Є таке задоволення — дивитися, як людина будує щось дивне, незрозуміле на перший погляд, а потім ця штука раптом починає крутитися. Саме таке відчуття залишає нове відео каналу Retsetman, де автор зібрав повітряний двигун на основі нутуючого диска — без клапана, поршня і кривошипа всередині.
Що за «нутація» і навіщо вона тутНутація — це такий специфічний рух, коли об’єкт не просто обертається, а ще й похитується по колу, ніби дзиґа, що починає падати. Саме цей принцип і лежить в основі двигуна.
Конструкція до смішного проста: диск сидить на похилому Z-подібному валу. Коли в камеру подається стиснене повітря, диск починає нутувати — і через форму вала це хитання перетворюється на обертання вихідного шпинделя. Сам диск при цьому виконує роль клапана: коли він нахиляється, передня частина піднімається і перекриває подачу повітря зверху. Після повороту на 180 градусів повітря починає надходити знизу — і так по колу. Один порт, без жодної автоматики.
Автор сам зізнається, що ідея не нова — NASA колись розробляла схожий двигун внутрішнього згоряння з двома дисками.
Але реалізація на стиснутому повітрі, надрукована на 3D-принтері в гаражних умовах — це вже інша розмова.
Головний біль — ущільненняНайцікавіша частина відео — не сам запуск, а шлях до нього. Виявилося, що найслабше місце двигуна — герметичність. Зазор між поверхнею диска і кришкою корпусу критичний: якщо повітря туди прориватиметься, воно просто вийде без жодної користі, не зробивши жодної роботи.
Спершу автор думав про O-кільця. Потім спробував гнучкий TPU з твердістю 60A — майже гума, але через шорстку поверхню після друку тертя виявилося занадто великим. Зрештою — аркуш гуми товщиною 1 мм, вирізаний вручну. Не найелегантніше рішення, зате спрацювало.
Але навіть після цього двигун спочатку не заводився. Виявилося, що кришка давила на ущільнення через сфери, і вся конструкція була занадто тугою. Тонша кришка — диск заробив, але сама кришка почала вигинатися. Повернулися до товстої, але додали невеликий скіс у внутрішніх зонах — і нарешті все склалося.
Запуск і те, що вийшлоПри тиску близько 10 PSI двигун стабільно тримає оберти. Звучить приємно — рівний, м’який гул.
Є навіть реверс: достатньо додати ще один пневматичний штуцер, і пропелер починає крутитися в інший бік. Ніякої додаткової механіки.
Тяга з карбоновим пропелером — 14 грамів. Для двигуна такого розміру і концепції це, звісно, небагато, але автор і не ставив собі за мету побити рекорди — потрібно було просто довести, що принцип взагалі працює.
Для наочності Retsetman окремо замовив прозору версію корпусу через JLCPCB — SLA-друк, матеріал реsinу 8000 (є прозорий варіант). Деталі прийшли за 5 днів і виглядають як скло — після друку їх шліфують і покривають олією, яка заповнює мікронерівності. Крізь таку версію видно всю нутацію в реальному часі.
Чому це цікавоЗвичайний поршневий двигун — це десятки деталей, прецизійна обробка, мастило під тиском. Тут — один диск, Z-вал і корпус. Диск одночасно є і поршнем, і клапаном, і розподільником повітря. Ідея настільки мінімалістична, що навіть трохи незручно: чому так ніхто не робив раніше?
Якщо вдосконалити ущільнення і зменшити втрати — потенціал у концепції явно є. Але навіть у нинішньому вигляді це один із тих проєктів, після яких хочеться щось самому спаяти, склеїти чи надрукувати.
Запис Ентузіаст створив повітряний двигун без клапанів, кривошипа і поршня спершу з'явиться на ProstoMob.
