کمپرسور و محفظه ی احتراق و ساختها

واضح آرشیو وب فارسی:سایت رسیک: کمپرسور و محفظه ی احتراق و ساختها
اطلاعات اضافی کمپرسور و محفظه ی احتراق و ساختها
--------------------------------------------------------------------------------
در پی ساخت یک موتور جت توسط دوست گرامیمان آقای آرمان سید احمدی و سوالات سایر دوستان در زمینه ی طراحی و ساخت موتور جت پست هایی داشتم و خواهم داشت تا آنها را راهنمایی مختصری در این زمینه بکنم و در این باره مشورت کنیم. البته اعلام میکنم که بنده هنوز کار اصلی و آموزشهای خود را در وبلاگ شروع نکردم و این پست ها نیز به خواست شما خوانندگان بوده است که درخواست کردید.
--------------------------------------------------------------------------------
حال بپردازیم به دوستان و کارهایشان. آقا آرمان توضیح نسبتا خوبی را برای ما در راه ادامه کارشان نوشتند که پیشرفت و ادامه ی کارشان را نشان میدهد. من نیز اراده یشان را تحسین میکنم. دوست عزیز دیگرم آقا احمد هم در این زمینه تلاشها و فعالیتهایی داشتند و ما را از نظرات زیبای خودشان بی بهره نکردند و جا دارد اعلام کنم که با شما در زمینه ی طراحی و ساخت همکاری و یاری خواهم کرد و کارهایمان خیلی نزدیک خواهد شد پس ارتباط خود را با من قطع نکنید. من نیز مانند شما دلیل ادامه ی کارهایم به خاطر این بوده که طرحی متفاوت و نو در زمینه ی جت ها داشتم و این هدف را همچنان دنبال میکنم ولی به نتایجی رسیدم که مجبورم ابتدا کارهایی مشابه مانند پروژه ی میکروجت را ادامه دهم بعد به اجرای طرح خودم بپردازم. ببینید دوستان هدف من از جوابهایی که به دوستم آقای آرمان دادم این بود که ایشان را راهنمایی کنم تا به هدفشان برسند و دوست ندارم که ایشان ناموفق از این کار بیرون بیایند. همه ی حرفهای من و دلیل بعضی سخت گیری ها در ساخت قطعه ای خاص توسط تراشکار اینست که شما موفق تر و بهتر عمل کنید. من در این زمینه خیلی کارکرده ام. روزها و شبهایی را گذراندم که تمام فکر و تمرکز حواس من بر روی این مسائل بوده و به آنها پرداختم. ناراحت میشوم اگر حتی یک نفر از افراد فعال نتوانند نتیجه ای از کارهایشان بگیرند. من گفتم که از توربوشارژر استفاده کنید فقط و فقط برای اینکه کمپرسور و توربین و شفت و نشیمنگاه آن از اصول مکانیکی درستی برخوردار هستند و طراحی آنها درست است. موفقیت شما با کمی تلاش مستمر در ساخت یک موتور جت با توربوشارژر صد در صد و حتمی است. در واقع این شروع کار است و ادامه مانده که به عهده ی خودتان است. شما با ساخت یک موتور توربینی آنقدر اطلاعات و تجربه کسب میکنید که هر موتوری که بخواهید میتوانید بسازید، عیب یابی کنید و خودتان طراحی کنید. من توربوشارژر را برای شروع پیشنهاد کردم تا با اصول توازن در مکانیک آشنا شوید. ببینید، ما در ذهنمان چیزهایی را که تجربه نکردیم میتوانیم تا حدودی آنرا شبیه سازی کنیم و روی آن آزمایش کنیم ولی بدانید برای این کار حداقل به تجربه ای از علم مکانیک احتیاج است. وقتی وارد کار اساسی میشوید، وقتی دقتهای بسیار بالا را میبینید و وقتی مشاهده میکنید که به مسائل بسیار مهم بی توجه بودید و خیلی چیزها را بزرگ تصور کردید آنگاه فرق بین دنیای مجازی و واقعی را مشاهده میکنید. در ادامه عرض میکنم که توصیه مجدد من به علاقمندان استفاده از کمپرسور،توربین و شفت توربوشارژر است.
--------------------------------------------------------------------------------

این تصویر کمپرسور و توربین سوار شده بر روی بلوکه توربوشارژر من است.

این هم تصویری از یک تیغه که در اول تابستان امسال آنرا ساختم ولی به دلایلی طرح به اتمام نرسید.
--------------------------------------------------------------------------------
آقا احمد پرسیده بودند که"وزن کمپرسور و توربین و مخصوصا شفت به کار رفته در توربوشارژری که شما پیشنهاد خرید و بکارگیری آن را در یک موتور جت کردید,خیلی سنگین نیست؟ " که در جواب میگویم وزن کمپرسور و شفت آن خیلی کم و در حد مطلوب است ولی وزن توربین بدلیل حرارتی بودن سنگینتر وباز در حد مطلوب است در حالیکه بلوکه و مانیفولد های آن بسیار سنگین است و با دو دست به زور مانیفولد آن را بلند خواهید کرد. به هر حال کمپرسور و شفت آن برای یک میکروجت دیگر خوب است. من گزارشی از توربوشارژر خودم همراه با نقشه ی محفظه ی احتراق آن را تهیه و نوشتم ولی کامل نیست و میخواهم تصاویر ویدیویی کارکرد موتور جت خودم را نیز در وبلاگ قرار دهم. همچنین بدانید که از یک توربوشارژر نمیتوانید در هواپیمای مدل استفاده کنید چون وزن زیادی دارد ولی با قطعات توربوشارژر و یک طرح میکروجت کم خرج میتوانید آن را در یک هواپیمای مدل قدرتمند بکار بگیرید و لازم نیست غصه ی 1 میلیون تومان را بخورید. من کارهایی در زمینه ی ساخت میکروجت خودم انجام دادم و بعضی قسمت های بدنه و توربین قدرت آنرا را هم به دست یک تراشکار استاد سپرده ام ولی هنوز فرصت تحویل و تکمیل موتورم را پیدا نکردم و وقتم به طور کامل پر است ولی قول آموزش ساخت آنرا بعد از کنکور میدهم. آقا احمد همچنین پرسیده اند که" در شکلهایی که شما آنها را در وبلاگ به تصویر کشیده اید دیدم که تنها یک توربین با شفت و کمپرسور گریز از مرکز همراهی میکند ,آیا برای این کار تنها یک توربین کافی است؟". چرا که نه؟ برای یک کمپرسور یک توربین هم زیاد است تا چه برسد که کم باشد. در مورد تعداد استاتورها هم سوال کرده بودید که باید بگویم تعداد استاتورها که 4تا نمیشود. برای هر موتور به نسبت اندازه ی آن، تعداد واحدهای کمپرسور، تعداد تیغه ها در هر واحد توربین، استاتور وجود دارد و تعداد تیغه های استاتور دقیقا با تعداد تیغه های روتور برابر است و چون من در این مورد مطلبی ننوشتم شاید شما زیاد با آن آشنایی نداشته باشید. زوایایی که برای روتورها و استاتورها نوشتم بر حسب استاندارد جهانی تولید روتور و استاتور است و اینها فقط زاویه را بیان میکنند و ربطی به سرعت یا اندازه ندارند و همانطور که در پست پیشین نوشتم این زوایا نسبت به محور طولی موتور هستند. البته بارها گفتم وباز میگویم که بطور کل توربین فلسفه ای جدا و بس پیچیده دارد. برای طراحی هر قطعه ای شما احتیاج به یادگیری طراحی صنعتی یا تمرین و تجربه در طراحی دارید وطراحی توربین هم که باز فلسفه دارد ولی اگر خیلی مختصر بگویم شما باید فقط یک تیغه را به اضافه ی دیسک یا چرخ کمپرسور طراحی کنید و تیغه را در نماهای چپ، مقابل، پرسپکتیو دیمتریک یا ایزومتریک و نمای برش خورده رسم کنید ولی برای بار اول بهتر است از طرح های آماده استفاده کنید.
--------------------------------------------------------------------------------
آقا آرمان درباره ی ساخت قسمت هایی نوشته اند که"حتی اگر زحمت بسیار داشته باشد، آن را به جان می خرم و ترجیح می دهم خودم تمامی قسمت های موتور را بسازم". صد البته گفته ی شما را قبول دارم ولی واقعیت امر چیزی اجتناب ناپذبر است. یک انسان با ابزارهای جوشکاری، برشکاری با هوا-گاز، سنگ و... قادر نیست تمامی وسایل مورد نیاز خود را بسازد. مخصوصا تنظیم لقی و تاب شفت و چرخ توربین. به هر حال این یک توصیه کاملا منطقی است.
از اینکه تصمیم به استفاده از کمپرسور محوری گرفتید مشخص است که هدف شما فقط روشن شدن و کار کردن درجا نیست. چون اگر این موتور را با اصول بسازید و کار کند بازده و راندمان بالایی خواهد داشت و به علاوه ی آن تراستی قابل توجه و مصرف سوخت بیشتری نسبت به کمپرسور سانتریفوژ خواهد داشت. البته موتورهای مینی جتی که دارای چنین کمپرسوری باشند کم و نادر نیستند و از آنها در هواپیماهای هدف زیاد استفاده میشود ولی به هر حال کار شما نسبت به قبل برجسته تر است. لذا لازم است مسائلی را خدمتتان عرض کنم که شاید بدون اینها موتورتان کار نکند.

--------------------------------------------------------------------------------

این تصویر را از موتور آقا آرمان ترسیم کردم ولی اصلا تکمیل نشده است.
--------------------------------------------------------------------------------
سوال کرده بودید که"به نظر شما، بدنه باید چگونه ساخته شود که هم دیسک های کمپرسور در آن به گردش در آیند و هم استاتور ها به آن متصل باشند و چگونه باید شفت و مجموعه ای که روی آن سوار شده است را درون بدنه قرارداد؟ ".
مشکلی که درباره ی سوار کردن توربینها به همراه استاتورها مطرح کردید از طریق چند راه قابل حل است. معمولا در موتورهای جت با کمپرسور محوری برای هر توربین یک قسمت بدنه از سایر قسمت ها متمایز است و از طریق پیچ هایی در دورادور موتور در ناحیه ی آن توربین به بدنه بسته میشود. این برش در بدنه در راستای عرضی است. ولی این راه برای شما خرج و همچنین کار خیلی زیادی میگیرد و معمولا در موتورهای کوچک یک قسمت جدا از بدنه در طول کل کمپرسور وجود دارد که از طریق پیچ های زیادی به ابتدا و مابقی موتور وصل میشود. این قسمت خود دارای یک برش طولی است که این ناحیه ها نیز از طریق تعدادی پیچ در طول کمپرسور به یکدیگر وصل میشوند و استاتورها یا به یک طرف آن متصلند یا تعدادی برجستگی در دیواره ی داخلی وجود دارد و استاتورها با محکم شدن پیچ های متصل کننده ی بدنه ی کمپرسور در جای خود محکم میشوند. این راه برای شما مقرون به صرفه تر است و شما میتوانید بدنه ی قسمت کمپرسور را به دونیم برش بزنید (با اره بهتر است) بعد به قسمت خارجی لبه های آن یک نوار آهنی نازک جوش بدید و برای پیچ کردن با مته روی آن را سوراخ کنید.

فراموش نکنید که فاصله ی تیغه ها ی کمپرسور از بدنه باید خیلی خیلی کم باشد تا کمپرس فرار نکند. پیشنهاد میدهم مکان قرار گرفتن بلبیرینگ را درون استاتور سوم قرار دهید و این استاتور را قبل از قرار دادن بلبیرینگ بر یکطرف بدنه کمپرسور ثابت کنید و بعد بلبیرینگ و سپس شفت را سوار کنید. فراموش نکنید که فاصله ی بین تیغه های یک چرخ توربین تا تیغه های چرخ توربین بعدی باید بیشتر از طول تیغه های استاتور باشد. عرض کرده بودید که دیسک های کمپرسور را از آلومینیوم تراشکاری شده تهیه کردید. یک موضوع را در اینجا لازم دانستم که بگویم و آن این است که اگر شما از دیسک آلومینیومی استفاده میکنید باید تیغه های شما نیز از آلومینیوم باشد و برای جوشکاری هم باید از سیم جوش آلومینیومی استفاده کنید که زیاد گران نیست. در مورد زاویه های تیغه های روتور و استاتور هم در پست پیش توضیح دادم و زاویه ها را نیز نوشتم. حال چون شما خودتان توربین را طراحی کردید باید تیغه ها را طوری بسازید که با زوایای ذکر شده مطابقت داشته باشد. البته کمی تفاوت اشکالی ندارد.
به خاطر احتیاج به نیروی زیاد برای چرخاندن کمپرسور محوری موتور باید کمپرس بالایی داشته باشد و لازمه اش آن است که کمپرسور به دور حداقل برسد. یعنی میزان هوای کمپرس شده ی لازم برای احتراق و به حرکت در آوردن توربینهای قدرت در یک RPM خاصی است که کمپرسور باید به آن برسد. این دور فقط برای روشن ماندن است. ربط این موضوع به موتور شما در این است که شما باید چرخ توربینها را طوری بسازید که دارای تاب نباشد یا خیلی کم داشته باشد. مسئله بسیار مهم دیگر اینست که شفت شما باید دارای آزادی چرخش لازم حول محور طولی موتور باشد تا بتواند به راحتی بچرخد و در این مورد شما از بلبیرینگ استفاده کردید که گزینه ی خوبی برای شما است و شما بهتر از من میدانید که باید شفت را روی بدنه درست سوار کنید بطوریکه شفت کاملا موازی با محور طولی و دقیقا در مرکز قرار گیرد تا فاصله ی تیغه ها از بدنه حفظ شود.همچنین قبل از سوار کردن و یا هرکار دیگری توربینها و کمپرسور ها را روی شفت محکم کنید. بلبیرینگ ها را نیز در جای خود بگذارید و شفت را بر روی بلبیرینگها در جایی محکم و ثابت قرار دهید. حال با دست یا یک موتور الکتریکی آنرا بچرخانید و انحرافات تیغه های توربین و کمپرسور را هم در جهت محور و هم در جهت شعاع از بین ببرید.
--------------------------------------------------------------------------------
حال میرسیم به محفظه ی احتراق که دوستان دیگر هم توضیحات و اطلاعات بیشتری درباره ی آن خواستند.
شاید یکی دیگر از سخت ترین قسمت ها ساخت محفظه ی احتراق است. اما من اضافه میکنم آنقدر هم که فکر میکنید سخت نیست. قبلا توضیح زیادی در مورد محفظه ی احتراق ندادم و به تصاویر اکتفا کردم. فکر میکنم کمی شما را در این مسائل سردرگم کردم ولی اینبار خودم تصاویر را طراحی کردم و توضیح کامل را نیز در زیرشان میخوانید.
محفظه ی احتراق شامل دو بخش است، یکی قسمت بیرونی که هوا را در داخل موتور محبوس میکند و اجازه ی خروج به آن نمیدهد و دیگری قسمتی است که در داخل قسمت بیرونی قرار دارد و احتراق داخل آن انجام میشود و شمعها و سوختپاشها نیز در داخل آن هستند که شکلهای آنها را در قسمت محفظه ی احتراق قرار دادم. در مباحث قبلی محفظه ی احتراق در مورد قسمت درونی یک محفظه ی احتراق نوشته بودم. فقط به نمای برش تصاویر خیلی دقت کنید. تفاوت اساسی بین گونه های مختلف آن در قسمت درونی است که من Can, Annular,can-annular را به شما معرفی کردم.

در محفظه ی Can که شکل برش خورده آنرا میبینید هیچ شیء خاصی درون آن قرار ندارد و فقط یک لوله است که از یکطرف آن بسته است و سوختپاشها که معمولا یک عدد است در محلهای خاصی در سمت بسته قرار دارند و سوخت را به طرف باز لوله تزریق میکنند. قسمت آبی رنگ هوای فشرده است که دیواره ی مدور لوله سوراخهای زیادی دارد که هوا از این سوراخها وارد محفظه میشود و چون هوا وسوخت و جرقه در آن حظور دارد احتراق صورت میگیرد. قسمت انتهای سمت باز این لوله در مقابل توربین قرار میگیرد و آنرا به حرکت در می آورد.

حال فرق بین Can و Annular چیست و در کجا بکار میروند؟ اگر خوب به شکل بالا نگاه کنید میبینید که قسمت برش خورده قرمز رنگ مانند یک حلقه است. این نوع محفظه همانند نوع قبلی است با این تفاوت که از داخل این محفظه یک یا چند شفت عبور میکند. برای اینکه این شفت صدمه نبیند یک لوله ی دیگری دور آن کشیدند که داخل آن احتراق نیست، از یک طرف به قسمت بسته ی لوله جوش خورده و از طرف دیگر به ابتدای توربین میرسد و مشخص است خروجی که این محفظه دارد (حلقه شکل) درست با قسمت تیغه های توربین مطابقت دارد و این خروجی تمام تیغه های توربین را پوشش میدهد. حال آوردند و به انضمام آنکه هوا را از دیواره ی مدور کناری وارد کنند، سوراخهایی نیز بر روی جداره ی لوله ی پوشاننده ی شفت ایجاد کردند و از این سوراخها نیز هوا را وارد کردند. که حاصل محفظه ی احتراق Annular است. در چیزی حدود 80 درصد از موتورهای جت امروزی از این نوع محفظه استفاده میشود. از مزایای این محفظه ی احتراق یکی کار گذاشتن چند توربین پشت سر هم است که این مزیت خیلی بارز است. مزیت دیگر تولید تراست بیشتر نسبت به سایر محفظه ها است. این در حالی است که در محفظه ی Can نمیتوان از تعداد زیادی توربین استفاده کرد و نهایتا شما بتوانید از دو توربین استفاده کنید که توربین دوم خیلی ضعیفتر از توربین اول خواهد بود چون اگزوز این محفظه ی احتراق در جهت عمود بر محور طولی موتور است و هدف آن چرخاندن توربین است و به همین جهت تراست خیلی کمی تولید میکند. این نوع محفظه ی احتراق (Can) در موتورهای توربوشفت کوچک بیشتر بکار میرود و همچنین در موتور توربوشارژر از آن استفاده میشود.
در بعضی موتورها نیز از تعدادی لوله (Can) که اگزوز آنها در جهت محور است و در مقابل اگزوز توربینها قرار دارند استفاده میشود که همان محفظه ی احتراق نوع سوم است و دوستمان نیز قصد استفاده از این نوع را دارد که من در پست قبلی نظرم را درباره ی نوع محفظه ی احتراق نگفتم. این نوع از نوع Can بهتر است ولی کارایی آن به Annular نمیرسد. نظر من در مورد محفظه ی احتراق شما این است که اگر میخواهید راندمان کاری موتورتان بیشتر باشد و تراست بیشتری تولید کند و در کل موتورتان بازده بالایی داشته باشد از Annular استفاده کنید. از همه نظر برای شما بهتر است: هم از نظر ساختن، هم از نظر مالی و هم از نظر کارایی. در موتوری به اندازه ی موتور شما اصلا از Can استفاده نمیشود و اگر هم استفاده شود، یکی، آنهم در جهت عمود بر محور موتور استفاده میشود. استفاده از تعدادی Can هم وزن زیادی به دنبال خواهد داشت و هم ساخت آن مشکل خواهد بود که اگزوز آنها را به هم متصل کنید و آنها را بصورت حلقه درآورید. در ضمن توصیه من در پست قبلی بر استفاده از سه سوختپاش بود نه سه محفظه ی Can .
در مورد ساخت این محفظه ی احتراق هم باید بگویم که کار سختی نیست. دو لوله که قطر یکی از قطر داخلی بدنه کمی کوچکتر و قطر دیگری کمی بیشتر از قطر شفت باشد تهیه کنید. حالا باید سوراخهایی کوچک (با قطر 2میلیمتر) با فاصله از یکدیگر روی هردو لوله ایجاد کنید. معیار مشخصی برای تعداد و آمار این سوراخها وجود ندارد ولی محاسبات پیچیده ای دارد که از دست من و خیلی ها خارج است که نیازمند ابزارهای زیادی است ولی احتیاجی به این محاسبات برای یک موتور میکروجت وجود ندارد. فقط دقت کنید که مساحت کل سوراخهای کوچک از 2/3 مساحت ورودی بیشتر نشود.حالا لوله ی کوچک را با یک اتصال یکطرفه به لوله ی بزرگتر طوری متصل کنید که داخل یکدیگر قرار بگیرند و هوا از میان فاصله ی بین دو لوله به قسمت بین دو لوله نفوظ نکند. در طرف دیگر باید تیغه های نازل توربین را با زوایایی که مشخص کردم جوش کنید.

اتصال محفظه ی احتراق به بدنه به این صورت است که دور جداره ی خارجی باید قطعه های کوچک فلزی به اندازه ی فضای باز بین آنها تهیه کنید و بعد آن قطعه هارا به محفظه ی احتراق جوش کنید. سپس سوراخهایی را بر روی این قطعه ها و همچنین روی بدنه ایچاد کنید و دقت کنید که سوراخ روی قطعه نباید بطور کامل به آنطرف قطعه برسد. بعد داخل سوراخ روی قطعه را قلاویز کنید و سپس مهره های هم اندازه آن را از بیرون بدنه به آنها پیچ کنید. نمیدانم متوجه شدید یا نه ولی در این پست فرصت ندارم تصاویر را برای شما ترسیم کنم.
--------------------------------------------------------------------------------
در پایان به تصویر کمپرسور ساخت آقا آرمان که متعلق به موتور ایشان است توجه کنید. مدل این موتور AA-34 است که البته هنوز به راه نیفتاده ولی من واقعا به شما امیدوار شدم. مطمئنم که بر روی آن زحمت فراوانی کشیده اید و آنرا ساختید (البته بدون دستگاه تراشکاری خوب است). فقط کمی شفت آن قطور است و اگر کمی مطالبی را که در بالا نوشتم بخوانید میتوانید آنرا بهتر کنید. نظرات نهایی خودم را در پست بعدی مینویسم و این تصویر را نیز در هنگام ارصال این پست ضمیمه کردم. اگر نقشه ی کلی موتور را هم بفرستید میتوانم قسمت های مختلف آنرا برایتان تعمیم بخشم.

در مورد اصطلاحات مورد استفاده هم صفحه ای تهیه میکنم و تمام اصطلاحات مورد استفاده در این وبلاگ را در آن درج میکنم.اگر در مواردی اطلاعات کمی نوشتم دلیل این است که هر قسمتی که در مورد آن صحبت میکنیم نیاز به پستهای زیاد و مختلفی دارد و نمیتوان مطالب کامل آنرا در یک صفحه گنجانید. به هر حال نظرات و توجه شماست که فعالیتها و کارهای این وبلاگ را رسمی و با ارزش تر میکند. خیلی متشکرم از همراهی شما با این وبلاگ.
▲ نوشته شده توسط مهندس ایمان نامدارصحت

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: سایت رسیک]

[مشاهده در: www.ri3k.eu]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 559]