Юный техник, 2003 № 03 - [17]

Крохотную паровую турбину с диаметром колеса всего 50 мм разработали в свое время А.Абрамов и И.Фролов. Их книга под названием «Самодельная паровая турбина» была выпущена в Москве в 1936 году под редакцией известного специалиста в области паровых турбин профессора А.Зоненштраля, и это свидетельствует о серьезности опубликованных результатов.

Измерить мощность турбины в то время было нечем. Но, как показывает расчет, эта турбина, работая на перегретом паре с температурой 250 °C и давлением 5 атм, могла развивать мощность до 70 Вт. Ее собственный вес вместе с паровым котлом, заправленным водой, составлял всего около 250 г. Это позволяло поставить ее на модель глиссера, которая двигалась в режиме скольжения 10 минут. Мощность паровых турбин зависит, прежде всего, от давления и количества пара.

В данном случае они определялись прочностью парового котла, а он был спаян из жести. Однако предназначенные для подачи топлива в ракетные двигатели паровые турбины с колесом такого же размера развивают мощность до 800 л.с.! Так что у это «игрушки» имеется огромный резерв развития.

Для начала полезно спаять из жести забавное чисто демонстрационное устройство (рис. 1) и показать его на уроке.

Рис. 1

На рисунке 2 фото «настоящей» турбины со стороны трубок, подающих пар.

Рис. 2

На рисунке 3 приведены ее основные размеры.

Рис. 3

Струи пара, вытекая из сопел, бьют по лопаткам в направлении центра турбинного колеса. Прошедший через лопатки пар выходит из отверстий в его центре. Колесо сделано из жести или другого ровного листового металла, поддающегося пайке оловом. На колесе — 28 изогнутых лопаток. К каждой из них припаяны две проволочки, которые вставлены в отверстия на дисках. Ротор турбины делает более 500 оборотов в секунду, поэтому при его изготовлении важна точность.

На заводах ее достигают применением дорогостоящих станков. В нашем же случае их заменит правильное выполнение всех операций в определенной последовательности. Кроме того, полезно иметь разметочный циркуль с винтом для закрепления.  Он нужен, чтобы точно разметить окружности для отверстий и очень сильно, почти насквозь, процарапать на тонкой жести внешние окружности дисков, чтобы потом точно вырезать их обычными ножницами.

Разбить окружность на двадцать восемь частей сложно. Но вам поможет перенесение размеров с нашего рисунка 4. (Весьма вероятно, что иное число лопаток нарушит условия протекания пара между ними, и турбина будет хуже работать.)

Рис. 4

Заготовка лопатки имеет размеры 7x17 мм. Их делают из полосок жести шириною 7 мм, которые вырезают по стальной линейке при помощи резака. К каждой лопатке необходимо припаять крепежные штифты. Это можно сделать достаточно точно при помощи простейшего приспособления из куска фанеры и гвоздиков без шляпок (рис. 5). Для выгибания лопаток также придется сделать деревянное приспособление. Если все лопатки будут пропаяны и изогнуты одинаково, диск турбины будет вращаться плавно, без биений.

Теперь вернемся к дискам. На них нужно очень точно шилом или острым дюбелем, пробить отверстия для штифтов лопаток. Образующиеся при этом небольшие углубления значительно упростят окончательную сборку ротора турбины. В центре диска пробейте отверстия для оси — куска вязальной или велосипедной спицы. Если она покрыта хромом, то установите ее в патрон электродрели и удалите хром тонкой наждачной бумагой. После этого спицу следует облудить припоем.

Два готовых диска наденьте на ось и вставьте все лопатки. Выступающие штифты откусите, оставив концы длиной по 1,5–2 мм. Кончики штифтов большего радиуса загните, чтобы плотно прижать диски к лопаткам. Готовый ротор поместите в кожух. Размеры его указаны на рисунке 3. Загнутые края кожуха придают ему жесткость.

На линиях сгиба надрежьте жесть резаком примерно на 1/4 — 1/3 толщины, и она легко и красиво согнется под прямым углом.

Если ось будет вращаться в стенках кожуха без подшипников, отверстия быстро увеличатся и колесо турбины начнет болтаться. Подшипники можно сделать из проволочных спиралек. Наверните на ось голую медную проволоку — по 5–6 витков с каждой стороны. Эти спиральки снимите, оберните полосками жести и пропаяйте. Вот вам и подшипники. Наденьте их на ось и припаяйте к кожуху. Чтобы ось случайно не припаялась к подшипнику, смажьте ее машинным маслом.

В кожухе должно быть технологическое отверстие, через которое можно просунуть паяльник, чтобы припаять ось к ротору при окончательной сборке турбины.

Очень важная деталь — трубка с соплами (рис. 7).

Ее диаметр 6 мм, длина — 70. В старину широко применялись примусы, а к ним продавались форсунки. Эта копеечная деталь была в свое время использована в турбине ее авторами. Сегодня нам придется делать их самостоятельно из куска латуни, а потом припаивать к трубке. Минимальный диаметр отверстия сопла 0,8 мм. Оно расширяется до 2 мм на длине 7 мм. Сопла должны быть спилены наискось (рис. 6).

Готовую турбину можно испытать сжатым воздухом, присоединив к автомобильному насосу. Если все сделано верно, она начнет быстро вращаться, издавая высокий «музыкальный» звук.