Odrzutowy silnik pulsacyjny
Spis treści
Wstęp
W posiadanym przez nas katalogu pomocy naukowych z 1963r. znajdują się dwie pomoce naukowe, których użycie grozi trwałym kalectwem lub nawet utratą życia. Tak się składa, że obydwie znajdują się na stronie 86.
Jedną z nich jest parowy młynek odrzutowy nr kat. V4-14. Mimo niepozornych rozmiarów został przez nas zaklasyfikowany w kategorii "przedmiotów niebezpiecznych" z uwagi na zagrożenie stania się "granatem parowym". Ale nie będziemy go dziś opisywać.
Parowy młynek odrzutowy nr kat. V4-14.
Zbliżenie jednej z dwóch dysz wylotowych (dysza zaznaczona strzałką). Skala w cm.
Drugą z tych pomocy naukowych jest silnik odrzutowy – model działający, nr kat. V4-10.
Pomoc dydaktyczna
Wspomniany model V4-10 jest modelem zaworowego pulsacyjnego silnika odrzutowego. Dodajmy, że w zamyśle swoich konstruktorów miał on być w pełni funkcjonalnym silnikiem odrzutowym. W charakterze paliwa przewidziano użycie benzyny samochodowej. Silnik ten był wyposażony w podwozie z kołami i torowisko na którym zamontowano siłomierz. Tak. Silnik ten miał się wykazywać mierzalną siłą ciągu.
Widok z boku, w porównaniu do zapłonowej świecy samochodowej.
Widok wlotu do silnika.
Przyłącze pompki, zbiornik paliwa i zawór paliwa.
Zamontowana świeca zapłonowa.
Zdemontowana dysza umożliwiająca regulację długości silnika.
Oczywiście ktoś postronny może zadać pytanie "co w tym dziwnego"? W końcu silniki tego typu i rozmiaru naprawdę posiadają spory ciąg i były, a nawet nadal są stosowane w modelarstwie lotniczym. Zamiast odpowiedzi, przypomnimy tylko, że jest to pomoc naukowa - stworzona do używania w szkole, dla demonstracji działania silnika odrzutowego uczniom 7 klasy(?) - czyli mniej więcej 14-to latkom.
Elementy składowe głowicy silnika.
Głowica od strony komory spalania.
Głowica od strony wlotu powietrza.
Zbliżenie wlotu powietrza.
Zmontowana głowica.
Instrukcja
Co na ten temat mówi instrukcja? Niestety nie dysponujemy pełną wersją instrukcji. Dostępna jest tylko wersja skrócona z katalogu z 1963r.:
"Silnik odrzutowy składa się z czterech zasadniczych części: właściwego silnika, wózka ze zbiornikiem paliwa, toru (szyn) oraz urządzenia do pomiaru siły ciągu silnika (dynamometru pokazowego).
Silnik ma głowicę, która jest rodzajem gaźnika. Do głowicy przez otwór dostaje się powietrze atmosferyczne. Paliwo ze zbiornika dopływa jedną rurką, a drugą rurką dostaje się sprężone powietrze potrzebne do rozruchu silnika. Silnik jest umocowany na platformie wózka. Do platformy przytwierdzono również zbiornik paliwa. Wózek jest ustawiony na szynach, które są wykonane z kątowników związanych poprzeczkami. Na obydwu końcach toru umieszczono zderzaki ograniczające ruch wózka.
Urządzenie do pomiaru siły ciągu silnika jest umieszczone na przodzie toru. W płycie przytwierdzonej do podstawy szyn osadzono słupek, na którym umieszcza się dynamometr pokazowy. Oś wózka w czasie działania silnika popycha pręt, który jest połączony przegubowo z dźwignią dwuramienną o stosunku ramion 1:2.
Do uruchomienia silnika potrzebne są: induktor, świeca samochodowa, pompa samochodowa do opon z rurkową końcówką oraz bateria akumulatorów 4-6V. Jako paliwa używa się czystej benzyny samochodowej. Działanie silnika jest bardzo gwałtowne, w czasie pracy dysza rozpala się do czerwoności. W zasadzie silnik odrzutowy jest urządzeniem do pomiaru siły ciągu silnika (oś wózka uderza w czasie ruchu o pręt związany z dynamometrem), można jednak przy pomocy modelu demonstrować także ruch silnika po torze (należy wtedy zdjąć dynamometr)."
Zwraca uwagę przedostatnie zdanie tego cytatu...
Realia uruchomienia modelu
Konstrukcja tego modelu silnika nosi pewne uproszczenia w stosunku do silników użytkowych. Tzn. mam na myśli silniki podobnych rozmiarów używane w modelarstwie i technice (patrz dalej). Uproszczenia głównie dotyczą dysz paliwowej i powietrznej, zwanych przez niektóre źródła gaźnikiem. Po prostu w tym modelu dysza powietrzna jest wykonana jako rurka z zagniecioną końcówką, co działa wyjątkowo nieefektywnie. Pomijając zawór przy zbiorniku paliwa, gaźnik nie ma żadnej regulacji. Dodatkowo wszystko razem jest mało dokładnie zmontowane.
Najprawdopodobniej dzięki temu uruchomienie tego modelu staje się trudne, aby nie powiedzieć, że niemożliwe.
W każdym razie próbowaliśmy wielokrotnie go uruchomić i nie daliśmy rady, wyciągając tylko wnioski co do koniecznych zmian konstrukcyjnych. Możliwe też, że nasz silnik był już kiedyś składany lub rozkładany przez jakichś zdolnych uczniów i dlatego ma problemy z gaźnikiem.
Jeżeli ktoś ze starszych czytelników widział na własne oczy na lekcji w szkole ten model naprawdę działający, zarówno jako uczeń lub nauczyciel, to prosimy o kontakt w celu potwierdzenia historycznego faktu...
Inne wybrane modele silników pulsacyjnych
Silniki tego typu są popularnym tematem dywagacji wśród modelarzy. Na zachodzie zwykle są stosowane znacznie prostsze w konstrukcji silniki bezzaworowe. Znane są jednak opisy silników zaworowych bardzo przypominających nasz model dydaktyczny.
Silniki GADO 300
GADO 300 to najbardziej znane w naszym kraju modelarskie silniki pulsacyjne. Pierwotnie były budowane przez p. Felicjana Gadomskiego w latach 1950-1955. Trudno powiedzieć ile ich zbudowano, ale były dość powszechnie opisywane w ówczesnej literaturze modelarskiej i popularnej. Nasze informacje o tych silnikach zaczerpnęliśmy z książki "Miniaturowe lotnictwo" (Wiesław Schier, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności WKiŁ, Warszawa 1973). Obserwując Internet chyba można załozyć, że dokumentacja tych silników nadal krąży w światku modelarskim.
Silniki z NRD
O silnikach pulsacyjnych wspomina także niemiecka książka "Modell-motorentechnik" (Bernhard Krause, VEB Verlag fur Verkehrswesen, Berlin 1986). M.in. są tam przytoczone zalecane wymiary i proporcje silników modelarskich. Można się też z tej książki dowiedzieć, że w 1985r. modelarski rekord prędkości NRD modeli latających został pobity właśnie przez model z takim silnikiem (295km/h). Warto też zapamiętać, że za naszą zachodnią granicą takie silniki nadal często określa się jako "system silników pulsacyjnych Schmidt-Argus".
Można się spodziewać, że gdyby wziąć książkę dotyczącą modelarstwa lotniczego z dowolnego kraju, to pewno w każdej będzie wzmianka, że ktoś lokalnie zbudował i przetestował taki model.
Poltech
Firma Poltech na przełomie lat '80 i '90 produkowała zamgławiacze oparte o konstrukcję zaworowego silnika pulsacyjnego. Później zostały one zastąpione zamgławiaczami elektrycznymi. Podobne zamgławiacze (pulsacyjno-spalinowe) nadal są produkowane m.in. w Chinach (Airofog) i USA (Dynafog).
Modele komercyjne
Na rynku w ciągłej sprzedaży i serwisie jest dostępny co najmniej jeden typ modelarskiego zaworowego silnika pulsacyjnego. Łatwo można go znaleźć w sieci Internet (słowo-klucz: "Red head").
Inne
- Należy wspomnieć, że duży silnik pulsacyjny można obejrzeć w Warszawskim Muzeum Techniki. Znajduje się w tym samym pomieszczeniu co maszyna szyfrująca "Enigma". Nie jest pewne czy ten egzemplarz pochodzi z czasów II wojny światowej - tzn. pomiędzy nim, a popularnymi zdjęciami silnika pocisku V1 widać wyraźne różnice.
Silnik z Muzeum Techniki...
...i jego wlot powietrza.
- Dużo informacji dotyczących silników odrzutowych, także pulsacyjnych (dużo planów i rysunków) można znaleźć na stronie: http://www.pulse-jets.com/
- Wiele lat temu poruszyliśmy temat tych silników na naszym forum, ale nie udało się dojść do żadnych konkretnych wniosków...
Podsumowanie
Nie da się ukryć, że silniki pulsacyjne są proste w konstrukcji i tanie. W praktyce sprawiają sporo problemów technicznych, które jednak w modelarstwie nie mają tak dużego znaczenia. Z drugiej strony wiemy, że tego typu silniki były używane ze sporym powodzeniem. Z trzeciej strony brak literatury dotyczącej rozwoju i zakończonych sukcesem modyfikacji tych silników, jak choćby wyposażenia ich w elektronicznie regulowany skład mieszanki. Na rynku modelarskim wyraźnie się odchodzi od silników pulsacyjnych na rzecz miniaturowych silników turboodrzutowych, które są sprzedawane wraz z własnymi układami sterowania.
Zastanawia także fakt, że dawniej przepisy BHP były traktowane jakby luźniej. Pewne rzeczy, które w połowie XX w. były na porządku dziennym obecnie są nieakceptowalne. Niektórzy sugerują, że obecni uczniowie zatracili trochę instynkt samozachowawczy lub po prostu zdrowy rozsądek i tak być musi. Ale to temat na zupełnie inną dyskusję.
Autor: dr inż. Szymon Dowkontt
(Część następna: Odrzutowy silnik pulsacyjny cz.2)
