هدف از این مقاله این است که به شما بگویم چگونه با دستان خود یک مشعل گاز بسازید. مشعل های گاز در مشاغل کوچک، خلاقیت های فنی فردی و در زندگی روزمره به طور گسترده ای برای لحیم کاری، فلزکاری، آهنگری، سقف سازی، جواهرسازی، برای راه اندازی دستگاه های گرمایش گاز و تولید شعله با دمای بالای 1500 درجه برای نیازهای مختلف استفاده می شود.

از نظر تکنولوژیکی، شعله گاز خوب است زیرا توانایی احیایی بالایی دارد (سطح فلز را از آلاینده ها پاک می کند و اکسید آن را به فلز خالص باز می گرداند)، بدون اینکه هیچ گونه فعالیت شیمیایی متفاوتی از خود نشان دهد.

در مهندسی حرارت - گاز یک سوخت بسیار انرژی بر، نسبتا ارزان و پاک است. 1 GJ گرمای گاز معمولاً ارزانتر از هر حامل انرژی دیگری است و کک کردن وسایل گرمایش گاز و رسوب دوده در آنها حداقل است یا وجود ندارد.

اما در عین حال، اجازه دهید حقیقت رایج را تکرار کنیم: آنها با گاز شوخی نمی کنند. مشعل گاز چندان پیچیده نیست، اما نحوه دستیابی به کارایی و ایمنی آن - این بیشتر مورد بحث قرار خواهد گرفت. با نمونه هایی از اجرای صحیح فنی و توصیه هایی برای ساخت آن خودتان.

انتخاب گاز

ما منحصراً با استفاده از پروپان، بوتان یا مخلوط پروپان بوتان با دست خود یک مشعل گاز می سازیم.آن ها بر روی هیدروکربن های اشباع گازی و هوای اتمسفر. هنگام استفاده از ایزوبوتان 100% (به زیر مراجعه کنید)، امکان دستیابی به دمای شعله تا 2000 درجه وجود دارد.

استیلنبه شما اجازه می دهد تا دمای شعله را تا 3000 درجه بدست آورید، اما به دلیل خطر آن، هزینه بالای کاربید کلسیم و نیاز به اکسیژن خالص به عنوان یک عامل اکسید کننده، عملاً در کارهای جوشکاری از کاربرد خارج شده است. به دست آوردن هیدروژن خالص در خانه امکان پذیر است. یک شعله هیدروژن از یک مشعل سوپرشارژ (به زیر مراجعه کنید) دمایی تا 2500 درجه می دهد. اما مواد اولیه برای تولید هیدروژن گران و ناایمن است (یکی از اجزای آن اسید قوی است) اما نکته اصلی این است که هیدروژن را نمی توان بو کرد یا مزه کرد، اضافه کردن عطر مرکاپتان به آن بی فایده است. هیدروژن مرتبه‌ای سریع‌تر پخش می‌شود و ترکیب آن با هوای تنها 4 درصد از قبل یک گاز انفجاری انفجاری تولید می‌کند و احتراق آن می‌تواند به سادگی در نور رخ دهد.

متانبه دلایل مشابه در مشعل های گاز خانگی استفاده نمی شود. علاوه بر این، بسیار سمی است. در مورد بخارات مایع قابل اشتعال، گازهای پیرولیز و بیوگاز، هنگامی که در مشعل های گاز سوز می شوند، شعله ای نه چندان تمیز با دمای زیر 1100 درجه تولید می کنند. مایعات قابل اشتعال با فرار متوسط ​​و کمتر از متوسط ​​(از بنزین گرفته تا نفت کوره) در مشعل های مایع مخصوص سوزانده می شوند، به عنوان مثال، در مشعل های سوخت دیزل. الکل ها در دستگاه های شعله کم مصرف استفاده می شوند و اترها به هیچ وجه نمی سوزند - آنها انرژی کمی دارند اما بسیار خطرناک هستند.

چگونه به ایمنی برسیم

برای اینکه مشعل گازی ایمن کار کند و سوخت را هدر ندهد، قانون طلایی باید این باشد: به هیچ وجه پوسته‌گیری یا تغییری در نقشه‌های نمونه اولیه وجود ندارد!

در اینجا موضوع در به اصطلاح است. عدد رینولدز Re، رابطه بین سرعت جریان، چگالی، ویسکوزیته محیط جاری و اندازه مشخصه منطقه ای که در آن حرکت می کند را نشان می دهد. قطر سطح مقطعلوله های. از Re می توان وجود تلاطم در جریان و ماهیت آن را قضاوت کرد. به عنوان مثال، اگر لوله گرد نباشد و هر دو اندازه مشخصه آن از یک مقدار بحرانی خاص بیشتر باشد، گرداب هایی از مرتبه دوم و بالاتر ظاهر می شوند. ممکن است دیوارهای "لوله" از نظر فیزیکی متمایز نباشند، به عنوان مثال، در جریان های دریایی، اما بسیاری از "ترفندهای" آنها دقیقاً با انتقال Re از طریق مقادیر بحرانی توضیح داده می شوند.

توجه داشته باشید:فقط در موردی، به عنوان مرجع، برای گازها مقدار عدد رینولدز که در آن جریان آرام آشفته می شود Re> 2000 است (در سیستم SI).

همه مشعل های گاز خانگی به طور دقیق طبق قوانین دینامیک گاز محاسبه نمی شوند. اما، اگر به طور دلخواه ابعاد قطعات یک طرح موفق را تغییر دهید، ممکن است Re سوخت یا هوای مکیده از حدی که در محصول نویسنده رعایت کرده است بپرد و مشعل در بهترین حالت دود آلود و حریص شود. ، و احتمالاً خطرناک است.

قطر انژکتور

پارامتر تعیین کننده برای کیفیت یک مشعل گاز، قطر مقطع انژکتور سوخت آن است (نازل گاز، نازل، نازل - مترادف). برای مشعل های پروپان بوتان در دمای معمولی (1000-1300 درجه)، تقریباً می توان آن را به صورت زیر در نظر گرفت:

• بر قدرت حرارتیتا 100 وات - 0.15-0.2 میلی متر.
• برای توان 100-300 وات - 0.25-0.35 میلی متر.
• برای توان 300-500 وات - 0.35-0.45 میلی متر.
• برای توان 500-1000 وات - 0.45-0.6 میلی متر.
• برای توان 1-3 کیلو وات - 0.6-0.7 میلی متر.
• برای توان 3-7 کیلو وات - 0.7-0.9 میلی متر.
• برای توان 7-10 کیلو وات - 0.9-1.1 میلی متر.

در مشعل های با دمای بالا، انژکتورها باریک تر، 0.06-0.15 میلی متر ساخته می شوند. مواد عالیبرای انژکتور، یک تکه سوزن برای سرنگ یا قطره چکان پزشکی استفاده می شود. از بین آنها می توانید یک نازل برای هر یک از قطرهای مشخص شده انتخاب کنید. سوزن برای باد کردن توپ بدتر است. آنها بیشتر شبیه کانال های هوا در میکرو مشعل های سوپرشارژ استفاده می شوند. در قفس انژکتور (کپسول) با لحیم کاری سخت یا با چسب مقاوم در برابر حرارت (جوش سرد) چسبانده می شود.

قدرت

به هیچ وجه نباید مشعل گازی با توان بیش از 10 کیلو وات بسازید. چرا؟ فرض کنید راندمان مشعل 95٪ است. برای طراحی آماتور این یک شاخص بسیار خوب است. اگر قدرت مشعل 1 کیلو وات باشد، 50 وات طول می کشد تا مشعل خود گرم شود. یک آهن لحیم کاری 50 وات می تواند سوخته شود، اما خطر تصادف را تهدید نمی کند. اما اگر یک مشعل 20 کیلوواتی بسازید، 1 کیلو وات اضافی خواهد بود. خطر با این واقعیت تشدید می شود که تجلی آن، مانند اعداد رینولدز، آستانه است - یا به سادگی داغ است، یا شعله ور می شود، ذوب می شود، منفجر می شود. بنابراین، بهتر است به دنبال نقشه های مشعل خانگی برای بیش از 7-8 کیلو وات نباشید.

توجه داشته باشید:مشعل های گاز صنعتی با توانی تا چندین مگاوات تولید می شوند، اما این با پروفیل دقیق بشکه گاز حاصل می شود که در خانه غیرممکن است. یک مثال را در زیر ببینید.

آرماتور

سومین عاملی که ایمنی مشعل را تعیین می کند، ترکیب اتصالات آن و روش استفاده از آن است. که در طرح کلیاین است:

1. تحت هیچ شرایطی نباید مشعل را با استفاده از شیر کنترل خاموش کرد.
2. برای مشعل‌های با قدرت 500-700 وات و مشعل‌های با دمای بالا (با انژکتور باریک، حذف انتقال جریان گاز Re فراتر از مقدار بحرانی)، که توسط پروپان یا ایزوبوتان از یک سیلندر تا 5 لیتر تغذیه می‌شوند. دمای بیرونتا 30 درجه، ترکیب شیرهای کنترل و قطع در یک - استاندارد روی سیلندر مجاز است.
3. در مشعل های با قدرت بیش از 3 کیلو وات (با انژکتور عریض)، یا از سیلندر بیش از 5 لیتر تغذیه می شود، احتمال "بیش از حد" Re بیش از 2000 بسیار زیاد است. بنابراین، در چنین مشعل هایی، بین شیرهای قطع و کنترل، نیاز به یک کاهنده برای حفظ فشار در خط لوله گاز تغذیه در محدوده خاصی است.

کدام یک را باید انجام دهم؟

مشعل های گازی کم مصرف برای زندگی روزمره و تولید خصوصی کوچک بر اساس شاخص های عملکردی به شرح زیر طبقه بندی می شوند. مسیر:

• دمای بالا - برای لحیم کاری و جوشکاری دقیق، جواهرات و دمیدن شیشه. راندمان مهم نیست، شما باید حداکثر دمای شعله را برای یک سوخت معین بدست آورید.
• فن آوری - برای کارهای فلزکاری و آهنگری. دمای شعله بسیار مطلوب است که کمتر از 1200 درجه نباشد و مشعل مشعل را به حداکثر بازده رسانده است.
• سیستم های گرمایش و سقف بهترین کارایی را دارند. دمای شعله معمولاً تا 1100 درجه یا کمتر است.

در مورد روش سوزاندن سوخت می توان مشعل گازی را طبق یکی از موارد زیر ساخت. طرح ها:

1. آزاد-اتمسفر.
2. پرتاب اتمسفر.
3. سوپرشارژ شده

جوی

در مشعل های اتمسفر آزاد، گاز در فضای آزاد می سوزد. جریان هوا با همرفت آزاد تضمین می شود. چنین مشعل هایی غیراقتصادی هستند. آنها در درجه اول مورد توجه هستند، زیرا با عرضه بیش از حد گاز یا هوای ناکافی، هر مشعل دیگری را می توان به حالت اتمسفر آزاد تغییر داد. در اینجا است که مشعل ها مشتعل می شوند - با حداقل منبع سوخت و حتی جریان هوا کمتر. ثانیاً جریان آزاد هوای ثانویه می تواند در اصطلاح بسیار مفید باشد. مشعل های یک و نیم مدار برای گرمایش، زیرا طراحی آنها را بدون به خطر انداختن ایمنی بسیار ساده می کند، در زیر ببینید.

تخلیه

در مشعل های جهشی، حداقل 40 درصد هوای مورد نیاز برای احتراق سوخت توسط جریان گاز از انژکتور مکیده می شود. مشعل های جهشی از نظر ساختاری ساده هستند و به دست آوردن شعله ای با دمای حداکثر 1500 درجه با راندمان بیش از 95٪ را امکان پذیر می کنند ، بنابراین بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند ، اما نمی توان آنها را مدوله کرد ، در زیر مشاهده کنید. با توجه به استفاده از هوا، مشعل های تخلیه به دو دسته تقسیم می شوند:

• تک مدار - همه هوای مناسببلافاصله وارد می شود با یک کانال گاز پروفیل مناسب در توان بیش از 10 کیلووات، راندمان بیش از 99٪ را نشان می دهند. با دست خودت تکرار نمیشه
• دو مدار - تقریبا 50 درصد هوا توسط انژکتور مکیده می شود و بقیه آن به محفظه احتراق و/یا پس سوز وارد می شود. آنها به شما امکان می دهند شعله 1300-1500 درجه یا CPL بیش از 95٪ و شعله تا 1200 درجه را دریافت کنید. به هر یک از روش های ذکر شده در بالا استفاده می شود. از نظر ساختاری بسیار پیچیده هستند، اما به تنهایی قابل تکرار هستند.
• مدار یک و نیم که اغلب دو مدار نیز نامیده می شود - هوای اولیه توسط جریان انژکتور مکیده می شود و هوای ثانویه آزادانه وارد حجم محدودی می شود (مثلاً جعبه آتش سوزی کوره) که در آن جریان دارد. سوخت می سوزد فقط تک حالته (به زیر مراجعه کنید)، اما از نظر ساختاری ساده است، بنابراین به طور گسترده برای شروع موقت استفاده می شود اجاق های گرمایشیو دیگ های گاز.

سوپرشارژ شده

در مشعل های تحت فشار، تمام هوا، اعم از اولیه و ثانویه، به زور وارد منطقه احتراق سوخت می شود. ساده ترین ریزشعل سوپرشارژ برای لحیم کاری رومیزی، جواهرات و شیشه کاری می تواند به طور مستقل ساخته شود (به زیر مراجعه کنید)، اما ساخت مشعل گرمایشی سوپرشارژ نیاز به یک پایه تولید جامد دارد. اما این مشعل های سوپرشارژ هستند که به شما امکان می دهند تمام احتمالات کنترل حالت احتراق را درک کنید. با توجه به شرایط استفاده آنها به موارد زیر تقسیم می شوند:

1. حالت تک؛
2. دو حالته؛
3. مدوله شده.

کنترل احتراق

در مشعل های تک حالته، حالت احتراق سوخت یا یک بار برای همیشه توسط طراحی تعیین می شود (مثلاً در مشعل های صنعتی برای کوره های آنیل)، یا به صورت دستی تنظیم می شود که برای آن مشعل یا باید خاموش شود یا چرخه تکنولوژی با آن. استفاده باید قطع شود مشعل های دو حالته معمولاً با توان کامل یا نیمه کار می کنند. انتقال از حالت به حالت در حین کار یا استفاده انجام می شود. مشعل های گرمایش (زمستان - بهار / پاییز) یا سقف با دو حالت ساخته می شوند.

در مشعل‌های تعدیل‌کننده، عرضه سوخت و هوا به‌طور هموار و پیوسته توسط اتوماسیون تنظیم می‌شود و بر اساس مجموعه‌ای از پارامترهای اولیه حیاتی کار می‌کند. به عنوان مثال، برای یک مشعل گرمایش - با توجه به نسبت دما در اتاق، خارج و خنک کننده در بازگشت. می تواند یک پارامتر خروجی (حداقل جریان گاز، بالاترین دمای شعله) یا چندین مورد از آنها وجود داشته باشد، به عنوان مثال، زمانی که دمای شعله در حد بالایی است، مصرف سوخت به حداقل می رسد و زمانی که کاهش می یابد، دما بهینه می شود. برای یک فرآیند فنی معین

نمونه هایی از طرح ها

درک طرح ها مشعل های گازسوز، بیایید مسیر افزایش قدرت را در پیش بگیریم، این به ما امکان می دهد مطالب را بهتر درک کنیم. و از همان ابتدا با شرایط مهمی مانند سوپر شارژ آشنا خواهیم شد.

مینی از یک قوطی اسپری

به خوبی شناخته شده است که چگونه یک مشعل گاز کوچک تک حالته برای کار روی میز، که توسط یک قوطی فندکی تغذیه می شود، کار می کند: اینها 2 سوزن هستند که در یکدیگر قرار می گیرند، pos. و در شکل:

فشار - از کمپرسور آکواریوم. از آنجایی که بدون مقاومت سمپاش در زیر آب، جریان ضربانی قابل توجهی ایجاد می کند، به گیرنده ای از 5 لیتر بادمجان نیاز دارید. سودا در اینها تولید نمی شود، بنابراین دوشاخه گیرنده باید با لاستیک خام، سیلیکون یا فقط پلاستیکین مهر و موم شود. اگر یک کمپرسور برای یک آکواریوم با ظرفیت 600 لیتر یا بیشتر بگیرید و سوخت آن 100٪ ایزوبوتان باشد (این قوطی ها گران تر از نمونه های معمولی هستند)، می توانید شعله ای با شعله بیش از 1500 درجه دریافت کنید.

موانعی که هنگام تکرار این طرح وجود دارد، اولاً تنظیم منبع گاز است. هیچ مشکلی با هوا وجود ندارد - تامین آن توسط تنظیم کننده استاندارد کمپرسور تنظیم می شود. اما تنظیم گاز با خم کردن شیلنگ بسیار خشن است و تنظیم کننده قطره چکان به سرعت خراب می شود زیرا یکبار مصرف نیز می باشد. ثانیا، جفت کردن مشعل با قوطی - برای اینکه دریچه آن باز شود، باید روی اتصالات پرکننده فشار دهید.

اولین چیزی که به حل مشکل کمک می کند گره نشان داده شده در pos است. ب آنها آن را از همان جفت سوزن درست می کنند. ابتدا باید تکه ای از لوله را برای آستین انتخاب کنید که با کمی تلاش روی فیتینگ قوطی قرار بگیرد و سپس با کمی تلاش آن را به داخل کانول سوزنی فشار دهید. ممکن است لازم باشد کمی سوراخ شود. اما آستین نباید به طور جداگانه روی فیتینگ یا در کانول آویزان شود.

سپس یک گیره برای قوطی با پیچ تنظیم (موقع B) می سازیم، قوطی را وارد می کنیم، رگلاتور را مطابق با pos روی فیتینگ قرار می دهیم. ب و پیچ را سفت کنید تا گاز مورد نیاز به دست آید. تنظیم بسیار دقیق، به معنای واقعی کلمه میکروسکوپی است.

مشعل لحیم کاری

ساده ترین راه برای ساخت مشعل لحیم کاری تقریباً است. با 0.5-1 کیلو وات، اگر شیر گازی در دسترس دارید: سری اکسیژن VK، از اتوژن قدیمی (بشکه استیلن وصل شده است) و غیره. یکی از گزینه های طراحی برای مشعل لحیم کاری بر اساس شیر گاز در شکل نشان داده شده است.

ویژگی آن حداقل تعداد قطعات چرخانده شده است و حتی می توان آنها را به صورت آماده انتخاب کرد و امکانات بسیار گسترده ای برای تنظیم شعله با حرکت نازل 11 دارد. جنس قطعات 7-12 فولاد کاملاً مقاوم در برابر حرارت است. V در این مورد St45 نسبتا ارزان قیمت مناسب است، زیرا دمای شعله به دلیل غیبت کاملپروفیل کانال گاز و پنجره های اجکتور (که به این شکل وجود ندارند) از 800-900 درجه تجاوز نمی کند. همچنین به دلیل تک مدار بودن این مشعل کاملا حریص است.

دو مداره

مشعل گازی دو مداره برای لحیم کاری بسیار مقرون به صرفه است و به شما امکان می دهد شعله ای تا 1200-1300 درجه داشته باشید. نمونه هایی از سازه هایی از این نوع که توسط یک سیلندر 5 لیتری نیرو می گیرد در شکل 1 نشان داده شده است.

مشعل در سمت چپ – خروجی تقریبا 1 کیلو وات، بنابراین فقط از 3 قسمت تشکیل شده است، بدون احتساب بشکه و دسته گاز، بنابراین نیازی به شیر جداگانه برای تنظیم شعله نیست. در صورت تمایل، می توانید کپسول های انژکتوری قابل تعویض برای توان های پایین تر بسازید. مصرف سوخت در قدرت کم به طور قابل توجهی کاهش می یابد. سادگی طراحی در این مورد از طریق استفاده از طرحی با جداسازی ناقص مدارهای هوا حاصل می شود: تمام هوا از طریق سوراخ های محفظه مکیده می شود، اما بخشی از آن توسط جت گاز سوزنده از طریق آن منتقل می شود. یک سوراخ به قطر 12 میلی متر در پس سوز.

جداسازی ناقص مدارهای هوا اجازه نمی دهد به قدرتی بیش از 1.2-1.3 کیلو وات برسد: در محفظه احتراق "بالای سقف" می پرد، به همین دلیل است که اگر بخواهید شعله را تنظیم کنید، احتراق با ضربات شروع می شود تا زمانی که منفجر شود. با اعمال گاز بنابراین بدون تجربه بهتر است انژکتور را در این مشعل روی 0.3-0.4 میلی متر تنظیم کنید.

مشعل با جداسازی کامل مدارهای هوا، که نقشه های آن در سمت راست در شکل نشان داده شده است، قدرت را تا چند کیلو وات توسعه می دهد. بنابراین، اتصالات آن علاوه بر شیر قطع کننده روی سیلندر، به یک شیر کنترل نیز نیاز دارد. همراه با یک اجکتور اولیه کشویی، به فرد اجازه می دهد دمای شعله را در محدوده نسبتاً وسیعی تنظیم کند و حداقل سرعت جریان آن را در یک توان مشخص حفظ کند. در عمل، پس از تنظیم شعله روی قدرت مورد نظر با سوپاپ، اجکتور اولیه را حرکت دهید تا یک جت آبی باریک (بسیار داغ) یا یک پهن مایل به زرد (نه چندان داغ) خارج شود.

برای فورج و فورج

مشعل دو مداره با جداسازی کامل مدارها نیز برای کار آهنگری مناسب است. به عنوان مثال، نحوه ساختن یک فورج برای چیزی که در 10-15 دقیقه از مواد ضایعاتی توضیح داده شد، به این ویدیو نگاه کنید:

ویدئو: فورج گاز در 10 دقیقه

یک مشعل گازی فلزکاری و آهنگری به طور خاص برای فورج نیز می تواند طبق یک طرح دو مداره کامل ساخته شود، به ادامه مطلب مراجعه کنید. کلیپ ویدیویی

ویدئو: مشعل گاز DIY برای فورج

و در نهایت، یک مشعل گاز کوچک می تواند یک فورج رومیزی کوچک را نیز گرم کند. چگونه خودتان آنها را با هم درست کنید، ببینید:

ویدئو: مینی شاخ DIY در خانه

برای کار خوب

اینجا در شکل نقشه های یک مشعل گاز با یک شیر کنترل داخلی برای کارهای بسیار دقیق و حیاتی ارائه شده است. ویژگی آن یک محفظه احتراق عظیم با پره های خنک کننده است. با تشکر از این، اولا، تغییر شکل حرارتی قطعات مشعل کاهش می یابد. ثانیاً، نوسانات تصادفی در عرضه گاز و هوا عملاً هیچ تأثیری بر دما در محفظه احتراق ندارد. در نتیجه شعله نصب شده برای مدت طولانی بسیار پایدار می ماند.

درجه حرارت بالا

در نهایت، مشعل طراحی شده برای تولید حداکثر شعله را در نظر بگیرید درجه حرارت بالا– این مشعل با استفاده از ایزوبوتان 100% بدون فشار، شعله ای با دمای بیش از 1500 درجه تولید می کند – ورق فولاد را برش می دهد، هر آلیاژ جواهرات را در یک مینی بوته ذوب می کند و هر شیشه سیلیکات را به جز کوارتز نرم می کند. یک انژکتور خوب برای این مشعل از یک سوزن از سرنگ انسولین ساخته شده است.

گرمایش

اگر قصد دارید یکبار برای همیشه اجاق گاز یا دیگ قدیمی خود را از زغال چوب به گاز انتقال دهید، چاره ای جز خرید مشعل تحت فشار مدوله شده ندارید. 1 در شکل در غیر این صورت، هر گونه صرفه جویی در محصولات خانگی به زودی با مصرف بیش از حد سوخت از بین خواهد رفت.

در شرایطی که گرمایش به توانی بیش از 12-15 کیلو وات نیاز دارد و علاوه بر آن فردی آماده و قادر به انجام وظایف استوکر است که گازرسانی را با توجه به دمای بیرون تنظیم می کند، گزینه ارزان تری می تواند باشد. مشعل اتمسفر دو مدار برای دیگ بخار که نمودار طراحی آن به صورت pos آورده شده است. 2. به اصطلاح در این ظرفیت خود را به خوبی ثابت کرده اند. مشعل های ساراتوف، پوز. 3; آنها در طیف گسترده ای از ظرفیت ها تولید می شوند و برای مدت طولانی با موفقیت در مهندسی گرمایش استفاده می شوند.

اگر لازم است مدتی مثلا تا آخر روی گاز بمانید فصل گرما، و سپس شروع به بازسازی سیستم گرمایش کنید یا مثلاً اجاق گاز کشور یا سونا را روی گاز راه اندازی کنید ، برای این کار می توانید با دست خود یک مشعل گازی یک مدار و نیم برای اجاق گاز بسازید. نموداری از ساختار و عملکرد آن در pos آورده شده است. 4. یک شرط ضروری جعبه آتش است دستگاه گرمایشباید با دمنده باشد: اگر هوای ثانویه را وارد شکاف بین دهانه جعبه آتش و بدنه مشعل کنید، مصرف سوخت به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. نقشه مشعل گاز یک و نیم مدار برای یک کوره با توان حداکثر 10-12 کیلو وات به صورت pos آورده شده است. 5 دهانه های مستطیلی برای ورودی هوای اولیه باید در خارج قرار داشته باشند!

سقف سازی

یک مشعل گازی برای کار بام با مصالح مدرن ساخته شده (لامپ سقف) باید دو حالته باشد: با نصف توان سطح زیرین گرم می شود و در قدرت کامل پوشش پس از باز کردن رول ذوب می شود. تأخیر در اینجا غیرقابل قبول است، بنابراین نمی توانید زمان را برای تنظیم مجدد مشعل تلف کنید (که فقط پس از خنک شدن امکان پذیر است).

نصب مشعل گازی سقفی تولید صنعتیدر سمت چپ در شکل نشان داده شده است. دو مداره با جداسازی ناقص مدارها است. در این صورت چنین راه حلی قابل قبول است، زیرا مشعل تقریباً با قدرت کامل کار می کند. 20٪ از زمان چرخه فرآیند و در فضای باز توسط پرسنل آموزش دیده اداره می شود.

پیچیده ترین جزء یک لامپ سقفی که بعید است در خانه تکرار شود، شیر سوئیچینگ برق است. با این حال، می توان بدون آن را به قیمت افزایش جزئی در مصرف سوخت انجام داد. اگر شما یک متخصص عمومی هستید و گاهی اوقات کارهای سقفی انجام می دهید، کاهش سودآوری به این دلیل محسوس نخواهد بود.

از نظر فنی، این راه حل را می توان در یک مشعل با جفت مدارهای هوای متصل به هم اجرا کرد، در سمت راست در شکل را ببینید. انتقال از حالت به حالت یا با نصب / برداشتن محفظه مدارهای داخلی یا به سادگی با حرکت دادن لامپ در ارتفاع انجام می شود، زیرا حالت کار چنین مشعل به شدت به فشار برگشتی اگزوز بستگی دارد. برای گرم کردن سطح زیرین، لامپ از آن دور می شود، سپس یک جریان گسترده و قدرتمند از گازهای نه بیش از حد داغ از نازل خارج می شود. و برای روکش، لامپ نزدیکتر می شود: مواد سقفیک "پنکیک" گسترده از شعله پخش می شود.

سرانجام

این مقاله تنها چند نمونه از مشعل های گازی را مورد بحث قرار می دهد. تعداد کل طرح های آنها فقط برای محدوده قدرت "خانه" تا 15-20 کیلو وات به صدها، اگر نه هزاران می رسد. اما امیدواریم که برخی از مواردی که در اینجا توضیح داده شده است نیز برای شما مفید باشد.

John C. Whitehead, Lawrence Livermore National Laboratory L-43, PO Box 808 Livermore, CA 94551 925-423-4847 [ایمیل محافظت شده]

خلاصه.همانطور که اندازه ماهواره‌های در حال توسعه کاهش می‌یابد، انتخاب سیستم‌های محرکه (PS) برای آنها که پارامترهای کنترل‌پذیری و مانورپذیری لازم را فراهم می‌کنند، دشوارتر می‌شود. اکنون کوچکترین ماهواره ها به طور سنتی از گاز فشرده استفاده می کنند. برای افزایش راندمان و در عین حال کاهش هزینه در مقایسه با موتورهای احتراقی هیدرازین، استفاده از پراکسید هیدروژن پیشنهاد شده است. حداقل سمیت و ابعاد نصب مورد نیاز کوچک امکان آزمایش مکرر در شرایط آزمایشگاهی مناسب را فراهم می کند. پیشرفت‌ها در توسعه موتورهای کم‌هزینه و مخازن سوخت شرح داده شده‌اند.

معرفی

تکنولوژی کنترل از راه دور کلاسیک رسیده است سطح بالاو به توسعه خود ادامه می دهد. او می تواند نیازها را به طور کامل برآورده کند فضاپیماصدها و هزاران کیلوگرم وزن دارد. سیستم‌هایی که به پرواز فرستاده می‌شوند، گاهی اوقات حتی تست را پشت سر نمی‌گذارند. به نظر می رسد که استفاده از راه حل های مفهومی شناخته شده و انتخاب اجزای آزمایش شده با پرواز کاملاً کافی است. متأسفانه، چنین گره هایی معمولاً برای استفاده در ماهواره های کوچک با وزن ده ها کیلوگرم بسیار بزرگ و سنگین هستند. در نتیجه، دومی باید عمدتاً به موتورهایی که با نیتروژن فشرده کار می‌کنند تکیه می‌کرد. نیتروژن فشرده تنها 50-70 ثانیه (تقریباً 500-700 متر بر ثانیه) IOP تولید می کند، به مخازن سنگین نیاز دارد و چگالی کمی دارد (به عنوان مثال، حدود 400 کیلوگرم بر متر مکعب در فشار 5000 psi [تقریباً 35 مگاپاسکال]). . تفاوت قابل توجه در قیمت و خواص موتورهای دیزل نیتروژن فشرده و هیدرازین ما را مجبور می کند به دنبال راه حل های میانی باشیم.

در سال های اخیر، علاقه مجددی به استفاده از پراکسید هیدروژن غلیظ به عنوان سوخت موشک برای موتورهای با اندازه های مختلف افزایش یافته است. پراکسید زمانی جذاب‌تر است که در پیشرفت‌های جدید استفاده شود، جایی که فناوری‌های قبلی نمی‌توانند مستقیماً رقابت کنند. چنین پیشرفت هایی دقیقاً ماهواره هایی با وزن 5-50 کیلوگرم هستند. به عنوان یک سوخت تک جزئی، پراکسید دارای چگالی بالا (> 1300 کیلوگرم بر متر مکعب) و یک ضربه خاص (SI) در خلاء حدود 150 ثانیه [تقریباً 1500 متر بر ثانیه] است. اگرچه این به طور قابل توجهی کمتر از IR هیدرازین است، تقریباً 230 ثانیه [حدود 2300 متر بر ثانیه]، یک الکل یا هیدروکربن در ترکیب با پراکسید می تواند SV را به محدوده 250-300 ثانیه [حدود 2500 تا 3000 متر بر ثانیه] برساند. ].

هزینه در اینجا عامل مهمی است، زیرا تنها زمانی استفاده از پراکسید منطقی است که نسبت به ساخت نسخه‌های کوچک‌تر از فناوری کلاسیک RC ارزان‌تر باشد. با توجه به اینکه کار با اجزای سمی هزینه توسعه، آزمایش و راه اندازی سیستم را افزایش می دهد، کاهش هزینه بسیار محتمل است. به عنوان مثال، تنها چند پایه برای آزمایش موتورهای موشک با استفاده از اجزای سمی وجود دارد و تعداد آنها به تدریج در حال کاهش است. در مقابل، توسعه دهندگان ریزماهواره می توانند خودشان فناوری پراکسید خود را توسعه دهند. بحث ایمنی سوخت به ویژه در هنگام برخورد با گزینه های سیستم که درک ضعیفی دارند، مهم است. اگر بتوان آزمایش های مکرر و کم هزینه را انجام داد، ساخت چنین سیستم هایی بسیار آسان تر است. در عین حال، حوادث و ریزش اجزای سوخت موشک را باید مسلم انگاشت، درست مانند خاموشی اضطراری. برنامه کامپیوتریهنگام اشکال زدایی آن بنابراین، هنگام کار با سوخت های سمی، روش های استاندارد کار آنهایی هستند که به نفع تغییرات تکاملی و تدریجی هستند. این امکان وجود دارد که استفاده از سوخت های کمتر سمی در ریزماهواره ها از تغییرات عمده در طراحی بهره مند شود.

کار شرح داده شده در زیر بخشی از یک برنامه تحقیقاتی بزرگتر است که با هدف کاوش فناوری های فضایی جدید برای کاربردهای در مقیاس کوچک انجام می شود. نمونه های اولیه ریزماهواره تکمیل شده در حال آزمایش هستند (1). موضوعات مشابه مورد علاقه شامل موتورهای موشک پمپ شده کوچک برای مأموریت‌های مریخ، ماه و برگشت با هزینه کم است. چنین قابلیت هایی می تواند برای ارسال وسایل نقلیه تحقیقاتی کوچک در مسیرهای پرواز بسیار مفید باشد. هدف این مقاله ایجاد یک فناوری کنترل از راه دور است که از پراکسید هیدروژن استفاده می کند و به مواد گران قیمت یا روش های توسعه نیاز ندارد. معیار کارایی در این مورد برتری قابل توجهی نسبت به قابلیت های ارائه شده توسط نیروگاه های نیتروژن فشرده است. تجزیه و تحلیل دقیق نیازهای ریزماهواره کمک می کند تا از نیازهای غیر ضروری سیستم که هزینه آن را افزایش می دهد جلوگیری شود.

الزامات فناوری نیروی محرکه

در دنیای ایده آل، کنترل از راه دور ماهواره ای باید به همان شیوه ای انتخاب شود که لوازم جانبی کامپیوتر امروزه انتخاب می شود. با این حال، کنترل از راه دور دارای ویژگی هایی است که هیچ زیرسیستم ماهواره ای دیگری ندارد. به عنوان مثال، سوخت اغلب پرجرم ترین قسمت ماهواره است و مصرف آن می تواند مرکز جرم وسیله نقلیه را تغییر دهد. بردارهای رانشی که برای تغییر سرعت ماهواره در نظر گرفته شده اند، البته باید از مرکز جرم عبور کنند. اگرچه مسائل مربوط به انتقال حرارت برای همه اجزای ماهواره ای مهم است، اما به ویژه برای سیستم های پیشرانه چالش برانگیز است. موتور داغ ترین نقاط را در ماهواره ایجاد می کند و در عین حال، پیشران اغلب محدوده دمایی باریک تری نسبت به سایر اجزا دارد. همه این دلایل منجر به این واقعیت می شود که وظایف مانور به طور جدی کل پروژه ماهواره را تحت تأثیر قرار می دهد.

اگر برای سیستم های الکترونیکی معمولاً مشخصه ها داده شده در نظر گرفته می شود ، برای کنترل از راه دور اصلاً اینطور نیست. این شامل توانایی ذخیره شدن در مدار، روشن و خاموش شدن ناگهانی، و توانایی مقاومت خودسرانه در دوره های طولانی عدم فعالیت است. از دیدگاه مهندس نیروی محرکه، تعریف وظیفه شامل یک برنامه زمانی است که نشان می دهد هر موتور چه زمانی و برای چه مدت باید کار کند. این اطلاعات ممکن است حداقل باشد، اما در هر صورت پیچیدگی و هزینه مهندسی را کاهش می دهد. به عنوان مثال، اگر حفظ زمان کارکرد کنترل از راه دور با دقت میلی ثانیه برای پرواز مهم نباشد، می توان یک کنترل از راه دور را با استفاده از تجهیزات نسبتا ارزان قیمت آزمایش کرد.

شرایط دیگری که معمولاً هزینه سیستم را افزایش می‌دهد، ممکن است شامل نیاز به پیش‌بینی دقیق نیروی رانش و ضربه خاص باشد. به طور سنتی، چنین اطلاعاتی اجازه می‌داد تا اصلاحات دقیق سرعت را با زمان‌های از پیش تعیین‌شده کنترل از راه دور اعمال کنند. با توجه به وضعیت فعلی سنسورها و قابلیت‌های محاسباتی موجود در ماهواره، منطقی است که شتاب را تا زمانی که تغییر سرعت مشخصی حاصل شود یکپارچه کنیم. الزامات ساده این امکان را فراهم می کند که هزینه پیشرفت های فردی کاهش یابد. می توان از تنظیم دقیق فشارها و جریان ها و همچنین آزمایش های گران قیمت در یک محفظه خلاء جلوگیری کرد. با این حال، شرایط حرارتی خلاء، هنوز هم باید در نظر گرفته شود.

ساده ترین مانور نیروی محرکه این است که موتور را فقط یک بار در مرحله اولیه کار ماهواره روشن کنید. در این حالت شرایط اولیه و زمان گرمایش PS کمترین تأثیر را دارد. نشتی سوخت قابل تشخیص قبل و بعد از مانور تاثیری بر نتیجه نخواهد داشت. چنین سناریوی ساده ای ممکن است به دلیل دیگری دشوار باشد، مانند افزایش سرعت زیاد مورد نیاز. اگر شتاب مورد نیاز زیاد باشد، اندازه و وزن موتور اهمیت بیشتری پیدا می کند.

اکثر وظایف پیچیدهعملکرد یک کنترل از راه دور ده ها هزار یا بیشتر پالس کوتاه است که با ساعت ها یا دقیقه های عدم فعالیت در طول سالیان متمادی از هم جدا می شوند. گذرادر ابتدا و انتهای پالس، تلفات حرارتی در دستگاه، نشت سوخت - همه اینها باید به حداقل برسد یا از بین بروند. این نوع کشش برای یک کار تثبیت 3 محوره معمول است.

روشن کردن دوره ای کنترل از راه دور را می توان کاری با پیچیدگی متوسط ​​در نظر گرفت. به عنوان مثال می توان به تغییرات در مدارها، جبران تلفات جوی، یا تغییرات دوره ای در جهت گیری یک ماهواره تثبیت شده با چرخش اشاره کرد. این حالت کار در ماهواره هایی که دارای چرخ طیار اینرسی هستند یا توسط میدان گرانشی تثبیت شده اند نیز دیده می شود. چنین پروازهایی معمولاً شامل دوره‌های کوتاهی از فعالیت‌های پیشرانه بالا هستند. این مهم است زیرا اجزای سوخت داغ انرژی کمتری را در این دوره‌های فعالیت از دست می‌دهند. در این مورد می توان از دستگاه های ساده تری نسبت به نگهداری جهت گیری طولانی مدت استفاده کرد، بنابراین چنین پروازهایی وجود دارد نامزدهای خوببرای استفاده از کنترل از راه دور مایع ارزان قیمت.

الزامات موتور در حال توسعه

سطح پایین رانش مناسب برای مانورهای کوچک تغییر مداری ماهواره ای تقریباً برابر است که توسط فضاپیماهای بزرگ برای حفظ موقعیت و مدار استفاده می شود. با این حال، موتورهای کم رانش موجود که در پرواز آزمایش شده اند، معمولاً برای حل مشکل دوم طراحی شده اند. اجزای اضافی مانند بخاری برقی که سیستم را قبل از استفاده گرم می کند و همچنین عایق حرارتی، رسیدن به یک ضربه خاص متوسط ​​بالا را در طول راه اندازی های کوتاه متعدد موتور ممکن می سازد. اندازه و وزن تجهیزات در حال افزایش است که ممکن است برای دستگاه های بزرگ قابل قبول باشد، اما برای دستگاه های کوچک مناسب نیست. جرم نسبی سیستم رانش حتی برای موتورهای موشک الکتریکی مطلوب تر است. موتورهای قوسی و یونی نیروی رانش بسیار کمی نسبت به وزن موتورها دارند.

الزامات عمر مفید نیز وزن و اندازه مجاز پیشرانه را محدود می کند. به عنوان مثال، در مورد سوخت های تک جزئی، افزودن کاتالیزور می تواند عمر مفید را افزایش دهد. موتور کنترل نگرش می تواند در کل طول عمر خود چندین ساعت کار کند. با این حال، در صورت نیاز به یک تغییر بزرگ در مدار، مخازن ماهواره می توانند در عرض چند دقیقه خالی شوند. برای جلوگیری از نشتی و اطمینان از بسته شدن محکم شیر حتی پس از راه اندازی های زیاد، چندین شیر در یک ردیف در خطوط نصب می شود. ممکن است گیت های اضافی برای ماهواره های کوچک قابل توجیه نباشد.

برنج. 1 نشان می دهد که موتورهای مایع را نمی توان همیشه به طور متناسب برای استفاده در سیستم های پیشرانه کوچک کاهش داد. موتورهای بزرگ معمولاً 10 تا 30 برابر وزن خود را بلند می کنند و این عدد برای موتورهای موشک تقویت کننده پمپ شده به 100 افزایش می یابد. با این حال، کوچکترین موتورهای مایع حتی نمی توانند وزن خود را بلند کنند.

کوچک کردن موتورهای ماهواره ای دشوار است.

حتی اگر یک موتور کوچک موجود به اندازه کافی سبک باشد تا به عنوان موتور مانور اصلی برای یک ریزماهواره عمل کند، انتخاب مجموعه ای از 6 تا 12 موتور مایع برای یک وسیله نقلیه 10 کیلوگرمی تقریبا غیرممکن است. بنابراین، ریزماهواره ها از گاز فشرده برای جهت گیری استفاده می کنند. همانطور که در شکل نشان داده شده است. 1، موتورهای گازی با نسبت رانش به وزن مشابه موتورهای موشک بزرگ وجود دارد. موتورهای گازی به سادگی یک شیر برقی با یک نازل هستند.

سیستم های گاز فشرده علاوه بر حل مشکل وزن پیشرانه، پالس های کوتاه تری نسبت به موتورهای مایع می دهند. همانطور که در پیوست نشان داده شده است، این ویژگی برای حفظ جهت گیری مداوم در طول پروازهای طولانی مهم است. همانطور که اندازه فضاپیما کاهش می یابد، پالس های کوتاه تر و کوتاه تر ممکن است برای حفظ جهت گیری با دقت معین برای یک عمر مفید کافی باشد.

اگرچه به نظر می رسد که سیستم های گاز فشرده معمولاً برای استفاده در فضاپیماهای کوچک مناسب هستند، مخازن ذخیره گاز حجم بسیار زیادی را اشغال می کنند و وزن بسیار زیادی دارند. مخازن مدرن ذخیره نیتروژن کامپوزیتی که برای ماهواره های کوچک طراحی شده اند تقریباً به اندازه نیتروژن موجود در آنها وزن دارند. در مقایسه، مخازن سوخت مایع در فضاپیماها می توانند تا 30 توده سوخت را ذخیره کنند. با توجه به وزن مخازن و موتورها، ذخیره سوخت به صورت مایع و تبدیل آن به گاز برای توزیع بین موتورهای مختلف کنترل وضعیت بسیار مفید خواهد بود. چنین سیستم هایی برای استفاده از هیدرازین در پروازهای آزمایشی زیر مداری کوتاه توسعه یافته اند.

پراکسید هیدروژن به عنوان سوخت موشک

به عنوان یک سوخت تک جزئی، H2O2 خالص به اکسیژن و بخار فوق گرم تجزیه می شود و دمای آن کمی بالاتر از 1800 درجه فارنهایت (حدود 980 درجه سانتیگراد - تقریباً) است. خط] در غیاب تلفات حرارتی. به طور معمول، پراکسید به شکل محلول آبی استفاده می شود، اما در غلظت کمتر از 67٪، انرژی تجزیه برای تبخیر تمام آب کافی نیست. خودروهای آزمایشی سرنشین دار ایالات متحده در دهه 1960. از پراکسید 90 درصد برای حفظ جهت گیری دستگاه استفاده کرد که دمای تجزیه آدیاباتیک حدود 1400 فارنهایت و یک تکانه خاص در حالت پایدار 160 ثانیه ایجاد کرد. در غلظت 82 درصد، پراکسید گازی با دمای 1030 درجه فارنهایت تولید می کند که پمپ های اصلی موتورهای پرتاب کننده سایوز را به حرکت در می آورد. غلظت های متفاوتی استفاده می شود زیرا قیمت سوخت با افزایش غلظت افزایش می یابد و دما بر خواص مواد تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، آلیاژهای آلومینیوم در دماهای تا حدود 500 فارنهایت استفاده می شود. هنگام استفاده از فرآیند آدیاباتیک، این غلظت پراکسید را به 70٪ محدود می کند.

تغلیظ و تصفیه

پراکسید هیدروژن به صورت تجاری در طیف وسیعی از غلظت ها، خلوص و مقادیر موجود است. متأسفانه، ظروف کوچک پراکسید خالص که می توانند مستقیماً به عنوان سوخت مورد استفاده قرار گیرند، عملاً به صورت تجاری در دسترس نیستند. پراکسید موشک در بشکه های بزرگ نیز موجود است، اما ممکن است به راحتی در دسترس نباشد (مثلاً در ایالات متحده). علاوه بر این، هنگام کار با مقادیر زیاد پراکسید، تجهیزات ویژه و اقدامات ایمنی اضافی مورد نیاز است، که زمانی که فقط به مقادیر کمی پراکسید نیاز است، کاملاً توجیه نمی شود.

برای استفاده در این پروژه پراکسید 35 درصد در ظروف پلاستیکی 1 گالن خریداری می شود. ابتدا تا 85 درصد تغلیظ می شود و سپس در محل نصب نشان داده شده در شکل 1 خالص می شود. 2. این تنوع از روش استفاده شده قبلی، طرح نصب را ساده می کند و نیاز به تمیز کردن قطعات شیشه ای را کاهش می دهد. این فرآیند خودکار است، به طوری که تنها پر کردن و تخلیه روزانه ظروف برای تولید 2 لیتر پراکسید در هفته مورد نیاز است. البته قیمت هر لیتر بالاست اما برای پروژه های کوچک هنوز مقدار کامل آن موجه است.

ابتدا، بیشتر آب در ظرفهای دو لیتری روی صفحات داغ در هود بخار در یک دوره کنترل شده با تایمر 18 ساعته تبخیر می شود. حجم مایع در هر لیوان چهار تا 250 میلی لیتر یا تقریباً 30 درصد جرم اولیه کاهش می یابد. یک چهارم مولکول های پراکسید اصلی در طی تبخیر از بین می روند. میزان تلفات با تمرکز افزایش می یابد، بنابراین حد عملی برای این روش 85 درصد است.

واحد سمت چپ یک اواپراتور خلاء چرخشی تجاری است. محلول 85 درصد، حاوی تقریباً 80 ppm ناخالصی، در مقادیر 750 میلی لیتر در حمام آب در دمای 50 درجه سانتیگراد گرم می شود. نصب خلاء بیش از 10 میلی متر جیوه را حفظ می کند. هنر، که تقطیر سریع را در عرض 3-4 ساعت تضمین می کند. میعانات با تلفات کمتر از 5 درصد به داخل ظرف در پایین سمت چپ جریان می یابد.

حمام با پمپ جت آب در پشت اواپراتور قابل مشاهده است. مجهز به دو پمپ برقی است که یکی از آنها آب را به پمپ آب می رساند و دومی آب را از طریق فریزر، کولر آبی اواپراتور چرخشی و خود حمام به گردش در می آورد و دمای آب را درست بالاتر از انجماد حفظ می کند که باعث بهبود میعان می شود. بخارات در یخچال و خلاء در سیستم. بخارات پراکسید که در یخچال متراکم نمی شوند وارد حمام می شوند و تا غلظت ایمن رقیق می شوند.

پراکسید هیدروژن خالص (100٪) به طور قابل توجهی چگال تر از آب است (1.45 برابر در دمای 20 درجه سانتیگراد)، بنابراین یک هیدرومتر شیشه ای شناور (محدوده 1.2-1.4) معمولاً غلظت را تا 1٪ تعیین می کند. هر دو پراکسید خریداری شده اولیه و محلول مقطر برای ناخالصی ها، همانطور که در جدول نشان داده شده است، تجزیه و تحلیل شدند. 1. تجزیه و تحلیل شامل طیف‌سنجی انتشار پلاسما، کروماتوگرافی یونی و اندازه‌گیری کربن آلی کل (TOC) بود. توجه داشته باشید که فسفات و قلع تثبیت کننده هستند و به شکل نمک های پتاسیم و سدیم اضافه می شوند.

جدول 1. تجزیه و تحلیل محلول پراکسید هیدروژن

اقدامات احتیاطی هنگام کار با پراکسید هیدروژن

H2O2 به اکسیژن و آب تجزیه می شود، بنابراین سمیت طولانی مدت ندارد و خطری برای آن ایجاد نمی کند. محیط. شایع‌ترین مشکلات پراکسید زمانی اتفاق می‌افتد که قطرات بسیار کوچک برای تشخیص با پوست تماس پیدا می‌کنند. این باعث ایجاد لکه های تغییر رنگ موقت، بی ضرر اما دردناک می شود که باید با آب سرد شسته شوند.

تاثیر روی چشم و ریه خطرناک تر است. خوشبختانه، فشار بخار پراکسید بسیار کم است (2 میلی متر جیوه در دمای 20 درجه سانتیگراد). تهویه اگزوزبه راحتی غلظت های کمتر از حد تنفسی 1 ppm OSHA را حفظ می کند. در صورت ریزش می توان پراکسید را بین ظروف باز روی سینی ها ریخت. در مقایسه، N2O4 و N2H4 باید همیشه در ظروف مهر و موم شده نگهداری شوند و اغلب از دستگاه تنفسی ویژه هنگام جابجایی آنها استفاده می شود. این به دلیل فشار بخار به طور قابل توجهی بالاتر و حد غلظت هوا 0.1 ppm برای N2H4 است.

شستن پراکسید ریخته شده با آب آن را غیر خطرناک می کند. از نظر الزامات لباس های محافظ، لباس های نامناسب می توانند احتمال نشت را افزایش دهند. هنگامی که با مقادیر کم کار می کنید، ممکن است رعایت نگرانی های راحتی مهم تر باشد. به عنوان مثال، کار با دست‌های خیس، جایگزین هوشمندانه‌ای برای کار با دستکش است، که در صورت نشت حتی ممکن است پاشیده شود.

اگرچه پراکسید مایع به طور انبوه در معرض یک منبع آتش تجزیه نمی شود، بخار پراکسید غلیظ می تواند با قرار گرفتن در معرض جزئی منفجر شود. این خطر بالقوه ظرفیت تولید کارخانه که در بالا توضیح داده شد را محدود می کند. محاسبات و اندازه‌گیری‌ها فقط برای این حجم‌های کوچک تولید، درجه ایمنی بسیار بالایی را نشان می‌دهند. در شکل 2، هوا با سرعت 100 فوت مکعب در دقیقه (تقریباً 0.3 متر مکعب در دقیقه) در امتداد یک نیمکت 6 فوتی (180 سانتی متری) به شکاف های دریچه افقی پشت دستگاه کشیده می شود. غلظت بخار زیر 10 پی پی ام به طور مستقیم بالای شیشه های غلظت اندازه گیری شد.

دفع مقادیر کم پراکسید پس از رقیق کردن آنها با آب منجر به عواقب زیست محیطی نمی شود، اگرچه این برخلاف دقیق ترین تفسیر مقررات دفع زباله های خطرناک است. پراکسید یک عامل اکسید کننده است و بنابراین به طور بالقوه قابل اشتعال است. با این حال، به مواد قابل احتراق نیاز است و در هنگام کار با مقادیر کم مواد به دلیل اتلاف گرما، نگرانی لازم نیست. به عنوان مثال، لکه های مرطوب روی پارچه یا کاغذ شل، شعله کوچک را متوقف می کند، زیرا پراکسید ظرفیت گرمایی ویژه بالایی دارد. ظروف نگهداری پراکسید باید دارای منافذ یا دریچه ایمنی باشند زیرا تجزیه تدریجی پراکسید به اکسیژن و آب باعث افزایش فشار می شود.

سازگاری مواد و خود تجزیه در طول ذخیره سازی

سازگاری بین پراکسید غلیظ و مصالح ساختمانی شامل دو دسته مختلف از مشکلات است که باید از آنها اجتناب کرد. تماس با پراکسید می تواند منجر به خراب شدن مواد شود، همانطور که در مورد بسیاری از پلیمرها اتفاق می افتد. علاوه بر این، سرعت تجزیه پراکسید بسته به مواد در تماس بسیار متفاوت است. در هر دو مورد، اثر تجمعی قرار گرفتن در معرض در طول زمان وجود دارد. بنابراین، سازگاری باید به صورت عددی بیان شود و در زمینه کاربرد در نظر گرفته شود، نه اینکه به عنوان یک ویژگی ساده در نظر گرفته شود که یا وجود دارد یا نه. به عنوان مثال، محفظه موتور ممکن است از ماده ای ساخته شده باشد که برای استفاده در مخازن سوخت مناسب نیست.

کار تاریخی شامل آزمایش های سازگاری با نمونه های مواد است که در ظروف شیشه ای حاوی پراکسید غلیظ انجام شده است. طبق سنت، ظروف کوچک مهر و موم شده از نمونه های آزمایشی ساخته شد. مشاهدات تغییرات فشار و جرم ظرف نشان دهنده سرعت تجزیه و نشت پراکسید است. علاوه بر این، افزایش احتمالی حجم یا ضعیف شدن مواد با تحت فشار قرار گرفتن دیواره های ظرف قابل توجه می شود.

فلوروپلیمرهایی مانند پلی تترا فلوئورواتیلن (PTFE)، پلی کلروتری فلورواتیلن (PCTFE) و پلی وینیلیدین فلوراید (PVDF) هنگام قرار گرفتن در معرض پراکسید تجزیه نمی شوند. آنها همچنین تجزیه پراکسید را کند می کنند، بنابراین در صورت نیاز به ذخیره سوخت برای چندین ماه یا سال، می توان از این مواد برای پوشش مخازن یا مخازن میانی استفاده کرد. به همین ترتیب، مهر و موم فلوئوروالاستومر (از Viton استاندارد) و روان کننده های حاوی فلوئور برای تماس طولانی مدت با پراکسید کاملا مناسب هستند. پلاستیک پلی کربنات به طرز شگفت آوری در برابر پراکسید غلیظ مقاوم است. این ماده بدون پارگی هر جا که نیاز به شفافیت باشد استفاده می شود. این موارد شامل نمونه های اولیه با ساختارهای داخلی پیچیده و مخازن است که سطح سیال باید قابل مشاهده باشد (شکل 4 را ببینید).

Al-6061-T6 در تماس تنها چند برابر سریعتر از اکثر آلیاژهای آلومینیوم سازگار تجزیه می شود. این آلیاژ قوی است و به راحتی در دسترس است، در حالی که اکثر آلیاژهای سازگار فاقد استحکام هستند. تمیز باز کنید سطوح آلومینیومی(یعنی Al-6061-T6) در تماس با پراکسید ماه ها دوام می آورد. این در حالی است که برای مثال آب، آلومینیوم را اکسید می کند.

برخلاف توصیه‌های تاریخی، عملیات تمیز کردن پیچیده با استفاده از مواد تمیزکننده خطرناک برای اکثر کاربردها ضروری نیست. اکثر قسمت های دستگاه مورد استفاده در این کار پراکسید غلیظ به سادگی با آب و مواد شوینده در دمای 110 درجه فارنهایت شسته شدند. نتایج اولیه نشان می دهد که این رویکرد تقریباً یکسان است نتایج خوب، و همچنین روش های تمیز کردن توصیه شده. به طور خاص، شستشوی یک ظرف PVDF در طول شب با اسید نیتریک 35 درصد، میزان تخریب را تنها 20 درصد در یک دوره 6 ماهه کاهش داد.

به راحتی می توان محاسبه کرد که تجزیه یک درصد پراکسید موجود در یک ظرف بسته با 10 درصد حجم آزاد، فشار را تا تقریباً 600psi (پوند بر اینچ مربع، یعنی تقریباً 40 اتمسفر) افزایش می دهد. این عدد نشان می دهد که کاهش اثربخشی پراکسید با کاهش غلظت آن بسیار کمتر از ملاحظات ایمنی ذخیره سازی اهمیت دارد.

برنامه ریزی برای ماموریت های فضایی با استفاده از پراکسید غلیظ مستلزم بررسی دقیق نیاز احتمالی برای کاهش فشار با تخلیه مخازن است. اگر پیشرانه ظرف چند روز یا چند هفته پس از پرتاب شروع به کار کند، حجم خالی مورد نیاز مخازن می تواند بلافاصله چندین برابر افزایش یابد. برای چنین ماهواره هایی، ساخت مخازن تمام فلزی منطقی است. دوره ذخیره سازی البته شامل زمان تخصیص داده شده برای عملیات قبل از پرواز است.

متأسفانه، مقررات رسمی سوخت، که برای استفاده از اجزای بسیار سمی ایجاد شده‌اند، عموماً سیستم‌های تهویه خودکار را در تجهیزات پرواز ممنوع می‌کنند. معمولاً از سیستم های نظارت فشار گران قیمت استفاده می شود. ایده افزایش ایمنی با ممنوعیت دریچه‌های خروجی برخلاف رویه عادی "زمین" هنگام کار با سیستم‌های سیال تحت فشار است. این موضوع بسته به اینکه از کدام وسیله پرتاب در هنگام پرتاب استفاده می شود، ممکن است نیاز به بازنگری داشته باشد.

در صورت لزوم، تجزیه پراکسید را می توان در 1٪ در سال یا کمتر حفظ کرد. علاوه بر سازگاری با مواد مخزن، سرعت تجزیه بسیار وابسته به دما است. در صورتی که بتوان آن را منجمد کرد، ممکن است بتوان پراکسید را به طور نامحدود در پروازهای فضایی ذخیره کرد. پراکسید هنگام یخ زدن منبسط نمی شود و مانند آب تهدیدی برای شیرها و لوله ها نیست.

از آنجایی که پراکسید روی سطوح تجزیه می شود، افزایش نسبت حجم به سطح می تواند عمر مفید را بهبود بخشد. تحلیل تطبیقیبا نمونه های 5 مس. سانتی متر و 300 سی سی. سانتی متر این نتیجه را تایید می کند. یک آزمایش با پراکسید 85 درصد در ظرف 300 سی سی. ببینید، ساخته شده از PVDF، نرخ تخریب در 70F (21C) 0.05٪ در هفته، یا 2.5٪ در سال را نشان داد. برون یابی به مخازن 10 لیتری نتیجه تقریباً 1% در سال در دمای 20 درجه سانتیگراد دارد.

در آزمایش‌های مقایسه‌ای دیگر با استفاده از PVDF یا پوشش PVDF روی آلومینیوم، پراکسید حاوی 80 ppm از افزودنی‌های تثبیت‌کننده تنها 30 درصد کندتر از پراکسید خالص تجزیه می‌شود. در واقع خوب است که تثبیت کننده ها در طول پروازهای طولانی مدت زمان ماندگاری پراکسید را در مخازن افزایش نمی دهند. همانطور که در بخش بعدی نشان داده شده است، این مواد افزودنی به طور قابل توجهی با استفاده از پراکسید در موتورها تداخل دارند.

توسعه موتور

ریزماهواره برنامه ریزی شده در ابتدا به شتاب 0.1 گرم برای کنترل جرم 20 کیلوگرمی یا تقریباً 4.4 پوند فوت [تقریباً 20 نیوتن] رانش در خلاء نیاز دارد. از آنجایی که بسیاری از ویژگی های 5 پوندی معمولی مورد نیاز نبود، یک نسخه تخصصی توسعه یافت. انتشارات متعددی به مجموعه های کاتالیست برای استفاده با پراکسید اشاره کرده اند. جریان انبوهبرای چنین کاتالیست هایی تقریباً 250 کیلوگرم بر متر مربع کاتالیزور در ثانیه تخمین زده می شود. طرح‌های موتورهای زنگ مورد استفاده در بلوک‌های مرکوری و قنطورس نشان می‌دهد که تنها حدود یک چهارم از آن در واقع استفاده شده است، با نیروی فرمان حدود 1 پوند [تقریباً 4.5 نیوتن]. یک بلوک کاتالیست 9/16 اینچ [تقریباً 14 میلی‌متر] برای این کاربرد انتخاب شد. دبی جرمی تقریباً 100 کیلوگرم در متر مربع. متر در ثانیه تقریباً 5 پوند نیروی رانش در یک ضربه خاص 140 ثانیه [تقریبا 1370 متر بر ثانیه] ایجاد می کند.

کاتالیزور مبتنی بر نقره

مش سیم نقره و صفحات نیکل با روکش نقره در گذشته به طور گسترده برای کاتالیز استفاده می شده است. سیم نیکل به عنوان پایه مقاومت حرارتی را افزایش می دهد (برای غلظت های بالاتر از 90٪) و برای استفاده انبوه ارزان تر است. نقره خالص برای این مطالعات انتخاب شد تا از فرآیند آبکاری نیکل جلوگیری شود و به این دلیل که فلز نرم را می توان به راحتی به صورت نوارهایی برش داد که سپس به صورت حلقه در می آیند. علاوه بر این، می توان از مشکل سایش سطح جلوگیری کرد. از مش های در دسترس 26 و 40 نخ در اینچ (به ترتیب 0.012 و 0.009 اینچ قطر سیم) استفاده شد.

ترکیب سطح و مکانیسم کاتالیزور کاملاً نامشخص است، همانطور که توسط بسیاری از اظهارات غیرقابل توضیح و متناقض در ادبیات گواه است. فعالیت کاتالیزوری سطح نقره خالص را می توان با استفاده از نیترات ساماریم و سپس کلسینه کردن افزایش داد. این ماده به اکسید ساماریوم تجزیه می شود، اما می تواند نقره را نیز اکسید کند. منابع دیگر همچنین به درمان نقره خالص با اسید نیتریک اشاره دارند که نقره را حل می کند اما یک عامل اکسید کننده نیز می باشد. یک روش ساده تر بر این واقعیت استوار است که یک کاتالیزور نقره خالص می تواند فعالیت خود را در هنگام استفاده افزایش دهد. این مشاهدات آزمایش و تایید شد و منجر به استفاده از یک کاتالیزور بدون نیترات ساماریم شد.

رنگ اکسید نقره (Ag2O) قهوه ای مایل به سیاه و پراکسید نقره (Ag2O2) به رنگ خاکستری مایل به سیاه است. این رنگ ها یکی پس از دیگری ظاهر می شدند و نشان می دادند که نقره به تدریج بیشتر و بیشتر اکسید می شود. تیره ترین رنگ با بهترین عمل کاتالیزور مطابقت داشت. علاوه بر این، هنگامی که در زیر میکروسکوپ تجزیه و تحلیل شد، سطح در مقایسه با نقره "تازه" ناهموارتر بود.

یک روش ساده برای آزمایش فعالیت کاتالیزور پیدا شد. حلقه‌های مش نقره‌ای (به قطر 9/16 اینچ) روی قطرات پراکسید روی سطح فولادی قرار داده شد به طور مکرر (10 بار) به مدت 1 ثانیه جریان یابد.

این مطالعه ثابت نمی کند که نقره اکسید شده کاتالیزور است یا اینکه تیرگی مشاهده شده در درجه اول توسط اکسیداسیون ایجاد می شود. همچنین شایان ذکر است که هر دو اکسید نقره در دماهای نسبتاً پایین تجزیه می شوند. با این حال، اکسیژن اضافی در طول کار موتور می تواند تعادل واکنش را تغییر دهد. تلاش‌ها برای تعیین تجربی اهمیت اکسیداسیون و زبری سطح نتیجه روشنی به دست نداد. تلاش‌ها شامل آنالیز سطحی با استفاده از طیف‌سنجی فوتوالکترون پرتو ایکس (XPS)، که به عنوان آنالیز شیمیایی طیف‌سنجی الکترونی (ESCA) نیز شناخته می‌شود، بود. همچنین تلاش هایی برای از بین بردن احتمال آلودگی سطحی مش های نقره ای تازه خریداری شده، که باعث اختلال در فعالیت کاتالیزوری می شود، انجام شد.

آزمایشات مستقل نشان داده است که نه نیترات ساماریم و نه محصول تجزیه جامد آن (که احتمالاً یک اکسید است) تجزیه پراکسید را کاتالیز نمی کند. این ممکن است به این معنی باشد که درمان نیترات ساماریم ممکن است با اکسید کردن نقره کار کند. با این حال، نسخه ای (بدون توجیه علمی) نیز وجود دارد که تیمار با نیترات ساماریم از چسبیدن حباب های محصولات تجزیه گازی به سطح کاتالیزور جلوگیری می کند. در کار حاضر، توسعه موتورهای سبک وزن در نهایت مهمتر از حل معماهای کاتالیزور در نظر گرفته شد.

نمودار موتور

به طور سنتی، موتورهای پراکسید از ساختار فولادی جوش داده شده استفاده می کنند. ضریب بالاتر از فولاد انبساط حرارتینقره هنگام گرم شدن منجر به فشرده شدن بسته کاتالیزور نقره می شود و به دنبال آن ترک هایی بین بسته و دیواره های محفظه پس از خنک شدن ظاهر می شود. برای جلوگیری از دور زدن پراکسید مایع از شبکه های کاتالیزور از طریق این شکاف ها، معمولاً از آب بند حلقه ای بین شبکه ها استفاده می شود.

در عوض، این کار با استفاده از محفظه های موتور ساخته شده از برنز (آلیاژ مس C36000) روی ماشین تراش، نتایج خوبی به دست آورد. فرآوری برنز آسان است و علاوه بر این ضریب انبساط حرارتی آن نزدیک به نقره است. در دمای تجزیه 85 درصد پراکسید، حدود 1200 فارنهایت [حدود 650 درجه سانتیگراد]، برنز استحکام عالی دارد. این دمای نسبتا پایین امکان استفاده از انژکتور آلومینیومی را نیز فراهم می کند.

به نظر می رسد این انتخاب از مواد به راحتی پردازش شده و غلظت های پراکسید که به راحتی در شرایط آزمایشگاهی قابل دستیابی هستند، ترکیبی نسبتاً موفق برای انجام آزمایش ها باشد. توجه داشته باشید که استفاده از پراکسید 100% باعث ذوب شدن کاتالیزور و دیواره های محفظه می شود. انتخاب داده شده نشان دهنده سازش بین قیمت و کارایی است. شایان ذکر است که محفظه های برنزی در موتورهای RD-107 و RD-108 استفاده می شود که در حامل موفقی مانند سایوز استفاده می شود.

در شکل شکل 3 یک نسخه سبک وزن از موتور را نشان می دهد که مستقیماً به پایه شیر مایع یک دستگاه مانور کوچک پیچ می شود. در سمت چپ یک انژکتور آلومینیومی 4 گرمی با مهر و موم فلورالاستومر قرار دارد. کاتالیزور نقره 25 گرمی به گونه ای تقسیم بندی شده است که امکان نمایش آن از زوایای مختلف را فراهم می کند. در سمت راست یک صفحه 2 گرمی وجود دارد که از شبکه کاتالیست پشتیبانی می کند. وزن کل قطعات نشان داده شده در شکل تقریباً 80 گرم است. یکی از این موتورها برای آزمایش زمینی کنترل یک خودروی تحقیقاتی 25 کیلوگرمی مورد استفاده قرار گرفت. این سیستم همانطور که طراحی شده بود، از جمله استفاده از 3.5 کیلوگرم پراکسید، بدون افت کیفیت ظاهری انجام شد.

یک شیر برقی 150 گرمی موجود در بازار با یک دهانه 1.2 میلی متری و یک سیم پیچ 25 اهم که توسط یک منبع 12 ولت هدایت می شود، نتایج رضایت بخشی را نشان داد. سطوح دریچه ای که با مایع در تماس هستند از فولاد ضد زنگ، آلومینیوم و ویتون ساخته شده اند. جرم ناخالص به طور مطلوب با جرم بیش از 600 گرم برای رانشگر 3 پوندی [تقریبا 13 نیوتن] که برای حفظ کنترل نگرش مرحله قنطورس تا سال 1984 استفاده شد، مقایسه می شود.

تست موتور

موتور طراحی‌شده برای آزمایش‌ها کمی سنگین‌تر از موتور نهایی بود، به طوری که برای مثال، می‌توان اثر مقدار بیشتری از کاتالیزور را آزمایش کرد. نازل به طور جداگانه به موتور پیچ می شد که با تنظیم نیروی سفت پیچ و مهره ها امکان تنظیم اندازه کاتالیست را فراهم می کرد. درست در بالادست نازل کانکتورهایی برای سنسورهای فشار و دما گاز وجود داشت.

برنج. 4 تنظیمات آماده برای آزمایش را نشان می دهد. آزمایش‌های مستقیم در شرایط آزمایشگاهی به دلیل استفاده از سوخت نسبتاً بی‌ضرر، مقادیر رانش پایین، عملکرد در شرایط عادی اتاق و فشار جو، و استفاده از ابزار ساده. دیواره های محافظ یونیت از ورق های پلی کربنات به ضخامت نیم اینچ [تقریباً 12 میلی متر] ساخته شده است که در شرایط تهویه مناسب بر روی اسکلت آلومینیومی نصب می شود. پانل ها با نیروی شکست 365000 N*s/m^2 آزمایش شدند. به عنوان مثال، یک قطعه 100 گرمی که با سرعت مافوق صوت 365 متر بر ثانیه حرکت می کند، اگر سطح ضربه 1 مربع باشد متوقف می شود. سانتی متر.

در عکس، محفظه موتور به صورت عمودی، درست زیر لوله اگزوز قرار گرفته است. سنسورهای فشار در ورودی انژکتور و فشار داخل محفظه بر روی سکوی ترازو قرار دارند که پیش نویس را اندازه گیری می کنند. نشانگرهای دیجیتال زمان کار و دما در خارج از دیوارهای دستگاه قرار دارند. باز کردن شیر اصلی شامل مجموعه کوچکی از نشانگرها است. ضبط داده ها با نصب تمام نشانگرها در میدان دید دوربین فیلمبرداری انجام می شود. اندازه‌گیری‌های نهایی با استفاده از گچ حساس به حرارت انجام شد که برای کشیدن خطی در طول محفظه کاتالیزور استفاده شد. تغییر رنگ مربوط به دمای بیش از 800 فارنهایت [تقریباً 430 درجه سانتیگراد] بود.

ظرف با پراکسید غلیظ در سمت چپ ترازو روی یک تکیه گاه جداگانه قرار دارد، به طوری که تغییرات در جرم سوخت بر اندازه گیری رانش تأثیر نمی گذارد. با استفاده از وزن‌های استاندارد، تأیید شد که لوله‌ای که پراکسید را به محفظه می‌رساند، به اندازه‌ای انعطاف‌پذیر است که دقت اندازه‌گیری را در ۰.۰۱ پوند برف [تقریباً ۰.۰۴ نیوتن] به دست آورد. ظرف پراکسید از یک لوله پلی کربنات بزرگ ساخته شده و کالیبره شده است تا بتوان از تغییرات سطح مایع برای محاسبه CI استفاده کرد.

پارامترهای موتور

موتور آزمایشی بارها در سال 1997 آزمایش شد. اجراهای اولیه از یک انژکتور محدود کننده و اندازه گلو کوچک استفاده می کردند فشارهای پایین. به نظر می رسد راندمان موتور با فعالیت کاتالیزور تک لایه استفاده شده ارتباط زیادی دارد. هنگامی که تجزیه قابل اطمینان حاصل شد، فشار در مخزن در 300 psig [تقریبا 2.1 مگاپاسکال] ثبت شد. همه آزمایش‌ها در تجهیزات اولیه و دمای سوخت 70 درجه فارنهایت [تقریباً 21 درجه سانتیگراد] انجام شد.

شروع کوتاه اولیه برای جلوگیری از شروع "مرطوب" انجام شد که باعث ایجاد اگزوز قابل مشاهده می شد. به طور معمول، شروع اولیه برای 5 ثانیه با سرعت جریان انجام شد<50%, но вполне хватало бы и 2 с. Затем шёл основной прогон в течение 5-10 с, достаточных для полного прогрева двигателя. Результаты показывали температуру газа в 1150F , что находится в пределах 50F от теоретического значения. 10-секундные прогоны при постоянных условиях использовались для вычисления УИ. Удельный импульс оказывался равным 100 с , что, вероятно, может быть улучшено при использовании более оптимальной формы сопла, и, особенно, при работе в вакууме.

طول کاتالیزور نقره با موفقیت از 2.5 اینچ محافظه کارانه [تقریبا 64 میلی متر] به 1.7 اینچ [تقریباً 43 میلی متر] کاهش یافت. طراحی نهایی موتور دارای 9 سوراخ به قطر 1/64 اینچ [تقریباً 0.4 میلی متر] در سطح صاف انژکتور بود. بخش بحرانی 1/8 اینچی نیروی رانش 3.3 پوند با فشار محفظه 220 psig و اختلاف فشار 255 psig بین شیر و بخش بحرانی تولید کرد.

سوخت مقطر (جدول 1) نتایج ثابت و اندازه گیری فشار ثابت را ارائه می دهد. پس از اجرای 3 کیلوگرم سوخت و 10 بار استارت، نقطه دمای 800 درجه فارنهایت در محفظه 1/4 اینچ از سطح انژکتور بود. در همان زمان، برای مقایسه، زمان کار موتور در ناخالصی 80 ppm غیر قابل قبول بود. نوسانات فشار در محفظه در فرکانس 2 هرتز پس از مصرف تنها 0.5 کیلوگرم سوخت به مقدار 10 درصد رسید. نقطه دمای 800F بیش از 1 اینچ از انژکتور فاصله دارد.

چند دقیقه در اسید نیتریک 10٪ کاتالیزور را به شرایط خوب بازگرداند. علیرغم این واقعیت که مقدار مشخصی نقره همراه با آلاینده ها حل شده بود، فعالیت کاتالیزور بهتر از تیمار کردن یک کاتالیزور جدید و استفاده نشده با اسید نیتریک بود.

لازم به ذکر است که اگرچه زمان گرم شدن موتور بر حسب ثانیه اندازه گیری می شود، اما اگر موتور از قبل گرم شده باشد، پالس های بسیار کوتاه تری امکان پذیر است. پاسخ دینامیکی یک زیرسیستم پیشران مایع با وزن 5 کیلوگرم در یک مقطع خطی، زمان ضربه ای کمتر از 100 میلی ثانیه را با یک ضربه ارسالی در حدود 1 N*s نشان داد. به طور خاص، جابجایی تقریباً +/- 6 میلی متر در فرکانس 3 هرتز بود که توسط سرعت کنترل سیستم محدود شده بود.

گزینه هایی برای ساخت یک کنترل از راه دور

در شکل شکل 5 برخی از طرح های موتور ممکن را نشان می دهد، البته نه همه. تمام مدارهای سیال برای استفاده از پراکسید مناسب هستند و هر یک را می توان برای موتور دو جزئی نیز استفاده کرد. ردیف بالا مدارهایی را که معمولاً در ماهواره‌هایی با اجزای پیشران سنتی استفاده می‌شوند، فهرست می‌کند. ردیف میانی نشان می دهد که چگونه می توان از سیستم های گاز فشرده برای کارهای کنترل نگرش استفاده کرد. طرح های پیچیده تری که به طور بالقوه می توانند وزن تجهیزات کمتری داشته باشند در ردیف پایین نشان داده شده اند. دیواره های مخازن به طور شماتیک سطوح فشار متفاوتی را که برای هر سیستم وجود دارد نشان می دهد. اجازه دهید به تفاوت در نامگذاری موتورهای موشک پیشران مایع و سیستم های پیشرانه که بر روی گاز فشرده کار می کنند نیز توجه کنیم.

طرح های سنتی

گزینه A در برخی از کوچکترین ماهواره ها به دلیل سادگی و به دلیل اینکه سیستم های گاز فشرده (شیرهای نازل) می توانند بسیار سبک و کوچک باشند، استفاده شده است. این گزینه همچنین در فضاپیماهای بزرگ مانند سیستم کنترل نگرش نیتروژن Skylab در دهه 1970 استفاده شده است.

گزینه B ساده ترین طراحی سوخت مایع است و بارها در پرواز با هیدرازین به عنوان سوخت آزمایش شده است. گازی که فشار را در مخزن حفظ می کند معمولاً در هنگام پرتاب یک چهارم مخزن را اشغال می کند. گاز به تدریج در طول پرواز منبسط می شود، بنابراین گفته می شود که فشار "دمیده شده است". با این حال، افت فشار هم نیروی رانش و هم رابط کاربری را کاهش می دهد. حداکثر فشار سیال در مخزن در هنگام راه اندازی رخ می دهد که به دلایل ایمنی باعث افزایش وزن مخازن می شود. یک نمونه اخیر کاوشگر ماه است که تقریباً 130 کیلوگرم هیدرازین و 25 کیلوگرم جرم نیروی محرکه داشت.

گزینه C به طور گسترده با سوخت های سمی سنتی و دوگانه استفاده می شود. برای کوچکترین ماهواره ها، لازم است یک سیستم پیشرانه گاز فشرده برای حفظ جهت گیری، همانطور که در بالا توضیح داده شد، اضافه شود. به عنوان مثال، افزودن یک پیشرانه گاز فشرده به گزینه C منجر به گزینه D می‌شود. سیستم‌های محرکه از این نوع، با نیروی نیتروژن و پراکسید غلیظ، در آزمایشگاه لارنس (LLNL) ساخته شده‌اند تا آزمایش ایمن نمونه اولیه سیستم‌های کنترل نگرش ریزماهواره‌ای را فراهم کند. توسط پیشران های غیر سمی

حفظ جهت گیری با استفاده از گازهای داغ

برای کوچکترین ماهواره ها، به منظور کاهش عرضه گاز فشرده و جرم مخازن، ایجاد یک سیستم کنترل نگرش که بر روی گازهای داغ کار می کند منطقی است. در سطوح رانش کمتر از 1 lbf [تقریباً 4.5 نیوتن]، سیستم های گاز فشرده موجود مرتبه ای سبک تر از موتورهای پیشران مایع تک پیشرانه هستند (شکل 1). با کنترل جریان گاز، پالس های کوچکتری نسبت به کنترل مایع بدست می آید. اما به دلیل حجم و وزن زیاد مخازن تحت فشار، وجود گاز بی اثر فشرده روی هواپیما بی اثر است. به این دلایل، تولید گاز برای حفظ جهت گیری از مایع با کوچک شدن اندازه ماهواره ها مطلوب است. این گزینه هنوز در فضا استفاده نشده است، اما گزینه E در آزمایشگاه با استفاده از هیدرازین مورد آزمایش قرار گرفته است، همانطور که در بالا ذکر شد (3). سطح کوچک سازی اجزاء بسیار چشمگیر بود.

برای کاهش بیشتر وزن تجهیزات و ساده سازی سیستم ذخیره سازی، بهتر است از مخازن ذخیره گاز به طور کلی اجتناب شود. گزینه F به طور بالقوه برای سیستم های پراکسید مینیاتوری جالب است. اگر قبل از بهره برداری به ذخیره طولانی مدت سوخت در مدار نیاز باشد، سیستم می تواند بدون فشار اولیه راه اندازی شود. بسته به فضای موجود در مخازن، اندازه مخازن و مواد آنها، سیستم را می توان به گونه ای طراحی کرد که در یک لحظه از پیش تعیین شده در پرواز تحت فشار قرار گیرد.

گزینه D دارای دو منبع سوخت مستقل برای مانور و کنترل نگرش است که باعث می شود مصرف هر یک از این عملکردها از قبل در نظر گرفته شود. سیستم های E و F که گاز داغ را برای حفظ نگرش از پیشران مورد استفاده برای مانور تولید می کنند، انعطاف پذیری بیشتری دارند. به عنوان مثال، از سوخت استفاده نشده در حین مانور می توان برای افزایش عمر ماهواره ای که باید جهت خود را حفظ کند، استفاده کرد.

ایده های خود شارژ

فقط گزینه های پیچیده تر در ردیف آخر شکل. 5 می تواند بدون مخزن ذخیره گاز کار کند و همچنان فشار ثابتی را به عنوان سوخت مصرف می کند. آنها را می توان بدون پمپاژ اولیه یا با فشار کم راه اندازی کرد که باعث کاهش وزن مخازن می شود. عدم وجود گازها و مایعات فشرده تحت فشار، خطرات را در هنگام راه اندازی کاهش می دهد. این می تواند به کاهش قابل توجهی در هزینه منجر شود تا جایی که تجهیزات استاندارد خریداری شده برای کنترل فشار کم و اجزای بیش از حد سمی ایمن در نظر گرفته شوند. همه موتورها در این سیستم ها از یک مخزن سوخت استفاده می کنند که حداکثر انعطاف پذیری را فراهم می کند.

گزینه‌های G و H را می‌توان «گاز داغ تحت فشار» یا سیستم‌های مایع «دمنده-فشار» و همچنین «گاز از مایع» یا «خود تحت فشار» نامید. فشار کنترل شده مخزن سوخت مصرف شده نیاز به توانایی افزایش فشار دارد.

گزینه G از یک مخزن با غشای منحرف شده با فشار استفاده می کند به طوری که در ابتدا فشار مایع بالاتر از فشار گاز است. این را می توان با استفاده از یک شیر دیفرانسیل یا دیافراگم الاستیک که گاز و مایع را از هم جدا می کند به دست آورد. از شتاب نیز می توان استفاده کرد، یعنی. گرانش در کاربردهای زمینی یا نیروی گریز از مرکز در یک فضاپیمای دوار. گزینه H با هر تانکی کار می کند. یک پمپ مخصوص نگهداری فشار از طریق ژنراتور گاز گردش می کند و به حجم آزاد در مخزن باز می گردد.

در هر دو مورد، تنظیم کننده سیال از بازخورد و فشارهای زیاد خودسرانه جلوگیری می کند. برای عملکرد عادی سیستم، یک شیر اضافی مورد نیاز است که به صورت سری به رگولاتور متصل است. در آینده می توان از آن برای کنترل فشار در سیستم تا فشار تنظیم شده توسط رگلاتور استفاده کرد. به عنوان مثال، مانورهای تغییر مداری با فشار کامل انجام خواهند شد. فشار کاهش یافته امکان تراز دقیق 3 محوره را فراهم می کند و در عین حال از سوخت برای افزایش عمر خودرو صرفه جویی می کند (پیوست را ببینید).

آزمایش‌ها با پمپ‌های مساحت متفاوت در طرح‌های پمپ و مخزن در طول سال‌ها انجام شده است و مقالات زیادی برای توصیف چنین طرح‌هایی وجود دارد. در سال 1932، رابرت اچ. گودارد و همکاران یک پمپ ماشینی برای کنترل نیتروژن مایع و گاز ساختند. تلاش های متعددی بین سال های 1950 و 1970 انجام شد که انواع G و H را برای پرواز اتمسفر در نظر گرفتند. این تلاش های کاهش حجم برای کاهش درگ انجام شد. این کار متعاقباً با توسعه گسترده موشک های سوخت جامد متوقف شد. اخیراً، کار بر روی سیستم های خود فشار با استفاده از هیدرازین و شیرهای دیفرانسیل با نوآوری هایی برای کاربردهای خاص انجام شده است.

سیستم های ذخیره سازی سوخت مایع خودفشار به طور جدی برای پروازهای طولانی مدت مورد توجه قرار نگرفته است. چندین دلیل فنی وجود دارد که چرا برای طراحی یک سیستم موفق، لازم است از خواص رانش بسیار قابل پیش بینی در طول عمر مفید سیستم پیشران اطمینان حاصل شود. به عنوان مثال، یک کاتالیزور معلق در گاز تقویت کننده می تواند سوخت داخل مخزن را تجزیه کند. جداسازی تانک، مانند گزینه G، برای دستیابی به قابلیت عملیاتی در پروازهایی که نیاز به یک دوره استراحت طولانی پس از مانور اولیه دارند، لازم است.

چرخه وظیفه رانش نیز به دلایل حرارتی مهم است. در شکل 5G و 5H، گرمای آزاد شده در طی واکنش در ژنراتور گاز در طی یک پرواز طولانی با روشن شدن نادر کنترل از راه دور در قسمت های اطراف از دست می رود. این مربوط به استفاده از مهر و موم های نرم برای سیستم های گاز داغ است. مهر و موم های فلزی با دمای بالا میزان نشتی بالاتری دارند، اما تنها در صورتی به آنها نیاز خواهند بود که چرخه عملکرد کنترل از راه دور شدید باشد. سوالات مربوط به ضخامت عایق حرارتی و ظرفیت حرارتی اجزاء باید با درک خوبی از ماهیت مورد انتظار عملکرد کنترل از راه دور در طول پرواز در نظر گرفته شود.

موتورهای تغذیه پمپ

در شکل پمپ 5J سوخت را از مخزن فشار پایین به محفظه موتور فشار قوی می رساند. این رویکرد حداکثر قابلیت مانور را فراهم می کند و برای مراحل خودروی پرتاب استاندارد است. هم سرعت خودرو و هم شتاب آن می تواند زیاد باشد، زیرا نه موتور و نه باک بنزین سنگین نیستند. پمپ باید برای نسبت انرژی به جرم بسیار بالا طراحی شود تا کاربرد آن را توجیه کند.

اگرچه انجیر 5J تا حدودی ساده شده است و در اینجا گنجانده شده است تا نشان دهد که گزینه بسیار متفاوتی با گزینه H است. در مورد دوم، پمپ به عنوان مکانیزم کمکی استفاده می شود و الزامات پمپ با پمپ موتور متفاوت است.

کار ادامه دارد، از جمله آزمایش موتورهای موشکی که با پراکسید غلیظ کار می کنند و از واحدهای پمپاژ استفاده می کنند. این امکان وجود دارد که آزمایش موتورهای کم‌هزینه و قابل تکرار با استفاده از سوخت‌های غیر سمی منجر به طراحی‌های ساده‌تر و مطمئن‌تر از آنچه قبلاً با استفاده از طرح‌های هیدرازین پمپ شده به دست می‌آمد، شود.

نمونه اولیه سیستم خود فشار مخزن

اگرچه کار بر روی اجرای مدارهای H و J در شکل 1 ادامه دارد. 5، ساده ترین گزینه G است و ابتدا تست شد. تجهیزات مورد نیاز تا حدودی متفاوت است، اما توسعه فناوری های مشابه به طور متقابل اثر توسعه را افزایش می دهد. به عنوان مثال، دما و عمر مفید مهر و موم های فلورالاستومر، روان کننده های حاوی فلوئور و آلیاژهای آلومینیوم به طور مستقیم با هر سه مفهوم سیستم مرتبط است.

برنج. 6 یک تجهیزات تست ارزان قیمت را نشان می دهد که از یک پمپ شیر دیفرانسیل ساخته شده از یک قطعه لوله آلومینیومی با قطر 3 اینچ [تقریبا 75 میلی متر] با ضخامت دیواره 0.065 اینچ [تقریبا 1.7 میلی متر] استفاده می کند که در انتهای بین O- گیره شده است. حلقه. هیچ جوشکاری وجود ندارد که بررسی سیستم را پس از آزمایش آسان تر می کند، پیکربندی سیستم را تغییر می دهد و همچنین هزینه را کاهش می دهد.

این سیستم پراکسید غلیظ خودفشار با استفاده از شیرهای برقی موجود در بازار و ابزارهای ارزان قیمت مورد آزمایش قرار گرفت، همانطور که در زمان توسعه موتور انجام شد. نمودار تقریبی سیستم در شکل نشان داده شده است. 7. علاوه بر ترموکوپل غوطه ور در گاز، دما در مخزن و مولد گاز نیز اندازه گیری شد.

مخزن به گونه ای طراحی شده است که فشار مایع در آن کمی بیشتر از فشار گاز (???) باشد. پرتاب های متعددی با استفاده از فشار هوای اولیه 30 psig [تقریباً 200 کیلو پاسکال] انجام شده است. هنگامی که شیر کنترل باز می شود، جریان از طریق ژنراتور گاز، بخار و اکسیژن را به کانال نگهدارنده فشار در مخزن می رساند. بازخورد مثبت مرتبه اول سیستم باعث می شود فشار به صورت تصاعدی افزایش یابد تا زمانی که تنظیم کننده سیال در psi 300 [تقریبا 2 مگاپاسکال] بسته شود.

حساسیت به فشار ورودی برای تنظیم کننده های فشار گاز که در حال حاضر در ماهواره ها استفاده می شود غیرقابل قبول است (شکل 5A و C). در یک سیستم سیال خود فشار، فشار ورودی تنظیم کننده در محدوده باریکی باقی می ماند. به این ترتیب، بسیاری از پیچیدگی های ذاتی در مدارهای تنظیم کننده معمولی مورد استفاده در صنعت هوافضا اجتناب می شود. رگلاتور 60 گرمی فقط دارای 4 قسمت متحرک بدون احتساب فنرها، آب بند و پیچ می باشد. رگولاتور دارای یک مهر و موم قابل انعطاف برای بسته شدن در صورت افزایش فشار است. این طرح متقارن محوری ساده به دلیل اینکه لازم نیست فشار را در محدوده های خاصی در ورودی به رگلاتور حفظ کرد، کافی است.

ژنراتور گاز نیز به دلیل نیازهای کم برای سیستم به طور کلی ساده شده است. با اختلاف فشار 10 psi، جریان سوخت به اندازه ای کم است که می توان از ساده ترین طرح های انژکتور استفاده کرد. علاوه بر این، عدم وجود یک شیر اطمینان در ورودی ژنراتور گاز تنها باعث ایجاد ارتعاشات کوچک در حد 1 هرتز در واکنش تجزیه می شود. بر این اساس، جریان برگشتی نسبتاً کوچک در هنگام راه اندازی سیستم، تنظیم کننده را بیش از 100F گرم نمی کند.

آزمایشات اولیه از تنظیم کننده استفاده نکردند. در همان زمان، نشان داده شد که فشار در سیستم را می توان در هر سطحی از میزان مجاز اصطکاک آب بندی تا محدود کننده فشار ایمن در سیستم حفظ کرد. این انعطاف‌پذیری سیستم را می‌توان برای کاهش نیازهای رانش کنترل نگرش در بیشتر طول عمر ماهواره، به دلایلی که در بالا ذکر شد، استفاده کرد.

یکی از مشاهداتی که بعداً واضح به نظر می رسید این بود که اگر سیستم بدون استفاده از رگولاتور نوسانات فشار فرکانس پایین را تجربه کند، مخزن داغتر می شود. یک شیر اطمینان در ورودی مخزن که در آن گاز فشرده شده تامین می شود می تواند جریان گرمای اضافی ناشی از نوسانات فشار را از بین ببرد. این شیر همچنین از افزایش فشار مخزن جلوگیری می کند، اما این لزوما مهم نیست.

اگرچه قطعات آلومینیومی در دمای تجزیه 85 درصد پراکسید ذوب می شوند، اما به دلیل اتلاف حرارت و جریان متناوب گاز، دما تا حدودی کاهش می یابد. مخزن نشان داده شده در عکس دارای دمای بسیار کمتر از 200 درجه فارنهایت در طول آزمایش نگهداری فشار بود. در همان زمان، دمای خروجی گاز در هنگام تعویض نسبتاً شدید دریچه گاز گرم از 400F فراتر رفت.

دمای گاز خروجی مهم است زیرا نشان می دهد که آب در حالت بخار فوق گرم در سیستم باقی می ماند. محدوده 400F تا 600F ایده آل به نظر می رسد، زیرا برای تجهیزات ارزان و سبک وزن (آلومینیوم و آب بندی های نرم) به اندازه کافی سرد است و به اندازه کافی گرم است تا بیشتر انرژی را از پیشران مورد استفاده برای نگه داشتن هواپیما توسط جت های گازی جهت گیری کند. در طول دوره های کار با فشار کاهش یافته، یک مزیت اضافی این است که دما به حداقل می رسد. مورد نیاز برای جلوگیری از تراکم رطوبت نیز کاهش می یابد.

برای کارکرد تا زمانی که ممکن است در محدوده دمایی قابل قبول، پارامترهایی مانند ضخامت عایق حرارتی و ظرفیت حرارتی کلی سازه باید با یک پروفیل پیش نویس خاص تنظیم شوند. همانطور که انتظار می رفت، پس از آزمایش، آب متراکم در مخزن پیدا شد، اما این جرم استفاده نشده نشان دهنده بخش کوچکی از کل جرم سوخت است. حتی اگر تمام آب جریان گاز مورد استفاده برای جهت دهی دستگاه متراکم شود، باز هم 40 درصد از جرم سوخت گازی خواهد بود (برای 85 درصد پراکسید). حتی این گزینه بهتر از استفاده از نیتروژن فشرده است، زیرا آب سبک تر از یک مخزن نیتروژن مدرن گران قیمت است.

تجهیزات تست نشان داده شده در شکل. بدیهی است که 6 تا یک سیستم کششی کامل فاصله زیادی دارد. موتورهای مایع تقریباً از همان نوع شرح داده شده در این مقاله می توانند به عنوان مثال، همانطور که در شکل نشان داده شده است، به کانکتور خروجی مخزن متصل شوند. 5G.

طرح های سوپرشارژ با پمپ

برای آزمایش مفهوم نشان داده شده در شکل. 5H، توسعه یک پمپ قابل اعتماد گازسوز در حال انجام است. برخلاف مخزن تنظیم فشار دیفرانسیل، پمپ باید بارها در حین کار پر شود. این بدان معنی است که شیرهای تخلیه مایع و همچنین دریچه های گاز اتوماتیک برای آزاد کردن گاز در پایان ضربه و افزایش مجدد فشار مورد نیاز خواهند بود.

برنامه ریزی شده است که از یک جفت محفظه پمپاژ که به طور متناوب کار می کنند، به جای حداقل یک محفظه مورد نیاز استفاده شود. این امر عملکرد ثابت زیرسیستم جهت گیری را روی گاز گرم در فشار ثابت تضمین می کند. هدف این است که بتوان یک مخزن را برای کاهش وزن سیستم انتخاب کرد. پمپ روی بخشی از گاز ژنراتور گاز کار می کند.

بحث

نبود گزینه های پیشرانه مناسب برای ماهواره های کوچک چیز جدیدی نیست و گزینه های متعددی برای رفع این مشکل در نظر گرفته شده است (20). درک بهتر چالش های مرتبط با طراحی پیشرانه در میان مشتریان سیستم به رسیدگی بهتر به این موضوع کمک می کند و درک بهتر چالش های پیشرانه ماهواره ای برای طراحان پیشرانه دیر شده است.

این مقاله به بررسی امکان استفاده از پراکسید هیدروژن با استفاده از مواد ارزان قیمت و تکنیک های قابل اجرا در مقیاس کوچک پرداخته است. نتایج به‌دست‌آمده را می‌توان برای موتورهای احتراقی مبتنی بر هیدرازین یک جزئی و همچنین در مواردی که پراکسید می‌تواند به عنوان یک عامل اکسید کننده در ترکیبات دو جزئی غیر سمی عمل کند، اعمال شود. گزینه دوم شامل سوخت های الکلی خود اشتعال، شرح داده شده در (6)، و همچنین هیدروکربن های مایع و جامد است که در تماس با اکسیژن داغ ناشی از تجزیه پراکسید غلیظ مشتعل می شوند.

فناوری پراکسید نسبتاً ساده که در این مقاله توضیح داده شده است را می توان به طور مستقیم در فضاپیماهای آزمایشی و سایر ماهواره های کوچک استفاده کرد. فقط یک نسل پیش، مدارهای پایین زمین و حتی اعماق فضا با استفاده از فناوری‌های تقریباً جدید و تجربی کاوش می‌شدند. برای مثال، سیستم فرود نقشه‌بر ماه شامل مهر و موم‌های نرم متعددی بود که ممکن است امروزه غیرقابل قبول تلقی شوند، اما برای وظایف محوله کاملاً کافی بودند. امروزه، بسیاری از ابزارهای علمی و الکترونیکی بسیار کوچک شده اند، اما فناوری کنترل از راه دور نیازهای ماهواره های کوچک یا کاوشگرهای کوچک فرودگر ماه را برآورده نمی کند.

ایده این است که تجهیزات سفارشی را می توان برای کاربردهای خاص طراحی کرد. این البته با ایده "ارث" فناوری که معمولاً هنگام انتخاب زیرسیستم های ماهواره ای غالب است، در تضاد است. مبنای این نظر این فرض است که جزئیات فرآیندها به اندازه کافی برای توسعه و راه اندازی سیستم های کاملا جدید درک نشده است. انگیزه این مقاله این بود که امکان آزمایش‌های مکرر و کم‌هزینه، دانش لازم را در اختیار طراحان ماهواره‌های کوچک قرار می‌دهد. با درک نیازهای ماهواره‌ای و قابلیت‌های فناوری، پتانسیل کاهش نیازهای غیر ضروری سیستم وجود دارد.

قدردانی

بسیاری از مردم به معرفی نویسنده با فناوری موشک پراکسید هیدروژن کمک کردند. از جمله فرد آلدریج، کوین بولینگر، میچل کلاپ، تونی فریونا، جورج گاربودن، ران هامبل، جوردین کار، اندرو کوبیکا، تیم لارنس، مارتین مینتورن، مالکوم پل، جف رابینسون، جان روزک، جری سندرز، جری سلرز و مارک ونتورا هستند. .

این تحقیق بخشی از برنامه کلمنتاین 2 و برنامه فناوری های ریزماهواره در آزمایشگاه لارنس بود که توسط آزمایشگاه تحقیقاتی نیروی هوایی ایالات متحده حمایت می شد. این کار از بودجه دولت ایالات متحده استفاده کرد و در آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور، دانشگاه کالیفرنیا، تحت قرارداد W-7405-Eng-48 با وزارت انرژی ایالات متحده انجام شد.

در یک کارگاه خانگی یا گاراژ، اغلب نیاز به استفاده از مشعل گازی وجود دارد. این گستره وسیعی از کاربردها را دارد - از لحیم کاری تا تعمیر سقف. لازم به ذکر است که نیاز به گرم کردن قسمت فلزی برای پردازش نیست.

هنگام انجام کارهای فلزکاری روی فلز، می توان از یک مشعل گاز برای گرم کردن قطعه کار به منظور سخت شدن بعدی استفاده کرد. اگر مشغول جوشکاری الکتریکی هستید، هنگام کار با برخی از فلزات، لازم است ناحیه جوش آینده را گرم کنید.

فروشگاه های ابزار ابزارهای مختلفی را برای کار ایمن با آتش می فروشند. مشعل پروپان می تواند در هر اندازه و هر پیکربندی باشد. اندازه یک خودکار برای لحیم کاری جواهرات.

یا م رمپ نازل جدید برای گرم کردن قیر در پشت بام:

مزیت گزینه های صنعتی گواهی ایمنی است. با این حال، چیزی در طراحی وجود ندارد که در خانه تکرار نشود. از آنجایی که هر محصولی در فروشگاه هزینه زیادی دارد، ما به شما خواهیم گفت که چگونه با دستان خود یک مشعل گاز درست کنید.

مهم! وسایل خانگی برای کار با آتش خطرات بالقوه ای دارند. بنابراین، یک مشعل پروپان که بدون تخصص فنی تولید می شود، با خطر و خطر شخصی شما کار می کند.

نقشه ها و دستورالعمل های مرحله به مرحله ساخت مشعل

بیایید نگاهی دقیق تر به تفاوت های ظریفی که باید هنگام ساخت مشعل به آنها توجه کنید، بیندازیم.

• اول از همه، استفاده از فلزات نسوز ضروری است. یک مشعل با پیکربندی مناسب می تواند تا 1000 درجه سانتیگراد تولید کند، بنابراین نازل باید با دمای شعله مطابقت داشته باشد.
• مهم است که یک جرثقیل کار قابل اعتماد را انتخاب کنید. اگر مشکلی پیش بیاید، ابتدا گاز قطع می شود و خطر برطرف می شود. اگر شیر آب نشت کند، نمی توانید به سرعت شعله را خاموش کنید.
• اتصال به منبع گاز (بطری با سوپاپ یا بطری پروپان 5 لیتری با کاهنده) باید قابل اطمینان باشد. هنگام کارکردن شیرهای قطع کننده با کیفیت پایین است که بیشتر تصادفات رخ می دهد.

مشعل گاز دستگاه ویژه ای است که احتراق یکنواخت گاز را تضمین می کند و به شما امکان می دهد منبع سوخت را تنظیم کنید. اغلب، هر فردی نمی تواند چنین وسیله ای را بخرد، اما یک مشعل گازی که از مواد ضایعاتی ساخته شده است، یک جایگزین اقتصادی و عملی برای آنالوگ های کارخانه ای خواهد بود.

اجزای اصلی در ساخت مشعل های گازی قدرتمند شیرآلات صنعتی هستند. ممکن است جدید باشند، اما برای یک دستگاه خانگی در صورت عدم نشت گاز کافی است از دستگاه های دست دوم استفاده کنید. آنها برای کار پشت سر هم با یک سیلندر گاز پروپان 50 لیتری طراحی شده اند که دارای یک سوپاپ زاویه و یک کاهنده است.

مشعل با شیر VK-74

ساختار این مشعل در شکل نشان داده شده است. 1. دریچه سیلندر اکسیژن VK-74 به عنوان پایه استفاده می شود. یک درپوش با سوراخ آماده شده با یک نخ برای نازل روی قسمتی از شیر با نخ مخروطی K3/4˝ که با آن به سیلندر گاز وصل شده است پیچ می شود. می توانید از یک دمنده یا اجاق گاز آماده استفاده کنید.

نازل از یک قطعه لوله فولادی 1/4 ˝ به طول 100 میلی متر ساخته شده و روی دو قطعه سیم ∅5 میلی متری به درپوش جوش داده شده است. بین درپوش و نازل باید 15 میلی متر فاصله گذاشت تا هوا وارد منطقه احتراق شود. موقعیت نازل با خم کردن نگهدارنده های سیم برای رسیدن به موقعیت شعله مرکزی تنظیم می شود.

دنباله اقدامات برای احتراق مشعل:

1. شیر سیلندر را باز کنید؛
2. یک کبریت روشن را نزدیک نازل قرار دهید و به آرامی دریچه مشعل را باز کنید.
3. کنترل اشتعال گاز؛
4. شعله را با استفاده از شیر مشعل تنظیم کنید

راستی! بالاترین دمای شعله در انتهای قسمت سبز-آبی مشعل است.

یک مشعل گاز خانگی با این طرح دارای یک ایراد مربوط به محل قرارگیری شیر است. جریان گاز در جهت مخالف وضعیت عادی هدایت می شود. مهر و موم جعبه پر کردن فشار گاز ثابت (از جمله زمانی که دریچه بسته است) را تجربه می کنند، بنابراین لازم است به طور مداوم بر سفتی مهر و موم نظارت شود.

توجه! شیر VK-74 باید فقط هنگام تنظیم شعله استفاده شود. گاز را فقط در سیلندر متوقف کنید

مشعل تبدیل شده از کاتر گاز استیلن

اگر مشعل استیلن با دریچه تامین اکسیژن معیوب دارید، برای دور انداختن آن عجله نکنید. همچنین برای ساخت مشعل مناسب است (شکل 2). محفظه اختلاط نیاز به تغییراتی دارد که محتویات آن باید حذف شود تا وزن کاهش یابد. بشکه اکسیژن و دریچه باید برداشته شوند. سوراخ حاصل را با لحیم کاری سخت لحیم کنید. شیلنگی که از کاهنده سیلندر گاز می آید را به یک اتصال با رزوه سمت چپ M16 × 1.5 وصل کنید.

با استفاده از یک مهره، یک نوک خانگی خم شده در 45 درجه را روی محفظه مخلوط کن محکم کنید تا کار با مشعل راحت تر شود. فلنج را با نازلی که به آن جوش داده شده است، روی نخ نوک پیچ کنید.

یکی از گزینه های چنین مشعل استفاده از کلاهک با نخ M22 × 1.5 است. طراحی نازل در اینجا مشابه نازل مشعل است که در بالا توضیح داده شد. مشعل گاز خانگی آماده استفاده است.

مینی مشعل گازی

مینی مشعل های گازی بیشتر برای کار با قطعات کوچک مناسب هستند. مینی مشعل بر پایه یک سوزن برای باد کردن توپ ها ساخته شده است. لازم است یک برش در آن، کمی بیشتر از وسط سوزن ایجاد کنید، که به طور قابل توجهی روند کار را تسریع می کند. در مرحله بعد، باید سوزن سرنگ را بردارید و آن را حدود 45 درجه از وسط خم کنید.

طرح مینی مشعل گازی

بهتر است انتهای نوک تیز سوزن سرنگ را طوری تیز کنید که صاف باشد. پس از این، باید آن را در سوزن توپ فرو کنید تا یک سر آن از سوراخ خارج شود و دیگری چندین میلی متر از سوزن بزرگ بیرون بزند. ساختار کوچک حاصل باید با استفاده از لحیم کاری ثابت شود. پس از این، قطره چکان باید به پایه دو سوزن وصل شود. گیره ها - تنظیم کننده های قطره چکان باید تا حد امکان به سوزن ها نزدیک شوند. در مشعل حاصل به عنوان تنظیم کننده گاز و هوا عمل می کنند. آنها همچنین باید به هم بچسبند و این بهترین کار با استفاده از تفنگ حرارتی است. تنها چیزی که باقی می ماند این است که یک منبع گاز فشرده را به دستگاه نهایی متصل کنید، مشعل آماده استفاده است. این گازسوز خانگی می تواند اجسام را تا 1000 درجه گرم کند. شما باید با رعایت نکات ایمنی با دقت با آن کار کنید.

بخاری مادون قرمز

استفاده از مشعل های گازسوز خانگی ممکن است به شما این ایده را بدهد که بخاری مادون قرمز خود را بسازید. چنین بخاری هایی برای گرم کردن خانه ها یا گاراژها در مقابل افزایش روزافزون قیمت بنزین طراحی شده اند. ساده ترین راه برای حفظ گرما استفاده از فویل معمولی غذا است. باید روی دیوار پشت باتری نصب شود. جریان های گرما از سطح آلومینیوم به داخل اتاق منعکس می شود که اجازه نمی دهد گرما از دیوارها خارج شود.

در یک نسخه پیچیده تر، می توانید از یک مارپیچ استفاده کنید. برای انجام این کار، باید یک سیم پیچ رشته ای و یک پورت مادون قرمز را در فروشگاه خریداری کنید. ساخت چنین وسیله ای بسیار ساده است: مارپیچ باید در یک بلوک فلزی قرار گیرد که به شبکه برق متصل است. یک پورت مادون قرمز به ساختار حاصل متصل است. این دستگاه بر اساس توانایی پورت برای توزیع اطلاعات حرارتی دریافتی از کویل داغ به داخل اتاق کار می کند.

برای گاراژها یا سایر اماکن کوچک غیر مسکونی، بخاری ساخته شده از یک جعبه قلع کوچک و ماسه گرافیت بهترین گزینه است. چنین دستگاهی کاملاً جمع و جور است ، به فضای زیادی نیاز ندارد و در عین حال با وظایف محول شده به خوبی کنار می آید. قبل از شروع کار، ظرف باید کاملاً شسته و خشک شود. این می تواند از هر قطر و اندازه ای باشد.

گرافیت باید با ماسه ریز به نسبت یک به یک مخلوط شود و جعبه را تا نیمه پر کنید. از یک ورق قلع باید دایره ای به قطر مناسب ظرف آهنی برش دهید و سیم سربی را به لبه های آن بچسبانید. این ساختار باید روی مخلوطی از ماسه و گرانیت گذاشته شود و سپس با مخلوط باقی مانده پوشانده شود. در مرحله بعد، ظرف باید با درب محکم بسته شود تا به طور مصنوعی در داخل آن فشار ایجاد شود. سیم دوم بدنه ظرف به باتری خودرو متصل است.

شما می توانید دمای گرمایش چنین وسیله ای را با استفاده از درب تنظیم کنید. وقتی محکم‌تر پیچ شود، دمای جعبه حلبی بالاتر خواهد بود. اگر کمتر باشد گرما را از دست می دهد. مهم است که اجازه ندهید چنین بخاری بیش از حد گرم شود. در چنین مواردی، جعبه شروع به درخشش قرمز یا نارنجی می کند. هنگامی که بیش از حد گرم می شود، ماسه سینتر می شود، که منجر به از دست دادن کارایی مشعل گاز خانگی می شود. برای بازیابی آن، داخل دستگاه را تکان دهید.

بخاری مادون قرمز گازی از نظر مواد گرانتر است، زیرا نیاز به خرید یک بخاری کوچک دارد پد حرارتی سرامیکی مادون قرمز. بهتر است یک دستگاه بزرگ نخرید، زیرا توسط یک سیلندر پروپان کوچک با حجم 1 لیتر "قدرت" می شود. علاوه بر این، به یک مشعل نیاز دارید - یک نازل با یک شیر مخصوص. اول از همه، شما باید از شر تمام نازل های مشعل خلاص شوید و فقط لوله و شیر باقی بماند. یک شلنگ روی لوله گذاشته می شود که طول آن باید کمی بیشتر از نیم متر باشد. سیلندر گاز به این دستگاه متصل است. بسیار مهم است که در حالت عمودی قرار گیرد، زیرا گاز به سمت بالا حرکت می کند و نه افقی. این بخاری بر روی سیلندر 200 گرمی معمولی به مدت دو ساعت کار می کند.

ماهیگیران اغلب هنگام ماهیگیری زمستانی در چادر از دستگاه مشابهی استفاده می کنند. وجود سیلندرهای گاز به شما این امکان را می دهد که شب را به راحتی روی یخ بگذرانید. علاوه بر این، این طرح ایمن است، هیچ شعله باز وجود ندارد که بتواند آسیبی ایجاد کند. کاشی های سرامیکی تنها به 10 دقیقه برای گرم شدن کامل نیاز دارند، پس از آن شروع به تابش فعال گرما می کنند و هوای اطراف خود را گرم می کنند.

چگونه با دستان خود یک مشعل گاز بسازیم؟ یا بخاری؟ بسیار ساده! نکته اصلی شناخت ساختار داخلی این دستگاه ها برای داشتن ایده ای از عملکرد آن است. پس از این، ساخت یک سازه خانگی دشوار نخواهد بود. نکته اصلی این است که هنگام کار با آتش باز یا منابع آن، رعایت اقدامات احتیاطی را فراموش نکنید.

و جوش قطعات کوچک. درک این نکته ضروری است که چرا مردم در وهله اول به فکر لحیم کاری گاز افتادند و کجا استفاده از آن توصیه می شود. بگذارید یک مثال ساده به شما بزنم: یک برقکار در حال نصب سیم کشی در یک خانه جدید است و می خواهد سیم های مسی را در جعبه اتصال برای اتصال مطمئن لحیم کند. مشخص است که هنوز سیم کشی نشده و جایی برای چسباندن آهن لحیم کاری وجود ندارد. اینجاست که یک گازسوز یا لحیم کاری گازی به کمک می آید.

اغلب از لحیم کاری و جوشکاری گاز در جواهرات استفاده می شود - زمانی که دمای ذوب بالا و درز یکنواخت قطعات محصول مورد نیاز است.

در تمرین رادیویی آماتور، مشعل های گازی بسیار رایج نیستند، اما هنگام لحیم کاری رادیاتورها، محفظه ها و سایر قسمت هایی که نیاز به گرمایش شدید دارند، هیچ چیز بهتر از چنین مشعل وجود ندارد. و چقدر خوب است که با چنین مشعل انقباض گرمایی کنید - بسیار عالی است. خوب، متن ترانه کافی است - بیایید به بررسی ادامه دهیم.

مقام اول - مینی مشعل گازی با اتصال لحیم کاری

طراحی شده هم برای گرم کردن قطعات با اندازه متوسط ​​و هم برای لحیم کاری تماسی به دلیل گرم شدن نوک آن از شعله. نوعی آهن لحیم کاری بدون سیم. ظرفیت مخزن بنزین 8 میلی لیتر است. دمای شعله هنگام پر کردن بوتان به 1300 درجه سانتیگراد و دمای نوک آن به 450 درجه می رسد. طول شعله از 4 تا 6 سانتی متر قابل تنظیم است. طول مشعل 13 سانتی متر و قطر آن 1.5 سانتی متر است.

مزایای:کوچک و ارزان، پر کردن مجدد برای لحیم کردن چندین قطعه متوسط ​​کافی است، یک نازل برای لحیم کاری وجود دارد، پر کردن مجدد آن آسان است.

ایرادات:بدون احتراق پیزو

مقام دوم – میکرو مشعل گازی

چیزی در آن وجود ندارد به جز یک مخزن با یک شیر پرکننده و یک نازل با یک تنظیم کننده گاز. ZC57100 احتراق پیزو ندارد و به صورت پر نشده عرضه می شود، بنابراین باید یک کارتریج گاز نیز بخرید - برای فندک مناسب است. به طور کلی، برای لحیم کاری دو سیم یا هیت شرینک بدون آهن لحیم کاری، چنین مشعل کافی است. طول مشعل نیز حدود 20 سانتی متر و وزن آن 43 گرم است.

این ارزان ترین مشعل است که می توان یافت و قیمت چنین مشعل میکرو 200 روبل است.

مزایای:ارزان ترین، آسان برای دوباره پر کردن.

ایرادات:شعله کوچک، پر شدن به سرعت تمام می شود، احتراق پیزو وجود ندارد.

مقام سوم – مینی لحیم کاری گازی KVT XZ-1

این مشعل نه تنها برای لحیم کاری، جوشکاری، تعمیر وسایل الکترونیکی و جواهرات طراحی شده است. شعله این مشعل البته قابل تنظیم است. می توان با سیلندر گاز فندکی استاندارد شارژ کرد. طول شعله به 3 سانتی متر می رسد زمان کار حدود 20 دقیقه است. دمای شعله به 1300 درجه سانتیگراد می رسد. طول خود مشعل دقیقا 20 سانتی متر است.

مزایای:اندازه کوچک، احتراق پیزو، مارک.

ایرادات:طول شعله اجازه گرم کردن قطعات متوسط ​​و بزرگ را نمی دهد.

مقام پنجم – مشعل بوتان KVT X-220

به عنوان یک مشعل برای کارهای ساختمانی و تعمیر قرار می گیرد. او بسیار شیک به نظر می رسد. دسته خمیده به خوبی در دست قرار می گیرد. دارای سیستم اشتعال شعله پیزوالکتریک. ظرفیت سیلندر برای بوتان بسیار خالص 22 میلی لیتر است. این مقدار گاز برای 110 دقیقه کار مداوم کافی است. طول شعله از 30 تا 80 میلی متر از یک شعله تیز گوه ای شکل تا شعله ملایم با زبانه های زرد قابل تنظیم است. وزن آن تنها 226 گرم با طول 14 سانتی متر بود.

مزایای:یک گزینه خوب برای کار رومیزی است، یک پایه، جرقه زنی پیزو و یک دسته راحت وجود دارد.

ایرادات:بزرگ است، نه می توانید آن را در جیب خود بگذارید، نه می توانید آن را در یک مکان باریک قرار دهید.

مشعل برای لحیم کاری با گاز از قوطی

مقام ششم - مشعل فلزی برای قوطی اسپری

مشعل بسیار ساده و باریک که روی کپسول گاز قرار می گیرد. رگولاتور و نازل باریک به شما امکان می دهد در مکان های باریک به قسمت های مناسب برسید. احتراق پیزو وجود ندارد، اما همه چیز با کیفیت به نظر می رسد - در اطراف فلز و یک تنظیم کننده بزرگ تامین گاز وجود دارد. یک سیلندر بوتان به شما اجازه می دهد تا دمایی در حدود 1300 درجه سانتیگراد را از این مشعل بدست آورید.

مزایای:مقدار زیادی نازل فلزی و باریک.

ایرادات:بدون احتراق پیزو

مکان هفتم - یک مشعل استاندارد که روی قوطی قرار می گیرد

به عنوان یک مشعل برای گردشگران و آشپزی: کباب، کیک، سوشی و غیره قرار دارد. البته می توان از آن برای لحیم کاری، برش و جوشکاری فلزات استفاده کرد. اشتعال پیزو و تنظیم کننده شعله وجود دارد. مشعل به صورت کلاسیک با بوتان کار می کند. بدنه از پلاستیک ساخته شده است، پوشش نازل از فولاد ضد زنگ ساخته شده است.

مزایای:به خوبی برای پخت و پز مناسب است، دارای احتراق پیزو است.

ایرادات:بدنه آن از پلاستیک ساخته شده است، بنابراین باید مراقب باشید که شکسته نشود.

مقام هشتم - مشعل قوطی با نازل گسترده

مشعل برنجی احتراق پیزو ندارد، اما می تواند کباب پز و قطعات فلزی عظیم را به خوبی سرخ کند. تنظیم کننده نارنجی به شما امکان می دهد به راحتی طول شعله را تغییر دهید. بوتان از یک استوانه شعله را تا 1300 درجه گرم می کند.

مزایای:برای پخت و پز و قطعات حجیم مناسب است.

ایرادات:بدون احتراق پیزو

مشعل های بزرگ برای لحیم کاری و جوشکاری دوگانه گاز

رتبه نهم - مینی مشعل محبوب برای کار جواهرات

قابل استفاده با دو گاز - استیلن + اکسیژن یا هیدروژن + اکسیژن. دارای شیلنگ های انعطاف پذیر مناسب و تنظیم کننده های تامین گاز مستقیماً روی مشعل است. نازل های قابل تعویض برای شدت های مختلف شعله وجود دارد. ممکن است مجبور شوید آداپتورهای اضافی برای سیلندرها یا تنظیم کننده های فشار خریداری کنید.

مزایای:راحت برای نگه داشتن در دست، پیچش راحت، در دسترس بودن پیوست های قابل تعویض.

ایرادات:باید مراقب شیلنگ های نازک باشید تا گاز را مسموم نکنند.

مکان دهم - مشعل اکسیژن-استیلن با دو دستگیره تامین مخلوط گاز

دارای یک لوله منحنی بلند با نازل در انتهای آن است. این مشعل ها برای برش و جوشکاری فلزات طراحی شده اند. افزایش دمای احتراق امکان جوشکاری فلزات آهنی با ضخامت جوش از 0.5 تا 0.2 میلی متر را فراهم می کند. مشعل ها از 30 سانتی متر تا 45 سانتی متر طول در دسترس هستند.

مزایای:به شما امکان می دهد فلز را برش دهید و جوش دهید.

ایرادات:بدون احتراق پیزو

استاد لحیم کاری با شماست.