船外機 単気筒蒸気エンジン#5 その2
スクリュー部構成
パワーピストンをネジ止め
ボールベアリング
内径4mm 外径7mm
直径12mmパイプの両端にベアリング収容ブロックをはんだ付け
スクリュー支持棒
78mm真鍮パイプの中に8mm銅パイプ4本を配置し、上下を銅板塞ぎ、ロウ付けする。 4本の銅パイプ内を燃焼熱が通り熱効率を高める役割をします。
ボイラー本体部
ボイラーの上下面の円板がはまり、ロウ付けしやすいように、パイプ内面を1mmほど削る
水注入/蒸気供給口
ボイラー本体の製作
エンジンの出力に大きく影響を与える要素はボイラーです。 バーナーの火力が強いと、蒸気圧高くなり、エンジン性能は高まりますが水と燃料の消費量も多くなります。 バーナーは、火力を高める為にアルコールをスチールウールの毛細管現象で吸い上げ、熱で気化させたガスを燃焼させるとい方式をとっています。 ただし、燃料の消費を押える為、アルコールを吸い上げるパイプ径を5mmとこれまでより細くしました。 なお、炎が出るノズル部分は1mmの穴をあけた真鍮の蓋をパイプ上部にロウ付けしています。
制御ヨークの支点
ハタガネで押さえておき、パワーシリンダーとバルブシリンダー等のはんだ付け作業をお行う
蒸気圧は0.18気圧しか出でません。
バーナーの力を上げる必要がありそうです。
1cmカクのブロックに、5mmのドリル穴をあけ、バルブシリンダー(5mm)となるパイプを挿入する
船外機をスタンドに取り付けた状態でエンジンのエアーテストを行なった結果では、0.5気圧では、回転シャフト(直径4mm)を指で抑えても止めることが出来ない程度、充分と思われるパワーを発揮しました。 こをごわ、0.7気圧まで圧力をあげてみましたが、回転は増加、まだ余裕があるようです。 今回のエンジンは、#4エンジンと同じスペックで作っているので、回転状況から判断しても、0.6気圧で回転数1500rpm、トルク270cm.g程度はでているものと予想されます。
プロペラ回転軸は傘歯車を使って方向を変えており、エンジン回転シャフトに直接、傘歯車(直径10mm、歯数1対1)をネジ止めしています。 スクリューの大きさは、エンジンのトルク、回転数と関連ありますが、とりあえず、直径35mmの市販プロペラを取り付けました。 また、歯車が水草等が絡んでエンジンが停止することを考慮して、円筒径のカバーを付けていますが、その効果のほどはわかりません。
燃焼状況
スチールウール
回転シャフト
直径4mmステンレス棒
安全弁
ボイラー部のカット
ネジでバーナを止める
バーナとアルコールタンク
制御ヨーク
制御ヨークの支点
給排気ブロック
シリンダー蓋
回転軸取り付け穴
ボイラー
下面
ボイラーは簡易な煙管式です。 78mm真鍮パイプの中に8mmの銅パイプ4本を通し、上下を銅板でロウ付けしています。 4本のバーナーの炎が、この4本の煙管にかかるような位置に、燃焼室、バーナー、燃料タンクがボイラー側面にネジ止めされています。 また、エンジン本体の固定は、ボイラー上面に雌ネジをロウ付けし、シリンダーを固定しています。 ボイラー側面下部には、軸受け、船体への取り付け軸、スクリュー支持棒の取り付け板をロウ付けします。 舵取りは、この軸を中心に船外機全体が振れるしくみとなっています。
気圧計で蒸気圧力測定
シリコンチューブを挟むことで、蒸気量を調整
はんだ付け作業で、ドリル穴にはんだが流れ込んでいる為、再度ドリルを通す。この時、パワーシリンダーとバルブシリンダーにもドリル穴をあける。
軸受けを取り付ける支持ブロック
エンジン取り付け面の水平を確保する為、フライス盤でカット
ところが、実際にアルコールを燃焼させて蒸気圧をはかると0.5気圧に及ばず、0.18気圧しか出ず、回り方も充分とは言えない残念な結果となってしまいました。 エンジン本体の能力はあるので、ボイラー性能をなんとかしなくてはなりません。 とりあえず、連続運転時間(目標15分)は目をつむり、バーナーの能力アップをはかっていきます。 まずは、バーナーのパイプを太くし、アルコールの気化量を大きくすることを考えています。
製作結果
スクリュー 直径35mm
歯車カバー
1対1 傘歯車
船体への取り付け軸
ベアリングを収容
蒸気排気口
燃焼室をボイラーに取り付ける
バーナーの製作
炎は4cm程度
スチールウール
をパイプに詰める
バーナー
2.5mm銅パイプ
ノズル1mm穴
5mm銅パイプ
図9にバーナーの様子を示しています。 火力はパイプに詰めるスチールウールの詰め具合で異なります。 ウールを詰めすぎても、空気の通りが悪くなり、炎は弱まり、少なすぎてもアルコールの気化量が減少する為、炎は弱くなる為、試行錯誤を繰り返す必要があるようです。 水とアルコールの消費量について実験では、水90ccとアルコール40ccで20分程度の連続運転をすることができました。 なお、タンクそのものは、食卓で使うステンレスの「こしょう入れ」を切断したものを利用しました。
T型クランク
コンロッド
T型クランク
制御ヨーク
蒸気調整バルブ
制御ヨーク
バルブピストンをネジ止め
ドリルを通した後、ドリル穴をビスとパッキングで穴を塞ぐ
給排気パイプ
2.3mmドリル穴
給排気ブロックとバルブシリンダーブロックに、前もって2.3mmドリル穴をあける
シリンダーの丸みをはんだ付けする為、深さ1mm程度のミゾを彫る
排気のミゾ(裏側)
制御ヨーク支柱
バルブピストン
エンジンマウント
バルブシリンダ
スペーサ
船体取り付け 8mmパイプ
スクリュー支持棒
直径6mm棒
軸受け
フライホイル 直径30mm
軸受け組立後
ベアリング収容ブロック
ベアリングは、3方向からイモネジで固定
船体への取り付け
水注入/蒸気供給口 ブッシング
エンジン取付け雌ネジ
安全弁ブッシング
回転軸支持板
エンジン取付け
雌ネジ
ボイラー側面
76mmパイプ
ボイラー
上面
蒸気溜め
パワーピストン
パワーシリンダ
バーナの取り付け金具
安全弁
蒸気溜め
船体取り付け
煙管(8mmパイプ)