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2008年7月30日 (水)

コンプレッサーRev03

日本の皆様暑中お見舞い申し上げます

今日はコンプレッサーRev03を紹介しまっす

前回の改良で発覚した問題点を改善しました。
前回の問題点は、ディフューザーの入り口と出口で、思ったほど断面積比が上がらなかったことです。
そこで、FRP加工の利点を利用して、出口側を広げてみました。
コンプレッサーの内側を肉盛りし、削ることで開口を確保(下方向内側に広げる感じ)。
合わせて、遠心タイプコンプレッサーの宿命である、直角通路を極力滑らかな通路にすべく、途中にカーブを追加。

Rev03
←こんな感じ


Img_0221Img_0222 Img_0223 Img_0225







入り口と出口の断面積は次の通り

ディフューザー入口  45*π*3.0 = 424 mm2
ディフューザー出口  (83/2)^2*π-(65/2)^2*π= 2091 mm2
入出面積比             4.93

(参考)過去の面積比
Rev01  1.64
Rev02  3.45
Rev03  4.93

で、圧縮はと言うと・・・
    7500rpm   0.002kgf/cm2
  15000rpm   0.004kgf/cm2

という事で、Rev01の0.002kgf/cm2から比べると、
劇的な性能UP!
という事になりました!!!
というか、Rev01の性能が低すぎるんでしょうねぇ・・・

入出力の面積比はこれ以上上げてもあまり効果がないので、ここまでにして、次回はコンプレッサーのローター改善をします。
今回の固定部分はあまり応力の事を考えずに追加工しましたが、ローターはそうは行きませんねぇ・・・
ポリエステル樹脂に、グラスファイバーの粉でもまぜるかな。

今週末~来週末にかけて一時帰国の為、研究はお休みです。
日本の方が暑いみたいね。。。

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2008年7月13日 (日)

コンプレッサーRev02

さて、お立会い!
今日は所長の嫌いな計算のコーナーです!
先週ディフューザーの勉強をしましたので、検証と改良の報告をします。

計算コーナーに先立ちまして訂正があります。スミマセン。
先日、始動用モーターで、20000rpmまで回ったと報告しましたが、「そんなに回るわけないでしょ」の御指摘を受け、(実は内心そうだねと思いつつ)検証したところ、プログラムのミスがあり、回転数が1.33倍になっていました。
実際には、20000rpmではなく、15000rpmの誤りでした。(Thanks すっぽんのくりさん)

さて、本題です・・・(今回は気合が違う!)
とりあえず形だけはできたジェットエンジンですが、この時点では、まったく論理的に設計されていない為、圧縮さえままならない状態ですが、ここからですよ!ここから!(ここからが長いと思うが・・・)
先週までに習得した知識を検証してみたいと思います。難しい計算は抜きにして、比率での検証です。

コンプレッサーRev01の圧縮性能

  7500rpm 0.001kgf/cm2
15000rpm 0.002kgf/cm2
Diffuser_dimensions_rev01






  ディフューザー入口 45*π*5.3 = 749 mm2
 ディフューザー出口 74*π*5.3 = 1231 mm2

 ディフューザー入出面積比
     Endless 1.64
     KJ66     2.18(参考)
     FD3       1.37(参考)

コンプレッサーRev01の問題点
Diffuser_air_route_01実は、作っているときから、「こんなのダメだよな~」と思っていたのですが、やっぱりダメでした。左図はコンプレッサーRev01のディフューザー断面です。青丸のところを拡大したのが左図下。
ごらんのように(Aのところ)、吸気口に対して、コンプレッサーの出口が高くなっており、どう考えても空気がスムーズに流れない構造になっていました。


Rev01→Rev02の改善
Diffuser_air_route_02左図の様に、吸気口を高くしました。これが先週言っていた「入り口を小さく」です。(笑)
と、同時に排気側を1mm削って、入出力の断面積比率向上を狙った。
Img_0006Img_0005Img_0007





コンプレッサーRev02の圧縮性能

  7500rpm 0.002kgf/cm2
15000rpm 0.003kgf/cm2

 ディフューザー入口 45*π*3.0 = 424 mm2
 ディフューザー出口 74*π*6.3 = 1464 mm2

 ディフューザー入出面積比
     Endless 3.45(比率で約2.1倍向上)

かなり大雑把な計測ですが、ざっと圧縮比で1.5の性能UP!
となりました。
ディフューザーの入り口を小さくした訳ですからその分、流入速度は以前よりも速くなっており、流入時の圧力もRev01よりは、下がっていると思います。
しかし、元々Rev01の空気の流れもいいかげんだったので、トータル+の結果になったのでしょう・・・

しか~し改造をしているうちに、構造上の問題が浮上しました。

Rev02の問題点
Diffuser_air_route_03せっかく入出力比(B/A)を改善したのに、ディフューザーを出た後のガイドベーン通路(C)の方が狭いじゃああーりませんか?

ディフューザー出口のGV通路の断面積(C)
(84/2)^2xπ - (74/2)^2xπ = 1240 mm2

入り口(A)→出口(B)→GV(C)の断面積は次の通り
424→1464→1240
結局断面積比(C/A)の比率は、最終的に2.9となり、なんとももったいない結果となりました。
→ そのうち、FRP加工を駆使して、意地でもGVの経路を広げたいと思います。

コンプレッサーRev03への改造計画
Compressor_modify_idea
現在のコンプレッサーブレードは、左図その1の様な断面になってます。
車のタービンブレードを見ると、絶対にそうはなっていませんので、普通に考えても、効率が悪いことが分かります。

そこで、あたらしくブレードを作るのもいいのですが、かなり大変そうなので、その1のブレードを改造して、もっと効率を上げる努力をしたいと考えます。

改造アイデア
手曲げ3次元ブレード(笑)の内部を盛る(その2)
ブレードを削って、ケース内壁を盛る(その3)

コンプレッサーの検証の為には、手持ちのもう少し大きなモーターに替えたいんですが、これがまたモーターの軸径が違うので、手作りクラッチも作り直しになり、面倒なんですよね・・・
もうすこしこのままのモーターで進めるとします。

ということで、今回の報告はここまで。
今度の改造は、いつかなぁ~?
来週は土曜日出勤だから、再来週かな~
今回は、意外とまじめにやってるでしょ→すっぽんのくりさん
所長の勘違いなどあったら訂正よろしく!

参考情報
ちなみに、今回のパテ盛りで活躍したのは、
2液性のエポキシ接着剤(90分)とポリパテ。   Img_0009

本来は、ポリエステル樹脂と混ぜて使うんですが、ポリエステル樹脂は、匂いが臭いし結構面倒なので、2液性のエポキシ接着剤を使いました。
ポリパテは、細かい中空の樹脂で、マイクロバルーンとも言い、本来はラジコン飛行機工作での軽量化が目的です。
あんまり、そこら辺では売ってないので、欲しい方はラジコン系ショップの通販などを使ってください。ハノイまで来ていただければ、おすそ分けしますよ(笑)

使い方ですが・・・
2液性樹脂を混合したあと、ポリパテを充分に混ぜるだけ。
いくらでも混ぜられますが、今回はおよそ3~4倍の容積にしました。
90分タイプのエポキシなら、作業時間は充分ですし、硬化時間が長いため、隅々まで浸透することで接着強度も高まります。
一晩置くと、カチカチになりますが、ヤスリやサンドペーパーで容易に加工できる上、効果後の収縮も少ないので、パテとしての使い勝手は良いでしょう。

以上

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2008年7月 2日 (水)

ロシアからのお客さん?

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