Перейти к публикации

Внимание! В связи с бесконтрольно плодящимися видеоблогерами размещение видеороликов в темах ограничено. Сообщение, в котором есть ссылка на youtube, не будет опубликовано до проверки модераторами. Если видео не представляет интереса, оно не будет опубликовано вообще. 

Iron_Donald

Паровой танк, гусеничное шасси, пароперегрев и куча плюшек

Рекомендованные сообщения

Всем привет!

 

 

Я студент 3го курса химтеха, и у меня есть идея. Модель, масса 10-15 кг, гусеничное шасси, двигатель паровой - пароперегрев (300-450С), 10 ата, компаунд схема 3го расширения (работа если возможно на вакуум), топливо- бутан (~220 грамм=1баллон), время работы 30-60 минут, полезный объем котла 3,5л, радиоуправление на базе Ардуино(+ датчики температуры, оборотов, давления) , наличие мини-электрогенератора на борту + возможность установки допоборудования (ИК камера, лампы, манипулятор)

 

Рассчеты ориентировочные. Время работы- 60 минут, КПД паровой машины (по топливу) - 5%. Теплота сгорания бутана 45,4 МДж/кг. Итого мощность 140 Вт. Жирно, но как есть. Пусть даже 100 Вт- неплохо. Давление 10 ата- для создания большого момента на валу.

 

Количество израсходованной воды велико- свыше 3,5л. Вопрос- возможно ли применение конденсатора смешения в моделях? (как вариант- уменьшение полезного обьема котла, размещение внешней емкости с холодной водой, конденсация паров и подача в котел небольшим поршневым насосом, теплоотдача баллону с газом- поглощение теплоты на газообразовние никто не отменял, но количество поглощаемого бутаном тепла из окр. среды (изотерм. процесс)- вопрос, не считал).

 

Рассчет машины(~1.5кг) буду делать исходя из котла (масса с водой~ 7-9 кг), есть его наброски в АвтоКАДе, выложу позже. Температура стенок не выше 175С, гидродинамику в котле не считал, температура топочных газов на выходе (предп.) 300С, при передаче воде 80% тепла, выделяющегося при сгорании, на испарение тратится около 2,2 кВт энергии (без учета потерь в окр. среду).

 

Электрогенератор самодельный (~1.5кг), на неодимовых цилиндрических магнитах, схему приложу позже КПД~50%: работа, затрачиваемая на вращение вала - 20-40Вт, вырабатываемая эл. мощность 10-20Вт, соответственно. Вырабатываемый переменный ток через выпрямитель под управлением Ардуино распределяется по рабочим частям машины (питательный насос, камеры, серво и т.п.) + зарядка бортового стартерного аккумулятора.

 

Конструкционных, инженерных и технологических вопросов у меня масса, но пока главные из них:

 

1. В принципе, это реализуемо?

2. Возможно ли применение такого давления?

3. Возможно ли применение конденсатора смешения?

4. Насколько велики могут быть потери в механической части (редукторы, приводы, цепные передачи и т.п.) ? Я в вопросе потерь на трение не силен, без приблизительной схемы вам ответить сложно, понимаю, но м.б. сможете привести примеры. Очень важно для рассчета скорости модели, "черепашку 0,5км/ч" иметь в результате не хочется. 3-5км/ч - будет просто супер.

5. Котел. Существует множество схем- знаю, но не разбирался. Ввиду отсутствия у меня времени прошу привести схему котла, наиболее подходящего под заданные параметры (расход газа, и т.п.). Желательно горизонтальный. В длину, наверно, можно ограничиваться 30-50 см, на худой конец с доработкой можно будет под углом 30-40 градусов к горизонтали поставить.

 

Так же если есть замечания по рассчетам, пожелания и соображения- просьба писать, обсудим =)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Праобразом послужила модель в случайно попавшейся на Ютубе видюшке, ссылка на сайт автора http://www.crabfu.com/steamtoys/rcsteamtank_v3/

Еще одно видео- масса модели почти 9 кг, интересна механическая часть- подвеска, передачи и т.п.:

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

здравствуй товарищ, давай начну по порядку. насчет реально ли - не знаю какое у тебя оборудование. но идея супер -пупер амбициозная, сомневаюсь что осилишь.... хотя я не знаю что за арсенал у тебя. по поводу сайта я тоже повторить хотел но я пообщался с создателем. не свой человек. объясню почему. все узлы модели- покупные. то есть выпускаемые заводами в японии... я нисколько не хочу принизить вас, но мне кажется что добиться заводского японского качества у вас почти нет шансов. а вообще не понимаю я моделей из покупных деталей .. .

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Давление в 10 ата на мой взгляд слишком низкое при перегреве 300-450 градусов, думаю тут ошибка на порядок. Моё замечание справедливо для флэш-котла.

Изменено пользователем Василий Тулун

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Здравствуйте, Iron_Donald. Поддерживаю когллег - задача амбициозная, но вполне выполнимая при условиях 1) очень серьезного подхода; 2) соответсвующего финансирования. Если со вторым, как говорится, все дело в ваших карманах, то в первом видны явные пробелы.

Не хочу обидеть, но приведенные исходные данные не совсем реальны, а расчеты (если таковые были) ошибочны.

По- моему стоит еще раз взять калькулятор и прикинуть мощность паровой машины. Вот эти зависимости для начала подойдут, чтобы определить необходимые усилия и размеры цилиндра http://www.chipmaker...ttach_id=448041

Зная параметры машины (диаметр и количество цилиндров, ход, кол-во оборотов, одно и двустороннего действия) можно определить расход пара, а затем только приступить к расчету котла. Мне например понравилась простая методика расчетов Харриса (в теме "Модельные котлы").

 

Будем реалистами. В котлах таких масштабов максимум на что можно расчитывать при перегреве пара это + 70 - 1000С. В реальных паровозах самые лучшие системы добивались перегрева + 150 в лучшем случае. У Вас при давлении 0,1 МПа температура насышенного пара 180 град, а перегретого будет при очень хорошем раскладе около 250.

 

Вопрос применеия машины с компаунд системой тоже сомнителен. Эти системы хорошо работают на стационарных аппаратах, где нагрузки и режимы более стабильны. В мобильных устройствоах практика показала их нецелесообразность.

post-50217-016792900 1338279732_thumb.jpg

Совсем теряется смысл компаунда с перегретым паром:

post-50217-045571900 1338279799_thumb.jpg

 

Так что, если позволите, мой совет - просчитайте механику и теплотехнику. Всякие штучки типа РУ и видеокамер это уже более поздний этап оснащения, когда машина а принципе будет работать.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

мне кажется что добиться заводского японского качества у вас почти нет шансов

 

Не увидел я там заводского качества (наверное не туда смотрел), проект не столько амбициозен сколь трудоемок и самое главное в нем плюшевый пилот, будет плюшевый песик все остальное приложется само сабой! Дерзайте!! :hi:

Изменено пользователем Оливер Перри

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Давление 10 ата

А что такое ата? Ат, ати, атм знаю, ата - нет. :unknw:

У Вас при давлении 0,1 МПа температура насышенного пара 180 град, а перегретого будет при очень хорошем раскладе около 250.

10 атм = 1 МПа.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Ну конечно 10 атм = 10 бар = 1000 кПа = 10,2 кг/см2 = 1МН/м2 = 1 МПа. При запарке на работе ошибочка вышла :sorry: .

Но с температурой все верно 1МПа давления насыщенного пара соответствует температуре 179,9 о С.

Изменено пользователем Gartman

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

компаунд схема 3го расширения

Кстати да. Компаунд машина, при нахождении в цилиндре высокого давления поршня в ВМТ или НМТ, без дополнительных приспособлений с места не тронется. И на видео и на сайте просто трёхцилиндровая машина с качающимися цилиндрами.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Но с температурой все верно 1МПа давления насыщенного пара соответствует температуре 179,9 о С.

И здесь согласен, правда у меня таблица наоборот: давление от температуры. 179°с - 979.09 кПа, 180°с - 1001.9 кПа. :)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Не увидел я там заводского качества (наверное не туда смотрел)

Ну конкретно в этом примере очевидно он краской все замазал))) Я общался с тем человеком, он честно сказал что машина и котел, а так же вся паровая арматура и радиоуправление - покупные. даже фирму назвал, но вспомнить сейчас не могу.

 

P.S. Уважаемый Gartman! А можно с вами как то связаться, а то мое гуманитарное образование не дружит с математикой((( Есть одна задумка модели, нужна помощь в расчетах.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Чеж не можно, пишите в личку. В меру знаний и времени постараюсь помочь.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

А в чём смысл греть котёл газом? На газу эффективнее сделать ДВС. А классический паровой двигатель должен работать на дровах и угле.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Iron_Donald Если вы распологаете станочной базой самым лучшим двигателем будет роторный.

Он при малой массе и размере обладает неплохой мощностью, клапанов нет и крутящий момент более ровный. Присмотритесь к пневмодвигателю от шуруповертов, после небольшой переделки его можно будет питать паром высокой температуры. А котел либо прямоточный (в вашем случае при отсутствии термостатов и систем управления горелками и подачи воды он будет непрерывного действия, а значит электротрансмиссия) или жаротрубный. Насчет котла обратитесь к тов. Gartmanу он в этом деле хорошо подкован.

P.S. Электротрансмиссия избавит вас от 60% гемороя при компоновке машины.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Очень рад, что так много людей за короткий промежуток времени обратили внимание на эту тему.

 

assa321, По поводу компаунда в моделях- я не видел НИ ОДНОЙ модели, будь то видео или фото, работающей по такой схеме, только многоцилиндровые, не менее 2х (кроме показательных моделей), что вполне логично.

Оливер Перри, японское качество и т.п. - это про моделиста под ником Crabfu, он собрал модели как конструктор из покупных деталей.

 

Ulfwaldr, не имеет смысла все покупать, но и все самому изготавливать- тоже. И вы, думаю, согласитесь, что проще купить набор необходимых шестерней, болтов, нежели самому точить все эти эвольветные поверхности =)

Cerusader, выбор газа обусловлен множеством факторов - высокая температура сгорания "с ходу", т.е. с первых секунд горения, полнота сгорания, высокая теплота сгорания, компактность источника, простота регулирования мощности, при использовании с медными трубами при небольшом недостатке воздуха можно легко восстановить поверхность окислившейся меди несгоревшим бутаном - улучшится теплоотдача топочные газы-стенки трубок. По поводу паровых машин- они в принципе неэффективны =D КПД говорит сам за себя.

Gartman, Да, я уже нашел в теме про котлы книгу Харриса, но её изучение затрудняется (ввиду недостатка времени) необходимостью её перевода и использования автором "внесиситемных" единиц. Применение перегретого пара считаю необходимым, т.к. не вижу смысла испарить воду, затем чтобы она сконденсировалась, не совершив полезной работы- а это (поправьте меня, если неправ) будет происходить, учитывая дросселирование пара, теплообмен с окр. средой (цилиндры, трубки, подводящие пар), плюс увеличенный расход воды на этот самый бесполезный конденсат.

По поводу изображений: разрешение низко, надписи на рисунке трудноразличимы. Будет здорово, если вы укажете источник (Книга, год, автор, страница). Насчет того, что видно отчетливо. Ну тут совсем все хорошо=) Интегрируем в пределах от 0 до 180/ от 180 до 360 (есть разница???), делим пополам- находим средний момент. В крайних точках- минимальный и максимальный. К рассуждениям о двигателе, сила с которой действует поршень на шток зависит от площади поршня и давления пара, вполне логичный путь увеличения силы- увеличение или первого или второго. Увеличивая площадь- мы увеличиваем диаметр цилиндра, или же применяем несколько небольших с общим сечением, равным сечению большого- НО, это приведет к увеличению количества деталей, массы, трущихся поверхностей, и, как следствие, к ощутимому росту потерь на трение. С большим давлением другая проблема- герметизация, в частности сальник. Что касается перегрева- вот тут, откровенно говоря я в недоумении. Котел- это по сути теплообменник, температура в нем по ходу движения топочных газов меняется по логарифму+ отклонения, зависящие от конструкции. То есть для получения перегретого пара небходимо лишь разместить пароперегреватель в нужном месте, можно даже в первой трети/четверти пламени горелки на худой конец. К теме компаунда ещё вернусь- пишу ответ наспех. Книга, по которой я смотрю свойства воды: М.П.Вукалович "Термодинамические свойства воды и водяного пара", Машгиз, Москва 1995.

 

Конретных чисел я не привожу- прошу меня простить, понимаю, что по-хорошему нужные конкретные данные, а не "больше/меньше".

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

не имеет смысла все покупать, но и все самому изготавливать- тоже. И вы, думаю, согласитесь, что проще купить набор необходимых шестерней, болтов, нежели самому точить все эти эвольветные поверхности =)

 

Согласен, хотя болты и шестерни это несколько другой разряд)) Надеюсь вы уловили основную суть того сообщения. Ибо если впасть в крайности то придется в шахту за рудой вначале)))

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Мой пост видимо просто проигнорили.

Насчет компаунда. Эти машины целесобразны только при сильном перегреве пара до 200-300С

и начальном давлении до 10атм. Иначе второй поршень будет просто бесполезным грузом потому что пар из первого потеряет почти все давление и температуру, а значит и всю потенциальную энергию на расширение.При такой компановке прийдется просчитывать теплосодержание пара при выходе из 1й ступени во вторую. Построить по принципу один цилиндрик больше другой меньше можно ,но он либо будет работать либо нет.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

согласен. В моделях чем проще тем лучше (что-то подсказывает, что не только в моделях). Насколько известно, даже в СССР отказались от компаундов в итоге, тем более, что модель точно не предназначена для чего-то кроме удовольствия. А раз так, то пониже кпд, повыше мощи

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Специально для Iron_Donald привожу источники приведенных мной цитат:

post-50217-053946800 1338482619_thumb.jpg

post-50217-089163300 1338482642_thumb.jpg

Цитата из главы 2 "Сила тяги"

 

"Курс паровозов" - двухтомник. Первый том о котлах, второй - машина, экипаж, тендер. Оба тома содержат массу аналитической информации и расчетов.

 

Расчет кинематики полноразмерных паровых машин вполне подойдет для небольших устройств (тригонометрические функции действуют независимо от масштаба). А вот теплотехника паровозного котла не масштабируется. Как правило, в меньших размерах невозможно получить максимальные параметры пара, в т.ч. перегрев. Для самых совершенных паровозов темп. перегретого пара не превышала 350 С. Сомневаюсь, что в небольшом котле можно добиться хотя бы половины такой степени перегрева.

 

Но лично мое мнение: перегрев в малых моделях нужен обязательно, компаунд - нет.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!

Зарегистрировать аккаунт

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.

Войти сейчас

  • Сейчас на странице   0 пользователей

    Нет пользователей, просматривающих эту страницу.


×