Prosta turbina parowa

Turbina jest bogato rzeźbionym zbiornikiem o kształcie kuli. Na jego obwodzie znajdują się dwie dysze skierowane przeciwbieżnie. Pod kotłem umieszczono palnik w formie rogu podtrzymywanego przez sługę w hełmie. Gdy woda zacznie wrzeć w kotle, powstająca para doprowadzana jest do kuli przez wydrążone osie. Z kuli para wydostaje się poprzez dysze. Siły odrzutu wywołane przez wypływ pary z dysz mają ten samym kierunek lecz są o przeciwnym zwrocie. Tym samym wytwarzają siłę ciągu i wprawiają kulę w ruch obrotowy.

W starożytności wynalazek Herona nie znalazł żadnego zastosowania praktycznego. Przez wiele wieków jego turbina pozostała raczej tylko ciekawostką techniczną lub też zabawką bez praktycznego zastosowania. Na Heronie, który był matematykiem, fizykiem, wynalazcą a także konstruktorem już raz nie zawiedliśmy się, choćby wtedy gdy zbudowaliśmy lewar wodny, czyli fontannę według jego projektu. Tym razem zajmiemy się konstruowaniem turbiny parowej ale nieco uproszczonej i dostosowanej dla naszych potrzeb i możliwości.

Materiały: deska, listewka okrągła lub prostokątna, rurka mosiężna 6 milimetrowej średnicy, miękki drut stalowy, sznurek lub dratwa, korek, aluminiowa fiolka po lekarstwie, mała puszka lub szklany słoiczek na przykład po przecierze pomidorowym, wacik, a jako paliwo zastosujemy denaturat. Jeśli zdecydujemy, że nie zrobimy palnika, to kupmy białe paliwo turystyczne w kostkach. Chromowa farba w spreju posłuży do pomalowania niektórych części przyrządu.

Narzędzia: wiertarka, piła do drewna, papier ścierny, imadło ślusarskie, kombinerki monterskie, glutownica z zapasem kleju na gorąco.

Statyw: Podstawą urządzenia jest deseczka o wymiarach 170x120x12 milimetrów lub podobnych. Podstawa statywu musi swoim ciężarem i wielkością zapewnić stabilność. Listewka pionowa ma długość 500 milimetrów i 7 milimetrów średnicy. W podstawie wywiercimy otwór o średnicy takiej jak ma nasza listewka. Do tego otworu wkleimy klejem na gorąco z glutownicy listewkę tworząc statyw. Dla nadania mu stabilności i trwałości możemy go wzmocnić dwoma patykami od szaszłyków. W moim przypadku nie było to konieczne. Listewka pozioma ma 150 milimetrów długości. Z pionową połączymy ją za pomocą dodatkowego klocka o wymiarach 30x30x30 milimetrów z wywierconymi otworami tak jak to widać na zdjęciach. Jeden z otworów jest wywiercony pionowo natomiast drugi prostopadle do pierwszego. Całość trwale montujemy za pomocą kleju na gorąco.

Turbina. Zaczniemy od wyszukania aluminiowej fiolki na przykład od lekarstwa o średnicy 20 milimetrów i długości 120 milimetrów. Dopasujemy do niej korek od wina ale taki z prawdziwego korka albo wystrugamy i obrobimy papierem ściernym korek zatyczkę z miękkiego drewna. W korku musimy wywiercić dwa jeden obok drugiego otwory na dysze. Ponieważ użyta rurka ma 6 milimetrów średnicy wywiercimy otwory wiertłem 6. milimetrowym. Widoczne na rysunku. Na koniec prostopadle pomiędzy tymi otworami wiercimy otworek 2 milimetrowej średnicy w odległości 10 milimetrów od górnej powierzchni korka. Przez ten otworek przewleczemy drut na którym potem zawiesimy turbinę. Nim się to stanie pomalujmy farbą chromową fiolkę i pokrywkę od słoika po przecierze pomidorowym. Obie rzeczy niech spokojnie wyschną a my zabierzemy się za najtrudniejszą część pracy czyli robienia dyszy.

Dysze. Wygniemy je z dwóch rurek lub miedzianych mosiężnych o średnicy 6 milimetrów. Każdy z dwóch odcinków ma mieć 120 milimetrów długości. Przed wygięciem obie rurki napełnimy suchym piaskiem. Jeśli nie mamy suchego czystego piasku możemy użyć soli kuchennej. Rurki zasklepiamy korkiem z na przykład wystruganej listewki napełniamy solą i zabijamy korkiem z drugiej strony. Teraz możemy wyginać naszą rurkę pod kątami prostymi bez obawy, że w miejscu zagięcia rurka straci drożność. Rurki wyginamy posługując się imadłem młotkiem i kombinerkami. Ewentualne zapadnięcia w miejscu zagięcia likwidujemy rozklepując je młotkiem. Po ukształtowaniu obu dysz wysypujemy sól i dmuchamy przez rurki sprawdzając czy są drożne.

Zawieszenie. Z miękkiego drutu odcinamy odcinek o długości 170 milimetrów. Drut przewlekamy przez korek i formujemy go na kształt trójkąta. Górne końce drutu skręcamy.

Palnik. Jest zrobiony ze szklanego słoiczka małej pojemności. Pomalowana pokrywka już pewnie wyschła. Centralnie w środku punktujemy w niej miejsce na otwór. Wiercimy go wiertłem 6 milimetrowym. O otworu wciskamy odcinek mosiężnej rurki o długości 80 milimetrów. Do rurki wpychamy pomagając sobie kawałkiem drutu lub zapałką kawałki wacika. Wacik będzie spełniał rolę knota. Ma ją całkowicie wypełniać i jeszcze wystawać na jakieś 5 milimetrów. Palnik innego rodzaju możemy zrobić z małej puszki, której wierzch rozetniemy w kształt litery H. Odcinki blachy rozegniemy a przez rozcięcie wydostaniemy niepotrzebny nam koncentrat. Puszkę napełnimy wacikami albo watą. Ta będzie pełnić rolę knota.

Montaż. Dysze wkładamy do otworów w korkach, tak by ich zagięte końce znalazły się w górnej części korka a wyloty były skierowane przeciwbieżnie. Kształt obu dysz i ich sugerowane wymiary widzimy na rysunku. Naszą turbinę zawieszamy na podwójnie złożonej dratwie dopasowując jej długość tak, by kocioł znalazł się nieco wyżej nad palnikiem.

Zabawa. Zaczniemy od napełnienia wodą fiolki czyli kotła naszej turbiny. Wody powinno być około trzech czwartych pojemności kotła. Zamykamy kocioł korkiem z układem dysz. Palnik napełniamy paliwem czyli denaturatem. Powinniśmy chwilę odczekać aż knot nasyci się palną cieczą i następnie go podpalmy. Po niedługim czasie woda zacznie wesoło wrzeć, para będzie wydobywać się z dyszy i całość zacznie się obracać. Oto turbina ruszyła i pracuje. To nie koniec. Turbina zamocowana jest na podwójnym sznurku i obracając się skręca sznurki jednocześnie podnosząc się i oddalając się od źródła ognia. Para przestaje się wydostawać z dyszy a skręcony sznurek zaczyna się rozkręcać. Oto nasza maszyna parowa pracuje.