Управление двигателем на моделях кораблей

Управление двигателем на моделях кораблей заключается в изменении числа оборотов вала. Как на калильных, так и на компрессионных двигателях число оборотов меняют путем дросселирования, т. е. изменения сечения всасывающего или выхлопного патрубка, а иногда того и другого одновременно. На рис. 97, А показан двигатель, на котором имеются эти устройства, хорошо видны конструкции заслонок на выхлопное окно и на карбюраторе.

Рычаги заслонок приводятся в действие рулевыми машинками, которые входят в комплект радиоаппаратуры, и описаны в соответствующей главе.

Для остановки кордовой модели корабля, движущейся по кругу на воде, применяются устройства, перекрывающие доступ воздуха в карбюратор (рис. 97, В).

Если стальную спицу сдернуть со стопорной скобы, клапан закроет отверстие всасывающего патрубка и двигатель заглохнет. Поэтому для остановки модели достаточно рейкой задеть эту спицу и сорвать ее со скобы (рис. 98).

Система питания двигателей на моделях судов состоит из топливного бака, топливопровода и карбюратора.

Конструкция топливных баков должна обеспечить равномерную подачу топлива по топливопроводу в карбюратор без пузырей, независимо от положения модели, например, при крене и дифференте на прямом курсе и при движении по кругу. На рис. 99 показано несколько конструкций баков.

 

Рис. 97. А — устройство карбюратора с дроссельной втулкой; В — схема управления двигателем при помощи заслонки на карбюраторе.

При движении кордовых моделей по кругу с большой скоростью топливо прижимается центробежной силой к внешней стенке бака, создавая дополнительное давление в карбюраторе, и располагается вертикально, обнажая часть дна бака (рис. 99). Большая скорость движения воздуха, омывающего двигатель, может отсасывать и разбрызгивать топливо из заправочных и дренажных трубок. На скоростных кордовых моделях устанавливаются калильные двигатели, а известно, что их настройка на максимальное число оборотов достигается очень тонкой регулировкой.

 

Рис. 98. Стоп — приспособление для остановки двигателя.

Замечено, что обороты двигателя модели, движущейся по кругу на корде, меняются в зависимости от количества, а следовательно, и от уровня топлива в баке.

Доступ горючего от простейшего бака (рис. 99) лучше всего, по-видимому, регулировать так, чтобы при наибольшей скорости и среднем уровне топлива в баке модель уже прошла середину дистанции. Тогда в начале и конце скорость ее будет меньше. Следовательно, средняя скорость модели из-за изменения уровня топлива в баке будет меньше возможной максимальной. Если сделать так, чтобы уровень топлива по отношению к жиклеру поддерживался постоянным, можно добиться большей скорости.

 

Рис. 99. Конструкции простейших топливных баков.

В баке типа «поилка» уровень топлива в расходной его части остается постоянным, Принцип действия поилки для животных показан на рис. 100. Бак (рис. 101) работает аналогично, но топливо перетекает в нем в горизонтальной плоскости под действием центробежной силы. Предлагаемые на рис. 99, 101 системы баков обеспечивают надежную подачу топлива. Бак системы «поилка» с наддувом предназначен для самых быстроходных кордовых глиссирующих моделей со скоростью более 100 км/ч (рис. 102).

Топливопроводы, как правило, делают из пластиковых трубок с внутренним сечением 3 мм. Следует учитывать, что в холодную погоду пластики становятся жесткими и при вибрации теряется герметичность в местах соединений со штуцерами, поэтому надо следить за тем, чтобы трубки были надеты на штуцеры очень плотно.

 

Рис. 100. Принцип действия поилки для животных. 

Системы охлаждения двигателей

 Воздушное охлаждение применяют на двигателях, устанавливаемых на быстроходных глиссирующих моделях. Отличаются воздушные системы охлаждения простотой и отсутствием дополнительных деталей.

На скоростных моделях двигатель с воздушным охлаждением можно установить открытым — выступающим над палубой.

В отличие от свободно обтекаемого воздухом цилиндра под капотом воздух омывает заднюю стенку и ребра цилиндра, а лобовое сопротивление движению модели уменьшается.

Водяное охлаждение устанавливают на относительно тихоходных моделях, движущихся со скоростью менее 40 км/ч, когда обдув цилиндра встречным воздухом недостаточен или двигатель стоит в глубине корпуса модели. Для охлаждения двигателя забортной водой на головку цилиндра надевают рубашку (рис. 103, А) с двумя трубками, из которых одна забирает забортную холодную воду. Охладив головку цилиндра, вода вытекает через другую (сливную) трубку. Вход заборной трубки с косым срезом или загнутой вперед ставят за гребным винтом на расстоянии 3—4 см. Отброшенные винтом струи воды попадают в отверстие трубки со скоростным напором, достаточным для того, чтобы вода прошла по трубке через рубашку цилиндра и вылилась через отводную трубку за борт. Охлаждение получается столь интенсивным, что приходится следить за тем, чтобы температура воды на выходе не снижалась ниже 80%.

То, что двигатель водяного, охлаждения может нормально охлаждаться, когда модель не движется, является существенным преимуществом перед системой воздушного охлаждения, при которой нельзя задерживать модель с работающим двигателем на месте. На рис. 103, А, Б показаны две конструкции водяной рубашки.

Действие двухтактного двигателя

Рабочий процесс в двигателе двухтактного цикла протекает так. При движении поршня вверх в картере   создается  разрежение, благодаря чему рабочая смесь засасывается через карбюратор в полость картера. При движении поршня вниз смесь в картере сначала сжимается, а затем перепускается по каналу в камеру сгорания. Следующим ходом поршня вверх, происходящим под действием сил инерции (масс деталей, вращающихся с валом мотора), рабочая смесь в цилиндре сжимается. Одновременно в картер из карбюратора засасывается новая порция рабочей смеси.

 

Рис. 101. Схема конструкции и принцип действия бака «поилка» для скоростных кордовых моделей.

В положении поршня вблизи верхней мертвой точки горючая смесь, нагретая сжатием,   воспламеняется калильной спиралью или искрой. Под действием сил давления газов, полученных от сгорания смеси, поршень перемещается вниз, выхлопное окно открывается и газы устремляются наружу.

Давление в цилиндре падает почти до атмосферного. Перемещаясь дальше вниз, поршень открывает перепускное окно, и горючая смесь поступает в цилиндр. Камера сгорания продувается, затем весь цикл повторяется.

Повторение цикла возможно при условии, если силы инерции деталей, укрепленных на валу, будут достаточными для того, чтобы возвратить поршень в верхнюю мертвую точку и повторить сжатие. В противном случае двигатель остановится. Для увеличения инерции и гарантии повторения цикла на валу ставят маховик.

 

Рис.102. Бак системы «поилка» с наддувом встречным воздухом. Принцип действия и схема конструкции.

Геометрические характеристики двигателя

Рабочим объемом двигателя V или его кубатурой называют объем газов, вытесняемый поршнем при движении от верхней мертвой точки до нижней, выраженной в кубических сантиметрах.

Эффективным рабочим объемом Vэ называют объем газов, вытесняемых поршнем при движении от в.м.т. до начала выхлопа.

 

Рис.103. Конструкции рубашек цилиндров водяного охлаждения

Эффективной степенью сжатия называют отношение суммы эффективного рабочего объема и объема камеры сгорания к объему камеры сгорания Vc. Степень сжатия г характеризует величину предварительного геометрического сжатия рабочей смеси в цилиндре и показывает, во сколько раз уменьшен первоначальный объем рабочей смеси в цилиндре перед воспламенением:

Индикаторная мощность двигателя — это работа, совершаемая давлением газов на поршень в цилиндре двигателя за единицу времени. Работу А измеряют в килограммометрах, скорость вращения n — в оборотах в секунду, мощность Ni — в килограммометрах в секунду и в лошадиных силах (л. с), среднее индикаторное давление Pi — в кГ/см2, диаметр поршня D — в см, ход поршня h — в см.

Так как одна лошадиная сила равна 75 кг м/с, то мощность двигателя в лошадиных силах равна:

Ni = 0,11 D² pi hn.

Формула показывает, что, чем больше обороты, среднее индикаторное давление, площадь и ход поршня, тем большую мощность разовьет двигатель.

Увеличить индикаторную мощность можно только путем увеличения числа оборотов двигателя и увеличения среднего индикаторного давления Pi.

Известно, что расчетная индикаторная мощность Ni больше эффективной мощности Nэ, которую мы получаем практически на валу двигателя. Значительная часть мощности затрачивается на преодоление сил механического трения движущихся деталей механизма двигателя. Сумма всех потерь на трение даже в совершенных двигателях колеблется в пределах 10—30%.Рис. 103. Конструкции рубашек цилиндров водяного охлаждения.

Число, показывающее, какую часть индикаторной мощности удается получить на валу двигателя, называют механическим коэффициентом полезного действия двигателя:

ή = Ni N .

Приблизительно 30—40% тепла, выделяемого при сгорании рабочей смеси в цилиндре, уходит с выхлопными газами, 27—30% тепла—на охлаждение двигателя воздухом и механические потери и лишь оставшиеся 27— 30% тепла преобразуются в механическую энергию на валу двигателя.

Отношение тепла, превращенного в полезную работу на валу двигателя, ко всему теплу, выделившемуся из затраченного топлива, называется эффективным коэффициентом полезного действия двигателя — ήэ.

Трение — сопротивление движению соприкасающихся деталей. Оно вызывает износ и нагрев трущихся поверхностей и бывает сухое — без смазки и жидкостное — со смазкой.

Трение смазанных поверхностей значительно меньше, чем сухих. Его величина зависит и от сочетания материалов трущихся поверхностей. Лучшие сочетания следующие: бронза — сталь; сталь твердая — сталь мягкая ; металлокерамика — сталь; сталь твердая — чугун.

Наименьшее трение создают шарикоподшипники. Трение вала, вращающегося на шарикоподшипниках, в несколько раз меньше, чем на подшипниках скольжения.

Смазывающие вещества, уменьшающие трение,— это масла.

Внутри двигателя топливо испаряется; масло, оседая на стенках, попадает между трущимися деталями и смазывает их. При этом очень важно, чтобы смазка попадала туда непрерывно и в достаточном количестве. Масло, вводимое для смазки в подшипники, не только уменьшает трение, но и отводит тепло от трущихся поверхностей.

В зависимости от величины и характера нагрузки на трущиеся детали и температуры, при которой они работают, подшипники требуют различных смазок.

Используются  минеральное (добываемое из нефти) и растительное (касторовое) масла. В зависимости от типа двигателя и его режимы работы количество масла и его качество должны быть различны.

Недостаток смазки приводит к быстрому износу деталей и в первую очередь поршневых колец, шейки кривошипа и подшипников коленчатого вала. При недостатке смазки шатун нагревается более чем на 300°С. Под действием такой температуры дюралюминий теряет свою прочность и разрушается.

В рабочем режиме двигателя топливо должно сгорать почти полностью, а небольшая часть несгоревшего масла должна выбрасываться с выхлопными газами.

Максимальную мощность двигателя Nт, отнесенную к рабочему объему цилиндра V, выраженному в литрах, называют литровой мощностью:

Nл = Nт/V.

 По количеству лошадиных сил, которые приходятся на один литр объема, судят о качестве двигателя.

Лучшие судомодельные двигатели развивают мощность до 200 л. с. с литра. Достигается это, главным образом, за счет повышения числа оборотов двигателя и улучшения продувки.