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helium 发布于2017-06-13 20:00
22/4550

论预燃点火燃烧腔的应用:如何DIY一个更高效率的燃气炮。

楼层直达

一、理论篇

     预燃点火,这玩意由于有更高的燃烧效率而被应用于天然气发动机&部分中小型柴油发动机中,然而燃气炮也和发动机的原理相当(弹丸可视为一个直线加速的活塞),所以也可以应用这种结构。

       由于国外的燃气炮的资料教程中没有出现过预燃室的结构的,因此我只能在这里引用发动机的资料,而且燃气炮实测效果确实比普通的单室结构更好(燃烧室总容积相同的情况下对比),而且这个结构在国内燃气炮的小圈子里出现了已有至少5年时间,但是并没有人进行理论研究和在爱好者圈子里推广。

结构参考这个发动机的部分结构图:图示:pre-chamber就是预燃室,main combustion chamber就是主燃烧室。

图片:PCCS.png

图片:HTB1YvbBHFXXXXcRXFXXq6xXFXXXP.jpg

预燃室式燃烧室由预燃室和主燃烧室两部分组成。预燃室在气缸盖内,占压缩容积的25~40%,有一个或数个通孔与主燃烧室连通。燃料喷入和吸入空气到预燃室中,着火后部分燃料燃烧,将未燃的混合物高速喷入主燃烧室,与主燃烧室当中的混合气进一步混合燃烧。这个过程中更有利于更强烈的燃烧涡流的形成,使燃速进一步提高,对应的也会提高燃烧室压,也能促使完全燃烧。

二、制作篇
由于是业余条件,需要节省加工成本,而且是验证型初版燃气炮,所以使用简化了的结构:

图片:chamber.png

实际上,这个结构,用两段PVC管和一个直通连接,在直通那里卡一块带孔的圆挡板就能解决,密封问题的话,可以考虑密封硅胶的:

图片:C360_2016-05-26-12-23-22-608.jpg

为了方便拆卸维护以及安装托和固定炮管,我采用了螺丝紧固结构:
另外燃烧室也套了扩径的PVC管增强耐压强度。

图片:20160527_023548.jpg

图片:C360_2016-11-01-20-58-38-947.jpg

图片:C360_2017-02-20-14-05-47-281.jpg

图片:C360_2017-01-27-18-50-33-613.jpg

另外燃气炮燃烧室和炮管之间用弯管,威力也能比直插管要更好,刚开始我这个燃气炮的是直插的(如下图),然后嫌长就改成U型管路,然后发现威力也能提高一点点(原理请下载本帖的参考资料自行了解)。

图片:C360_2016-06-03-21-21-03-605.jpg

参考资料:

4-4 Blaxill, Hugh - CRC 2014 Lean Combustion of Liquid and Gaseous Fuels.pdf

预燃室式火花点火天然气发动机燃烧模型_左承基.pdf

_气体爆轰波在弯曲管道中传播特性的实验研究_气体爆轰波在弯曲管道中传播特性的实验研究.pdf

_Z型管道中气体火焰传播规律的实验研究_Z型管道中气体火焰传播规律的实验研究.pdf

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helium 发布于2017-06-13 21:57
沙发F
附篇:密封阀和火花塞和氧-燃混合结构的一些细节。
这个的进气的玩意我使用了一个燃气烙铁,上面自带文丘里管混合结构(也就是引射泵理),以达到混合空气丁烷的用途,成品燃气烙铁的这个的进气混合比例是厂家给调节好的,所以能直接使用

图片:C360_2016-05-23-15-40-01-068.jpg



进气密封阀是手动拨动的,密封性还行,由于环氧树脂阀片和PVC管堵头的内平面之间密封性不够好漏气导致PVC部分烧焦,我后来还在PVC侧用环氧树脂胶水粘了一层铜箔,漏气以及烧焦问题立马得到解决。

图片:20160524_105834.jpg


图片:C360_2016-05-24-11-04-23-125.jpg


-------

图片:20160524_110726.jpg



图片:20160524_110227.jpg


图片:20160524_110210.jpg


备注:这个结构的打完一发后换气操作时必须炮管内无弹或者上弹口开启,以保证燃烧后的废气能够从此处顺利排出(利用引射进气泵入的混合气形成的压强差来挤出废气达到换气的目的),我一般换气时间为10秒(这个时间依燃气烙铁出气量而定,我这个是利用过量的混合气来换气的);另外请不要使用劣质丁烷气(这东西里头溶解的不挥发杂质过多会堵塞燃气烙铁喷嘴导致丁烷气化不完全就喷出,致使氧燃比被改变导致燃烧无力甚至混合气无法被点燃)。
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helium 发布于2017-06-13 22:19
板凳F
实测效果:
铁皮:

图片:20160615_195436.jpg


软木:

图片:C360_2016-05-27-23-35-48-423.jpg



图片:C360_2016-05-27-23-37-11-623.jpg



图片:C360_2016-05-27-23-39-20-808.jpg




实木木门(软木):

图片:C360_2016-07-14-10-50-00-051.jpg


图片:C360_2016-07-14-10-49-51-509.jpg




1角钢镚:

图片:C360_2016-10-27-18-19-42-701.jpg


图片:C360_2016-10-27-18-19-01-520.jpg



相关视频:

射击测试视频.rar
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BadboyFly 发布于2017-06-13 22:42
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最后之作 发布于2017-06-13 22:42
4楼F
如何确定进气量呢?还有就是用3mm壁厚的6061-T6做燃烧室,电木做链接件是否可以呢?
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BadboyFly 发布于2017-06-13 23:00
5楼F
最后之作:如何确定进气量呢?还有就是用3mm壁厚的6061-T6做燃烧室,电木做链接件是否可以呢?回到原帖
可以。
我觉得那个孔的方式,倒是挺有意思的。
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helium 发布于2017-06-13 23:04
6楼F
最后之作:如何确定进气量呢?还有就是用3mm壁厚的6061-T6做燃烧室,电木做链接件是否可以呢?回到原帖
我的是利用定容定压确认混合气的最大进气量,混合气在进入燃烧室前就混合好了,过量的混合气会从炮管处排出(这个也是为了保证燃烧后的废气被完全排干净)
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三水合番 发布于2017-06-13 23:26
7楼F
预燃的燃气炮比不预燃的效率高多少?
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HCN 发布于2017-06-13 23:49
8楼F
话说LZ还记得1.8焦耳/平方厘米吗?顺带问一句测试时管口距离测试物有多远呢?
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helium 发布于2017-06-14 00:35
9楼F
HCN:话说LZ还记得1.8焦耳/平方厘米吗?顺带问一句测试时管口距离测试物有多远呢?回到原帖
那又如何,如果你被查到的时候手上的燃气炮是损坏到无法发射的状态的/东西遗失/藏的严实的(前提不能是火药和高压气动力的玩意,这些东西,没查到没事,不过查到了的话就算是有部分主要配件都容易在这上面栽跟头),而且找不到零件修好/拼凑,条子鉴定不出动能,那就不会被认定为真家伙,顶多会被认定为仿真玩意/相关配件,甚至是查不到实物不了了之,这样子性质又不一样(也就没收+批评教育的事),这里这个能钻的空子就这个(一般是当证据不足的时候,坦白从宽牢底坐穿,抗拒从严回家过年)。另外燃气炮的隐蔽性很好,拆成散件就一堆普通塑料水管件,携带是没问题的,只要你不被抓到在外头射个啥东西的现行都没事(你在家打个靶子、瓶子啥的谁能管得着?)。



另外1.8J/cm^2这个标准最近也很快要被修改了。
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helium 发布于2017-06-14 00:38
10楼F
三水合番:预燃的燃气炮比不预燃的效率高多少?回到原帖
预燃和非预燃的对于软木铁钉穿深3:1,我这个能拆除隔板作为非预燃的对比测试过。
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罗恩格林 发布于2017-06-15 02:13
11楼F
话说是不是可以通过在PVC管的耐压部位缠绕韧性材料来提高燃烧室压力峰,从而增大威力?
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helium 发布于2017-06-15 02:40
12楼F
罗恩格林:话说是不是可以通过在PVC管的耐压部位缠绕韧性材料来提高燃烧室压力峰,从而增大威力?回到原帖
并不行,这仅仅提高外壳的耐压而已。
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最后之作 发布于2017-06-15 23:44
13楼F
helium:我的是利用定容定压确认混合气的最大进气量,混合气在进入燃烧室前就混合好了,过量的混合气会从炮管处排出(这个也是为了保证燃烧后的废气被完全排干净)回到原帖
也就是说将燃烧室充满混合气是吧,这样做效率偏低啊
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helium 发布于2017-06-16 00:20
14楼F
最后之作:也就是说将燃烧室充满混合气是吧,这样做效率偏低啊回到原帖
然而事实是,这样子能量密度效率最高,换气速度这方面的操作效率反正是还能调整的。
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飞行棋狂魔 发布于2017-06-16 21:55
15楼F
lz能提供具体的参数么 我可以做一下cae的仿真计算
看完回个贴呗,反正不要钱QAQ
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放荡不羁 发布于2017-06-17 02:27
16楼F
老贝~挺全的呀~捧场捧场。哈哈哈
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helium 发布于2017-06-18 21:08
17楼F
飞行棋狂魔:lz能提供具体的参数么 我可以做一下cae的仿真计算回到原帖
燃烧室主体是用的32*2.5mm规格的PVC供水管,内径27mm,长度15.4cm,然后变径另一端弯管部分(这部分也是参与燃烧推进的有效燃烧腔的一部分)是内径16mm的20*2mmPVC管,粗略测量有效长度在19Cm那样子,总容积大约在126ml,隔板喷孔的孔径在8mm,预燃室容积44ml。
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最后之作 发布于2017-06-18 22:27
18楼F
楼主测或者算过动能吗?另外就是燃烧室压强太低了吧,用纯氧或者压缩空气助燃可能好点
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helium 发布于2017-06-18 22:39
19楼F
最后之作:楼主测或者算过动能吗?另外就是燃烧室压强太低了吧,用纯氧或者压缩空气助燃可能好点回到原帖
没有测速仪暂时没法测动能,用纯氧必须得钢制的燃烧室,否则很容易炸腔;压缩的话峰值压强得看压缩比,而且对气密性要求极高。最主要的是我平时玩玩并不喜欢声音太大造成扰民,而且我并不打算弄更高成本的。
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3.1 发布于2017-06-21 00:09
20楼F
一看自己的ty短款又要改了
苏比斯团队
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鈴科百合子 发布于2017-07-11 22:40
21楼F
請問最後一張圖實測效果是在幾米距離上的?
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helium 发布于2017-07-12 23:49
22楼F
鈴科百合子:請問最後一張圖實測效果是在幾米距離上的?回到原帖
不超过10cm,毕竟远了那么小的硬币不好瞄准,而且打歪了容易打坏其他物品
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