ساخت موتور پالس جت در ابعاد کوچک – قسمت دوم (طراحی موتور)

1-2مقدمه

ساخت هر وسیله ای برای اولین بار همراه با مشکلاتی خواهد بود موتور پالس جت نیز بر خلاف ظاهر ساده از ساختار پیچیده سیالاتی تبعیت میکند که مدل سازی و بررسی این معادلات حتی با استفاده از نرم افزار های سیالات محاسباتی با مشکلاتی همراه خواهد بود البته سیکل کاری موتورپالس جت مشخص و قابل درک میباشد اما محاصبه معادلات و جریان های حاکم بر سیکل از پیچیدگی های زیادی برخوردار میباشد لزا در این پژوهش سعی شده است از ابعاد مدل های ساخته شده و نسبت های حاکم بر آن موتور ها جهت طراحی موتور مورد نظر استفاده شود. به منظور پیدا کردن نسبت های به کار رفته در قسمت های مختلف موتور پالس جت عکس ها و فیلم های مختلفی بررسی شده اند و نتایج حاصل بررسی شوند.

2-2 سیکل کاری موتور پالس جت

بعد از اولین انفجار سیکل کاری موتور را مورد بررسی قرار میدهیم : به محض انجام انفجار داخل محفظه احتراق دما و فشار بالا میرود و باعث بسته شدن سوپاپ یک طرفه ورودی میشود لزا تنها یک مسیر برای خروج گاز باقی می ماند آن هم لوله خروجی می باشد با عبور گاز از این لوله به دلیل طول نسبتا بلند آن باعث ایجاد مکش و خلاء نسبی در مخزن شده ودر پی آن باز شدن سوپاپ ها و مکش مجدد سوخت و هوا میشود وقتی بیشتر گاز از دفیوژ خروجی که یک نازل صوتی است عبور میکند فشار داخل لوله نسبت به فشار محیط کاهش می یابد لزا مقداری از گازهای داخل لوله به سمت با سرعت بسیار بالا به سمت مخزن برمیگردند و باعث فشرده شدن و انفجار مجدد سوخت و هوای وارد شده میگردند.

شکل 1-2شماتیکی از نحوه کارکرد موتور پالس جت

3-2 معرفی اجزاء موتور

موتور پالس جت از دو قسمت کلی تشکیل شده است قسمت ورودی که شامل سوپاپ و نگه دارنده میباشد و بدنه اصلی که از یک مخزن ، یک نازل ،یک دفیوژ و یک لوله به صورت به هم پیوسته تشکیل شده است .

شکل 2-2 شماتیکی از اجزاء موتور پالس جت

سوپاپ های این موتور از جنس ورقه های فنری میباشند که در مقابل حرارت نیز دوام بالایی دارند این سوپاپ ها روی دریچه ورودی بسته میشوند و تشکیل یک سوپاپ یک طرفه را میدهند که جهت جریان به داخل موتور میباشد . سیستم سوخت رسان در این موتور میتواند به دوشکل عمل کند ، شکل اول ورود سوخت به داخل مخزن که بیشتر برای سوخت های گازی مورد استفاده قرار میگیرد و شکل دیگر ورود سوخت همراه هوای ورودی که بیشتر برای سوخت های مایع مورد استفاده قرار میگیرد. سیستم جرقه در این موتور فقط در لحظه استارت مورد استفاده قرار میگیرد و به محض روشن شدن موتور دیگر نیازی به جرقه زنی نمی باشد . مخزن ، نازل متصل به مخزن ،لوله و نازل خروجی موتور نیز به صورت یک پارچه با اتصالات جوشی به همدیگر متصل شده اند که بیشتر وزن موتور مربوط به این قسمت میباشد لزا این قسمت از لوله ها و ورقه های نازک استیل ساخته میشود تا هم وزن کمی داشته باشد وهم در مقابل حرارت بالا مقاوم باشد .

شکل 2-3 شماتیکی از دریچه ورودی و سوپاپ های موتور پالس جت

4-2 بررسی موتور های ساخته شده در خارج از کشور

موتور پالس جت با وجود سادگی قطعات از حساسیت در ابعاد و اندازه ها برخوردار است و با اندک تغیری در این پارامترها سیکل کاری با مشکل مواجه میشود ولی با توجه به بررسی های زیادی که روی موتور ها انجام شده است تا حدودی نسبت هایی بین ابعاد قسمت های مختلف وجود دارد که این نسبت ها به شرح زیر میباشد:

• قطر داخلی محفظه احتراق حدود 2برابر قطر لوله خروجی میباشد

• دهانه ورودی موتور با دهانه خروجی برابر است

• طول لوله خروجی حدود 5 برار طول محفظه احتراق و نازل متصل به آن میباشد

اغلب موتور های پالس جت از سوخت های گازی بوتان و مایع بنزین استفاده میکنند ولی در بعضی مواقع از سوخت های دیگری نظیر گازوئیل و گاز پروپان استفاده میکنند اما بهترین وقوی ترین سوخت برای این موتورها بنزین میباشد . سیستم سوخت رسانی مایع در دوحالت انژکتور و مکش با ونتوری میباشد و سیستم های گازی نیز به صورت تزریق مستقیم میباشند ولی آنچه از اهمیت بالایی برخوردار است ترکیب کامل سوخت و هوا قبل از انفجار است . ترکیب ناقص سوخت وهوا منجر به روشن نشدن یا خاموش شدن موتور میباشد همچنین به شدت روی توان موتور تاثیر دارد . توان موتور پالس جت رابطه مستقیم با میزان سوخت و فرکانس کاری موتور دارد .

شکل 4-2 تصویری از موتور پالس جت ساخته شده در خارج از کشور

5-2 طراحی موتور

با توجه به ابعاد و اندازه ها ، نحوه سوخت رسانی و شکل سوپاپ ها در موتورهای پالس جت ساخته شده در خارج ، موتور مورد نظر در این پروژه به شکل و ابعاد زیر طراحی شد. توضیح مشخصات موتور دبی و ماخ و …

شکل 5-2 شماتیکی از قسمت های مختلف موتور طراحی شده