンジンを動作させるには、クランクシャフトを数回回転させるだけで十分です。モーターの速度は水の供給量と炎の高さによって制御されます。

19世紀初頭にその拡大が始まりました。そしてその時点ですでに、産業目的の大きなユニットだけでなく、装飾的なユニットも建設されていました。彼らの顧客のほとんどは、自分自身と子供たちを楽しませたいと考えていた裕福な貴族でした。蒸気機関が社会生活にしっかりと定着した後、装飾用機関車が大学や学校で教育モデルとして使用され始めました。

今日の蒸気機関

20 世紀初頭、蒸気エンジンの重要性は低下し始めました。装飾用ミニエンジンを製造し続けた数少ない企業の 1 つが英国の会社 Mamod で、現在でもそのような装置のサンプルを購入できます。しかし、そのような蒸気機関の価格は優に200ポンドを超え、数晩の装身具としてはそれほど安くはありません。さらに、あらゆる種類のメカニズムを自分で組み立てるのが好きな人にとって、自分の手で簡単な蒸気エンジンを作成することははるかに興味深いです。

とてもシンプルです。火は水の大釜を加熱します。温度の作用により、水は蒸気に変わり、ピストンを押します。タンク内に水がある限り、ピストンに接続されたフライホイールが回転します。これは蒸気エンジンの標準的なレイアウトです。ただし、モデルを組み立てて、まったく異なる構成を作成することもできます。

さて、理論的な部分から、もっとエキサイティングな話に移りましょう。自分の手で何かをすることに興味があり、そのようなエキゾチックな機械に驚いている場合、この記事はあなたのためのものです。その中で、自分の手で蒸気エンジンを組み立てるさまざまな方法について喜んでお話しします。手。同時に、仕組みを作る過程そのものが、動き出す喜びに他なりません。

方法 1: DIY ミニ蒸気エンジン

それでは、始めましょう。最も単純な蒸気エンジンを自分の手で組み立ててみましょう。図面、複雑なツール、特別な知識は必要ありません。

まず、飲み物の下から飲みます。下3分の1を切り落とします。その結果、鋭利なエッジが得られるため、ペンチで内側に曲げる必要があります。手を切らないように慎重に作業を行います。ほとんどのアルミ缶の底は凹んでいるため、水平にする必要があります。硬い表面に指でしっかりと押すだけで十分です。

得られた「ガラス」の上端から1.5 cmの距離に、互いに反対側に2つの穴を開ける必要があります。直径が少なくとも3 mmである必要があるため、これには穴パンチを使用することをお勧めします。瓶の底に装飾用のキャンドルを置きます。次に、いつものテーブルホイルを用意し、しわを付けて、ミニバーナーの四方を包みます。

ミニノズル

次に、長さ 15 ～ 20 cm の銅管を用意します。これが構造を動かすための主要な機構となるため、内部が空洞であることが重要です。チューブの中央部分を鉛筆に2、3回巻き付けて、小さな螺旋を作ります。

次に、湾曲した場所がキャンドルの芯の真上に配置されるように、この要素を配置する必要があります。これを行うために、チューブに文字「M」の形状を与えます。同時に堤防に開けた穴を通って下る区間も展示します。したがって、銅管は芯の上にしっかりと固定されており、その端は一種のノズルになります。構造体を回転させるには、「M エレメント」の両端を異なる方向に 90 度曲げる必要があります。蒸気エンジンの設計が完了しました。

エンジン始動

瓶は水の入った容器に入れられます。この場合、チューブの端がその表面の下にあることが必要です。ノズルの長さが足りない場合は、缶の底に小さな重りを追加できます。ただし、エンジン全体が沈まないように注意してください。

次に、チューブを水で満たす必要があります。これを行うには、一方の端を水に下げ、もう一方の端をチューブを通しているかのように空気を吸い込みます。瓶を水の中に下げます。キャンドルの芯に火をつけます。しばらくすると、らせんの中の水が蒸気に変わり、圧力がかかってノズルの両端から噴き出します。瓶はコンテナ内で十分な速さで回転し始めます。こうして私たちは自分で作る蒸気エンジンを手に入れることができました。ご覧のとおり、すべてがシンプルです。

大人向けの蒸気機関模型

では、タスクを複雑にしてみましょう。もっと本格的な蒸気機関を自分の手で組み立ててみましょう。まず、塗料の缶を用意する必要があります。完全にきれいであることを確認する必要があります。底から2〜3 cmの壁に、15 x 5 cmの寸法の長方形を切り取り、長辺が瓶の底と平行に配置されます。金属メッシュから12 x 24 cmの面積の部分を切り出し、長辺の両端から6 cmを測定し、これらの部分を90度の角度で曲げます。面積12 x 12 cm、脚6 cmの小さな「プラットフォームテーブル」を入手し、得られた構造を缶の底に取り付けます。

蓋の周囲にいくつかの穴を開け、蓋の半分に沿って半円状に配置する必要があります。穴の直径は 1 cm 程度が望ましいですが、これは内部の適切な通気を確保するために必要です。蒸気エンジンは、火元に十分な空気がないと正常に作動しません。

主な要素

銅管からスパイラルを作ります。約 6 メートルの 1/4 インチ (0.64 cm) の軟銅チューブが必要です。端から30cmを測り、ここから直径12cmの螺旋を5周する必要があります。パイプの残りの部分は直径 8 cm の 15 個のリングに曲げられ、反対側の端には 20 cm の自由なチューブが残るはずです。

両方のリード線を瓶の蓋の通気孔に通します。直線部分の長さがこれに十分ではないことが判明した場合は、らせんを 1 回転曲げずに戻すことができます。石炭はあらかじめ設置されたプラットフォームに置かれます。この場合、スパイラルはこのサイトの真上に配置する必要があります。石炭はターンの間に慎重に配置されます。これで銀行を閉めることができます。その結果、エンジンに動力を供給する火室が完成しました。蒸気エンジンはほぼ自分の手で完成しました。少し残った。

水槽

次に、別の塗料の缶を用意する必要がありますが、サイズは小さくなります。蓋の中央に直径1cmの穴が開けられ、さらに2つの穴が瓶の側面に開けられ、1つはほぼ底に、もう1つは蓋自体の上部にあります。

彼らは2つのクラストを取り、その中心に銅管の直径から穴が作られます。 25 cmのプラスチックパイプを一方のクラストに、もう一方のクラストに10 cm挿入し、端がコルクからかろうじて覗くようにします。長い管が付いたクラストを小さな瓶の下の穴に挿入し、短い管を上の穴に挿入します。底の穴が大きい缶の通気路の反対側になるように、小さい缶を大きい塗料缶の上に置きます。

結果

結果は次のデザインになるはずです。小さな瓶に水を注ぎ、底の穴を通って銅管に流れ込みます。らせんの下で火が燃え上がり、銅製の容器が加熱されます。熱い蒸気がチューブの中を上がっていきます。

この機構を完成させるには、銅管の上端にピストンとフライホイールを取り付ける必要があります。その結果、燃焼の熱エネルギーがホイール回転の機械的な力に変換されます。このような外燃エンジンを作成するには、膨大な数の異なるスキームがありますが、それらのすべてに常に 2 つの要素 (火と水) が関与しています。

このデザインに加えて、蒸気のものを組み立てることもできますが、これは完全に別の記事の資料です。