- قام YouTuber بابتكار جهاز احتراق باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، مما زاد من قوة دفع المروحة الكهربائية.
- يعتمد جهاز الاحتراق على ضخ البروبان لتسخين الهواء، مما يزيد من قوة الدفع بشكل منطقي.
- أظهرت الاختبارات أن القوة الدفعية زادت من 2 رطل إلى 3 أرطال، بزيادة تصل إلى 50%.
- يخطط Rechtin لإصدار تصميم مطور باستخدام المعادن بدلاً من البلاستيك.
قام أحد YouTubers بابتكار جهاز احتراق ذاتي وظيفي، يتكون بشكل أساسي من أجزاء مطبوعة بتقنية 3D. حيث استخدم بشكل أساسي مروحة نفاثة كهربائية (EDF) لضخ البروبان في العادم، مما أدى إلى توليد قوة دفع إضافية. إذا لم تكن على دراية، فإن EDF هي بشكل أساسي مروحة كهربائية عالية السرعة مثبتة داخل أنبوب. تُستخدم هذه الأجهزة عادةً لمحاكاة محركات الطائرات النفاثة. على عكس محركات الطائرات التقليدية، لا تحرق EDF الوقود، بل تُدار بواسطة محرك كهربائي يدفع المروحة لتسريع الهواء للخلف، مما يولد قوة دفع. في مشروعه الأخير، قرر YouTuber مايكل ريشين إضافة غرفة احتراق خلفية.
تبدو هذه العملية بسيطة من الناحية النظرية.
مبدأ عمل جهاز الاحتراق الخلفي
يجب أن يكون جهاز الاحتراق المطبوعة بتقنية 3D قادرًا على تسريع الهواء عبر الأنبوب كما هو معتاد. بعد ذلك، يمكن ضخ البروبان في الهواء المتدفق أسفل المروحة. ستقوم مصدر إشعال معين بإشعال البروبان، مما يؤدي إلى تسخين الهواء بشكل كبير، وزيادة حجمه، وطرده كغازات ساخنة بسرعة أكبر من المعتاد. من الناحية النظرية، يعمل هذا مثل جهاز الاحتراق الخلفي، ويجب أن يكون قادرًا على زيادة قوة الدفع الناتجة عن "المحرك". الفيزياء هنا منطقية، ولكن لجعلها قابلة للتطبيق، يجب أن يولد "تكلفة" الوقود قوة دفع إضافية كافية تجعل الأمر يستحق ذلك.
المبدأ الأساسي لمحركات الطائرات والدفع هو الزخم. كلما أسرعت في دفع كمية معينة من الهواء للخلف، زادت قوة الدفع الناتجة للأمام. عندما يحترق البروبان، فإنه يضيف طاقة حرارية إلى تدفق الهواء. إذا كانت الأنابيب والفوهات قادرة على تحويل كمية كافية من الطاقة إلى سرعة غازية إضافية، ستزداد قوة الدفع. ومع ذلك، فإن تسخين الهواء فقط لا يعني تلقائيًا زيادة في قوة الدفع. قد تؤدي غرفة الاحتراق الجديدة إلى فقدان الضغط، والاضطراب، والمقاومة، مما يعوض عن المكاسب. في "جهاز احتراق خلفي" حقيقي، يتم ضغط الهواء بشكل كبير قبل الاحتراق في محركات الطائرات النفاثة أو محركات التوربينات النفاثة.
عندما يصل الهواء إلى جهاز الاحتراق الخلفي، لا يزال لديه ضغط كافٍ للتسريع.
بالمقارنة، فإن EDF لا تضغط الهواء الداخل تقريبًا. وهذا يخلق مشكلتين. الأولى هي استقرار الاحتراق، حيث قد يطفئ الهواء اللهب، خاصة إذا كان خليط الوقود غير متجانس. الثانية هي أنه إذا لم يكن هناك ضغط كافٍ (بالإضافة إلى فوهة مناسبة)، فقد يتم طرد معظم الحرارة الإضافية دون زيادة قوة الدفع. لذلك، مجرد إضافة غرفة احتراق خلفية بعد المروحة لا يجعلها جهاز احتراق خلفي.
نتائج التجارب والخطط المستقبلية
فهل كان ذلك فعالًا؟ وفقًا لفيديوهاته، كانت قوة الدفع الناتجة عن المروحة وحدها 2 رطل (9 N). بعد تفعيل جهاز الاحتراق الخلفي، ارتفع هذا الرقم إلى 3 أرطال (13.3 N). وهذا يمثل زيادة بنسبة 50%! بعد انتهاء الاختبارات، أظهرت الأجزاء المطبوعة بتقنية 3D علامات احتراق ملحوظة، لكنها بدت قادرة على تحمل درجات الحرارة الناتجة عن الاحتراق. نظرًا لأن المكونات مصنوعة بشكل أساسي من البلاستيك، فإن الاستخدام المستمر قد يؤدي في النهاية إلى تلف دائم، خاصةً بالنظر إلى أن معظم أنواع البلاستيك المطبوعة بتقنية 3D تبدأ في الانصهار عند درجات حرارة أقل بكثير من نقطة احتراق البروبان. كان ريشين على دراية بذلك، حيث تضمن تصميمه أشكال هندسية ذكية لزيادة فرص بقاء الأجزاء في التجربة.
ومع ذلك، نظرًا لأنها مطبوعة بتقنية 3D، فإن إنتاج بدائل ليس أكبر هموم هذا YouTuber. لذلك، يخطط ريشين لإصدار تصميم مطور باستخدام المعادن بدلاً من البلاستيك المطبوعة بتقنية 3D.
إمكانات تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد في أنظمة الدفع
يعرض هذا المشروع إمكانات تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد في أنظمة الدفع المبتكرة. من خلال جهاز الاحتراق الذاتي، لم يقم YouTuber فقط بزيادة قوة دفع المروحة الكهربائية، بل استكشف أيضًا إمكانيات تحسين التكنولوجيا الحالية. على الرغم من التحديات المتعلقة بمقاومة المواد للحرارة واستقرار الاحتراق، لا يزال هذا الابتكار يظهر كيف يمكن لمشاريع DIY الاستفادة من التقنيات الجديدة لدفع حدود الهندسة. مع ترقية التصميم، قد نشهد تقدمًا مشابهًا في تطبيقات أوسع في المستقبل.