طراحی و ساخت و تولید – مهندسی مکانیک تبدیل نوآوری و خلاقیت به واقعیت
1-5 مقدمه
تحقیق و پژوهش های عملی همواره موجب رسیدن به نتایج جدیدی میشود که میتواند سرآغاز شکل گیری تئوری موضوعات علمی شود و از این جهت حائز اهمیت است که پدیده های واقعی قابل لمس میباشند وخود را نشان میدهند برخلاف پژوهش های تئوری که امکان جا افتدن بعضی از پدیده ها و تاثیرات آن وجود دارد . در مورد موتور پالس جت نیز این امر به وضوح مشخص است ، گرچه نرم افزارها و مدل سازهای قوی برای تحلیل جریان ها و سیکل های سیال وجود دارد ولی پدیده اصلی در شرایط واقعی اتفاق می افتد و نتایج درست تری را ارائه میدهد . در پروژه حاظر نیز با طراحی و ساخت موتور پالس جت و انجام آزمایشات سیکل کاری ، فرکانس ها ، جریان های سیال و … در قسمت های مختلف موتور مشاهده و نتایج مطلوبی حاصل شده است . در این فصل تاثیر پارامترها و هندسه موتور بر کار کرد آن مورد بررسی قرار گرفته و نتایج آن بیان میشود .
2-5 تاثیر سوخت بر کارکرد موتور
موتور ساخته شده در این پروژه بر اساس سوخت بنزین طراحی شده است ولی میتواند با سوخت های دیگر نظیر گاز بوتان ، متان و نفت سفید نیز کار کند مسلما هرچه سوخت توان حرارتی بالا تری داشته باشد قدرت موتور نیز بیشتر خواهد شد به شرط آنکه شرایط سوختن مناسب باشد. سوخت های گازی از نظر مخلوط شدن با هوا بسیار مناسب میباشند همچنین گازهایی نظیر بوتان توان حرارتی بالایی نیز دارند اما در مورد موتور پالس جت از آنجا که مصرف سوخت بسیار بالا است با یخ زدگی لوله های سوخت مواجه میشویم ، این مشکل با پیش گرمایش سوخت نیز حل نمیشود چرا که این کار باعث کاهش جرم سوخت ورودی به موتور می شود . سوخت های مایع نظیر بنزین و نفت سفید گرچه در شرایط معمولی به سرعت سوخت های گازی با هوا مخلوط نمی شوند اما روشهایی چون ونتوری و استفاده از سیستم های انژکتور های سوخت پاش ترکیب سوخت وهوا را به بهترین حالت انجام میدهد در این حالت علاوه بر اینکه موتور از قدرت بالایی برخوردار است و یخ زدگی سوخت اتفاق نمی افتد ، ذرات مایع سوخت با برخورد به سوپاپ ها باعث خنک سازی میشوند و تا حد زیادی عمر سوپاپ ها را افزایش میدهند . سوخت های مایع نظیر نفت سفید و گازوئیل که اشتعال پذیری کمتری دارند را نمیتوان به طور مستقیم وارد موتور پالس جت کرد و حتی استارت اولیه نیز با این سوخت غیر ممکن است لزا جهت استفاده از این سوخت ها در موتور پالس جت لازم است ابتدا موتور با یک سوخت گازی یا بنزین روشن شود و بعد گرم شدن موتور و ثابت شدن سیکل سوخت پیش گرم شده گازوئیل یا نفت سفید وارد موتور شده و سوخت اولیه قطع شود در مورد گازوئیل نیز باید گفت کارکرد موتور با فرکانس های بالاتر ولی قوی تر انجام میشود که این امر به خاطر تراکم پزیری بالای این سوخت میباشد .
3-5 تاثیر سرعت هوای ورودی بر کارکرد موتور
افزایش سرعت هوای ورودی به موتور با افزایش دبی همراه است ، در موتور پالس جت این افزایش هوای ورودی تا حد معینی با عث کارکرد بهتر و افزایش توان موتور میشود اما از یک مقدار به بعد باعث پایین آمدن توان و به هم خوردن سیکل موتور میشود در پروژه حاظر که موتور در حالت سکون قرار دارد از یک دمنده جهت افزایش سرعت هوای ورودی به موتور استفاده شده است ، با افزایش تدریجی سرعت ورودی هوا توسط دمنده متوجه افزایش فرکانس کاری موتور میشویم همچنین تراست موتور نیز افزایش می یابد اما از یک مقدار به بعد افزایش دبی ورودی موجب باز ماندن سوپاپ ها و خروج شعله از محفظه احتراق به بیرون و در نهایت خاموش شدن موتور میشود در این حالت است که موتور پالس جت در مرز بین پالس جت و رم جت قرار میگیرد .
4-5 تاثیر پارامتر های هندسی موتور بر کارکرد آن
یکی از پارامتر های مهم و اصلی در مورد موتور پالس جت فرکانس کاری آن میباشد که عامل مشخصه ای برای این موتور ها نسبت به یکدیگر میباشد یا به عبارتی وجه تمایز اصلی بین موتور های پالس جت فرکانس کاری آنها است . فرکانس کاری در موتور پالس جت حکم دور موتور در موتور های پیستونی را دارد هرچه قدر دور موتور بالاتر باشد سرعت نهایی خودرو بیشتر است و موتورهای دور پایین نظیر موتور های دیزل گشتاور بالاتری در سرعت های پایین تولید میکنند ، موتور پالس جت نیز دقیقا از همین روش پیروی میکند یعنی هرچه فرکانس کاری موتور بیشتر میشود تعداد سیکل بیشتری در واحد زمان انجام شده لزا سرعت خروج سیال از موتور نیز بیشتر میشود . موتور های پالس جتی که با فرکانس کمتری کار مکنند اغلب بزرگتر هستند و سیکل را کامل تر و با قدرت بیشتری انجام میدهند از این جهت در سرعت های پایین توان بالایی دارند یکی از عوامل اصلی و تاثیر گذار بر سیکل موتور ها طول کلی موتور میباشد هرچه طول موتور بیشتر باشد فرکانس کاری موتور کمتر است .
5-5 تاثیر آلیاژ بر کارکرد موتور پالس جت
سبک بودن آلیاژ در موتور پالس جت بسیار مهم میباشد ولی مهمتر از آن مقاومت حرارتی و ارتعاشی آلیاژ به کار رفته است . قطعه مهم در موتور پالس جت که آلیاژ آن نقش تاثیر گذاری بر کارکرد موتور دارد سوپاپ است ، سیکل کاری موتور نیز به طور مستقیم تاثیر پذیر از این قطعه میباشد این قطعه فنری هرچه در دمای بالا تر بتواند خواصیت فنری خود را حفظ کند موتور میتواند به سیکل کاری با فرکانس بالاتر دست پیدا کند.
6-5 نتایج به دست آمده از موتور ساخته شده
نوع موتور : پالس جت دریچه دار
وزن موتور : 210gr
نوع سوخت : گاز – بنزین
بیشترین فرکانس کاری موتور : 200 hz
بیشینه نیروی پیشران تولید شده : 3 N
میزان مصرف سوخت : 200 CC/min
بیشترین دبی هوای ورودی : 11540 cc/s – 0.014 kg/s
بیشینه سرعت سیال خروجی در حالت سکون : 230 m/s
