Pop pop boat

Această intrare pe tema jucăriilor este doar o schiță . Contribuiți la îmbunătățirea acestuia în conformitate cu convențiile Wikipedia .

O barcă pop pop.

Pop pop barca este o jucărie foarte simplă, de obicei din tablă și fără părți în mișcare care se mișcă folosind principiul reacției impulsive. Ca sursă de energie, folosește o sursă de căldură, adesea o lumânare, care încălzește apa dintr-un rezervor. Când se formează abur, acesta scapă prin două tuburi situate în spatele corpului, împingând barca înainte și producând zgomotul tipic pop pop . Primele exemple ale acestor jucării datează din anii 1800 , dar erau destul de răspândite în jurul anului 1920 .

Constructie

O barcă pop pop de casă cu un cazan cu bobină

Barcile pop pop comerciale erau de obicei fabricate din tablă . Coca bărcii poate fi realizată din orice material care plutește. Barcile pop pop de casă sunt adesea fabricate din lemn.

Motorul bărcii constă dintr-un cazan cu una sau mai multe țevi de eșapament. Deși poate fi utilizată o singură conductă de deșeuri, soluția cu două conducte este cea mai frecvent utilizată. Acest lucru se datorează faptului că cazanul și conductele de evacuare trebuie umplute cu apă și utilizarea a două conducte permite injectarea apei într-o conductă, în timp ce aerul din interiorul motorului poate scăpa prin cealaltă conductă. Este mai dificil să eliminați aerul din interiorul cazanului și să umpleți complet un singur tip de țeavă de evacuare. Cazanul și conductele de eșapament sunt de obicei realizate din metal, cum ar fi staniu sau cupru.

Designul cazanului poate varia. Pot fi recipiente metalice obișnuite sub formă de cutie sau cilindru. Un cazan mai eficient poate fi realizat prin utilizarea unei plăci metalice al cărei vârf este o diafragmă ușor concavă dintr-un metal foarte subțire și elastic. Multe bărci pop pop folosesc un singur tub metalic, care este format într-o bobină în centru și cu terminale drepte pe ambele capete pentru a forma evacuările. Bobina în acest caz funcționează ca un cazan. Un element de încălzire de un fel este plasat sub cazan. În mod obișnuit lumânări sau arzătoare de ulei mici.

Istorie

Proiectare motor pop-pop, dintr-o cerere de brevet depusă de Thomas Piot în 1891.

Motorul cu membrană, dintr-o cerere de brevet depusă de Paul Jones în 1934.

Motor cu bobină, dintr-o cerere de brevet depusă de William Purcell în 1920.

Creditul pentru prima barcă pop pop este de obicei acordat unui francez pe nume Thomas Piot. În 1891, Piot a depus o cerere de brevet din Marea Britanie pentru o barcă simplă pop pop folosind un cazan mic și două țevi de eșapament. ^{[1] [2]} Un articol din 1975 al lui Basil Harley menționează o barcă similară văzută într-un jurnal francez din 1880, indicând faptul că acest tip de jucărie ar fi putut exista cu mulți ani înainte de brevetul Piot. ^{[ fără sursă ]}

În 1915, un american numit Charles J. McHugh a depus o cerere de brevet pentru tipul de motor cu membrană, ceea ce a reprezentat o îmbunătățire a designului Piot. ^[3] În 1920, William Purcell a depus un brevet pentru tipul de motor cu bobină tubulară. ^[4] Acest tip de motor a fost utilizat în mod obișnuit de-a lungul anilor în bărcile pop pop de casă, datorită simplității sale de construcție. Cartea Cub Scout (publicată de Boy Scouts of America ) conținea un proiect numit „Jet Boat”. Acest proiect utilizează un tip de motor cu bobină bazat pe designul lui Purcell, introdus într-o carenă de lemn. Multe bărci comerciale pop au folosit acest tip de motor, datorită costului său redus.

McHugh a depus un alt brevet în 1926. Acesta a fost din nou un design cu motor cu membrană, perfecționat pentru a fi mai ușor de fabricat. ^[5] În 1934, Paul Jones a depus un brevet pentru un alt design de membrană care ar putea fi produs industrial cu piese simple turnate. ^[6]

Multe bărci pop pop produse în anii 1920 aveau o singură țeavă de evacuare. Proiectele care utilizează două țevi de scurgere sunt mai ușor de umplut și au fost mult mai frecvente de-a lungul anilor.

Barcile Pop Pop au fost populare de mulți ani, în special în anii 1940 și 1950. Pop bărcile au scăzut în popularitate împreună cu alte jucării din tablă în a doua jumătate a secolului al XX-lea, deoarece jucăriile din plastic au preluat o mare parte din piață. Deși nu mai sunt produse în atât de multe exemple, ele continuă să fie produse. Aceste jucării vin în multe varietăți. Unele sunt foarte simple și ieftine, în timp ce altele sunt mult mai decorate și mai artistice. Ca și în cazul multor jucării, bărcile pop pop sunt adesea căutate de colecționari, iar prețurile plătite variază în funcție de raritate și design.

Principiul de funcționare

Animație care arată ciclul de funcționare a motorului într-o barcă pop-pop

O barcă pop pop este alimentată de un motor termic foarte simplu. Acest motor constă dintr-un cazan mic, conectat la o conductă de evacuare. Când se aplică căldură pe cazan, apa din cazan se evaporă, producând abur. Aburul în expansiune este împins brusc din cazan, făcând un sunet „pop” și împinge o parte din apă din țeava de eșapament, propulsând barca înainte. Cazanul este acum uscat și, prin urmare, nu poate genera mai mult abur. Momentul coloanei de apă fierbinte din conducta de evacuare (direcționat spre exterior) creează un vid în interiorul cazanului (cu o presiune mai mică decât atmosferică), generând un reflux de apă rece către cazan (direcționat către interior). În cazul unui motor cu membrană, cazanul se umflă și în exterior în acest moment, provocând, de asemenea, un sunet. Presiunea din afara cazanului forțează acum apa în cazan. Apa fierbe apoi ciclul se repetă. Zgomotul popping este mai pronunțat atunci când utilizați un cazan cu membrană, cazanele cu bobină sunt mult mai silențioase.

Aerul din cazan poate acționa ca sursă și susține mișcarea oscilantă a apei, dar dacă intră prea mult aer în cazan, oscilația se va opri, deoarece toată apa a fost deplasată și nu se mai poate genera abur. Apa conține aer dizolvat, care se poate acumula în motor în timpul funcționării. Prin urmare, motoarele trebuie să „explodeze” periodic în aer pentru a funcționa mult timp. ^[7]

La bărcile pop-pop cu două țevi de scurgere, apa este expulzată din ambele țevi în timpul primei faze a ciclului și aspirată de ambele în timpul celei de-a doua faze. Apa nu circulă printr-o conductă și nu iese prin cealaltă. Analogul de ardere internă al motorului pop pop boat este Pulsoreactorul .

Pop pop boat cu accesorii. (Lumânarea topită în „tigaie” cu un fitil aprins oferă sursa de căldură)

Funcționarea bărcii pop pop poate părea surprinzătoare, deoarece ne-am putea aștepta ca, dacă apa intră și iese prin conducta de scurgere, barca ar trebui să se legene pur și simplu înainte și înapoi. Dar, în timp ce apa expulzată are cu sine impuls , care trebuie echilibrat (prin a treia lege a lui Newton ) dintr-un moment opus de către barcă, apa aspirată intră rapid în rezervorul cazanului și își transferă cantitatea de motocicletă pe barcă. Forța inițială de reacție de pe barcă (care ar trage-o înapoi) este apoi anulată de împingerea apei pe măsură ce lovește interiorul cazanului. Rezultatul este că afluxul de apă nu provoacă o forță apreciabilă pentru a reveni la barcă. ^[8] Sistemul funcționează deoarece viteza sau impulsul apei calde care se scurge în conducte este mai mare decât viteza apei curgătoare.

Unii autori au susținut că motivul pentru care funcționează barca pop pop este că apa care este evacuată din spatele bărcii formează un jet îngust, în timp ce apa care este aspirată în a doua jumătate a ciclului este aspirată din toate direcțiile. . ^{[9] [10]} Această asimetrie poate fi văzută și în felul în care o lumânare se stinge: este ușor să stingi o lumânare suflând pe ea, deoarece tot aerul expulzat se mișcă într-un jet direcțional concentrat. Cu toate acestea, este dificil să se stingă flacăra prin aspirarea aerului, aerul aspirat provenind din toate direcțiile. ^[11] Această observație, deși este corectă, poate fi înșelătoare ca explicație a motivului pentru care barca pop pop merge înainte. Asimetria formelor de intrare și ieșire este o consecință a vâscozității apei, în timp ce barca ar putea funcționa într-un fluid ideal . ^[8] De asemenea, pe măsură ce trec prin drenuri, atât apa de intrare cât și cea de ieșire poartă același moment (în direcții opuse), față de barcă. Diferența importantă este că momentul fluxului de ieșire este expulzat, în timp ce momentul fluxului de intrare este transferat în curând pe barcă. ^[8] Asimetria de aspirație / suflare face barca mai eficientă, chiar dacă nu este principiul pe care operează.

Fizica operațiunii pop-boat este foarte asemănătoare cu cea a „ sprinklerului Feynman ”, un sprinkler scufundat care se vede că se învârte slab sau deloc pe măsură ce se trage apă prin el. În ambele cazuri, forța de reacție pe dispozitivul solid cauzată de aspirația fluidului este echilibrată de fluidul care intră în dispozitiv. ^{[8] [12]} Comparativ cu dimensiunea sa mică, viteza relativă este echivalentă cu aproximativ 30 de noduri .

Curiozitate

Această jucărie apare și în filmul de animație Ponyo on the Cliff (2008) de Hayao Miyazaki .

Notă

Elemente conexe

• Motor cu aburi
• Pulsoreactor

Alte proiecte

• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre pop pop boat

linkuri externe

• Proiect în italiană , pe ulisse.sissa.it . Adus pe 9 noiembrie 2009 (arhivat din original la 12 iunie 2008) .
• Paginile Pop Pop , pe nmia.com .
• Mod simplu de a construi în engleză , pe sciencetoymaker.org .
• Unele videoclipuri , pe youtube.com .
• 4physics.com , http://www.4physics.com/phy_demo/pop-pop_boats/steam_engine/flash-boiler-a.html Titlu lipsă pentru URL-ul url ( ajutor ) .
• poppopman.co.uk , http://www.poppopman.co.uk Titlu lipsă pentru URL-ul url ( ajutor ) .

Portal de inginerie

Portal mecanic