В детстве у меня было две мечты – стать инженером, сделать робота и сконструировать автомобиль. И, в целом, своего я достиг, но, как говорится, есть нюанс. Вернее несколько. Начну я, наверное, издалека. Когда-то я был совсем маленьким, во что сейчас верится с трудом, учитывая мой рост за два метра. Тогда игрушек у меня было довольно много, хотя из самодвижущихся имелись только «Планетоход» и заводные машинки. Планетоход пал моей жертвой, так как уже тогда мне очень хотелось узнать как он работает. Заводные машинки, наверное, тоже не выжили по тем же причинам, я не помню. Помню, что больше у меня ничего «самобеглого» не было, а хотелось. Один раз на параде черноморского флота, перед трибунами, где я сидел, выпустили модели кораблей, которые поразили меня тем, что могли использовать свою артиллерию. Они стреляли ракетами на манер римских свечей, что для меня тогда было совершенной фантастикой. Вероятно, именно тогда я начал увлекаться кораблями. Надо сказать, что увлечение находило поддержку. Мой дед по матери был капитаном подводной лодки, а после ходил в походы на шлюпках, воспитывая молодое поколение матросов. Мне купили несколько книжек по моделированию, и я стал кое-как разбираться в устройстве как парусников, так и вполне современных кораблей.

В одной из этих книг я наткнулся на раздел двигателей для моделей, в котором было упоминание о паровой машине ЦММЛ-К5, что меня тоже очень удивило, так как в ту до эпоху до интернета, мне в голову не могло прийти, что в небольшую модель можно уместить дышащего паром монстра, примером которого в моём городе был только паровоз ЭЛ бронепоезда «Железняков». С тех пор идея о паровой машине меня не покидала, хотя энтузиазм всякий раз угасал при мысли «а как её, собственно, сделать?».  Ответ на этот вопрос дала мне советская книжка, которая попала ко мне значительно позже, уже в начале двухтысячных, называлась она «Самодельные электрические и паровые двигатели» за авторством Абрамова и Хлебникова. В этой книге описано как из спичек и желудей из гильз от револьвера «наган» или охотничьего ружья и других нехитрых материалов можно сделать вполне рабочую модель парового двигателя.

Что характерно, начинается книга с инструкции по изготовлению парового котла. Именно котёл, а не машина является самым сложным. Так было и для меня. Котёл нормально сделать так и не вышло. Мощности паяльника просто не хватало, чтобы хорошо пропаять швы, соединяющие консервную банку с необходимыми элементами. Что же до самой машины, то не найдя у себя гильз, я подумал, а почему бы не использовать готовые пары поршень-цилиндр? На ум сразу пришли шприцы. Одноразовые, разумеется, температуры не выдержат, а вот многоразовые – вполне, они как раз, так и стерилизуются. Было закуплено несколько образцов на местной барахолке и на базе одного, наиболее подходящего, а также маховика от магнитофона и трубок от антенны, был создан этот самогонный аппарат:

К сожалению, из-за неприятностей с текущим котлом, дальнейшего развития эта машина не получила, и тема самодельного двигателестроения была отложена на многие годы. Я отучился в университете, побывал в Британии, где впервые увидел паровые двигатели в работе, потом в Испании, где впервые покатался на паровозе. Однако, следующим двигателем оказалась вовсе не паровая машина.

Я никогда не задумывался всерьёз о постройке четырёхтактного мотора. Учась на специальности «Автомобильный транспорт», я познакомился с устройством этих агрегатов и представлял себе их сложность. Паровая машина была гораздо проще, поэтому моё сознание будоражили автомобили «Доббль» и самолёт братьев Беслер. Однако, когда я поступил в аспирантуру в Испании, на глаза мне попалось видео, в котором один товарищ переделал компрессор от холодильника в двигатель внутреннего сгорания.

Во мне мгновенно проснулась Фрекен Бок – «По телевизору показывают жуликов, ну чем я хуже?» И верно, я базировался в лаборатории, наполненной металлорежущими станками, к которым у меня вполне официально был доступ, и никто особо не спрашивал, а что я на них делаю. К этому так же стоит добавить, что в нашем универе было не очень бережное отношение к наличествующим вещам, поэтому в мусор иногда отправляли весьма хорошие штуки. А уж про обрезки и остатки от старых экспериментов и говорить не приходится. Поэтому в заготовках особой нужды я не испытывал.

Начал я с того, что определился с цилиндром. Я, опять же, решил использовать готовый, хотя, вероятно, мог бы и изготовить подходящий. Донором стал выброшенный нашими автогонщиками (университетской командой) успокоитель ремня от какого-то детища немецкого автопрома. Я распилил его на две части, одну из которых и приспособил для своего будущего мотора. Использовать поршень оттуда же не представлялось возможным, так как успокоитель ремня — это, по сути, газовая пружина и поршень там как в амортизаторе с отверстиями и клапанами. Поэтому поршень был выточен новый. Диаметр поршня был 20 мм и ход примерно 42 мм, что даёт нам рабочий объём 13 кубических сантиметров.

В качестве корпуса мотора было решено использовать непонятного назначения алюминиевую «бадью», фрезерованную кем-то из бруска 50х50 мм. С обоих сторон этой штуки были два отверстия с резьбами под какие-то штуцеры. По задумке, мотор должен был иметь водяное охлаждение, поэтому эту бадейку я разделил на две части перегородкой, которая разделяла картер с маслом и водяную рубашку цилиндра. Её я запрессовал и на всякий случай промазал герметиком, а также зафиксировал винтами по бокам. Заодно эта перегородка исполняла функцию и нижней опоры гильзы цилиндра. Отверстие под гильзу я сверлил и растачивал, когда перегородка уже была установлена, заодно ушло и одно отверстие от штуцера. После расточки, в корпус была запрессована гильза.

Следующим вопросом стал маховик. Дело в том, что обрезков алюминия в лаборатории хватало, а вот со стальными было туго. Но нашелся «лист», вернее плоский обрезок чугуна. Обрезок имел неравную толщину и необычную форму, поэтому, чтобы сделать из него маховик, я стал высверливать центральную, наиболее толстую, его часть.

Когда в руках у меня был обгрызанный кусок, я просверлил в его центре отверстие и запрессовал туда предварительно выточенную под диаметр отверстия ступицу, которую использовал для дальнейшей обработки маховика – придания ему формы правильного диска.

Было решено, что коленчатый вал будет иметь консольное закрепление, это сильно упрощало конструкцию. Подобное решение я впервые увидел на Yamaha Cute и мне оно очень понравилось тем, что мотор было просто разбирать. В связи с этим, сразу стало понятно, что двигатель должен иметь три опоры – переднюю, служащую так же крышкой картера и водяной рубашки; среднюю, фиксирующую подшипник коленвала со стороны картера и заднюю, в которой установлен второй подшипник коленвала. Опоры были вырезаны из обрезков алюминиевого листа, толщиной 4 мм по распечатанным шаблонам.

Потом пришло время изготовить коленвал и кривошипно-шайтанный шатунный механизм. Сам вал был прост – отдельно вал, отдельно щека и отдельно шатунная шейка. Всё делалось из обрезков и мусора.

Поршень выточен из прутка и профрезерован изнутри под шатун. Сбоку сняты лыски под стопорные кольца поршневого пальца. В качестве пальца взята направляющая каретки DVD привода, они очень твёрдые, имеют полированную поверхность и диаметр 3 мм, практически идеально для маленьких подшипников. Подшипников в шатуне, кстати, аж четыре штуки – два со стороны коленвала и два на пальце.

Кольца поршня — это отдельная проблема. По идее, они должны быть чугунные. Я уже не помню, почему я не стал их делать из того же листа, что и маховик. Возможно, потому что зажимать его в токарном станке было бы не за что (у маховика хоть была ступица), а может к тому моменту этот кусок уже был ликвидирован. Поэтому, первая попытка была изготовить кольцо из нержавеющей стали.

Однако, такое кольцо работать отказалось. Была идея попробовать сделать кольца из фторопласта, как в амортизаторах, но фторопласта в лаборатории не водилось. В итоге родилась мысль, что, поскольку мотор особенно нагруженным не будет, это же просто демонстрационная модель, то можно попробовать поставить внутрь обычное резиновое кольцо. Идея себя оправдала, такое кольцо проработало внутри мотора года четыре, после чего потребовалось его заменить, хотя вряд ли причиной был износ – мотор я запускал очень редко, больше времени он просто простаивал, так что, скорее всего это просто фактор времени.

Следующим шагом была головка цилиндра и газораспределительный механизм. Чтобы сделать головку, сначала пришлось изготовить самодельную примитивную однозубую фрезу, так как заводской нужного диаметра не было, как и четырёхкулачкового патрона, куда бы можно было зажать квадратную крышку цилиндра на токарном станке. Камера сгорания имела простую цилиндрическую форму, внутри должны были располагаться два клапана и свеча зажигания.

Клапана делались из двух частей – ножки и тарелки. Ножка – уже знакомая направляющая от каретки оптического привода; тарелка – нержавеющая сталь, напрессованная на ножку. Когда-то, кстати, клапана примерно так и делали, только, разумеется, сваривали вместо просто напрессовки, но я делал что мог. Предварительно угол клапана задавался на станке, а потом дошлифовывался на специальном приспособлении. На той же установке я попытался сделать и шарошку для сёдел с теми же углами, но толку вышло мало, увы.

Клапана, как и на настоящих моторах, надо было притереть. Проблема была в том, что пасты для этого у меня не было. Купить её в местных магазинах у меня не вышло (как-то не очень было в Бильбао с нормальными магазинами), а заказать онлайн я то ли пожлобился, то ли не помню что, но скорее всего это именно проделки жабы, семейный бюджет у нас тогда был ограничен. В общем, пасту делал сам из толчёного абразива, вроде бы из дремельных неармированных дисков и масла. Притереть удалось не сразу, но более-менее удалось. Сохранилось пара фоток процесса.

Газораспределительный механизм типичен для больших или старых моторов, например для ГАЗ 24. Привод распредвала – шестернёй, далее, через толкатели и коромысла движение передаётся на клапана. На такую систему, конечно, тратится некоторое довольно значительное количество мощности из-за того, что приходится всю эту массу ворочать. Но, тяжесть – это надёжно. Нет ремня, который порвётся и покалечит мотор, нет и громыхающей цепи. Шестерни практически бессмертны. У Волги, кстати, в этом плане вообще забавный мотор – даже если произойдёт немыслимое и в ГРМ что-то сломается, то клапана с поршнями не встретятся из огромного размера камер сгорания. В моём моторе примерно так же. Камера сгорания обеспечивает степень сжатия примерно 5, как на совсем древних движках, что вполне достаточно для работы, но объём её относительно большой, клапана находятся далеко от поршня и достать до него не могут.

Так вот, шестерни. Делительную головку я тогда ещё не доделал, поэтому выбирал из того, что было. А были какие-то пластиковые шестерни от принтеров и DVD магнитофонов. Самое важное было найти передаточное число 1:2, ну и чтобы размер был подходящий. Нашлось две пары, из которых после прикидки осталась одна. Шестерни были подогнаны по диаметрам и установлены на место.

Далее дорисовываем остальную сову, в смысле ГРМ. На самом деле – ничего особенно сложного, нужны только коромысла, толкатели и то место, где будет распредвал.

А вот распредвал я сделал хитрым. Поскольку я не располагал возможностью сделать его цельной деталью и не был вполне уверен в том, что смогу сразу правильно сделать конфигурацию кулачков, то сами кулачки были изготовлены отдельно от вала. Всего их было три штуки: по одному на клапан и зажигание. Чтобы сделать их одинаковыми я применил метод копирования, распечатал мастер-модель на 3Д принтере, выточил заготовки на токарном станке и на точиле, при помощи нехитрой приспособы, скопировал.

Кулачки я в итоге выставлял по методичке нашей кафедры «Автомобильный Транспорт» тогда ещё СевНТУ. Только с зажиганием игрался немного. Лучшие результаты мотор показал с поздним зажиганием, немного позже ВМТ. Теперь опять дорисовываем сову и получаем вот такую первичную конфигурацию мотора:

Пожалуй, объясню по недостающим фотографиям. В левой части мотора виден карбюратор, он – испарительного типа а-ля «бульбулятор». Что-то на подобии стояло, например, в автомобиле Бенца. В карбюраторе такой системы воздух проходит через слой жидкого топлива в виде пузырей и уносит его пары с собой. По какой-то не вполне ясной причине мой мотор отказывается работать с распылительными типами карбюраторов. При тестах выяснилась следующая неприятность – при попытке запуска двигателя с распылительным карбюратором, происходит пара вспышек после чего катастрофически падает компрессия из-за прекращения нормальной работы впускного клапана. Почему-то, когда он намокает, то перестаёт работать. Так вот «бульбулятор» эту проблему как раз решает, так как в мотор приходит сухая смесь, а не в виде мельчайших капель, которые просто не успевают испариться. Это, конечно, костыль. У других людей распылительные карбюраторы прекрасно работают, но в чём дело конкретно тут выяснить у меня так и не вышло.

Вернёмся, однако, к новым элементам на фото. Видно, что добавился глушитель, он самый примитивный, просто банка наполненная титановой (без особого умысла, просто в цеху была сливная титановая стружка) стружкой. Не то чтобы такая конструкция была особенно эффективной, но звук несколько тише. Так же можно заметить свечу и модуль зажигания в самодельном корпусе. Это были первые и самые неудачные элементы системы зажигания. Свеча была изготовлена из болта М8, просверленного насквозь с небольшим эксцентриситетом относительно его продольной оси. Эксцентриситет по задумке был нужен для удаления центрального электрода от электрода массы. Электрод массы в этой конструкции свечи вырезался из самого тела болта. В отверстие пропущен изолятор – тефлоновая трубка для 3Д принтеров. Затем внутрь изолятора плотно вставлялся железный центральный электрод подходящего диаметра. Всё бы было хорошо, но изолятор этой системы постоянно прогорал, и искра перемещалась в место прогара.

Вторая итерация свечи работала значительно лучше. Это по сути просто был тефлоновый стержень с нарезанной резьбой М8 и центральным электродом. В такой конструкции боковой электрод пришлось крепить к головке цилиндра.

Модуль зажигания же просто был очень ненадёжен и тоже всё время горел. У этих модулей чрезвычайно хилые трансформаторы, а искра выходит слабая и иногда не справляется с поджогом смеси.

Чуть позже я стал использовать модули для шокеров с встроенным умножителем напряжения. Эти ещё ни разу меня не подвели, а искру выдают гораздо более мощную.

В силу особенностей этих модулей, зажигание у меня получилось контактным наоборот, то есть питание модуля идёт замыканием, а не размыканием. На фотках был виден концевик, на который давит кулачок, ответственный за момент зажигания. Не идеально, но он справляется. Остальная электрическая схема довольно проста. В моих первых тестах я просто запитывал модуль через этот концевик от одной литиевой ячейки (4,2 В). Далее я пришёл к выводу, что стабильные 5 В лучше для питания модуля и перешёл на питание от двух ячеек через понижающий dc-dc преобразователь. Соответственно, чтобы заряжать эти ячейки от USB я использовал dc-dc повышайку. Всю эту ерунду можно видеть на фото ниже.

Но это было потом, а сначала я попытался запустить двигатель как он был (хронологически этот запуск был даже до последнего фото):

Тут мотор, конечно, полуживой. Изначально я не планировал использовать бензин в качестве топлива и заливал внутрь этиловый 96% спирт. Он довольно скверно испарялся и для более-менее приличной работы карбюратор надо было прогревать зажигалкой. Видео первого запуска было снято летом в самой жаркой комнате дома, думаю, только поэтому вообще получилось завести мотор хоть как-то. Впоследствии я стал запускать мотор на бензине для зажигалок. Кроме этого, выяснилось, что нормальная работа мотора возможна только при почти полностью закрытом доступе воздуха в карбюратор. Что, собственно, неплохо видно на следующем видео, где я закрываю входное отверстие пальцем.

Собственно, у этого двигателя дросселя вообще нет. То, что я установил впоследствии на вход карбюратора не регулирует обороты, а просто позволяет мотору в принципе запускаться. Во втором двигателе, изготовленном мною позднее, дроссель стоит между карбюратором и мотором и работает правильно. Кроме этого, пришлось установить защиту от обратной вспышки. Время от времени на высоких оборотах пламя проскакивало обратно в карбюратор. Вероятно, смесь не успевала сгореть полностью на высоких частотах вращения, по идее, исправить это должен был бы регулятор угла опережения зажигания, но у меня такого не предусмотрено конструкцией. Так вот, эта самая вспышка создавала сильное избыточное давление в довольно объёмном карбюраторе, заполненном парами топлива. Давление это, в свою очередь, стремилось разорвать стенки (чего слава богу не произошло), ну или на худой конец выстрелить вверх топливом (слава богу не горящим, а то было бы очень весело). Вот и пришла в голову идея сделать автоматический клапан на входе, открываемый разрежением, но запираемый избыточным давлением, а чтобы газы при вспышке нашли-таки выход, в крышке сосуда было просверлено небольшое отверстие, к которому прижимался кусок силикона, формируя, таким образом, ещё один клапан. Система работала, но иногда этот кусок силикона улетал весьма далеко, так как надёжного крепления у него организовано не было.

В целом, мотор оказался весьма капризным детищем, которое, хотя и работало, но не слишком хорошо. Были постоянные проблемы то с зажиганием, то с компрессией, то с топливной смесью, да и толком не реализованное водяное охлаждение так же пару раз давало течь. Всё это привело меня к мысли, что можно было бы переработать конструкцию и попробовать изготовить другой мотор, воздушного охлаждения, на базе того второго обрезка того успокоителя. Эта вторая попытка потянула за собой изготовление не только мотора, но и четырёхступенчатой коробки передач, заднего моста, рамы и вообще остального автомобиля вокруг. Но это уже другая история.

Надеюсь, вы не заскучали.

Автор текста: dio_eraclea

Написано при поддержке Timeweb Cloud ↩

Больше интересных статей и новостей в нашем блоге на Хабре и телеграм-канале

Смотреть видеоверсию статьи в Youtube или в VK

А ведь в какой-то момент у меня набралось больше десятка ламповых осциллографов! Но, в отличие от Артёма Денисовича я вовремя одумался и избавился почти от всех из них, но вот один — венгерский осциллограф TR-4401 — слегка задержался. Появился он у меня пять лет назад, во время ремонта осциллографа С1-54. Привлек меня красивой внешностью и исполинскими размерами, ну как тут не удержаться от покупки?

Радовался я недолго. Во-первых, прибор оказался значительно больше и тяжелее чем я думал. Во-вторых, из всех своих 63 ламп в нем стояло меньше половины. Осциллограф — разработки и производства Венгрии, но в корпусе витал призрак Tektronix, предположительно 541A. Отдельные части принципиальных схем были схожи как две капли воды, разве что сами радиолампы отличались — вместо американских стояли польские, венгерские и советские аналоги. С другой стороны у меня была родная документация на русском и желание прибор оживить.

❯ EMG — венгерский «Tektronix»

История предприятия  EMG (Elektronikus Mérőkészülékek Gyára — Завод электронных измерительных приборов) начинается в 1950 году, когда небольшой коллектив инженеров, техников и рабочих отделились от радиозавода Orion в самостоятельный завод, временно разместившись на территории мыловаренной фабрики в пригороде Будапешта. За первые четыре года работы предприятие  столкнулось и с хронической перегрузкой и с перебоями в поставках комплектующих; сменило четырех директоров, но смогло построить свой собственный завод в городе Сашалом (1953-54 гг.). Наступила стабильность — в 1954 году сформировалось новое руководства во главе с директором Ласло Кискапуши, который пробыл во главе предприятия до 1978г. Был налажен полный производственный цикл, а годовой объем производства вырос с 28 млн форинтов в 1951 году до 145 млн в 1960 году при почти полном отсутствии импортных компонентов в составе аппаратуры.

Минутка ликбеза. Фо́ринт — официальная денежная валюта Венгрии. Хоть последняя и является членом европейского союза, в еврозоне она не состоит (Что типично для восточной Европы — взять ту же Польшу (Злотые) или Чехию (Чешские кроны)). На декабрь 2025 курс 385 форинтов за 1 евро.

В 1959 году предприятие выпускало больше сотни различных наименований продукции, а также разрабатывало множество новых приборов. Так, в каталоге показан рисунок прибора EMG 1546. И тут есть один нюанс — эскиз сильно отличается и от итоговой реализации и от Tekronix 541A. Инженеры делали свою собственную разработку, но в последний момент все переиграли и слегка списали?

В 60-е годы завод динамично развивался, и постепенно переходил с ламповой техники на полупроводники. Объем производства достиг 469 млн форинтов в 1970 году. Немаловажен и тот момент, что предприятие активно сотрудничало с профессиональными средними учебными заведениями, и подготавливало для себя новые рабочие кадры. Одновременно совершенствовалось и производство — на место сборочно-измерительным цехам электротехнического производства приходили производственные линии, организованные по профилям семейств продукции. Активно внедрялась автоматизация — например механизированные линии подготовки электронных компонентов. От красивых корпусов с округлыми формами отказались в пользу высокотехнологичных шасси с литыми алюминиевыми боковинами и стальными штампованными крышками.

В 1971 году огромный единый завод был разделен на частично самостоятельные подразделения: Корпоративный центр, Завод по поставке радиодеталей, Будапештский и Эстергомский приборостроительные заводы, а также подразделение Управления и администрирования. Были выделены четыре ключевые группы продукции: электронные измерительные приборы, офисная техника, технологическое оборудование для электронной промышленности, а также системы управления станками. ЧПУ направление до последних лет жизни предприятия было основным направлением его развития, принося 1.5млрд форинтов в год в 1987 году.

Однако уже в 1991 году предприятие погибло вместе с распадом Совета Экономической Взаимопомощи. В 60-е годы правительство Венгрии монополизировало внешнюю торговлю и финансовую сферу страны, что принципиально повлияло на то, по какой цене, в каком количестве и качестве предприятия производят продукцию. Это привело к изменению торгового баланса внутри СЭВ в пользу венгерской стороны, а также, наряду с другими причинами, после 1990 года — к ликвидации государственных предприятий. 24 августа 1991 года суд вынес решение о ликвидации EMG по причине банкротства. Заводские активы были распроданы.

Вместе с тем, на территории бывшего завода, а теперь технопарка EMG, кипит жизнь в лице множества мелких и не очень предприятий. Один из таких — Auter Elektronikai Kft. — один из крупнейших в Европе заводов по производству печатных плат.

❯ Orion EMG-1546 или TR4401

Не будем искать причины двойного названия осциллографа, а сразу перейдем к его техническим характеристикам:

• Габариты: Ш320хВ420хГ620мм

• Огромная 130мм ЭЛТ с тончайшим зеленым лучом и потрясающие округлые формы прямиком из 1966 года.

• Масса: 40кг. И две ручки сверху для переноски

• Потребляемая мощность ок. 500Вт.(в документации так «ок» и указано)

А остальное тут уже и не важно :) Шучу.

Осциллограф рассчитан на работу с сигналом частотой до 30МГц. Блок горизонтальной развертки позволяет наблюдать сигналы со скоростью от 5сек/см до 20нс/см. В качестве блока вертикальной развертки можно поставить один из четырех сменных блоков:

• Одноканальную приставку 1589-U-1, которая и имеется у меня в наличии

• Двухканальную приставку 1589-U-2 — осциллограф перейдет в режим чередования выводимых сигналов

• Дифференциальную приставку 1589-U-3.

• А приставка 1589-U-4 (TR4710) превращает осциллограф в прибор для проверки транзисторов

За другие блоки не скажу, но U-1 умеет работать с сигналом от 50мВ/см до 20В/см, и имеет типичные 1МОм и 25пФ импеданса. Разъемы тут, к слову, резьбовые UHF(или PL-259) — часто встречаются в современной СВ и КВ радиоаппаратуре. Исходя из наличия у меня документации на блок U-2 могу предположить, что комплект поставки мог включать в себя сразу несколько сменных блоков.

В те годы как будто существовал тренд — чем больше измерительное устройство, тем оно круче. Поэтому за количеством свободного места внутри корпуса никто не следил. Чем больше пустого объема, тем лучше охлаждение и проще ремонт(нет).

Балом правит навесной монтаж, все максимально наглядно, но совершенно недоступно — например подлезть к ножкам самих ламп довольно проблематично. Наличие документации существенно упрощает процедуру диагностики, однако вам не кажется, что фото приставки выше и схема расположения элементов слегка отличаются друг от друга?

Производитель оставляет за собой право вносить изменения в конструкцию изделий и деталей, не ухудшающих качество изделия, без предварительного уведомления

Все же унификация принципиальных схем и дальнейшая ее реализация на печатных платах и повышают ремонтопригодность, и упрощают сборку и наладку. Но всему свое время.

Снимаем правую крышку и видим массивный трансформатор питания на те самые около 500Вт. справа виднеется вентилятор, который эти «полкило» тепла должен выгнать из корпуса. Четыре больших лампы — сдвоенные триоды 6Н5С — отвечают за стабилизацию основных напряжений питания осциллографа: +500В, +350В, +225В, +100В и -150В. Их регулировка осуществляется потенциометрами возле края шасси. Стоило мне установить все лампы в осциллограф — как стабилизаторы ожили и после минимальных регулировок стали выдавать необходимые уровни.

Схема стабилизации тут классическая. Мощный триод включен по схеме с общей сеткой, потенциал на которой определяется усилителем на триоде или пентоде. Слева на схеме можно заметить несколько групп нитей накала. Электронная лампа имеет понятие «предельное напряжение между катодом и подогревателем». У 6Н5С оно составляет +300В — и это очень много, так как у большинства пальчиковых ламп это значение не превышает и 100В. Именно поэтому нити накала ламп V401-V403 — собраны в отдельную группу и подтянуты к уровню +350В. Иначе их пробьет. Разумеется есть некий запас прочности, но зачем нарушать рабочий режим?

На фото выше можно заметить небольшое электромагнитное реле. Оно отсчитает около минуты, прежде чем сработает и подаст напряжение +225В и +350В. Это необходимо чтобы дать лампам прогреться как следует, и не допустить работы холодного катода на полном потенциале. Хороший способ сберечь ресурс электронных ламп.

На верхней планке расположен генератор горизонтальной развертки, блок триггеров и  усилитель горизонтального отклонения.  Все собрано в лучших традициях навесного монтажа. Часть деталей расположена на монтажных планках, другая — идет непосредственно на панельки с лампами. Я уже говорил что до самих ламп проблематично добраться?

За левой дверцей открывается более интересное зрелище. Во-первых, с этой стороны живет Электронно-Лучевая трубка с электростатическим отклонением. Для защиты от наводок (еще вопрос откуда куда) ее поместили в кожух. Через прорези в нем на ЭЛТ подается анодное напряжение в 10кВ, а также подключаются выходы усилителей вертикального и горизонтального отклонения к отклоняющим пластинам.

Снизу расположена батарея пальчиковых ламп, представляющая собой непосредственно усилитель вертикального отклонения. И вот тут мы натыкаемся на Tektronix 541A, принципиальная схема которого 1-к-1 совпадает со схемой усилителя вертикального отклонения:

Да и линия задержки, состоящая из конденсаторов и индуктивностей тоже взята от Tek-а:

Да, TR4401 не является клоном Tektronix541, но на операционном столе Венгерских разработчиков он явно присутствовал. Сравните левую сторону двух приборов:

Тот же усилитель, та же линия задержки. Отличия тоже есть, например нет печатной платы, на которой расположен стабилизатор напряжения накала для усилителя вертикального отклонения.

К слову, зачем вообще нужна линия задержки. Работающая развертка синхронизирована с фронтом входного сигнала. И мы банально не увидим сам фронт и что происходило перед ним без этой линии задержки!

❯ Оживление

Для оживления прибора необходимо было установить все недостающие лампы в блок. Например со стороны усилителя вертикального отклонения ситуация изначально выглядела следующим образом:

Половины ламп нет, а те что есть — совершенно не того наименования. Будто наставили от балды в процессе разграбления. Отдельно обратите внимание на разбросанные повсюду металлические скобы — они должны удерживать лампы в панельках, а в итоге — обеспечили меня спецэффектами при первых включениях прибора, то тут то там замыкая анодные проводники на себя. Я до сих пор не уверен что нашел их все. Может быть пара штук до сих пор торчит где-то между радиодеталей.

По документации составил список радиоламп:

Номер лампы на схеме, тип оригинальной лампы согласно документации и требуемое количество. Дальше, по справочникам аналогов зарубежных ламп пытаемся подобрать аналоги. Для части ламп это удается. В одном случае и вовсе стоит советская 6Н5С. В остальных — с переменным успехом. Недостаточно просто увидеть заветную строку: «лампа E180F, полный аналог 6Ж9П». Приходится сверять параметры из справочных листков. В некоторых случаях справочники твердили о возможности замены, но по факту отличий было слишком много. Отдельно стоит заметить, что в приборе есть лампы с напряжением накала на 12В и даже на 25В! Какие уж тут советские аналоги (Впрочем у нас подобные напряжения тоже встречались)… Что-то нашлось у местных, что-то удалось купить на ebay. Отдельное спасибо тов. Usagi за отправленный мешочек радиоламп, которые в итоге закрыли пробелы в моих поисках. Электронно-лучевую трубку на замену найти не удалось.. Но накал у нее звонился, так что шанс что она заработает — был высок.

Что я и говорил про спрятавшиеся проволочки. Легкая тряска и получи бусурманин спецэффект.

Попутно пришлось решить пару механических проблем. Например из переключателя аттенюатора приставки вертикального отклонения вывалились шарики и переломали механизм. Пришлось раздербанить подшипник из старых запасов ради пары шариков подходящего размера и отремонтировать галетник. Еще у одного сдвоенного потенциометр с независимыми валами обеих частей один из валов оказался слишком неподвижен относительно неподвижной части. Тут мне повезло обнаружить, что венгерский и советские потенциометры имеют плюс-минус одни и те же размеры и переломанную при попытке расшатать закисшую часть удалось просто заменить на деталь от советского переменника СП-1.

Моя любимая часть Марлезонского балета… Особенности документации… Во-первых, все схемы склеены из трех частей. Кто-то догадался распечатать их на листах А3, сложить вдвое, сброшюровать, а потом отрезать на сгибе целый сантиметр.. Хорошо что в интернете нашлись зарубежные сканы и удалось собрать исходную схему вместе. Но!  Взять, например, блок усилителя вертикального отклонения(III). В нем 18 ламп, хотя на чертеже присутствует лампа с номером V219... А также две лампы с индексом V218 и еще две — с индексом V207… Пришлось несколько раз сверяться со схемой, с отдельным чертежом расположения ламп чтобы быть уверенным, что все лампы стоят на своем месте. И зная итог — уверенности так и нет…

Первое включение и — у прибора появился луч! После пары ударов по корпусу, разумеется. Еще паре потенциометров пришлось вскрывать корпус и вычищать оттуда мусор и окислы. Нельзя верить внешнему виду — шасси чистое, никаких следов коррозии, но старение радиодеталей и их деградация происходят часто незаметно для глаз. Быстро обнаруживается, что с калибратора можно подать сигналы на входы X и Y и получить фигуры Лиссажу.

В процессе регулируем прибор согласно инструкции и… ничего не выходит. Все напряжения на ножках ламп в номиналах. Сопротивления — тоже, вот только все что у нас есть — это режим X-Y. Прибор упрямо отказывается запускать горизонтальную развертку. Не то чтобы я за нее сильно бился, все же осциллограф ожил и поставленная цель — достигнута, но необходимость дальнейшего ремонта с веселыми скрытыми дефектами несколько напрягает.

❯ Подводя итоги

В результате оживления имеем следующую картину:

• Внешний сигнал Y до ЭЛТ доходит, но где-то по дороге теряется аж 20х усиления. Подавая на вход прибора сигнал с уровнем 1В — мы получим вожделенный 1см только на диапазоне 50мВ/см. Скорее всего проблема кроется в сменном блоке, но может и в одном из последующих каскадов. На структурной схеме сомнительные блоки пометил синим цветом.

• Внешний сигнал X до ЭЛТ доходит прекрасно, выглядит все так, что усилитель по X абсолютно исправен и ничего не требует взамен. Хотя потенциометр регулировки уровня усиления просит его вскрыть и обслужить.

• Равно как исправен калибратор. Свои от 1 до 100В сигнала он выдает.

• А вот с разверткой все худо. От вертикального усилителя сигнал до генератора пускового сигнала доходит, а дальше творится магия. Все напряжения на ножках ламп — в номинале, сопротивления — тоже. Но в итоге — тишина. Не иначе как конденсатор какой течёт и наглухо шунтирует всё на себя. Впрочем, бумаги, как на С1-54, тут нет. Плёнка, да керамика. Ни та ни другая течкой особо не страдают, но ежели переменные резисторы все коррозией покрылись, ничто не мешает появиться токопроводящему каналу и на керамике.

Где совершенно нет никаких вопросов к работе схемы — так это к источникам питания. Именно эти схемы я использовал в источнике питания экспериментальной декатронной ячейки, но решил источник отрицательного напряжения скопировать с С1-54. И его передавливает….

Прибор ожил. Но за то время, что он стоял на полке мертвым грузом, я успел охладеть к ламповой измерительной технике. Да, она имеет свой стиль, свой шарм. Но занимает слишком много места и единственным верным решением было передать почти всю накопившуюся братию в муромский кибер-музей, где можно созерцать часть моей коллекции. Ламповый компьютер на сверхминиатюрных лампах — это максимум что можно уместить в квартире.

Хоть лампы не пропускают ИК и светятся только после хорошего прогрева, тепловизор — надежный помощник при поиске неработающих ламп

❯ Источники

• https://dekatronpc.com/index.php/EMG_TR-4401 — принципиальные схемы на прибор с описанием «подходов к снаряду»

• https://emg.hu/tortenet-osszefoglalo/ — мемуары Золтана Сабо, последнего директора завода EMG. На венгерском(использовал автоперевод). Там же каталоги и мануалы

Автор текста: radiolok

Написано при поддержке Timeweb Cloud

Больше интересных статей и новостей в нашем блоге на Хабре и телеграм-канале

В детстве портовый кран представлялся мне исполинским жирафом. Длинные ноги его портала стояли на пирсе. А под ними сновали, невероятным образом ставшие крохотными, железнодорожные вагоны. Свою вытянутую желтую шею-стрелу, покрытую темными пятнами ферм, неспешно склонял он над раскрывшейся пастью трюма рыболовного судна-кашалота, отнимая его богатый улов. Жилы стальных канатов звенели от напряжения, настолько тяжела была его работа. Жираф издавал электрический вой, сражаясь за свою добычу.

И вот, спустя многие годы меня продолжают восхищать конструкции советских машин. Но вижу теперь я за ними не те фантазии из детства, а гений человеческой инженерной мысли. И в этой статье я предлагаю вам насладиться технической эстетикой архивных чертежей и конструкторских решений инженеров прошлого.

Герой нашей сегодняшней истории — кран портальный монтажный КПМ-32/16-10,5В-К, сошедший со стапелей завода подъёмно-транспортного оборудования им. С. М. Кирова в Ленинграде. Предназначен он для монтажных и сварочных работ в портах и на судостроительных предприятиях. При вылете стрелы от 8 до 17 метров он способен поднимать груз 32 т, а при максимальном вылете до 30 метров – 16 т. Дополнительно имеется вспомогательный подъём на 5 т. Передвигается наш двухсот тридцати трех тонный колосс по рельсовому пути со скоростью до 30 м/мин.

«Завод ПТО им. С.М. Кирова» – некогда ведущее предприятие машиностроительной отрасли СССР, был перепрофилирован в 1930 году из петербургских ремонтных мастерских при Варшавской железной дороге (не путать с Кировским заводом). Завод обеспечивал металлургические предприятия, атомные, гидро- и тепловые электростанции и другие объекты народного хозяйства высокопроизводительными грузоподъемными кранами тяжелых режимов работы. За время своего существования заводом было изготовлено более 15 000 единиц крановой продукции. А сегодня о нем напоминает только эмблема на одной из стальных оград вдоль набережной Обводного канала.

Создать такой кран в 1970-е годы было задачей, мягко говоря, нетривиальной. Никаких AutoCAD, Компаса, SolidWorks или MATLAB тогда не существовало. Зато были высокие нагрузки, невысокое качество прокатных материалов, жёсткие условия эксплуатации и… кульман с логарифмической линейкой. Плавность подъёма и точность позиционирования приходилось обеспечивать, не имея современных частотных приводов и даже электронных систем управления, — только хитроумная механика, релейные схемы управления с реостатными ступенями пуска.

На одном из сохранившихся сборочных чертежей крана в основной надписи выведены фамилии инженеров, работавших над ним: Михайлова, Николаева, Марутов, Мазовер, Сушанский. Эти строки, написанные тушью, напоминают, что подобные машины создавались не абстрактной «советской инженерной школой», а конкретными людьми, вложившими в них знания, мастерство и часть своей жизни. И сколько еще фамилий ушло вместе с той эпохой…

Чтобы понять масштаб инженерной задачи, достаточно взглянуть на конструкцию самого крана. КПМ-32/16 — это сложная пространственная система, в которой каждая деталь работает на устойчивость и безопасность. Высокий четырёхопорный портал позволяет крану перемещаться вдоль причала, оставляя под собой просвет для проезда техники. На портале установлена поворотная платформа с кабиной управления и машинной кабиной, в которой скрываются лебедки, а сверху — длинная коробчатая стрела, уравновешенная массивным противовесом. Вся кинематика — от изменения вылета до подъёма груза — приводится в движение электродвигателями с реостатными схемами пуска.

Механизм подъема монтажного крана состоит из механизма главного подъема грузоподъемностью 32 т и вспомогательного – грузоподъемностью 5 т.

Для того чтобы с ювелирной точностью ворочать огромными агрегатами в тесных трюмах строящихся судов, лебедку основного подъема оснастили двумя приводами. Главный привод мощностью 75 кВт обеспечивает скорость основного подъема 17 метров в минуту, а установочная скорость 0,5 метра в минуту обеспечивается дополнительным микропроводом мощностью 5 кВт. Сопряжение двух двигателей с редуктором лебедки обеспечивается планетарной муфтой за счет разной комбинации блокируемых тормозов. Лебедка вспомогательного подъема имеет скорость 37 метров в минуту и мощность 37 кВт.

За безопасность работы механизма подъема отвечают центробежные выключатели, установленные на электродвигателях, которые отключают их питание при двукратном увеличении оборотов при отказе тормозов.

Отличительной особенностью портального крана КПМ-32/16 является конструкция механизма изменения вылета. Его шарнирно-сочлененная укосина состоит из стрелы, выполненной в виде жесткой коробчатой семнадцатитонной балки, прямолинейного восьмитонного хобота и гибкой оттяжки. Гибкая оттяжка представляет собой два стальных каната, верхние концы которых через балансир присоединяются к заднему плечу хобота, а нижние — через натяжное устройство закрепляются на каркасе.

Соотношение длины элементов шарнирно-сочлененной укосины, положение блоков грузовых канатов и точек крепления этих механизмов на каркасе выбрано так, что при подъеме стрелы от минимального до максимального вылета концевой узел хобота перемещается вверх, а груз при этом движется по траектории, близкой к горизонтальной, отклонения в крайних положениях не превышают 0,8 метра.

Стрела с помощью стреловой тяги соединена с качающимся тридцатитонным коромыслом, на заднем плече которого находится подвижный бетонно-металлический противовес массой примерно 48 т. Конструкция позволяет обеспечить три точки равновесия системы без груза и две точки равновесия с номинальным грузом, который составляет от 32 т до 16 т в зависимости от положения вылета стрелы. Это значительно снижает нагрузку на тормозные механизмы и лебедку механизма изменения вылета.

Лебедка механизма изменения вылета установлена непосредственно на каркасе в отдельном защитном кожухе. Благодаря слаженной работе стрелы и противовеса, для изменения вылета достаточно электродвигателя мощностью всего 11 кВт. Чтобы движение начиналось плавно, в составе редуктора лебёдки установлен массивный маховик, сглаживающий рывки при пуске. Плавность остановки дополнительно обеспечивается наличием двух тормозных механизмов, которые включаются по очереди с задержкой чуть больше секунды, благодаря чему тяжёлая стрела не останавливается рывком.

Выходной вал редуктора лебедки сообщает возвратно-поступательное движение рейке механизма изменения вылета, представляющей собой сварную коробку с двумя зубчатыми рейками. По мере износа зубчатые рейки можно переставлять местами или разворачивать, тем самым увеличивая их срок службы. Крепление рейки к стреле выполнено через демпфер, снижающий динамические нагрузки при пуске и торможении. В совокупности эти чисто механические решения позволяют, без использования сложной электроники, добиться плавности движения стрелы, что так необходимо монтажному крану.

Для предохранения от перегрузки и опрокидывания крана в верхней части его каркаса установлен ограничитель грузового момента (ОГМ). Его механизм состоит из системы блоков и рычагов, сопряженных с канатами главного подъема. Результирующее усилие от веса груза, возникающее при огибании канатом подвижного блока на рычаге ОГМ происходит смещение системы рычагов, уравновешиваемой специальным грузом. Если момент от давления каната на блок превысит момент от веса регулировочного груза, то палец на рычаге через концевые выключатели разомкнет электрическую цепь механизма главного подъема и цепь увеличения вылета.

В зависимости от угла наклона стрелы угол обхвата блоков канатами меняется. За счет этого ОГМ обеспечивает постоянство предельно допустимой грузоподъемности на вылетах от 17 до 8 м и переменную грузоподъемность на вылетах от 30 до 17 м. По сути, перед нами огромный рычажный динамометр, знакомый нам со школьных уроков физики. В современных кранах эту функцию уже реализуют программно за счет датчика угла наклона стрелы и тензодатчика в системе блоков грузовых канатов, но здесь снова удалось обойтись без сложной электроники.

Вспомогательный подъём снабжён аналогичным ограничителем грузоподъёмности. Но его конструкция проще, чем у ОГМ, так как предельный момент не зависит от вылета стрелы, а допустимая грузоподъёмность вспомогательного подъёма не должна превышать 5 т во всех режимах.

Все описанные выше узлы — стрела с хоботом и коромысло с подвижным противовесом, закреплённые на силовом каркасе, а также лебёдки подъёма и изменения вылета — смонтированы на поворотной платформе и вместе образуют поворотную часть крана.

Еще одним крупным элементом поворотной части крана являются кабина управления и машинная кабина. В машинной кабине скрыты подъёмные лебёдки, редукторы и шкафы управления, а в кабине управления размещено рабочее место крановщика. Вы только представьте, какой вид может открываться перед оператором крана с высоты четырнадцати метров на морской порт... Если бы этот вид не сопровождался лязганьем металла, воем электрических машин и изнуряющим жаром от их работы.

Поворотная часть нашего портального крана имеет неограниченный угол поворота. Ее поддержание и центрирование осуществляется опорно-поворотным устройством. Два концентрических круговых швеллера диаметром почти 6 метров образуют сепаратор, в котором крепятся 36 цилиндрических катков. Только оцените его масштаб.

Механизм поворота имеет мощность 45 кВт. Передаточное отношение в нем в сочетании с большим диаметром опоры и высокой инертностью системы оказывает огромные нагрузки на механизмы редукторов. Даже если кажется, что поворотная часть уже остановилась, на деле может оказаться, что в редукторе еще продолжается вращение. Чтобы исключить повреждение редуктора, согласно инструкциям, перед тем как начать поворот в противоположенную сторону, необходимо удерживать поворотную часть на тормозе не менее трех секунд.

Обратите внимание на колонну в центре машинной кабины. Она скрывает в себе токосъемный узел из медных кольцевых токоприемников с подпружиненными графитовыми щетками, который обеспечивает электрическую связь портала с поворотной частью. Такая система проста, но удивительно надёжна. Несмотря на постоянные вибрации, пыль и морскую влажность, токосъёмники уверенно питают лебёдки, приводы и аппаратуру управления поворотной части на протяжении десятилетий.

Поворотная часть крана крепится на массивном сорока трех тонном портале, обеспечивая стабильное вращение верхней части крана под нагрузкой. Такое решение обеспечивает впечатляющую устойчивость машины. Жёсткие коробчатые ноги портала, широкая колея ходовых тележек, позволяющая свободно пропускать под собой два железнодорожных вагона, и массивная поворотная часть образуют пространственную конструкцию с большим запасом прочности. Она сохраняет устойчивость даже при значительных ветровых нагрузках и динамических рывках, а портал уверенно воспринимает наклоняющие моменты при работе стрелы на вылете до 30 метров.

Масса самого крана во много раз превышает массу поднимаемого груза, и это сделано не случайно. При полной массе конструкции в 233 тонны номинальный груз 32 т составляет всего около 14% от веса машины. Во время приёмочных испытаний кран кратковременно проверяют повышенной нагрузкой — 40 т (перегрузка 25%), что всё равно не превышает 18% его собственной массы. На этой фундаментальной устойчивости построена вся механика крана — от поворотного механизма до уравновешивающей системы стрелы.

Вся эта стальная махина способна передвигаться по рельсовому пути со скоростью до 30 метров в минуту на четырёх ходовых тележках, каждая из которых оснащена индивидуальным 11 кВт приводом. Такое решение позволяет порталу компенсировать неровности рельсового пути и исключает перекос конструкции при движении. При работе крана нагрузки на отдельные ходовые тележки могут превышать сотню тонн.

Портальный кран имеет большую подветренную площадь. Несмотря на его огромную массу, давление морского ветра может достигнуть такой величины, при которой кран легко сдвигается с места. Чтобы избежать подобных случаев, ходовые тележки оснащены противоугонными захватами для крепления к рельсам. А в кабине управления имеется сигнализация от анемометра, непрерывно измеряющего скорость ветра.

Общее питание крана осуществляется от сети переменного трехфазного тока через специальные штепсельные колонки, расположенные вдоль подкранового пути. Напряжение подается при помощи гибкого шлангового кабеля, укладываемого в кабельный барабан с грузовым приводом. Свободное вращение барабана при наматывании кабеля возможно благодаря кольцевому токоприемнику на его оси. Во время движения крана кабель разматывается с барабана, поднимая противовес через тросовый привод. Чтобы при переключении к следующей штепсельной колонке намотать кабель обратно на барабан, достаточно ослабить ленточный тормоз, удерживающий груз.

Механизмы крана приводятся в движение электродвигателями с фазным ротором типа MTB, MTF и MTH. Управление двигателями осуществляется с помощью командоконтроллеров, представляющих собой многопозиционные кулачковые механические переключатели. Оператор крана поворачивает рукоятку командоконтроллера в нужное положение, приводя в движение кулачковые шайбы. Гребни на кулачковых шайбах способны размыкать контактные группы, формируя определенные комбинации управляющих напряжений для силовых цепей.

Плавность пуска электродвигателей достигается за счет регулирования активного сопротивления в цепи их роторов. Концы трехфазной обмотки ротора через контактные кольца и щетки подключены к блоку пусковых и регулировочных сопротивлений. Эти сопротивления больше похожи на приличных размеров электрический обогреватель.

Включение добавочного сопротивления в цепь ротора на низкой скорости увеличивает пусковой момент и ограничивает пусковой ток. Постепенное шунтирование этого сопротивления по мере разгона позволяет регулировать частоту вращения. Добавляя сопротивление во время вращения, можно осуществлять торможение двигателя.

Платой за простоту такого способа управления является низкое КПД. Очень много энергии превращается в тепло регулировочными сопротивлениями.

Несмотря на возраст и архаичность технических решений, такие краны до сих пор можно встретить в портах и на верфях по всей нашей стране. Некоторые из них отправляются на металлолом, уступая дорогу «молодым» машинам, другие проходят глубокую модернизацию и получают вторую жизнь. Нашему крану повезло, можете не волноваться за него.

Портальный монтажный кран «Кировец» — стальной двухсоттридцатитрехтонный красавец, наследие былой высокоразвитой цивилизации. Громоздкий, шумный, мощный — он воплощает инженерную философию СССР, когда надёжность и функциональность достигались хитроумной механикой и простыми релейными схемами. Построенный в середине 70-х годов прошлого века, десятилетиями без устали трудится, прославляя своих великих создателей, он останется памятником ушедшей эпохи советской индустриальной мощи.

И, может быть, когда в следующий раз вы будете любоваться пейзажем портового города и среди множества мачт и грузовых стрел узнаете силуэт нашего старого знакомого — портального крана КПМ-32/16, помашите ему рукой, передавайте привет...

Автор: OldFashionedEngineer

Написано при поддержке Timeweb Cloud.

Больше интересных статей и новостей в нашем блоге на Хабре и телеграм-канале.