Digg StumbleUpon LinkedIn YouTube Flickr Facebook Twitter RSS Reset

Походная печка «Улита»

Походная печка УЛИТА

Декабрь 2015. Курс Евро 77 рублей, Доллар 70,5 рублей.

Тем кто любит отдыхать на природе подальше от шумных городов требуется готовить еду и делать чай. При этом если есть костёр, много дров и костровая посуда, то проблем нет. Но чаще удобнее приготовить еду и питьё затратив при этом небольшое количество топлива.

Для этих целей применяются различного рода нагревательные приборы. Можно приобрести газовую плитку, запастись газовыми баллонами и не знать проблем.

Преимущества газовой горелки:

  1. Высокое качество газовой смеси позволяет максимально полно и без копоти сжигать газ.
  2. Высокая температура пламени, соответственно малое время на кипячение 1 литра воды.
  3. Малый вес горелки и самого газа.
  4. Одного цангового баллона 220 грамм достаточно для приготовления еды и чая на двух взрослых людей на 1 сутки.
  5. Независимость от места пребывания, газ и плитка всегда с собой.

Недостатки газовой горелки:

  1. Цена бюджетной плитки с ветрозащитным экраном около 800 рублей.
  2. Баллоны необходимо покупать, например цанговый баллон сейчас стоит в районе 110 рублей за 220 грамм сжиженного газа.
  3. Нужно рассчитывать количество баллонов на весь срок путешествия.
  4. И самое неприятное для людей которые ездят на метро — это запрет на провоз газовых баллонов. Сейчас на каждой станции стоят усиленные пункты досмотра с металл детекторами. Совсем не хочется менять маршрут и добираться наземным транспортом до вокзала.

Другой вариант нагревательного прибора это переносная дровяная печка (щепочница).

По моему мнению сравнивать между собой газовую горелку и дровяную печку нельзя, это сравнение будет некорректно.

Основной характеристикой любого нагревательного прибора является время за которое можно вскипятить 1 литр воды (или любой другой удобный вам объём).

В газовой горелке сжигается газ — оптимально подготовленный, очищенный, с высокой энергией сгорания.

А в печке будет сгорать топливо не всегда самого высокого качества, и поэтому время кипячения может очень сильно плавать.

 

В сети есть множество вариантов печек различных размеров и стоимости. Проанализировав их все достоинства и недостатки я вывел для себя список требований к печке:

1) Т.к. география моих походов выходного дня (ПВД) это Санкт-Петербург и Ленинградская область, то окружающая среда в этих краях преимущественно влажная, дожди, туманы, высокая влажность воздуха. Поэтому печка должна хорошо переваривать влажное топливо.

2) Печка не должна коптить, или коптить но самую малость. На костре копоти на посуде образуется очень много.

3) Печка должна быть безопасной в использовании. С газовой плиткой с ветрозащитным экраном мне так и не удалось договориться, по своей забывчивости я неоднократно обжигал руки о ветрозащитный экран.

4) Печка должна быть устойчивой.

Исходя из вышесказанного и проделав серию экспериментов с различными вариантами конструктива, я пришел к окончательному варианту печки.

Первый вариант печки состоял из жестяной банки для чая, банки из под ананасов и топки из нержавеющей кружки с 12 отверстиями диаметром 10 мм сверху и снизу.

Первый вариант печкиФото первого варианта

Печка в работе:

Достоинства:

  1. Простота конструкции и малый вес
  2. Вентилятор защищен от инфракрасного излучения дна топки, все излучение отражается от дна чайной банки обратно.

Недостатки:

  1. Больший объем нежели у единой конструкции.
  2. Поток воздуха от вентилятора к топке претерпевает надлом под прямым углом, в результате чего пламя более неравномерное.
  3. Малая устойчивость конструкции, т.к. было 3 этажа — основание — топка — держатель посуды.

Держатель посуды также имел несколько вариантов

Первый на фото выше по тексту

Подставка первый вар. вид 2

Подставка первый вар. вид 1

Вар. 2 — фото держателя

PHOTO_20160507_154757Вар. 3 окончательный — фото держателя

Второй вариант печки был призван увеличить устойчивость.

Топка осталась та же, изменилась конструкция основания.

Была использована старая алюминиевая кастрюля на 2,5 литра. Кастрюля распилена пополам, в дне вырезан круг для вентилятора. Вентилятор и топка находятся на одной вертикальной оси.

Вариант 2

Достоинства:

  1. Устойчивость возросла из-за большей площади основания, но недостаточно.
  2. Появился новый положительный эффект — т.к. вентилятор при своей работе не только проталкивает лопастями воздух вперёд, но также и закручивает его по оси своего вращения. Поэтому пламя внутри топки имело форму вихря и ударяло непосредственно в центр посуды.

Недостатки:

  1. Большая высота конструкции
  2. Инфракрасное излучение поступающее от дна топки расплавило вентилятор. Хотя расстояние между вентилятором и топкой составляло не менее 10 см.

Представляю вашему вниманию

Печка УЛИТА.

Печка вид спереди

Печка вид сверху

Печка вид сбоку

Она имеет трёхслойную конструкцию, благодаря чему наружный слой при работе совсем не нагревается и печку можно брать голыми руками и переносить не боясь обжечься.

Масса печки из оцинковки 0,3 мм с одним комплектом из 3-х АА аккумуляторов составляет 654 грамма.

Печка имеет поддув при помощи стандартного компьютерного вентилятора на 12В с размерами 80х80х25 мм. Вентилятор включен на 5В для того чтобы обеспечить минимальный необходимый воздушный поток и снизить энергопотребление от аккумуляторов.

Все элементы конструкции выполнены из широко доступных материалов.

Топка выполнена из походной кружки из нержавеющей стали объемом 400 мл. В Ленте была куплена кружка за 89 рублей, наружным диаметром она 78 мм и высотой 98 мм. Выполнение топки из нержавеющей стали очень важно, т.к. другой материал быстро прогорит, а нержавейка показала себя с наилучшей стороны. После множественных топок кружка только изменила цвет полностью сохранив при этом форму и состояние поверхности.

IMG_20151124_203315

Исходный материал

Топкафото топки

Топка имеет 2 ряда отверстий на боковой стороне по кругу сверху и снизу по 12 отверстий диаметром 10 мм.

В нижний ряд отверстий поступает воздух раздувающий угли, создающий основное пламя и по совместительству выдувающий пепел из топки.

В верхний ряд отверстий поступает воздух для дожигания газов для минимизации образования копоти. Я его называю — дожигатель.

Второй диаметр от центра после топки выполнен из консервной банки от ананасов 850 мл стоимостью (вместе с ананасами) 110 рублей. После вскрытия банки ножом по радиусу кружки, продукт можно употребить, а банку сполоснуть и использовать в качестве основы для печки.

IMG_20151124_202628

фото банки ананасов

Третий диаметр от центра выполнен из листовой жести. От толщины этого слоя зависит основная масса изделия, поэтому при наличии тонкой жести, как у консервной банки, можно получить минимальную массу печки. У меня же была только кровельная оцинкованная жесть толщиной 0,6 мм, поэтому масса в моём случае больше чем могла бы быть, это следует учитывать при анализе конечного результата.

Печка_с_бумажным_кожухом 1 Печка_с_бумажным_кожухом 2 Печка_с_бумажным_кожухом_сверху Печка_с_бумажным_кожухом_сзади Печка_с_бумажным_кожухом_слева Печка_с_оцинк._кожухом_изнутри Печка_с_оцинк._кожухом_с_батареек_сборка Печка_с_оцинк._кожухом_снизу Печка_с_оцинк._кожухом_со_стороны_топки Печка_с_оцинк._кожухом_со_стороны_топки_охлажд_дна Печка_с_оцинк._кожухом_спереди Печка_с_оцинк._кожухом_спереди_сборка

фото наружного блока в состоянии сборки

Форма печки напоминает улитку, поэтому и назвали её УЛИТА. Т.к. воздушный поток от вентилятора небольшой, то и ширину воздушного канала пришлось сделать по больше, чтобы снизить сопротивление. К тому же при широком канале условия входа воздуха в канал от вентилятора улучшаются (по моему умозаключению).

Воздушный поток на минимальных оборотах выбран не случайно. При работе вентилятора на полных оборотах пламя горит очень шумно и копоти не образуется совсем, вроде бы это плюс. Но при этом струя воздуха ударяет снизу из топки в посуду и создает воздушную прослойку между огнём и посудой. Поэтому 1 литр воды вскипел еле-еле только через 40 минут, а это никуда не годится. При снижении напряжения питания вентилятора до 5В обороты и потребляемый ток снижается и количество подаваемого воздуха в топку и дожигатель. Угли при этом также эффективно раздуваются, пламя плотнее прилегает к посуде и эффективно передает своё тепло. Пламя при этом не сильно дрожит и не шумит.

Для питания вентилятора выбрана не очевидная схема. Если подключить вентилятор к четырём 1,5В батарейкам, то сначала вентилятор будет дуть сильнее чем нужно, потом как раз, и по мере разряда батареек он полностью остановится, а это крайне нежелательно. Хотя в нашем случае перегрева и не случиться, благодаря трехслойной конструкции, но пламя точно погаснет. Поэтому нашему вентилятору требуется стабилизированное питание напряжением 5В.

Для получения стабилизированного напряжения 5 вольт использована плата DC-DC конвертера купленная на алиэкспресс. Её характеристики таковы: входное напряжение от 0.9В до 5В, выходное 5В. Макс. выходной ток 500 мА, при входном напряжении от 3,5В и выше.

DCDC

Также для унификации системы питания применена схема на 2 источника с переключателем. Применены 2 бокса один на 3 батареи типа АА, второй на одну 18650. Эти элементы питания наиболее ёмкие и часто встречающиеся. Я использую ручные фонари с аккумуляторами 18650. У меня всегда с собой есть запасной аккумулятор, а если что можно и поставить три обычные пальчиковые батарейки.

Батареи 2

 

Расстояние между топкой и дном банки составляет около 15 миллиметров. Если это пространство оставить пустым, то при работе печки дно очень сильно разогревается и выжигает траву под печкой или если поставить печку на пенёк, то он обугливается.

Чтобы этого не произошло был сделан теплоотражающий экран высотой 7,5 миллиметров от дна из той же оцинковки что и корпус. Для равномерного охлаждения экрана двумя потоками воздуха, снизу было сделано ещё одно впускное отверстие высотой 15 мм на противоположной стороне от основного впускного канала. Теперь при работе печи экран активно охлаждается и дно разогревается незначительно, примерно до 60-80 градусов.

Теплозащитный экран

Теплозащитный экран 2

Выкройку я печатаю на струйном принтере в масштабе 1:1 на самоклеящейся бумаге и потом наклеиваю на лист оцинковки. Далее ножницами по металлу вырезаю все комплектующие. По разметке накерниваю отверстия и провожу сверловку. Отверстия для батарейных отсеков и вентилятора делаю диаметром 3 мм, остальные под диаметр вытяжных заклёпок, в моём случае это 4 мм.

Изображение выкройки

Выкройка Печки

Выкройка Печки — Масштаб 1 к 1

При изготовлении корпуса из оцинковки толщиной 0,3 мм все элементы легко вырезаются ножницами с высокой точностью. Первый вариант печки был выполнен из оцинковки 0,6 мм и там приходилось кривые выпиливать лобзиком. После сборки герметизация стыков не требуется, т.к. давление воздуха там не большое, а каналы широкие поэтому потери минимальные.

Сверху при сборке присоединяется козырёк для защиты вентилятора и батарейных отсеков от пепла и горящих искр вылетающих из топки.

При эксплуатации печки установлено, что высоту подставки желательно делать минимально-достаточной для подбрасывания чурочек, а это около 2,5 сантиметров.

Для быстрого закипания воды требуется устанавливать печь в защищённом от ветра месте. Тогда время закипания 1 литра воды будет около 9 минут, в зависимости от применяемой древесины.

Подставку можно изготовить из стальной проволоки. Я использую сварочный электрод диаметром 3 мм, длиной около 346 мм пассатижами снимаю с него обмазку и зачищаю наждачкой. Отмечаю центр электрода 173 мм, от него откладываю в каждую сторону по 50 миллиметров, делаю отметки и откладываю от них ещё по 27 (22 для высоты подставки 25 мм) миллиметров, отмечаю. Опираясь серединой заготовки на кружку-топку сгибаю её до получения дуги радиусом равном банке-опоре. Далее пассатижами сгибаю под прямым углом заготовку до получения формы представленной на фото.


Получилось две заготовки. Теперь их нужно соединить в единую конструкцию. Для этого усы одной заготовки загибаем на 1,5 мм внутрь с каждой стороны относительно плоскости радиуса подставки. У другой на 1,5 мм наружу. И совмешаем заготовки до получения конструкции на фото

Подставка

Заготовки связываем вязальной стальной проволокой до получения единой конструкции.

Концы усов немного подгибаем вверх. Теперь самое сложное-нужно совместить подставку с основанием при необходимости подгибая пассатижами до нужной устойчивости.

Всё теперь можно устанавливать любую посуду с плоским дном- сковородку, кастрюлю, чайник. Посуда с малым диаметром стоит на внутренней опоре, сковородка дополнительно опирается на наружные усы.

Подготовка к запуску

Контрольный запуск

По поводу копоти на посуде, то суровая реальность внесла свои коррективы и как не хотелось от неё избавиться полностью, то она всё равно есть хоть и в меньшей степени нежели на открытом огне.

17 января 2016

Выехали вечером за город где провели серию экспериментов с печкой чурочницей.

Эксперимент первый:

Струя пламени газового паяльника зажгла пять чурочек расположенных вертикально, поддув был включён.

После розжига добавлялись чурочки по одной по мере прогорания до закипания чайника. В результате для закипания чайника, 1 литра воды, потребовалось 12 чурочек, включая растопочные пять штук. Температура окружающего воздуха -12 градусов.

Эксперимент 2:

Проведена оценка интервалов времени подачи чурочек в топку после растопки.

В результате, получены интервалы:

50 секунд идеально для варки риса, чурочка успевает прогореть. Пламя небольшое.

40 секунд. Пламя от свежей чурочки быстро разгорается и затем яркость снижается. Чурочки успевают прогорать, но для быстрого закипания чайника пламя недостаточное.

30 секунд. Пламя сильное, нагрев идёт интенсивно, но чурочки не успевают прогореть. Поэтому может произойти переполнение топки.

Поэтому потребуется чередовать интервалы 30-40-30-40 для интенсивного закипания чайника.