YouTuber ใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3D สร้างเครื่องเผาไหม้แบบ DIY เพิ่มพลังขับเคลื่อนของพัดลมไฟฟ้า 50%

YouTuber คนหนึ่งได้สร้างเครื่องเผาไหม้ที่ทำงานได้จริง ซึ่งประกอบด้วยชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วย 3D โดยเขาใช้พัดลมไฟฟ้าชนิดพ่นอากาศ (EDF) เพื่อฉีดโพรเพนเข้าไปในไอเสีย ทำให้เกิดแรงขับเพิ่มเติม หากคุณไม่คุ้นเคย EDF คือพัดลมไฟฟ้าความเร็วสูงที่ติดตั้งอยู่ในท่อ อุปกรณ์เหล่านี้มักใช้ในการจำลองเครื่องยนต์เจ็ทของเครื่องบิน แตกต่างจากเครื่องยนต์เจ็ทแบบดั้งเดิม EDF ไม่เผาไหม้เชื้อเพลิง แต่จะใช้มอเตอร์ไฟฟ้าในการหมุนพัดลม เพื่อเร่งอากาศไปข้างหลังเพื่อสร้างแรงขับ ในโครงการล่าสุดของเขา YouTuber Michael Rechtin ตัดสินใจเพิ่มห้องเผาไหม้เข้าไปในระบบ

กระบวนการนี้ในทางทฤษฎีค่อนข้างง่าย

หลักการทำงานของเครื่องเผาไหม้

เครื่องเผาไหม้ที่พิมพ์ด้วย 3D ควรสามารถเร่งอากาศผ่านท่อได้ตามปกติ หลังจากนั้นโพรเพนสามารถฉีดเข้าไปในอากาศที่ไหลอยู่ด้านล่างของพัดลม แหล่งจุดระเบิดบางอย่างจะจุดไฟให้กับโพรเพน ซึ่งจะทำให้อากาศร้อนขึ้นอย่างรุนแรง ขยายตัว และปล่อยก๊าซร้อนออกมาในอัตราที่สูงกว่าปกติ ในทางทฤษฎี นี่คือการทำงานของเครื่องเผาไหม้ซึ่งควรจะสามารถเพิ่มแรงขับที่ "เครื่องยนต์" ผลิตได้ ฟิสิกส์เป็นไปตามหลักการ แต่เพื่อให้มันทำงานได้จริง ค่าใช้จ่ายของเชื้อเพลิงต้องสร้างแรงขับเพิ่มเติมที่เพียงพอเพื่อให้มันคุ้มค่า

หลักการพื้นฐานของเครื่องยนต์เจ็ทและการขับเคลื่อนคือโมเมนตัม คุณจะสร้างแรงขับไปข้างหน้ามากขึ้นเมื่อคุณขับอากาศที่มีมวลที่กำหนดออกไปข้างหลังด้วยความเร็วที่สูงขึ้น เมื่อโพรเพนเผาไหม้ มันจะเพิ่มพลังงานความร้อนให้กับกระแสอากาศ หากท่อและหัวฉีดสามารถแปลงพลังงานได้เพียงพอเป็นความเร็วไอเสียเพิ่มเติม แรงขับก็จะเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม การให้ความร้อนกับอากาศเพียงอย่างเดียวไม่ได้หมายความว่าจะมีแรงขับเพิ่มขึ้นโดยอัตโนมัติ ห้องเผาไหม้ใหม่อาจทำให้เกิดการสูญเสียแรงดัน การไหลวน และแรงต้านซึ่งจะทำให้ผลประโยชน์ลดลง ในเครื่องเผาไหม้ "จริง" เครื่องยนต์เจ็ทของเครื่องบินหรือเครื่องยนต์เจ็ทแบบเทอร์โบจะบีบอากาศอย่างมีนัยสำคัญก่อนที่จะเผาไหม้

เมื่ออากาศถึงเครื่องเผาไหม้ มันยังคงมีแรงดันเพียงพอสำหรับการเร่ง

ในทางตรงกันข้าม EDF แทบจะไม่บีบอากาศที่เข้ามาเลย ซึ่งสร้างปัญหาสองประการ ประการแรกคือความเสถียรของการเผาไหม้ อากาศอาจดับเปลวไฟ โดยเฉพาะหากการผสมเชื้อเพลิงไม่สม่ำเสมอ ประการที่สองคือ หากไม่มีแรงดันเพียงพอ (และหัวฉีดที่เหมาะสม) ความร้อนส่วนใหญ่ที่เพิ่มขึ้นอาจถูกปล่อยออกไปโดยไม่เพิ่มแรงขับ ดังนั้นการเพิ่มห้องเผาไหม้เพียงอย่างเดียวหลังพัดลมไม่ได้ทำให้มันกลายเป็นเครื่องเผาไหม้

ผลการทดลองและแผนในอนาคต

แล้วมันใช้ได้ผลหรือไม่? ตามวิดีโอของเขา แรงขับจากพัดลมเพียงอย่างเดียวอยู่ที่ 2 ปอนด์ (9 N) เมื่อเปิดใช้งานเครื่องเผาไหม้ ตัวเลขนี้พุ่งขึ้นเป็น 3 ปอนด์ (13.3 N) ซึ่งเป็นการเพิ่มขึ้น 50%! หลังจากการทดสอบ ชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วย 3D แสดงให้เห็นถึงการไหม้ที่ชัดเจน แต่ดูเหมือนว่าจะสามารถทนต่ออุณหภูมิที่เกิดจากการเผาไหม้ได้ เนื่องจากส่วนประกอบส่วนใหญ่ทำจากพลาสติก การใช้งานต่อเนื่องในทางทฤษฎีอาจทำให้เกิดความเสียหายถาวร โดยเฉพาะเมื่อพิจารณาว่าพลาสติกที่พิมพ์ด้วย 3D ส่วนใหญ่จะอ่อนตัวที่อุณหภูมิที่ต่ำกว่าจุดเผาไหม้ของโพรเพน Rechtin ทราบเรื่องนี้ดี การออกแบบของเขาจึงมีรูปทรงเรขาคณิตที่ชาญฉลาดเพื่อเพิ่มโอกาสในการอยู่รอดในระหว่างการทดลอง

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากมันถูกพิมพ์ด้วย 3D การผลิตชิ้นส่วนทดแทนจึงไม่ใช่ปัญหาที่ใหญ่ที่สุดสำหรับ YouTuber คนนี้ ดังนั้น Rechtin จึงวางแผนที่จะเปิดตัวการออกแบบเวอร์ชันอัปเกรดที่ใช้โลหะแทนพลาสติกที่พิมพ์ด้วย 3D

ศักยภาพการใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3D ในระบบขับเคลื่อน

โครงการนี้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพการใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3D ในระบบขับเคลื่อนที่เป็นนวัตกรรม โดยผ่านเครื่องเผาไหม้แบบ DIY YouTuber ไม่เพียงแต่เพิ่มพลังขับเคลื่อนของพัดลมไฟฟ้า แต่ยังสำรวจความเป็นไปได้ในการปรับปรุงบนพื้นฐานเทคโนโลยีที่มีอยู่ แม้จะเผชิญกับความท้าทายด้านความทนทานต่อความร้อนของวัสดุและความเสถียรในการเผาไหม้ นวัตกรรมนี้ยังแสดงให้เห็นว่าโครงการ DIY สามารถใช้เทคโนโลยีใหม่ในการผลักดันขอบเขตของวิศวกรรมได้อย่างไร ด้วยการอัปเกรดการออกแบบ อนาคตอาจเห็นความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่คล้ายกันในแอปพลิเคชันที่กว้างขึ้น