Текст книги "Юный техник (35 самодельных приборов и моделей для школы, пионерского отряда и дома по оптике, фото, радио, электротехнике и паротехнике.)"

Автор книги: Александр Абрамов

Соавторы: Василий Куличенко
сообщить о нарушении

Текущая страница: 8 (всего у книги 10 страниц)

10. Электровыжигатель и электролобзик

Электровыжигатель – это простой прибор для выжигания на дереве различных узоров, фигур, надписей и рисунков.

Чтобы сделать электровыжигатель, нужен детский понижающий трансформатор, метра полтора электрического шнура, кусок сухого дерева, зажимные клеммы от старого электрического патрона, изоляционная лента, мелкие шурупы.

Ручку для электровыжигателя вырежьте из сухого дерева. Можно воспользоваться ручкой от старой поломанной отвертки, лобзика или напильника, сняв с ручки металлическое кольцо. Внутри ручки сделайте сквозное отверстие диаметром 10–12 мм. Его можно просверлить или прожечь горячим железным прутом. К торцовой части ручки, как видно на рисунке, прикрепляются маленькими шурупами две клеммы от патрона для электролампочки (см. правый верхний угол таблицы 29).

Таблица 29. Электровыжигатель и электролобзик.

Отверстия для шурупов в клеммах очень малы: их надо рассверлить.

В отверстие ручки проденьте электрический шнур.

Самое главное в этом приборе – сделать хорошее, жесткое соединение концов шнура с клеммами, чтобы не было слабого контакта, что вызывает сильный перегрев зажимных клемм. Для этого одну жилу шнура разделяют на две части и, сделав на концах две петельки, поджимают их под шурупы, крепящие клемму 1 с двумя концами. На второй жиле шнура делается одна петелька, которая поджимается под шуруп, крепящий вторую клемму – 2. Место соединения этой петельки с клеммой пропаяйте.

Достаньте небольшой кусок никелиновой, реотановой или константановой проволоки длиной 65–70 мм и диаметром 0,8–0,9 мм, выгните его по форме, показанной на рисунке, вставьте в отверстия клемм и плотно зажмите стопорными винтиками. Концы шнура электровыжигателя присоедините к клеммам «2 вольта» или «4 вольта» понижающего трансформатора. Проволока быстро накалится до светло-красного цвета. Слегка прижав конец накаленной проволоки к дереву, можете приступить к выжиганию узора.

Проволоку, нагреваемую электрическим током, можно использовать для изготовления электрического лобзика.

Разница между обыкновенным лобзиком и электрическим заключается лишь в том, что в зажимы лобзика вместо обычной пилки вставляется проволока диаметром 0,6–0,7 мм и длиной 135–140 мм из реотана, константана или никелина, как и в электровыжигателе. Эта проволока, раскаленная электрическим током, прожигает фанеру. Работать таким лобзиком гораздо скорее и проще, чем обыкновенным.

Вдоль деревянного станка лобзика (см. таблицу, слева, внизу) от зажима А к зажиму Б (немного не доходя до ручки) проложите один провод осветительного шнура без верхней оплетки, в одной резиновой изоляции, и укрепите его специальными скобочками С из плотного картона или листовой фибры. С зажима А удалите краску и зачистьте его до блеска, после чего облудите. Снимите изоляцию на конце проложенного провода, облудите этот конец и припаяйте его к зажиму А. Второй провод шнура также припаяйте к зажиму Б.

В станке лобзика около ручки просверлите два отверстия и проденьте в них оба провода шнура длиной 1,5–2 м. Другие концы их присоедините к клеммам «4 вольта» понижающего трансформатора.

Когда вы включите трансформатор в сеть, проволока накалится до красного цвета, после чего можете приступить к прожиганию – выпиливанию – нужных рисунков. Проволоку надо лишь слегка прижимать к фанере и водить ее так, чтобы она равномерно по всей длине соприкасалась с прожигаемой фанерой. В этом случае проволока будет равномерно накаливаться и хорошо отдавать тепло для прожигания. Ручку лобзика надо водить медленно, гораздо медленнее, чем при работе пилкой. Так как проволока не имеет зубчиков, как обычная пилка, то поворачивать лобзик в зависимости от рисунка не потребуется.

Если отсоединить концы шнура от трансформатора и вместо накаливаемой проволоки поставить пилку, этим же лобзикам можно пользоваться, как обычно.

В металлическом лобзике делать проводку как на деревянном станке нельзя: при включении тока получится «короткое замыкание». В этом случае необходимо вертикальный стержень 1 (см. таблицу, справа, внизу) изолировать от горизонтального стержня 2. Вывинтите стопорный винт В, выньте стержень 2 и надфилем расширьте на 1–1,5 мм отверстие О, сохраняя квадратную форму. Из тонкой листовой фибры согните по размеру стержня 2 трубочку Т и наденьте ее на этот стержень. Вместо трубочки при отсутствии фибры можно обмотать стержень двумя слоями кембрика или дерматина. Наконец, вырежьте из жести пластинку П шириной по размеру отверстия О и длиной 20 мм.

Теперь соберите станок. Наденьте на стержень 2 изоляционную трубочку и вместе со стержнем вставьте в отверстие О. Сверху в это же отверстие вдвиньте железную пластинку П и загните ее концы кверху, чтобы она не сдвигалась. Эта пластинка предохраняет изоляционную трубочку от повреждений зажимным винтом.

Теперь нетрудно сообразить, как сделать проводку по станку лобзика. Провод привязывается тонким шпагатом или изоляционной лентой.

Раздел четвертый
ЮНЫМ ПАРОТЕХНИКАМ

1. Две реактивные модели

Простой пароходик

Очень просто сделать пароходик, который будет хорошо плавать по пруду. Этот пароходик будет действовать отдачей струи пара.

Достаньте жестяную коробочку от зубного порошка – она-будет котлом парохода. Припаяйте к коробочке ее крышку, сверху проделайте отверстие и припаяйте к нему гайку от штепсельного гнезда радиоприемника. Это будет отверстие для наливания воды. Его нужно закрывать пробкой. Пробку сделайте из штепсельного гнезда с запаянным отверстием (см. таблицу 30).

Таблица 30. Реактивный пароходик и тележка Ньютона.

Чтобы удобнее было завинчивать гнездо, припаяйте на него небольшое колечко из проволоки. Наденьте на гнездо кружок, вырезанный из резины от велосипедной камеры. Теперь можно быть спокойным, что отверстие будет завинчиваться очень плотно.

У одной из боковых стенок коробки на крышке проделайте отверстие. Достаньте старый капсюль от примуса и наперсток. Отверстие капсюля немного расширьте снаружи, осторожно поворачивая в нем иголку.

В наперстке у донышка пробейте отверстие, вставьте в него заготовленный капсюль и припаяйте. Наперстком с капсюлем закройте отверстие на крышке котла и тщательно припаяйте наперсток. На рисунке хорошо видно расположение водоналивного отверстия и наперстка с капсюлем.

Котел готов. Ко дну его припаяйте две проволочки, изогнутые в виде буквы П. Длина проволочных ножек – 4–5 см.

Спиртовки к этому котлу можно сделать из двух склянок от туши. Вырежьте два жестяных кружка немного большего диаметра, чем горлышки склянок. В этих кружках сделайте отверстия и вставьте жестяные трубочки диаметром примерно 5–6 мм. Пропустите в трубки фитили, свернутые из ваты, и все готово (см. таблицу, справа, внизу). Можете ставить котел на пароход.

Если у вас нет подходящего корпуса парохода, можно для первого опыта сделать его просто из куска доски. Достаньте обрезок доски длиной 40 см и шириной 10–12 см; заострите один конец – это будет нос, а на другом конце укрепите жестяной руль. Посредине доски проткните шилом отверстия для проволочек и поставьте котел. Его нужно установить на такой высоте, чтобы от концов трубок спиртовок до дна котла было расстояние не меньше 2 см.

Налейте в котел на 2/3 воды, в склянки – денатурированного спирта, и когда фитили хорошо пропитаются спиртом, зажгите их. Как только вода в котле закипит, пар, шипя, станет вырываться из капсюля, и пароходик, важно пыхтя, поплывет.

Это простое сооружение так бодро и уверенно плывет, что невольно удивляешься эффекту, достигнутому таким простым способом.

Тележка Ньютона

Примерно двести пятьдесят лет тому назад ученый Ньютон, открывший закон тяготения, составил проект паровой кареты, основанной на принципе отдачи (на принципе реакции).

Сейчас строят уже ракетные автомобили, и можно сказать, что тележка Ньютона прапрабабушка их. Но паровой реактивный автомобиль как будто никто не строил. И модели такие никому не удавались.

Можно уверенно сказать заранее, что большая тележка, вернее телега, построенная точно по проекту Ньютона, не пошла бы: слишком уж просто он решил сделать ее.

Какой же силы струю пара мог дать простой котел, подогреваемый костром?

Мы решили осуществить идею Ньютона, построив маленькую тележку, как говорится, по последнему слову модельной техники.

Какой она получилась, видно на рисунке. Мы сделали тележку так, чтобы трение было наименьшим. От этого зависел успех. Три раза пришлось переделывать модель, пока мы добились того, что без всяких движущих механизмов, только одной реакцией струи пара модель сама сдвинулась с места и пошла, все ускоряя бег.

Тележка производит удивительное впечатление: вырывающегося пара не видно, слышно только сильное шипение, а модель идет, перескакивая колесами даже через мелкие неровности пути.

Вся модель «цельнометаллическая». В ее конструкции использовано профилирование жести. Котел жестяной, диаметр его – 50 мм, длина – 100 мм. Сверху котла вокруг водоналивного отверстия припаяна гайка от штепсельного гнезда. Пробка – штепсельное гнездо с впаянным колечком. Водоналивное отверстие – спереди котла, а сзади – сухопарник из наперстка с капсюлем от примуса.

Чтобы котел давал больше пара, снизу его с двух сторон впаяны старые патрончики мелкокалиберной винтовки – по восемь патрончиков с одной и другой стороны. Без них котел не давал достаточного количества пара, и, как мы ни старались, модель не шла. Патрончики впаяны в котел изнутри, до того как он был свернут. Так паять удобно, а снаружи трудно забираться паяльником между патрончиками.

К котлу припаяна П-образная подставка для спиртовок. Края подставки загнуты, так что получился жесткий профиль «швеллерного» железа. Спиртовки – три бутылочки от туши С жестяными трубочками; фитили – вата. Длина котла, а значит и подставки, так рассчитана, что три спиртовки как раз помещаются. Высота подставки – 80 мм.

Колеса – это просто донышки консервных банок диаметром 75 мм. Ось задних колес проходит сквозь загнутые края подставки. Колеса припаяны к оси, а концы оси заострены. Чтобы ось не ездила из стороны в сторону, с обеих сторон подставки припаяны жестяные Г-образные полоски. Переднее колесо тоже припаяно к оси, а ось держится в жестяных швеллерах, припаянных спереди подставки. Концы этих швеллеров загнуты и не дают болтаться и этой оси. Такой способ «подвески колес», как говорят техники, дает только четыре точки трения при трех колесах. Трение остриев осей можно не считать – оно очень незначительно.

Большие колеса работают лучше маленьких, с ними тележка лучше идет.

Если попробуете сделать такую тележку Ньютона, удивитесь, как хорошо она ходит.

2. Паровой реактивный катер

В магазинах игрушек часто продаются маленькие лодочки очень простого устройства. В них помещается маленький плоский котел с двумя трубочками, выведенными назад, под корму.

Перед пуском котел наполняется водой. Для этого в одну из трубок льют воду до тех пор, пока вода, пройдя котел, не станет выливаться из второй трубки. Зажав пальцами отверстия трубочек, чтобы вода не вылилась, ставят лодочку на воду, причем выходные отверстия трубок при этом оказываются в воде. Под котел ставится кусочек свечи или помещается комочек ваты, пропитанной денатурированным спиртом, и зажигается. Через две-три минуты, когда вода в котле закипит, «мотор» заработает, и лодочка с характерным стуком, напоминающим стук настоящего лодочного мотора, довольно быстро пойдет.

Почему это происходит? Мы знаем, что обращенная в пар вода сильно расширяется в объеме. Так как количество воды в котле очень невелико, она после некоторого времени нагревания стремительно обращается в пар и «ударяет» холодную воду в трубках. Холодная вода с силой вырывается из трубок под кормой, и отдача заставляет лодку идти вперед. В то же время пар, коснувшись холодной воды и холодных частей трубок, конденсируется – сгущается, и в котле и трубках создается разрежение. Под давлением наружного воздуха вода снова через трубки входит в котел.

Теперь вода в разогретом котле очень быстро обращается в пар, так как пространство между донышком и крышкой котла очень невелико. К тому же крышка котла сделана из тоненькой латуни, в момент обращения воды в пар она выдувается, а в момент конденсации пара спадает. Благодаря этому вода из трубок вырывается с большей силой, чем втягивается затем, и эта разница давлений создает силу, движущую лодочку.

Нам удалось сделать реактивный катер несколько бóльших размеров, чем продажные лодочки (см. таблицу 31).

Таблица 31. Паровой реактивный катер.

Работает он очень хорошо и идет быстрее маленькой лодочки.

Корпус нашего катера делается из тонкой белой жести. Можно использовать жесть от консервных банок. Удалите крышки, разрежьте банку по шву, тщательно выпрямите получившуюся полоску жести и очистите ее от бумаги и краски, особенно в тех местах, где придется паять. Если банка мала, а катер желательно сделать больших размеров, спаяйте две полоски жести от двух банок.

Приготовленную для корпуса полоску жести сложите пополам, затем ножницами для жести отрежьте спереди заштрихованную площадь, чтобы получился нос катера. Теперь сделайте киль. Для этого обожмите молотком жесть в тисках по линии, показанной на среднем рисунке. Борты катера разогните по линии киля и приступите к формовке – выгибанию бортов, выколачивая их на доске молотком с шаровидной ударной частью. Когда борты примут желательную форму, сожмите их и спаяйте нос и киль катера.

Чтобы закончить корпус, остается впаять корму, предварительно просверлив или пробив в ней два отверстия для трубок. Нос катера закройте палубой. Котел можно покрыть крышкой, оформленной как верх каюты. После этого остается навесить руль, и корпус готов.

После корпуса самая важная часть работы – изготовление котла с паропроводными трубками.

Дно котла сделайте из жести. Вырежьте пластинку прямоугольной формы (если сумеете, лучше в виде эллипса) и молотком на доске выколотите ее в виде чашки (см. левый нижний угол таблицы). В доске предварительно сделайте стамеской небольшое корытообразное углубление. Когда чашка – дно котла – отформована, плоскогубцами отогните края. Это нужно сделать для возможно более крепкого припая крышки котла.

Крышку котла сделайте из очень тоненькой листовой латуни, толщиной 0,1–0,15 мм.

Во время работы «мотора» пластинка будет попеременно подниматься и опускаться, поэтому она должна быть очень тонкой и одновременно упругой, способной гнуться, не ломаясь.

Прежде чем прикреплять верхнюю пластинку котла, впаяйте в дно котла две паропроводные трубочки так, чтобы угол между дном и трубками получился не более 30–35°. Впаяв трубки в дно котла, закройте его упругой крышкой, загните поверх нее края дна и тщательно пропаяйте швы, особенно в углах. Если будет хоть небольшое отверстие в котле, «мотор» не станет работать.

Исправность котла можно проверить продувкой через трубочки, опустив его в воду.

Для топки лучше всего спаяйте из жести небольшую коробочку и поместите туда смоченный в денатурированном спирте комочек ваты. Не разводите под котлом большого огня.

3. Клапанный паровой двигатель

Маленький действующий паровой двигатель легко построить, имея самые простые инструменты и материалы.

Эта модель отличается от всех других моделей паровых двигателей тем, что вместо золотника она имеет впускной клапан (см. таблицу 32, слева, вверху).

Таблица 32. Клапанный паровой двигатель. 1 – цилиндр; 2 – кольцо клапанной коробки; 3 – цилиндровая крышка; 4 – клапан; 5 – поршень; 6 – ушко (скобочка); 7 – шатун; 8 – паровыпускные отверстия; 9 – диск кривошипа; 10 – палец кривошипа; 11– вал двигателя; 12 – маховое колесо; 13 – стойка станины; 14 – подшипник стойки станины; 15 – задний подшипник; 16 – опорная плита; 17 – лапки крепления цилиндра.

Применение клапана вместо золотника сильно упрощает устройство и изготовление двигателя.

При верхнем положении поршня в цилиндре поршень упирается в стержень клапана и приподнимает его. Через открывшееся отверстие пар врывается в цилиндр, давит на поршень и заставляет его пойти вниз.

Клапан, упирающийся своим стержнем в поршень, под действием собственного веса тоже будет опускаться и через некоторое время закроет паровпускное отверстие, прекратив доступ пара в цилиндр.

Дальше поршень будет двигаться благодаря расширению пара в цилиндре. Стремясь занять больший объем, пар будет давить на поршень и толкать его дальше вниз.

Когда поршень достигнет нижнего положения в цилиндре, отработанный пар через открывшиеся паровыпускные отверстия выходит наружу.

Сила давления пара на поршень и движение поршня передаются при помощи шатуна 7 и кривошипа на вал 11, заставляя его вращаться вместе с закрепленным на нем маховиком 12. Маховик по инерции будет продолжать вращаться и после того, как пар перестанет действовать на поршень.

Обратный ход поршня в цилиндре вверх совершается с помощью кривошипа и шатуна за счет инерции вращающегося маховика.

Постройка двигателя

Постройку модели начните с цилиндра 1.

Для цилиндра необходимо достать стальную или латунную трубочку с гладкой внутренней поверхностью. Можно воспользоваться пустым ружейным патроном. Не всегда можно найти для цилиндра трубочку таких размеров, какие указаны на рисунке. Если трубочка будет меньше или больше, то и все размеры других частей двигателя следует соответственно уменьшить или увеличить.

Трубочку для цилиндра при обработке нельзя зажимать в тиски, так как ее можно легко помять. Внутреннюю поверхность трубочки, если она недостаточно гладкая, прошлифуйте кусочком самой мелкой наждачной бумаги, закрепленной на круглой деревянной палочке, а затем отполируйте крокусом или пастой для полировки металлов (продается в москательных магазинах). Крокус и паста наносятся на кусочек материи, закрепляемой на той же круглой палочке, что и наждачная бумага. После шлифовки и полировки тщательно протрите цилиндр чистой тряпочкой.

Заусенцы, которые останутся после отрезки трубочки и сверловки в ней паровыпускных отверстий, осторожно соскоблите.

Поршень 5 отливается из свинца непосредственно в цилиндре. В жестяную банку насыпьте мелкого сухого речного песка. Отрезанную для цилиндра трубочку погрузите в песок так, чтобы наружу выступал конец высотой 15 мм. Банку с песком и цилиндром хорошенько прогрейте в печке, на примусе или керосинке.

Нельзя выливать расплавленный свинец в холодный цилиндр, засыпанный сырым песком: образующийся в цилиндре пар разбрызгает свинец; при этом капли расплавленного свинца могут попасть на руки, на лицо и причинить ожоги.

Отливка в нагретый цилиндр при сухом прокаленном песке безопасна и получается ровной, без раковин. Чтобы песок не прилипал к отливке, лучше всего вырезать из тонкого нелуженого железа маленький кружочек и опустить его в цилиндр поверх песка.

Сейчас же после заливки поршня, пока металл еще расплавлен, быстро приложите к нему луженой (покрытой оловом) частью предварительно заготовленную скобочку 6. Она таким образом припаивается к поршню. Проследите за правильным положением скобочки точно в центре цилиндра. Когда отливка застынет, выньте цилиндр и вытолкните из него готовый поршень. Счистите приставшие песчинки и осторожно срежьте ножом неровности.

Шатун 7 изготовляется из латунной или железной полоски толщиной 2–2,5 мм.

После отливки поршня к верхней части цилиндра припаяйте цилиндровую крышку 3 толщиной 2–2,5 мм. Верхняя плоскость крышки должна быть правильно опилена, что лучше всего делать так, как это показано в правом верхнем углу таблицы. Крышка должна быть латунной или, только для плоского клапана, железной.

В центре крышки просверлите отверстие, в которое свободно, с зазором для прохода пара, должен проходить стержень клапана.

Клапан 4 изготовляется из латунного или стального винта с плоской точеной головкой. После того как припаяете цилиндровую крышку, а к ней кольцо клапанной коробки 2, можете приступить к притирке клапана.

Притирка производится вращением клапана в ту и другую сторону при помощи отвертки, вставленной в прорез головки клапана. Время от времени притираемые поверхности смазывайте очень мелко истолченным стеклом, смешанным с машинным маслом. После притирки остатки стеклянного порошка тщательно удалите.

Клапан можно изготовить также с конической головкой, как это показано на рисунке.

Высота стенок клапанной коробки должна быть такой, чтобы клапан мог открываться, но не мог выскочить из отверстия цилиндровой крышки.

Станину – детали 13 и 16 (левый нижний угол таблицы) – изготовьте из сухого прочного дерева: обрезков березы, дуба или других твердых пород.

Подшипники 14 и 15 выпилите из обрезков листовой латуни или железа. Отверстия подшипников просверлите немного меньшего диаметра, чем вал. После сверловки разверните их по валу острым концом напильника (на котором закрепляется ручка). При этом края отверстия развальцуются и расширятся. Подшипники приверните к станине шурупами.

Кривошип – детали 9 и 10 – сделать легко. Диск кривошипа выпилите из латуни или железа толщиной 2–2,5 мм. Палец кривошипа отрежьте от толстой, четырехмиллиметровой проволоки или от оси из набора «металлоконструктор». Готовый палец прочно впаяйте в отверстие диска.

Вал 11 возьмите из набора «металлоконструктор» или отрежьте от проволоки толщиной 4–5 мм.

Маховик 12 отливается из свинца, цинка или другого легкоплавкого металла в глиняной, предварительно хорошо просушенной и прогретой форме. И здесь, как и при отливке поршня, вода, содержащаяся в сырой глине, обратится в пар и разбрызгает расплавленный металл.

Отлить маховик можно также в хорошо очищенной жестяной баночке из-под гуталина (см. таблицу 34). Для отливки маховика в центре формы плотно вставьте вылуженный вал, чтобы он при отливке сразу впаялся в маховик. Смотрите, чтобы не было щелей: сквозь них прольется расплавленный свинец.

Когда сделаете все части, приступите к сборке парового двигателя.

Соберите станину и привинтите к стойке 13 подшипник 14. Вставьте вал с маховиком и привинтите к опорной плите 16 задний подшипник 15. На конец вала, выступающий из стойки станины, припаяйте диск кривошипа в любом положении. Проследите только, чтобы он правильно вращался – не бил. Конец вала, выступающий за диск кривошипа, отпилите.

Все места пайки, если она производилась с применением травленой соляной кислоты и нашатыря, промойте водой, а еще лучше – раствором соды, затем просушите и смажьте маслом. Остатки кислоты способствуют быстрому образованию ржавчины.

Цилиндр протрите внутри чистой тряпочкой, смажьте и прикрепите двумя лапками 17 к станине.

Крышка клапанной коробки с паровыпускной трубочкой припаивается только тогда, когда паровой двигатель будет окончательно собран и будет отрегулировано действие клапана.

Момент открытия клапана можно отрегулировать постепенным укорочением стержня клапана, спиливая его напильником. В дальнейшем регулировку можно производить закреплением цилиндра на стойке станины выше или ниже. Если мы закрепим цилиндр ниже, клапан будет открываться больше; если поднимем выше, будет открываться меньше. Если клапан будет открываться слишком рано, то давлением пара поршень не вовремя будет отбрасываться назад или его движение будет сильно тормозиться. Вот почему открывание клапана должно происходить почти в то время, когда поршень достигнет крайнего верхнего положения в цилиндре.

Перед пуском все трущиеся части двигателя смажьте машинным маслом.

Этот паровой двигатель работает главным образом за счет расширения того количества пара, который заполняет пространство над поршнем, когда поршень находится в цилиндре в крайнем верхнем положении, поэтому высота пространства над поршнем при верхнем положении его в цилиндре должна быть не меньше половины длины хода поршня.

После испытания парового двигателя станину, боковые поверхности маховика и наружную поверхность цилиндра окрасьте эмалевой или масляной краской, а все металлические неокрашенные части протрите масляной тряпочкой для предохранения их от ржавчины.

После работы цилиндр и поршень парового двигателя, а также все другие части его протрите и смажьте маслом.