Модельные двигатели
Модельными называют двигатели, которые применяют для запуска моделей или отдельных их частей. Они бывают резиновые, поршневые, электрические и реактивные. Благодаря им современные модели покрывают расстояния в сотни и тысячи метров.
Резиновые двигатели, или резиномоторы, наиболее просты в изготовлении и эксплуатации. Их часто ставят на авто-, судо- и авиамоделях. Резиновый двигатель представляет собой жгут из одной или нескольких резиновых нитей. Один конец резинового двигателя закрепляется неподвижно на модели, а другой надевается на ось движителя: воздушный винт авиамоделей, водяной винт судомоделей, колеса или гусеницы моделей транспортной техники. Действие резинового двигателя основано на свойстве резиновой ленты запасать при растягивании потенциальную энергию и возвращать её в виде кинетической энергии, вращающей движитель модели. Энергия резинового двигателя зависит от сорта резины, длины, сечения жгута. Чем длиннее резиновый жгут (при одинаковом сечении), тем больше энергия двигателя и тем дольше он работает.
Масса резиновых двигателей меняется от нескольких граммов (на комнатных авиамоделях) до 40 г на спортивных авиамоделях чемпионатного класса категории F‑1‑B (см. Авиамоделизм).
В судо‑ и автомоделях для повышения энергоотдачи резинового двигателя используют редукторы (см. Механизм). Чтобы резиновые двигатели работали дольше, ставят на модель сразу несколько двигателей, последовательно соединяя их с помощью зубчатых колес.
Поршневые двигатели, применяемые для привода моделей, можно разделить на пневматические и двигатели внутреннего сгорания.
Пневматические двигатели представляют собой поршневую машину, «топливом» для которой служит сжатый воздух или углекислый газ, находящийся в специальном баллоне. Пневматические двигатели имеют ряд преимуществ перед двигателями внутреннего сгорания. Они работают почти бесшумно, им не нужны горючие вещества, они не выделяют вредных выхлопных газов, просты в эксплуатации.
На рисунке показана конструкция пневматического двигателя, работающего на углекислом газе с заправкой от баллончика бытового сифона. Его сконструировал мастер спорта Н. К. Шкаликов. Основная деталь двигателя — картер 1, гильза, в верхней части которой расположен впускной клапан 6. Трубопроводы 8 и 10 соединяют двигатель с баком и заправочным клапаном 11. С помощью заправочного устройства углекислый газ из баллончика сифона через клапан 11, заполняя бак 9, начинает испаряться и создает избыточное давление в трубопроводах. При вращении вала двигателя толкатель 5 открывает клапан 6 и впускает газ в надпоршневое пространство. Расширяясь, углекислый газ смещает поршень вниз, клапан 6 закрывается, а газ, продолжая расширяться, совершает работу по перемещению поршня вниз и выходит в атмосферу через выпускные окна 7. По инерции поршень проходит нижнюю мертвую точку и при подходе к верхней мертвой точке вновь открывает впускной клапан. Цикл повторяется.
Одного баллончика от сифона достаточно на 3–4 полных заправки бака. Продолжительность работы двигателя достигает 2,5 мин. Такой двигатель можно поставить на комнатную модель‑копию самолета или любую другую.
Двигатели внутреннего сгорания, применяющиеся для запуска моделей, имеют малый рабочий объем цилиндра (литраж). Чтобы сравнивать характеристики модельных двигателей внутреннего сгорания, их делят на категории в зависимости от максимального рабочего объема цилиндра: двигатели с рабочим объемом цилиндра до 1,5 см3; до 2,5 см3; до 5 см3; до 10 см3.
По способу воспламенения топливо‑воздушной смеси модельные поршневые двигатели внутреннего сгорания разделяют на компрессионные и калильные.
В компрессионных двигателях топливо‑воздушная смесь в цилиндре двигателя воспламеняется от большой температуры при её сжатии. Особенность конструкции таких микродвигателей — наличие контрпоршня. Чтобы подобрать оптимальную степень сжатия, положение контрпоршня в цилиндре двигателя можно менять, используя регулировочный винт.
Компрессионные двигатели, хотя и развивают несколько меньшую мощность по сравнению с калильными, проще в эксплуатации. Но это преимущество пропадает при рабочем объеме цилиндра более 5 см3. Все двигатели с большим рабочим объемом, как правило, с калильным зажиганием. Компрессионные двигатели рекомендуются начинающим моделистам.
Компрессионный двигатель МК‑17 «Юниор» прост в эксплуатации. Конструкцию двигателя разработал старейший советский авиамоделист, мастер спорта, неоднократный чемпион В. И. Петухов.
Двигатель МК‑12В — самый распространенный, он выпускается с 1956 г. и предназначен для широкого круга моделистов. Его устанавливают на самодвижущихся моделях самолетов, глиссеров, автомобилей, аэросаней и других моделях.
Компрессионный двигатель КМД‑2,5 имеет трехканальную продувку, двухконусный профиль гильзы и изготовлен из высококачественных материалов. Он достаточно мощный, стабильный в работе, экономичный, легко запускается. Устанавливают его на гоночных моделях самолетов. Однако этот двигатель можно с успехом применять на кордовых, тренировочных, пилотажных и таймерных авиамоделях, а также на моделях других спортивных классов.
Калильные двигатели свое название получили из‑за установленной в камере сгорания двигателя калильной свечи. Спираль калильной свечи во время запуска накаливают источником постоянного или переменного тока до светло‑красного свечения. Раскаленная спираль зажигает топливо‑воздушную смесь в цилиндре, и двигатель начинает работать. После запуска источник тока отключают, и двигатель продолжает работать самостоятельно.
Наиболее распространенный двигатель с калильным зажиганием — МД‑2,5 «Метеор». Его ставят на скоростные, таймерные модели самолетов, скоростные модели судов и гоночные модели автомобилей.
Двигатель МД‑5 «Комета» с калильным зажиганием — самый распространенный двигатель этой категории. Его устанавливают на кордовые пилотажные, модели‑копии и радиоуправляемые модели самолетов, а также на скоростные модели судов и гоночные модели автомобилей.
К классу калильных двигателей относится двигатель «Радуга‑7», предназначенный для сравнительно больших моделей самолетов и судов. Двигатели типа «Радуга» устанавливают на пилотажные, радиоуправляемые и модели‑копии самолетов, на модели глиссеров, автомобилей и др.
<addc>r</addc>
Электрические двигатели малой мощности (микроэлектродвигатели) применяются для запуска моделей автомобилей, судов, самолетов, а также в различных автоматических и телеуправляемых устройствах. Основной тип модельных электродвигателей — электродвигатели постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов. Они выпускаются мощностью от десятых долей до десятков ватт.
В авиамоделях электрические двигатели устанавливают в рулевых машинках радиоуправляемых моделей и в системах привода механизмов кордовых моделей‑копий. Тренировочную кордовую модель можно оснастить электрическим двигателем и электропитание подавать через изолированные корды. Такую модель можно запускать в любом достаточно большом помещении, так как она бесшумна и не дает отработанных газов. Размеры моделей зависят от электродвигателя. Наиболее подходящи микродвигатели, масса которых не превышает 20 г, например ДК‑5–19. Конструкция моделей с электродвигателем отличается от конструкций кордовых моделей с механическими двигателями только уменьшенными сечениями.
Если вы устанавливаете электрический двигатель на плавающую модель, то следует позаботиться о его герметичности. Электродвигатель станет водоустойчивым, если покрыть его корпус слоем лака или парафина, а в местах выхода вала нанести густую смазку. Батареи и аккумуляторы легко защитить от влаги, завернув их в полиэтиленовую пленку.
На простейших моделях судов редукторы обычно не применяют. Вот как устроен электродвигатель, который устанавливают на морскую модель. Гребной винт, закрепленный на валу через соединительную муфту, связан с валом электродвигателя, который укреплен на ложементе с выемкой по форме двигателя с помощью хомутов винтами. Гребной вал выходит из корпуса через дейвуд и поддерживается кронштейном. В качестве соединительной муфты используется пружина.
Реактивные двигатели. Первым реактивным двигателем, который в нашей стране выпускался серийно в 60‑х гг. для моделей, был воздушно‑реактивный двигатель РАМ‑1. Он применялся для запуска кордовых скоростных моделей и моделей глиссеров.
Примером турбореактивного модельного двигателя может служить двигатель «Турбокрафт». Он имеет все те же узлы, что и большие двигатели. На входе двигателя установлен одноступенчатый компрессор, сгорание смеси происходит в 8 камерах. Ротор имеет одноступенчатую осевую турбину, за которой расположена форсажная камера. Масса двигателя — 0,625 кг, статическая тяга — 36 Н, на форсаже — 45 Н. Запуск осуществляется электростартером. Расход топлива около 150 г/мин, длина — 300 мм, а диаметр — 70 мм.
