Устройство стартового запуска двигателя
Система запуска двигателя
Знаете ли вы, что первые автомобили запускались не с помощью ключа, а путем использования кривого стартера? Представьте зрелище, если бы сейчас на дорогостоящих авто, вроде БМВ, Ауди, или Мерседес, водитель выходил из авто, вставлял рычаг в отверстие переднего бампера, и усердно начинал бы вращать ручкой кривого стартера, чтобы провернуть коленвал и запустить двигатель. Это, конечно, всего лишь шутка, так как современные автомобили оснащены современными системами запуска двигателя.
Когда-то в диковинку была установка системы запуска двигателя автомобиля с помощью ключа, но сейчас данная система уже замещается более современными, и в ближайшем будущем, вполне возможно, что большая часть автомобилей уже будет обладать системой запуска двигателя без ключа. Конечно, это относится только к передовикам автомобильной промышленности: немецким, японским, даже корейским брендам. А вот остальным придется довольствоваться пока тем, что есть. Поэтому давайте пока не будем соваться в будущее, а воздадим должное современным традиционным технологиям и рассмотрим в качестве классического примера, как работает система запуска двигателя ВАЗ 2110.
Немного об устройстве традиционной системы запуска
Итак, каждый из вас примерно представляет принцип работы системы: Вы вставляете ключ в замок зажигания, проворачиваете его, и спустя пол секунды двигатель начинает мурлыкать. Казалось бы, все просто, но за всем этим стоит довольно сложный процесс. Чтобы понять его, необходимо рассмотреть устройство традиционной системы запуска двигателя ВАЗ 2112, которая аналогична другим автомобилям, запуск двигателя которых осуществляется с помощью ключа.
Основной частью, конечно же, считается стартер, который и осуществляет первичное вращение коленчатого вала для запуска двигателя. Для того чтобы осуществлять вращение, стартеру необходим источник питания, в роли которого выступает АКБ, и это второй важный элемент системы. В систему старта двигателя входит и замок зажигания. Наконец, к их числу можно добавить и систему проводов, которые и связывают все механизмы в одно целое – систему запуска двигателя.
А теперь, максимально просто о принципе работы. В момент поворачивания ключа в положение «Запуск», замыкаются электроцепи и от АКБ начинает поступать энергия. Стартер, получив питание, начинает вращать коленчатый вал. В четко установленный момент зажигания, свеча подает искру в цилиндр, воспламеняет рабочую смесь и, таким образом, осуществляется запуск двигателя. Снова повторим, что это максимально упрощенное представление процесса, дабы лишний раз не запутывать вас сложностью специфики работы системы.
Теперь, ознакомившись с традиционной системой запуска двигателя, с чистой совестью и светлой головой мы можем немного углубиться в инновационные системы осуществления старта, некоторые из которых уже успешно устанавливаются многие годы на авто, а некоторые только начинают приобретать массовый характер.
Система запуска двигателя с кнопки
Еще лет 10 назад подобная система считалась чем-то невероятным и устанавливалась только на экспериментальные автомобили. Ныне рассматриваемая опция, которая еще носит название «система запуска двигателя Engine Start» устанавливается если не на половину выпускаемых автомобилей, то на третью часть, так точно.
Существует несколько модификаций данной системы бесключевого запуска двигателя. Одна из них подразумевает лишь нажатие кнопки, после чего двигатель сразу же запускается, другая, считающаяся более безопасной, сделана по принципу вставить, и нажать, то есть применяется что-то вроде ключа, который вставляется в специальный разъем, а затем, на этом же ключе нажимается кнопка для запуска двигателя.
И хоть на первый взгляд может показаться, что система сложно устроена, принцип ее работы примерно такой же, как и принцип традиционной системы запуска двигателя, только контакты замыкаются не путем поворота ключа, а благодаря нажатию кнопки.
Система автоматического запуска двигателя
Как правило, подобные опции интегрированы в автомобильную сигнализацию, наряду с другой популярной опцией – системой блокировки запуска двигателя, которая уже относится к числу охранных систем. Автосигнализация, имеющая дополнительный механизм, способна осуществлять запуск двигателя самостоятельно, путем установки таймера запуска, либо же с помощью дистанционного управления. Поэтому подобные новинки еще называют системами дистанционного запуска двигателя. Достаточно нажать одну кнопку на пульте управления, и автомобиль сразу же запустится. Очень удобная опция, если у вас нет предпусковго подогревателя двигателя, или же просто нет возможности тратить время на прогрев мотора в зимнее время.
Различают несколько подобных систем: как мы уже выяснили, они могут быть интегрированы в автосигнализацию, могут устанавливаться на автомобиль заводом-изготовителем и управляться с помощью пульта на ключе зажигания, либо же активироваться, путем использования вашего смартфона, который генерирует код команды запуска. Такие системы запуска двигателя с телефона выделяют в отдельную опцию, но вполне логично причислять их к дистанционным системам старта.
Вполне возможно, что в ближайшем будущем появятся и другие виды систем запуска двигателя, которые будут еще более интересными, чем системы-предшественницы. Читайте наш контент, и будьте в курсе всех событий автомобильного мира!
Читайте также:
Классификация моторных масел по API и SAE
Большинство автомобилистов знает, что один из важнейших параметров моторного масла является коэффициент вязкости, который изменяется в зависимости от температурного режима окружающей среды и температуры работы самого двигателя. Но помимо этого показателя есть еще один, не менее важный. Специалисты называют эти параметры классификацией моторных масел по API и SAE. Что кроется за этими .
При покупке б/у автомобиля каждый покупатель обращает внимание на состояние кузова, пробег, работу двигателя и т.д. Но в условиях нынешнего положения вещей любителям подержанных авто еще придется проводить проверки на предмет авто двойника. И сейчас речь идет не о китайских двойниках-копиях, а об автомобилях, которые находятся вне .
Представьте себе одну из неприятнейших ситуаций, которая может приключиться абсолютно с каждым автомобилистом: вы подходите к своему автомобилю, двигатель и кондиционер которого активированы с помощью сигнализации с автозапуском, надеетесь на то, что салон уже успел прогреться. Но попав в машину, понимаете, что не все так сладко. Вроде бы, все работает, но поток воздуха совсем уж слабый. Что .
Как запустить двигатель с севшим на морозе аккумулятором
Как известно, уровень заряда автомобильной батареи снижается в виду использования дополнительных энергопотребителей, например, той же сигнализации или девайсов, вроде навигаторов и видеорегистраторов. Поэтому частенько после длительного простоя авто все попытки запустить движок оказываются тщетными. Что уж там говорить о сильном морозе, когда риск столкнуться с севшим аккумулятором возрастает в несколько раз. Пожалуй, самым простым и быстрым способом решения этой проблемы на сегодняшний день являются автономные портативные пуско-зарядные устройства. И действительно, зачем просить кого-то «прикурить» или пытаться завести машину «с толкача», если можно воспользоваться маленькой электронной «коробочкой-выручалочкой». По сути своей такое устройство представляет универсальный внешний аккумулятор, который можно задействовать как вспомогательный источник питания многократного действия, предназначенный для решения широкого круга задач – пуска двигателя, подзарядки различных гаджетов, в том числе телефонов, планшетов и даже ноутбуков.
В настоящее время прилавки автомагазинов изобилуют различными моделями подобных пуско-зарядных устройств, но далеко не все из них отвечают заявленным характеристикам. Одни – прокручивают стартер, но без результата, другие – не крутят вообще, а некоторые и вовсе являются небезопасными (перегреваются и создают угрозу воспламенения). Впрочем, не так давно мы уже рассказывали об особенностях подобных гаджетов, по-разному проявивших себя в ходе комплексных испытаний. Сегодня же мы хотим обратить ваше внимание на одну из последних новинок сезона – многофункциональный jump-стартер Carku E-Power-21, поставляемый на наш рынок компанией «Концепт Лайн». По сравнению с большинством представленных на рынке устройств, обладающих, как правило, номинальным стартовым током 200 А и пиковым – 400 А, этот прибор обеспечивает пусковой ток силой до 300 А, а на «максималке» – целых 600 А. Более того, модель может похвастать самой большой на сегодняшний день емкостью встроенной батареи – 18 000 мАч, тогда как у ближайших аналогов этот показатель не превышает 14 000 мАч. Очевидно, что и энергоемкость у Carku E-Power-21 самая высокая – 66,6 Втч.
Столь завидные характеристики позволяют успешно применять этот универсальный внешний аккумулятор для пуска бензиновых и дизельных двигателей легковых машин и внедорожников даже при полностью разряженных аккумуляторах. Прямое доказательство тому – потребительский тест, проведенный нашими коллегами из портала «АвтоПарад». У них в роли испытуемого выступил дизельный UAZ Patriot с разряженным аккумулятором, простоявший несколько дней на 15-градусном морозе. Так вот, 2,4-литровый мотор этого внедорожника при помощи Carku E-Power-21 завелся, что называется, с пол-оборота. Честно говоря, столь эффектного результата от компактного прибора, имеющего размеры комнатного роутера, эксперты никак не ожидали.
Отдельно следует рассказать об «интеллектуальных» пусковых проводах, входящих в комплект устройства. Они не имеют аналогов на нашем рынке, поскольку оборудованы специальным модулем и индикатором, оповещающим о текущем состоянии аккумулятора и, что немаловажно, предупреждающим о переполюсовке. Поэтому, если вдруг вы перепутаете полярность, покупать сгоревший предохранитель не придется – автоматика сама все проконтролирует.
Помимо прочего, интеллектуальные провода Carku E-Power-21 оснащены схемами защиты от переразряда, короткого замыкания и противотока, поступающего от генератора в устройство после запуска двигателя. В общем, с точки зрения применимости штуковина эта совершенно безопасная и, как мы убедились, весьма эффективная. Причем для удобства эксплуатации в темное время суток тут предусмотрен яркий светодиодный фонарь с тремя режимами свечения. Солидное сечение проводов, как мы уже говорили, позволяет пропускать большие токи, поэтому их наконечники оснащены мощными «крокодилами» с увеличенной контактной площадью зубцов, что в комплексе способствует уверенному старту движка.
Но это еще не все. Помимо прямых обязанностей, прибор также выполняет функцию источника питания для всякого рода гаджетов – «мобильников», планшетных компьютеров, фотоаппаратов, МР3 и медиа-плееров. При этом в отличие от других пуско-зарядных устройств, его возможности не ограничены только USB-разъемами. Так, например, аппарат имеет отдельный 19-вольтовый выход для подпитки ноутбука. Кроме того, здесь есть мощный 12-вольтовый выход на 10 А, что позволяет напрямую подключать довольно энергоемкие походные агрегаты (скажем, мини-холодильник, пылесос или компрессор), потребляющие ток не менее 4 А. Это выгодно отличает Carku E-Power-21 от большинства jump-стартеров, поскольку у них нет разъемов, рассчитанных на столь значительные токи. Кстати, подобные возможности этого прибора весьма актуальны в плане его всесезонной применимости, что делает этот внешний аккумулятор незаменимым не только зимой, но и летом, например, во время длительных дальних автопутешествий или непродолжительных выездов на природу.
По заверениям производителя, Carku E-Power-21 способен зарядить мобильный телефон в зависимости от модели от 6 до 12 раз, планшетный компьютер – около 2-3 раз или обеспечить автономным питанием ноутбук в течение 3-4 часов. Само же пусковое устройство, будучи полностью разряженным, восполняет свою емкость максимум за 7 часов. Поставили его на ночь на зарядку, и наутро ваш электронный универсальный помощник вновь будет готов к работе.
Способ запуска двигателя с использованием пневмостартера и устройство для его осуществления
Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано при изготовлении и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания с использованием пневмостартера. Сжатый воздух от источника (баллона) поступает в пусковой пневмоклапан, который выполнен электроуправляемым. Затем осуществляется введение в зацепление шестерней вала пневмодвигателя и вала запускаемого двигателя. Под давлением сжатого воздуха в линии управления срабатывает стартовый пневмоклапан, и рабочий поток сжатого воздуха поступает в пневмодвигатель. Раскручивается вал запускаемого двигателя до момента его перевода на режим запуска. Датчик давления контролирует повышение в нагнетательной линии водяного насоса системы охлаждения или топливоподкачивающего насоса. При достижении величины давления, характеризующей режим запуска двигателя, реле давления срабатывает и выключается пусковой пневмоклапан. Выводятся из зацеплении шестерни. Стартовый пневмоклапан отсекает рабочий поток сжатого воздуха от источника. Пневмодвигатель пневмостартера остановлен, двигатель запущен. Использование изобретения повышает экономичность запуска двигателя, т.к. исключается перерасход сжатого воздуха. 2 с. и 3 з.п.ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано при изготовлении и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания.
Известен способ запуска двигателя (дизеля), включающий раскручивание вала до заданной частоты вращения от постоянного источника энергии, контролирование величины топливоподачи до заданной величины и отключение постороннего источника энергии при уменьшении величины топливоподачи до нулевой отметки (см. Авт. Свид. СССР N 918491, F 02 N 17/00, 1982).
Недостатком известного способа является необходимость контролирования частоты вращения вала двигателя.
Известен способ запуска двигателя, согласно которому с электронного блока управления подается сигнал на включение двигателя и одновременно начинается прогрев воды в теплообменнике выхлопными газами из турбины. В момент нагрева воды до заданной температуры включается муфта сцепления, раскручивается вал двигателя и осуществляется циркуляция воды через теплообменник. При достижении заданной температуры и выведении двигателя на малые обороты двигатель отключается по команде электронного блока управления. (См. Патент РФ N 2046989, F 02 N 17/00, 1995). Недостатком известного способа является присутствие сложного электронного блока управления, без которого невозможно осуществить экономичный запуск двигателя.
Известен способ запуска двигателя, согласно которому осуществляют подачу сжатого воздуха в полость второй ступени пускового клапана через последовательно установленные реле, одно из которых связано с распределительным валом, другое — с масляным насосом, а третье — с полостью первой ступени пускового клапана, осуществляют раскручивание двигателя и отключают внешний привод вала (см. Авт. Свид. СССР N 464708, F 02 N 7/08, 1973).
Недостатком известного способа является сложность управления и необходимость контролирования частоты вращения распределительного вала.
Известен наиболее близкий к предлагаемому способ запуска двигателя с использованием пневмостартера, включающий подачу сжатого воздуха в пусковой пневмоклапан, его включение, введение в зацепление шестерни вала пневмостартера с шестерней вала двигателя, подачу сжатого воздуха в пневмодвигатель пневмостартера, раскручивание вала двигателя до момента перевода двигателя на режим запуска, включение пускового пневмоклапана, выведение из зацепления шестерен вала пневмостартера и вала двигателя и прекращение подачи сжатого воздуха в пневмодвигатель (см. Патент США N 3794009, F 02 N 7/08, 1974).
Недостатком известного способа является низкая экономичность, поскольку возможен существенный перерасход сжатого воздуха, т.к. трудно определить момент перевода двигателя на режим запуска.
Известно устройство для запуска двигателя с использованием пневмостартера, включающее стартовый пневмоклапан, связанный воздушными линиями с источником сжатого воздуха через ресивер и с пневмодвигателем пневмостартера, линию управления стартовым пневмоклапаном (см. Авт. Свид. СССР N 1305426, F 02 N 7/00, 1987).
Недостатком известного устройства является его сложность, потому что в воздушной линии, связывающей стартовый пневмоклапан с источником сжатого воздуха, установлены ресивер, регулятор давления, обратный клапан и разгрузочное устройство.
Известно принятое в качестве ближайшего аналога устройство для запуска двигателя с использованием пневмостартера, включающее стартовый пневмоклапан, связанный воздушными линиями с источником сжатого воздуха и с пневмодвигателем пневмостартера, линию управления стартовым пневмоклапаном, подключенную к пусковому пневмоклапану через узел введения в зацепление шестерен вала пневмостартера и вала двигателя, и воздушную линию, сообщающую пусковой пневмоклапан с воздушной линией, связывающей стартовый пневмоклапан с источником сжатого воздуха (см. Патент США N 3794009).
Недостатком известного устройства является низкая экономичность, поскольку при его работе возможен существенный перерасход сжатого воздуха, т.к. прекращение его подачи определяет оператор, который не всегда вовремя может отреагировать на состоявшийся запуск двигателя.
Задачей настоящего изобретения является получение технического результата, выражающегося в повышении экономичности процесса запуска двигателя с использованием пневмостартера.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе запуска двигателя с использованием пневмостартера, включающем подачу сжатого воздуха в пусковой пневмоклапан, его включение, введение в зацепление шестерни вала пневмостартера с шестерней вала двигателя, подачу сжатого воздуха в пневмодвигатель пневмостартера, раскручивание вала двигателя до момента перевода двигателя на режим запуска, включение пускового пневмоклапана, выведение из зацепления шестерен вала пневмостартера и вала двигателя и прекращение подачи сжатого воздуха в пневмодвигатель, одновременно с раскручиванием вала двигателя осуществляют контроль давления в нагнетательной линии водяного насоса системы охлаждения или топливоподкачивающего насоса, выключение пускового пневмоклапана осуществляют в момент достижения давления в нагнетательной линии водяного насоса системы охлаждения или топливоподкачивающего насоса величины, характеризующей режим запуска двигателя.
Режим запуска двигателя может, например, характеризоваться наличием устойчивой вспышки хотя бы в одном цилиндре двигателя.
В устройстве, реализующем предлагаемый способ, включающем стартовый пневмоклапан, связанный воздушными линиями с источником сжатого воздуха и с пневмодвигателем пневмостартера, линию управления стартовым пневмоклапаном, подключенную к пусковому пневмоклапану через узел введения в зацепление шестерен вала пневмостартера и вала двигателя, и воздушную линию, сообщающую пусковой пневмоклапан с воздушной линией, связывающей стартовый пневмоклапан с источником сжатого воздуха, пусковой пневмоклапан выполнен электроуправляемым и электрически связан через реле давления с датчиком давления.
В конкретном примере выполнения устройства в воздушной линии, связывающей стартовый пневмоклапан с источником сжатого воздуха, между последним и местом присоединения воздушной линии, сообщающей пусковой пневмоклапан с воздушной линией, связывающей стартовый пневмоклапан с источником сжатого воздуха, могут быть установлены, например, запорный и редукционный клапаны, а пусковой электроуправляемый пневмоклапан может быть выполнен с возможностью обеспечения, при необходимости, ручного управления.
На чертеже показано схематически устройство, реализующее предлагаемый способ.
Устройство включает стартовый пневмоклапан 1, связанный воздушными линиями 2, 3 с источником сжатого воздуха (например, баллоном) и с пневмодвигателем 4 пневмостартера 5. Линия 6 управления стартовым пневмоклапаном 1 подключена к пусковому пневмоклапану 7 через узел 8 введения в зацепление шестерни 9 вала пневмостартера 5 и шестерни вала двигателя (не показана). Пусковой пневмоклапан 7 сообщен воздушной линией 10 с воздушной линией 2, связывающей стартовый пневмоклапан 1 с источником сжатого воздуха. Пусковой пневмоклапан 7 выполнен электроуправляемым и электрической линией 11 связан через реле 12 давления с датчиком 13 давления. В воздушной линии 2, связывающей стартовый пневмоклапан 1 с источником сжатого воздуха, между последним и местом присоединения воздушной линии 14, сообщающей пусковой пневмоклапан 7 с воздушной линией 2, связывающей стартовый пневмоклапан 1 с источником сжатого воздуха, установлены запорный и редукционный клапаны 15, 16. Пусковой электроуправляемый пневмоклапан 7 выполнен с возможностью обеспечения, при необходимости, ручного управления. Для этого он имеет кнопку 17 включения, а реле 12 давления оборудовано линией 18 блокировки. Датчик 13 давления располагают таким образом, чтобы он мог реагировать на изменение давления в нагнетательной линии (не показана) водяного насоса системы охлаждения или топливоподкачивающего насоса.
Способ осуществляется следующим образом.
Предварительно настраивают редукционный клапан 16 и открывают запорный клапан 15. Сжатый воздух от источника, например баллона, поступает по линии 2 к стартовому пневмоклапану 1 и по линии 10 к пусковому пневмоклапану 7. Поскольку датчик 13 давления, установленный в нагнетательной линии, например, водяного насоса системы охлаждения, или топливоподкачивающего насоса, по началу не регистрирует повышение давления, то при включении электрической схемы контакты реле 12 замкнуты, а катушка соленоида электроуправляемого пускового клапана 7 запитана, т.е. клапан 7 включен, сжатый воздух поступает в линию 6 управления стартовым пневмоклапаном 1. При этом сжатый воздух поступает сначала в узел 8 введения в зацепление шестерни 9 вала пневмостартера с шестерней вала запускаемого двигателя. После того как упомянутые шестерни войдут в зацепление, сжатый воздух осуществляет включение стартового пневмоклапана 1 и рабочий поток сжатого воздуха начинает поступать по линии 3 в пневмодвигатель 4. Раскручивание вала запускаемого двигателя приведет к повышению давления в нагнетательной линии водяного насоса системы охлаждения, поскольку они кинематически связаны между собой, т.е. определенной частоте вращения вала запускаемого двигателя будет строго соответствовать определенная величина давления, регистрируемая датчиком 13. При достижении заранее установленной величины давления срабатывает реле 12 давления, контакты размыкаются, катушка соленоида обесточивается и пусковой пневмоклапан 7 выключается, перекрывая доступ сжатого воздуха в линию 6 управления стартовым пневмоклапаном 1. Последний прерывает подачу рабочего потока сжатого воздуха в пневмодвигатель 4, который останавливается. В момент прекращения подачи сжатого воздуха в линию 6 управления шестерни вала пневмостартера и вала запускаемого двигателя выходят из зацепления друг с другом. Величину давления, при которой срабатывает реле 12 давления, заранее определяют, исходя из частоты вращения вала запускаемого двигателя, характеризующей режим его запуска. О наступлении режима запуска двигателя судят по наличию устойчивой вспышки хотя бы в одном цилиндре двигателя, что отрабатывается заранее.
При необходимости, например при выходе из строя датчика 13, может быть осуществлен запуск двигателя в ручном режиме управления. Для этого нажатием кнопки 18 блокируют реле 12 давления и, нажав на кнопку 17, осуществляют включение пневмоклапана 7, происходит доступ сжатого воздуха в линию 6 управления стартовым пневмоклапаном 1. Дальнейшее происходит как описано выше. Для остановки пневмодвигателя 4 оператор выключает пусковой пневмоклапан 7, отпустив кнопку 17. Срабатывает узел 8, шестерни выходят из зацепления и подача сжатого воздуха в стартовый пневмоклапан 1 прекращается, он выключается и прерывает подачу рабочего потока сжатого воздуха в пневмодвигатель 4.
Использование изобретения позволяет повысить экономичность запуска двигателя с использованием пневмостартера, поскольку исключается перерасход сжатого воздуха.
1. Способ запуска двигателя с использованием пневмостартера, включающий подачу сжатого воздуха в пусковой пневмоклапан, его включение, введение в зацепление шестерни вала пневмостартера с шестерней вала двигателя, подачу сжатого воздуха в пневмодвигатель пневмостартера, раскручивание вала двигателя до момента перевода двигателя на режим запуска, выключение пускового пневмоклапана, выведение из зацепления шестерен вала пневмостартера и вала двигателя и прекращение подачи сжатого воздуха в пневмодвигатель, отличающийся тем, что одновременно с раскручиванием вала двигателя осуществляют контроль давления в нагнетательной линии водяного насоса системы охлаждения или топливоподкачивающего насоса, выключение пускового пневмоклапана осуществляют в момент достижения давления в нагнетательной линии водяного насоса системы охлаждения или топливоподкачивающего насоса величины, характеризующей режим запуска двигателя.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что о выходе на режим запуска двигателя судят по наличию устойчивой вспышки хотя бы в одном цилиндре двигателя.
3. Устройство для запуска двигателя с использованием пневмостартера, включающее стартовый пневмоклапан, связанный воздушными линиями с источником сжатого воздуха и с пневмодвигателем пневмостартера, линию управления стартовым пневмоклапаном, подключенную к пусковому пневмоклапану через узел введения в зацепление шестерен вала пневмостартера и вала двигателя, и воздушную линию, сообщающую пусковой пневмоклапан с воздушной линией, связывающей стартовый пневмоклапан с источником сжатого воздуха, отличающееся тем, что пусковой пневмоклапан выполнен электроуправляемым и электрически связан через реле давления с датчиком давления.
4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что в воздушной линии, связывающей стартовый пневмоклапан с источником сжатого воздуха, между последним и местом присоединения воздушной линии, сообщающей пусковой пневмоклапан с воздушной линией, связывающей стартовый пневмоклапан с источником сжатого воздуха, установлены запорный и редукционный клапаны.
5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что пусковой электроуправляемый пневмоклапан выполнен с возможностью обеспечения, при необходимости, ручного управления.
Устройство стартового запуска двигателя
Где M = 100грамм (0,1 кг) (масса ракеты)
P = v = h / t (стартовый импульс пневматической пушки)
Стартовый импульс, передаваемый модельной ракете пневматической пушкой, обеспечивает ей начальную скорость и начальную высоту запуска. Следующим этапом старта ракеты является запуск модельного ракетного двигателя (МРД) в верхней точке траектории холодного пуска.
Нами было рассмотрено три варианта запуска МРД в воздухе:
1. Запуск при помощи свето-датчика
2. Запуск с помощью таймера
3. Запуск с проводами
В первом варианте была разработана схема(на слайде) свето-чувствительного реле, суть которой заключалась в дистанционном срабатывании запала за счет изменения попадающего света на чувствительный элемент который находится на боковой части фюзеляжа ракеты, при попадании света свето-транзистор меняет сопротивление и резистор пропускает ток в цепи после чего запускается двигатель ракеты.
Главный минус этого варианта в том, что для срабатывания запала двигателя нужно 12-вольтовая батарея, а присутствие аккумулятора в ракете сильно увеличивала ее массу а следовательно импульс пушки уменьшался, после проведенных испытаний мы решили отказаться от использования этого метода. Во втором варианте с таймером ситуация аналогичная, помимо погрешностей при установке задержки таймера, для питания двигателя так же нужен аккумулятор. После первичного тестирования нами был выбран третий вариант запуска ракеты в воздушном положении. Это запуск при помощи проводов, реализуемый двумя способами:
Первый: Провода прячутся под пыж и проходят через отверстие (в пыже) к ракете, при срабатывании пневматической пушки провода разматываются, параллельно с этим подается сигнал с пульта о запуске двигателя ракеты.
Второй: Ракета надевается на направляющую, закрепленную в стартовой трубе. К стабилизаторам ракеты прикрепляются стальные токопроводящие пластины и соединяются проводами с двигателем. Такая же пластина, обеспечивающая замыкание цепи, устанавливается по внутреннему диаметру стартовой трубы и обеспечивает срабатывание двух пластин при замыкании электрической цепи в фиксированной точке стартовой трубы.
Для обеспечения более высокой надежности срабатывания при запуске двигателя мы остановились на первом способе.
Результаты натурных испытаний подтвердили правильность принятого решения и показали высокую надежность выбранной схемы воздушного старта ракеты. Высота полета ракет с использованием системы воздушного старта на 30-40% выше, чем у аналогичных ракет, запускаемых со стационарного устройства. (см. видео нарезку)
Д ля увеличения энергетических характеристик спроектированной нами системы воздушного старта ракет мы решили увеличить ее стартовый импульс.
Для ракет того же класса этого можно добиться уменьшением диаметра стартовой трубы, что приведет к увеличению начальной скорости и высоты стартового «холодного» участка траектории при тех же параметрах внутреннего давления в устройстве.
При этом диаметр ракеты можно приравнять к диаметру стартовой трубы, а двигатель значительно сместить к головной части и обеспечить, тем самым, дополнительную высокую статическую устойчивость ракеты.
После проектирования схемы новой ракеты (см. рисунок) мы приступили к ее конструированию. Основными отличиями ракет новой конструктивно-силовой схемы являются;
смещение центра масс ракеты ближе к головной части и обеспечение, тем самым, более высокой её статической устойчивости;
возможность использования стабилизаторов любых геометрических размеров (без возможных ограничений за счет внутреннего диаметра стартового ствола).
Что бы избежать возможного выгорания корпуса из-за высокой температуры газовой струи двигателя, было принято решение изолировать внутреннюю часть фольгированным скотчем, ряд натурных экспериментов доказал ненадежность данной системы защиты, для решения данной проблемы был спроектирован новый силовой корпус ракеты, в котором вместо картона были использованы деревянные реечки так же изолированные фольгированным скотчем. После данной модернизации ракету стало легко оснащать двигателем и выводить провода, масса ракеты осталась прежней. Толкающим элементом был выбран пыж (поршень) из пенокартона, диаметром 50мм. Ряд экспериментов показал что «пневматический корпус» прогорал от работы двигателя и дестабилизировал траекторию полета ракеты.
Следующим этапом было принято сделать ракету из 2ух частей:
1- Силовой корпус
2- Отделяющийся пневматический поршень
Суть данной конструкции заключалась в том что «пневматический поршень» поглощая весь импульс от пневмо-пушки даёт первоначальную скорость «силовому корпусу» ракеты, у которой после набора максимальной высоты холодной траектории запускается свой двигатель.
Следующим шагом мы заменили сантехнический кран на электро-магнитный клапан, это устройство, предназначенное для регулирования потоков всех типов жидкостей и газов. Он состоит из корпуса, соленоида ( электромагнита ) с сердечником, на котором установлен диск или поршень, регулирующий поток. Принцип действия: На электромагнитную катушку клапана подаётся электрическое напряжение , после чего магнитный сердечник втягивается в соленоид, что приводит к открытию либо закрытию клапана. Сердечник помещён внутри закрытой трубки катушки соленоида — это необходимо для герметичности электромагнитного клапана. Благодаря этой конструкции из одного полного баллона, пушка может выпускать от 3-5 зарядов воздуха и теперь легче объединить работы пневмо-пушки и двигателя ракеты.
В следующем варианте планируем перейти к использованию баллона для пропана, который может выдерживать до 20 атмосфер и увеличить размеры ракеты.
Перспективы использования результатов исследований
Данные, полученные в ходе проводимых исследований, можно применять в ракетно-космической технике. Финальные версии системы воздушного старта можно использовать в спортивном и любительском ракетомоделизме. Дальнейшая перспектива использования системы холодного запуска для ракет-носителей позволит улучшить энергетические характеристики ракеты за счет экономии запаса топлива на борту, упростить конструкцию ракеты и уменьшить размеры пусковой установки, так как отпадает необходимость в отводе газовой струи и защите от неё стартового оборудования.
