"Stirlingistä" ja opiskelijasta ...
Aluksi sukunimi Stirling on melko yleinen sekä Englannissa että Skotlannissa. Eli jos siellä on Stirlingin linna, niin miksi ei olisi "Mr. Stirling"? Ja juuri sellainen henkilö - skotlantilainen pappi Robert Stirling sai 27. syyskuuta 1816 brittiläisen patentin moottorille, jolla ei ollut mitään tekemistä höyrykoneen kanssa! Lisäksi hänen mukaansa nimetty moottori osoittautui ainutlaatuiseksi, koska se pystyi toimimaan mistä tahansa lämmönlähteestä!
Robert Stirling.
Vuonna 1843 hänen poikansa James Stirling käytti isänsä moottoria tehtaassa, jossa hän työskenteli insinöörinä. No, jo vuonna 1938 luotiin stringlejä, joiden teho oli jopa 200 hv. ja hyötysuhde 30 prosenttia.
Tämän moottorin toimintaperiaate on vaihdella käyttönesteen lämmitystä ja jäähdytystä täysin suljetussa sylinterissä. Tyypillisesti käyttöneste on ilma, mutta vetyä ja heliumia sekä freoneja, typpidioksidia, nesteytettyä propaani-butaania ja jopa vettä voidaan käyttää. Lisäksi se pysyy nestemäisenä koko termodynaamisen syklin ajan. Toisin sanoen moottorin suunnittelu on äärimmäisen yksinkertainen ja käyttää kaasujen tunnettua ominaisuutta: lämmityksestä niiden tilavuus kasvaa, jäähdytyksestä se pienenee.
Yksi monista kotitekoisista herkuista.
Stirling-moottori käyttää ... "Stirling-sykliä", joka termodynaamisen tehokkuuden suhteen ei ole huonompi kuin Carnot-sykli, vaan sillä on jopa joitain etuja. Joka tapauksessa "Stirling-sykli" mahdollistaa toimivan moottorin, joka on valmistettu tavallisesta peltipurkista vain parissa tunnissa.
Beta-sekoituslaite.
Itse "Stirling-sykli" sisältää neljä päävaihetta ja kaksi siirtymävaihetta: lämmitys, laajennus, siirtyminen kylmälähteeseen, jäähdytys, puristus ja siirtyminen lämmönlähteeseen. No, saamme hyödyllistä työtä lämmitetyn kaasun tilavuuden laajentamisessa.
Vaihe 1.
Vaihe 2.
Vaihe 3.
Vaihe 4.
Beta-tyypin Stirling-moottorin käyttöjakso: a - iskumäntä; b - työmäntä; c - vauhtipyörä; d - tulipalo (lämmitysalue); e - jäähdytysrivat (jäähdytysalue).
Se toimii näin: on kaksi sylinteriä ja kaksi mäntää. Ulkoinen lämmönlähde - ja se voi olla jopa polttava puu, jopa kaasupoltin, jopa auringonvalo - nostaa kaasun lämpötilaa lämmönvaihtosylinterin alaosassa. Syntyy painetta ja se työntää työmäntä ylöspäin, eikä syrjäyttävä mäntä istu tiukasti sylinterin seiniä vasten. Lisäksi vauhtipyörä rullaa sitä alaspäin.
Stirling-kaavio peltipurkista.
Tässä tapauksessa kuuma ilma sylinterin pohjasta tulee jäähdytyskammioon. Työkammiossa se jäähtyy ja supistuu, ja sitten työmäntä syöksyy alas. Syrjäytysmäntä nousee ylös ja siten jäähdytetty ilma siirtyy pohjaan. Siten sykli toistetaan. Stirlingissä työmännän liikettä siirretään 90° suhteessa syrjäytysmäntään.
Kuva Stirlingistä tölkistä.
Ajan myötä ilmestyi monia erilaisia "stirlingejä", jotka on nimetty kreikkalaisten aakkosten kirjainten mukaan: alfa, beta, gamma, joilla on eroja työsyklissä. Peruserot niiden välillä ovat pieniä ja johtuvat sylinterien sijainnista ja mäntien koosta.
Stirling-moottori lineaarigeneraattorilla.
Alpha stirlingissä on kaksi erillistä voimamäntä eri sylintereissä: kuuma ja kylmä. Sylinteri kuumamännällä on lämmönvaihtimessa, jonka lämpötila on korkeampi ja sylinteri kylmämännällä, vastaavasti, kylmemmässä. Regeneraattori (eli lämmönvaihdin) sijaitsee kuuman ja kylmän osan välissä.
Beta-styrlingissä on vain yksi sylinteri, toisesta päästä kuuma ja toisesta kylmä. Mäntä liikkuu sylinterin sisällä (josta teho poistetaan) ja syrjäyttäjä, joka muuttaa sen kuuman alueen tilavuutta. Kaasu pumpataan sylinterin kuumaan osaan sylinterin kylmästä osasta regeneraattorin kautta.
Gamma Stirlingissä on myös mäntä ja syrjäin sekä kaksi sylinteriä - kylmä (missä mäntä liikkuu, josta teho poistetaan) ja kuuma (jossa syrjäytin liikkuu, vastaavasti). Regeneraattori on ulkoinen, tässä tapauksessa se yhdistää toisen sylinterin kuuman osan kylmään ja samanaikaisesti ensimmäiseen (kylmään) sylinteriin. Sisäinen regeneraattori on tässä tapauksessa osa syrjäyttäjää.
On olemassa Stirling-moottorin lajikkeita, jotka eivät kuulu näihin kolmeen klassiseen tyyppiin: esimerkiksi pyörivä Stirling-moottori, joka on ratkaissut tiiviysongelmat ja jossa ei ole kampimekanismia, koska se on pyörivä.
Mitä ovat hyvät stringit ja miksi ne ovat huonoja? Ensinnäkin ne ovat kaikkiruokaisia ja voivat käyttää mitä tahansa lämpötilaeroa, myös valtameren eri vesikerrosten välistä lämpötilaeroa. Palaminen niissä on luonteeltaan pysyvää, mikä varmistaa polttoaineen tehokkaan palamisen, mikä tarkoittaa, että sen ympäristöystävällisyys on korkeampi. Lisäksi siinä ei ole pakokaasua. Pienempi melutaso - ei "räjähdyksiä" sylintereissä. Vähemmän tärinää, esimerkiksi beetasekoitus. Stirling ei kuluta käyttönestettä. Moottorin rakenne on erittäin yksinkertainen, se ei vaadi kaasunjakelumekanismeja. Et tarvitse käynnistintä, kuten et tarvitse vaihteistoa.
Yksinkertaisuus ja useiden "herkkien" solmujen puuttuminen tarjoavat "stirlingille" ennennäkemättömän suorituskyvyn kaikille muille moottoreille kymmenien ja satojen tuhansien tuntien jatkuvassa käytössä.
Ruotsalainen sukellusvene Gotland.
Stirlingit ovat erittäin taloudellisia. Aurinkoenergian muuntaminen sähköksi sekoituksella antaa siis suuremman hyötysuhteen (jopa 31,25 %) kuin höyrykäyttöiset lämpökoneet. Tätä varten "stirling" asennetaan parabolisen peilin fokukseen, joka "seuraa" aurinkoa niin, että sen sylinteri kuumenee jatkuvasti. Juuri tällaiselle Kalifornian asennukselle saatiin yllä mainittu tulos vuonna 2008, ja nyt sinne rakennetaan suurta Stirling-aurinkoasemaa. Voit kiinnittää ne masuunien vaippaan ja sitten jatkuva harkkoraudan sulattaminen antaa meille paljon ... halpaa energiaa, koska nyt tämä lämpö menee hukkaan!
Stirlingin haittapuoli on yleensä yksi. Se voi ylikuumentua ja sitten se epäonnistuu välittömästi. Lisäksi korkean hyötysuhteen saavuttamiseksi sylinterissä on oltava kaasua erittäin korkeassa paineessa. Vety tai helium. Ja tämä on kaikkien sen työyksiköiden ja erityisen korkean lämpötilan voiteluaineen poikkeuksellinen tarkkuus. No, mitat ... ICE-polttokammiota ei tarvita. Stirling ei voi elää ilman häntä! Ja tämä on ylimääräinen tilavuus ja eristys- ja jäähdytysjärjestelmä!
Soryu on japanilainen Stirling-moottorilla toimiva sukellusvene.
Kuitenkin tärkeysjärjestyksen muutos tulee todennäköisesti tieltä Stirling-moottoreille. Jos ympäristöystävällisyys on eturintamassa, on mahdollista sanoa hyvästit polttomoottorille lopullisesti. Lisäksi heillä on suuria toiveita lupaavien aurinkovoimaloiden luomisesta. Niitä käytetään jo autonomisina generaattoreina turisteille. Ja jotkut yritykset ovat käynnistäneet tavanomaisella kaasuliesipolttimella toimivien styrlingien tuotannon. NASA harkitsee myös Stirling-pohjaisia sähkögeneraattoreita, jotka käyttävät ydin- ja radioisotooppilämpölähteitä. Erityisesti tällaista sekoitinta yhdessä sähkögeneraattorin kanssa suunnitellaan käytettäväksi NASAn suunnittelemassa avaruusmatkassa Titaniin.
Soryu - asettelu.
Mielenkiintoista on, että jos käynnistät Stirling-moottorin peruutustilassa, eli käännät vauhtipyörää toisesta moottorista, se toimii jääkaapina (käänteinen Stirling-sykli), ja juuri nämä koneet ovat osoittautuneet erittäin tehokkaiksi nesteytettyjen aineiden tuottamiseen. kaasut.
No, nyt, koska sivustomme on sotilaallinen, huomaamme, että stirlingit testattiin ruotsalaisilla sukellusveneillä jo viime vuosisadan 60-luvulla. Ja sitten vuonna 1988, stirlingistä tuli Nakken-luokan sukellusveneen pääkone. Heidän kanssaan hän purjehti veden alla yli 10 000 tuntia. Nakkenia seurasivat sarja Gotland-tyyppiset sukellusveneet, joista tuli ensimmäiset sukellusveneet, jotka oli varustettu Stirling-moottoreilla, joiden ansiosta ne voivat pysyä veden alla jopa 20 päivää. Nykyään kaikissa Ruotsin laivaston sukellusveneissä on stirling-moottorit, ja ruotsalaiset laivanrakentajat ovat kehittäneet alkuperäisen tekniikan tällaisten moottoreiden asentamiseksi perinteisiin sukellusveneisiin leikkaamalla niihin lisäosaston uudella propulsiojärjestelmällä. Ne toimivat nestemäisellä hapella, jota sitten käytetään veneessä hengittämiseen, ja niiden on todettu olevan erittäin alhainen melutaso. No, yllä mainituilla puutteilla (mitat ja jäähdytysongelma) vedenalaisessa sota-aluksessa ei ole merkittävää merkitystä. Ruotsalaisten esimerkki vaikutti japanilaisille huomion arvoiselta, ja nyt Stirlingit ovat myös japanilaisissa Soryu-tyyppisissä sukellusveneissä. Juuri näitä moottoreita pidetään nykyään lupaavimpana yksimuotoisina yksimoottoreina viidennen sukupolven sukellusveneisiin.
Ja tältä näyttää Stirling of Penza State Universityn opiskelija Nikolai Shevelev.
No, nyt vähän siitä, millainen... "huono nuoriso" meillä on. 1. syyskuuta tulen opiskelijoille - tuleville koneinsinööreille, kysyn heiltä perinteisiä kysymyksiä, mitä he lukevat (käytännössä ei mitään!), mistä he pitävät (asento on hieman parempi tämän kanssa, mutta heidän jalat ovat suurimmaksi osaksi varattu , ei heidän päänsä!), Mitkä tekniset aikakauslehdet he tunsivat - "Nuori teknikko", "Mallisuunnittelija", "Tiede ja tekniikka", "Popular Mechanics" ... (ei yhtään!), Ja sitten yksi opiskelija kertoo minulle, että hän on pitää moottoreista. Yksi 20:stä, mutta se on jotain! Ja sitten hän kertoo minulle, että hän teki Stirling-moottorin itse. Tiedän kuinka tehdä tällainen moottori tavallisesta peltipurkista, mutta kävi ilmi, että hän teki jotain paljon näyttävämpää. Sanon: "Tuo se!" - ja hän toi. "Kuvaile kuinka teit sen!" - ja hän kuvaili, ja pidin hänen "esseestään" niin paljon, että esitän sen täällä ilman muutoksia tai lyhenteitä.
Työn alku on "luova kaaos".
”Olen aina pitänyt tekniikasta, mutta erityisesti moottoreista. Suurella mielenkiinnolla huoltoa, korjausta ja räätälöintiä. Kun sain tietää Stirling-moottorista, se kiehtoi minua enemmän kuin mikään muu moottori. Stilingien maailma on niin monipuolinen ja laaja, että on yksinkertaisesti mahdotonta kuvata kaikkia sen toteuttamisvaihtoehtoja. Mikään muu moottori ei tarjoa tällaista vaihtelua suunnittelun suhteen, ja mikä tärkeintä, kykyä tehdä se itse.
Ajatuksia moottorin mallin tekemisestä peltipurkista ja muista improvisoiduista keinoista oli, mutta sen tekeminen "millä tahansa ja mistä tahansa" ei kuulu sääntöihini. Siksi päätin ottaa tämän tehtävän vakavasti ja valmistautua ensin teoreettisesti. Opiskelin kirjallisuutta Internetissä, mutta haku ei tuonut toivottua tulosta: arvosteluartikkeleita ja videoita, tämän moottorin mallien piirustusten puute. Valmiit mallit myytiin liian korkeaan hintaan. Lisäksi on suuri halu tehdä kaikki itse, ymmärtää toimintaperiaate, virheenkorjaus ja testaus, saada hyödyllistä työtä tästä moottorista ja jopa yrittää löytää sille sovellus taloudessa.
"Business kääntyy!" (Älykäs opiskelija, kuvasin koko työprosessin muistoksi. Lahja, kansalainen, elokuva- ja valokuvadokumentit vahvistavat... ja tässä ne ovat!)
Kysyin foorumeilla, ja he jakoivat kirjallisuutta kanssani. Se oli kirja "Stirling Engines" (Kirjoittajat: G. Reeder ja C. Hooper). Se heijasti kaikkea historia tämän tyyppistä moottorinrakennusta, miksi nopea kehitys pysähtyi ja missä näitä moottoreita edelleen käytetään. Kirjasta opin yksityiskohtaisemmin kaikki moottorissa tapahtuvat prosessit, löysin vastauksia kiinnostaviin kysymyksiin. Oli mielenkiintoista lukea, mutta halusin harjoitella. Siellä ei tietenkään ollut piirustuksia autotallimalleista, samoin kuin Internetistä, tietysti paitsi mallia peltipurkista ja vaahtokumista.
Suureksi onneksi Stirling-malleja myyvä henkilö laati kurssin tällaisten mallien tekemisestä, hän perusti sen tuolloin hintaan 20 dollaria, otin häneen yhteyttä ja maksoin kurssin. Katsottuani kaikki videot, joissa jokaisessa hän selitti tietyn tyyppistä sekoitusta, päätin tehdä korkean lämpötilan gamma-tyyppisen sekoituksen. Koska hän kiinnosti minua suunnittelustaan, ominaisuuksistaan ja ulkonäöstään. Videokurssilta opin likimääräisen sylinterin halkaisijan suhteen, mäntien halkaisijat, mitkä välykset tulisi olla, karheutta, mitä materiaaleja valmistuksessa käytetään ja joitain rakennusviiveitä. Mutta missään ei ollut kirjoittajan moottoreiden kokoa, vain likimääräinen solmujen kokojen suhde.
Asun itse kylässä, voisi sanoa esikaupunkialueella, äitini on kirjanpitäjä ja isäni on puuseppä, joten oli jotenkin sopimatonta kääntyä heidän puoleensa moottorin rakentamiseen. Ja käännyin naapurini Gennadi Valentinovitšin puoleen saadakseni apua, hän työskenteli nyt romahtaneessa KZTM-tehtaalla Kuznetskissa. Hänelle tämä käsityö tuntui melko epätavalliselta, hän kuunteli minua tarkasti, katsoi luonnoksiani, korjasi jotain.
Yleensä seuraavana päivänä Gennadi Valentinovich toi minulle alumiiniaihion, jonka pituus oli noin 1 m ja halkaisija noin 50 mm. Olin erittäin onnellinen, sahasin tarvitsemani aihiot, ja seuraavana päivänä menin kouluun yrittämään teroittaa polttomoottorini lämmitintä ja jääkaappia. Teroitin harjoitussorvilla (jolla isoisä Lenin työskenteli).
Tietenkään siellä ei ollut tarkkuutta, lämmittimen ulkoosa osoittautui melko hyväksi, mutta itse männän sylinterimäinen osa oli kartiolla. Trudovik selitti minulle, että tylsä työkalu taipuu, koska tällaisten asioiden kone on melko pieni ja heikko. Heräsi kysymys, mitä tehdä seuraavaksi... Oli onni, että äitini työskenteli tuolloin kirjanpitäjänä yksityisyrityksessä, joka oli entinen autokorjaamo. Valeri Aleksandrovitš (tämän tehtaan johtaja) osoittautui upeaksi henkilöksi ja auttoi minua paljon, minulle toimitettiin jo ammattimainen Neuvostoliiton työstökone ja sorvaja, joka auttoi minua. Asiat menivät hauskemmaksi, ja kirjaimellisesti viikossa kaikki oli valmis, moottorin kokoonpano alkoi. Rakentamisessa oli mielenkiintoisia hetkiä, mm.: akseli, johon vauhtipyörää puristettiin, luovutettiin toisen tehtaan tarkkuusmekaniikkapajalle (laakereille tarvittavan tarkkuuden saavuttamiseksi); jääkaappi teroitettiin sorvalla ja kiinnityspaikat tehtiin jyrsimellä, vauhtipyörä hiottu hiomakoneella. Minulle se oli erittäin mielenkiintoista ja jännittävää. Tehtaan työntekijät luulivat, että olin opiskelija ja kirjoitin jonkinlaista tieteellistä työtä. Istuin tehtaalla myöhään iltaan, ja minut toivat kotiin Valeri Aleksandrovitšin virka-autolla. Moottorin käynnistys tapahtui tehtaan työntekijöiden suuressa ympäristössä, kaikki olivat erittäin kiinnostuneita. Laukaisu onnistui, mutta moottori oli jotenkin heikko.
Tulos kruunaa asian! Jalustan kulma paloi testauksen aikana.
Puutteita paljastettiin, muoviset saranat korvattiin fluoroplastisilla, vauhtipyörää kevennettiin ja tasapainotettiin, mäntä sai fluoroplastisen etuliitteen pienempää lämmönsiirtoa varten ja jääkaappiin tuli suurempi jäähdytysalue. Hienosäädön jälkeen moottori on parantanut merkittävästi teknistä suorituskykyään.
Olin itsekin iloinen. Kotiin tullessa ystävät ennen kaikkea lähestyvät sitä, ovat kiinnostuneita, pyytävät käynnistämään sen. Gennadi Valentinovitš ajoi näyttämään töihinsä, kaikki olivat erittäin kiinnostuneita, heidän ei tarvinnut edes soittaa kenellekään, kaikki tulivat, katsoivat, olivat kiinnostuneita.
Nuoren miehen nimi on Nikolai Shevelev, ja hän on ryhmän johtaja. Vein hänet dekaanin luo, ja meillä kolmella oli erittäin hyvä keskustelu. Ja sitten muistin tilastot, että vain 2% maailman väestöstä riittää viemään ihmiskuntaa eteenpäin tieteen ja teknologian kehityksen tiellä. Laskin opiskelijoiden kokonaismäärän ja tajusin, että... sinun ei pitäisi olla liikaa huolissaan. Nikolain kaltaisten ihmisten kanssa voimme silti edistyä!
Robert Stirling.
Vuonna 1843 hänen poikansa James Stirling käytti isänsä moottoria tehtaassa, jossa hän työskenteli insinöörinä. No, jo vuonna 1938 luotiin stringlejä, joiden teho oli jopa 200 hv. ja hyötysuhde 30 prosenttia.
Tämän moottorin toimintaperiaate on vaihdella käyttönesteen lämmitystä ja jäähdytystä täysin suljetussa sylinterissä. Tyypillisesti käyttöneste on ilma, mutta vetyä ja heliumia sekä freoneja, typpidioksidia, nesteytettyä propaani-butaania ja jopa vettä voidaan käyttää. Lisäksi se pysyy nestemäisenä koko termodynaamisen syklin ajan. Toisin sanoen moottorin suunnittelu on äärimmäisen yksinkertainen ja käyttää kaasujen tunnettua ominaisuutta: lämmityksestä niiden tilavuus kasvaa, jäähdytyksestä se pienenee.
Yksi monista kotitekoisista herkuista.
Stirling-moottori käyttää ... "Stirling-sykliä", joka termodynaamisen tehokkuuden suhteen ei ole huonompi kuin Carnot-sykli, vaan sillä on jopa joitain etuja. Joka tapauksessa "Stirling-sykli" mahdollistaa toimivan moottorin, joka on valmistettu tavallisesta peltipurkista vain parissa tunnissa.
Beta-sekoituslaite.
Itse "Stirling-sykli" sisältää neljä päävaihetta ja kaksi siirtymävaihetta: lämmitys, laajennus, siirtyminen kylmälähteeseen, jäähdytys, puristus ja siirtyminen lämmönlähteeseen. No, saamme hyödyllistä työtä lämmitetyn kaasun tilavuuden laajentamisessa.
Vaihe 1.
Vaihe 2.
Vaihe 3.
Vaihe 4.
Beta-tyypin Stirling-moottorin käyttöjakso: a - iskumäntä; b - työmäntä; c - vauhtipyörä; d - tulipalo (lämmitysalue); e - jäähdytysrivat (jäähdytysalue).
Se toimii näin: on kaksi sylinteriä ja kaksi mäntää. Ulkoinen lämmönlähde - ja se voi olla jopa polttava puu, jopa kaasupoltin, jopa auringonvalo - nostaa kaasun lämpötilaa lämmönvaihtosylinterin alaosassa. Syntyy painetta ja se työntää työmäntä ylöspäin, eikä syrjäyttävä mäntä istu tiukasti sylinterin seiniä vasten. Lisäksi vauhtipyörä rullaa sitä alaspäin.
Stirling-kaavio peltipurkista.
Tässä tapauksessa kuuma ilma sylinterin pohjasta tulee jäähdytyskammioon. Työkammiossa se jäähtyy ja supistuu, ja sitten työmäntä syöksyy alas. Syrjäytysmäntä nousee ylös ja siten jäähdytetty ilma siirtyy pohjaan. Siten sykli toistetaan. Stirlingissä työmännän liikettä siirretään 90° suhteessa syrjäytysmäntään.
Kuva Stirlingistä tölkistä.
Ajan myötä ilmestyi monia erilaisia "stirlingejä", jotka on nimetty kreikkalaisten aakkosten kirjainten mukaan: alfa, beta, gamma, joilla on eroja työsyklissä. Peruserot niiden välillä ovat pieniä ja johtuvat sylinterien sijainnista ja mäntien koosta.
Stirling-moottori lineaarigeneraattorilla.
Alpha stirlingissä on kaksi erillistä voimamäntä eri sylintereissä: kuuma ja kylmä. Sylinteri kuumamännällä on lämmönvaihtimessa, jonka lämpötila on korkeampi ja sylinteri kylmämännällä, vastaavasti, kylmemmässä. Regeneraattori (eli lämmönvaihdin) sijaitsee kuuman ja kylmän osan välissä.
Beta-styrlingissä on vain yksi sylinteri, toisesta päästä kuuma ja toisesta kylmä. Mäntä liikkuu sylinterin sisällä (josta teho poistetaan) ja syrjäyttäjä, joka muuttaa sen kuuman alueen tilavuutta. Kaasu pumpataan sylinterin kuumaan osaan sylinterin kylmästä osasta regeneraattorin kautta.
Gamma Stirlingissä on myös mäntä ja syrjäin sekä kaksi sylinteriä - kylmä (missä mäntä liikkuu, josta teho poistetaan) ja kuuma (jossa syrjäytin liikkuu, vastaavasti). Regeneraattori on ulkoinen, tässä tapauksessa se yhdistää toisen sylinterin kuuman osan kylmään ja samanaikaisesti ensimmäiseen (kylmään) sylinteriin. Sisäinen regeneraattori on tässä tapauksessa osa syrjäyttäjää.
On olemassa Stirling-moottorin lajikkeita, jotka eivät kuulu näihin kolmeen klassiseen tyyppiin: esimerkiksi pyörivä Stirling-moottori, joka on ratkaissut tiiviysongelmat ja jossa ei ole kampimekanismia, koska se on pyörivä.
Mitä ovat hyvät stringit ja miksi ne ovat huonoja? Ensinnäkin ne ovat kaikkiruokaisia ja voivat käyttää mitä tahansa lämpötilaeroa, myös valtameren eri vesikerrosten välistä lämpötilaeroa. Palaminen niissä on luonteeltaan pysyvää, mikä varmistaa polttoaineen tehokkaan palamisen, mikä tarkoittaa, että sen ympäristöystävällisyys on korkeampi. Lisäksi siinä ei ole pakokaasua. Pienempi melutaso - ei "räjähdyksiä" sylintereissä. Vähemmän tärinää, esimerkiksi beetasekoitus. Stirling ei kuluta käyttönestettä. Moottorin rakenne on erittäin yksinkertainen, se ei vaadi kaasunjakelumekanismeja. Et tarvitse käynnistintä, kuten et tarvitse vaihteistoa.
Yksinkertaisuus ja useiden "herkkien" solmujen puuttuminen tarjoavat "stirlingille" ennennäkemättömän suorituskyvyn kaikille muille moottoreille kymmenien ja satojen tuhansien tuntien jatkuvassa käytössä.
Ruotsalainen sukellusvene Gotland.
Stirlingit ovat erittäin taloudellisia. Aurinkoenergian muuntaminen sähköksi sekoituksella antaa siis suuremman hyötysuhteen (jopa 31,25 %) kuin höyrykäyttöiset lämpökoneet. Tätä varten "stirling" asennetaan parabolisen peilin fokukseen, joka "seuraa" aurinkoa niin, että sen sylinteri kuumenee jatkuvasti. Juuri tällaiselle Kalifornian asennukselle saatiin yllä mainittu tulos vuonna 2008, ja nyt sinne rakennetaan suurta Stirling-aurinkoasemaa. Voit kiinnittää ne masuunien vaippaan ja sitten jatkuva harkkoraudan sulattaminen antaa meille paljon ... halpaa energiaa, koska nyt tämä lämpö menee hukkaan!
Stirlingin haittapuoli on yleensä yksi. Se voi ylikuumentua ja sitten se epäonnistuu välittömästi. Lisäksi korkean hyötysuhteen saavuttamiseksi sylinterissä on oltava kaasua erittäin korkeassa paineessa. Vety tai helium. Ja tämä on kaikkien sen työyksiköiden ja erityisen korkean lämpötilan voiteluaineen poikkeuksellinen tarkkuus. No, mitat ... ICE-polttokammiota ei tarvita. Stirling ei voi elää ilman häntä! Ja tämä on ylimääräinen tilavuus ja eristys- ja jäähdytysjärjestelmä!
Soryu on japanilainen Stirling-moottorilla toimiva sukellusvene.
Kuitenkin tärkeysjärjestyksen muutos tulee todennäköisesti tieltä Stirling-moottoreille. Jos ympäristöystävällisyys on eturintamassa, on mahdollista sanoa hyvästit polttomoottorille lopullisesti. Lisäksi heillä on suuria toiveita lupaavien aurinkovoimaloiden luomisesta. Niitä käytetään jo autonomisina generaattoreina turisteille. Ja jotkut yritykset ovat käynnistäneet tavanomaisella kaasuliesipolttimella toimivien styrlingien tuotannon. NASA harkitsee myös Stirling-pohjaisia sähkögeneraattoreita, jotka käyttävät ydin- ja radioisotooppilämpölähteitä. Erityisesti tällaista sekoitinta yhdessä sähkögeneraattorin kanssa suunnitellaan käytettäväksi NASAn suunnittelemassa avaruusmatkassa Titaniin.
Soryu - asettelu.
Mielenkiintoista on, että jos käynnistät Stirling-moottorin peruutustilassa, eli käännät vauhtipyörää toisesta moottorista, se toimii jääkaapina (käänteinen Stirling-sykli), ja juuri nämä koneet ovat osoittautuneet erittäin tehokkaiksi nesteytettyjen aineiden tuottamiseen. kaasut.
No, nyt, koska sivustomme on sotilaallinen, huomaamme, että stirlingit testattiin ruotsalaisilla sukellusveneillä jo viime vuosisadan 60-luvulla. Ja sitten vuonna 1988, stirlingistä tuli Nakken-luokan sukellusveneen pääkone. Heidän kanssaan hän purjehti veden alla yli 10 000 tuntia. Nakkenia seurasivat sarja Gotland-tyyppiset sukellusveneet, joista tuli ensimmäiset sukellusveneet, jotka oli varustettu Stirling-moottoreilla, joiden ansiosta ne voivat pysyä veden alla jopa 20 päivää. Nykyään kaikissa Ruotsin laivaston sukellusveneissä on stirling-moottorit, ja ruotsalaiset laivanrakentajat ovat kehittäneet alkuperäisen tekniikan tällaisten moottoreiden asentamiseksi perinteisiin sukellusveneisiin leikkaamalla niihin lisäosaston uudella propulsiojärjestelmällä. Ne toimivat nestemäisellä hapella, jota sitten käytetään veneessä hengittämiseen, ja niiden on todettu olevan erittäin alhainen melutaso. No, yllä mainituilla puutteilla (mitat ja jäähdytysongelma) vedenalaisessa sota-aluksessa ei ole merkittävää merkitystä. Ruotsalaisten esimerkki vaikutti japanilaisille huomion arvoiselta, ja nyt Stirlingit ovat myös japanilaisissa Soryu-tyyppisissä sukellusveneissä. Juuri näitä moottoreita pidetään nykyään lupaavimpana yksimuotoisina yksimoottoreina viidennen sukupolven sukellusveneisiin.
Ja tältä näyttää Stirling of Penza State Universityn opiskelija Nikolai Shevelev.
No, nyt vähän siitä, millainen... "huono nuoriso" meillä on. 1. syyskuuta tulen opiskelijoille - tuleville koneinsinööreille, kysyn heiltä perinteisiä kysymyksiä, mitä he lukevat (käytännössä ei mitään!), mistä he pitävät (asento on hieman parempi tämän kanssa, mutta heidän jalat ovat suurimmaksi osaksi varattu , ei heidän päänsä!), Mitkä tekniset aikakauslehdet he tunsivat - "Nuori teknikko", "Mallisuunnittelija", "Tiede ja tekniikka", "Popular Mechanics" ... (ei yhtään!), Ja sitten yksi opiskelija kertoo minulle, että hän on pitää moottoreista. Yksi 20:stä, mutta se on jotain! Ja sitten hän kertoo minulle, että hän teki Stirling-moottorin itse. Tiedän kuinka tehdä tällainen moottori tavallisesta peltipurkista, mutta kävi ilmi, että hän teki jotain paljon näyttävämpää. Sanon: "Tuo se!" - ja hän toi. "Kuvaile kuinka teit sen!" - ja hän kuvaili, ja pidin hänen "esseestään" niin paljon, että esitän sen täällä ilman muutoksia tai lyhenteitä.
Työn alku on "luova kaaos".
”Olen aina pitänyt tekniikasta, mutta erityisesti moottoreista. Suurella mielenkiinnolla huoltoa, korjausta ja räätälöintiä. Kun sain tietää Stirling-moottorista, se kiehtoi minua enemmän kuin mikään muu moottori. Stilingien maailma on niin monipuolinen ja laaja, että on yksinkertaisesti mahdotonta kuvata kaikkia sen toteuttamisvaihtoehtoja. Mikään muu moottori ei tarjoa tällaista vaihtelua suunnittelun suhteen, ja mikä tärkeintä, kykyä tehdä se itse.
Ajatuksia moottorin mallin tekemisestä peltipurkista ja muista improvisoiduista keinoista oli, mutta sen tekeminen "millä tahansa ja mistä tahansa" ei kuulu sääntöihini. Siksi päätin ottaa tämän tehtävän vakavasti ja valmistautua ensin teoreettisesti. Opiskelin kirjallisuutta Internetissä, mutta haku ei tuonut toivottua tulosta: arvosteluartikkeleita ja videoita, tämän moottorin mallien piirustusten puute. Valmiit mallit myytiin liian korkeaan hintaan. Lisäksi on suuri halu tehdä kaikki itse, ymmärtää toimintaperiaate, virheenkorjaus ja testaus, saada hyödyllistä työtä tästä moottorista ja jopa yrittää löytää sille sovellus taloudessa.
"Business kääntyy!" (Älykäs opiskelija, kuvasin koko työprosessin muistoksi. Lahja, kansalainen, elokuva- ja valokuvadokumentit vahvistavat... ja tässä ne ovat!)
Kysyin foorumeilla, ja he jakoivat kirjallisuutta kanssani. Se oli kirja "Stirling Engines" (Kirjoittajat: G. Reeder ja C. Hooper). Se heijasti kaikkea historia tämän tyyppistä moottorinrakennusta, miksi nopea kehitys pysähtyi ja missä näitä moottoreita edelleen käytetään. Kirjasta opin yksityiskohtaisemmin kaikki moottorissa tapahtuvat prosessit, löysin vastauksia kiinnostaviin kysymyksiin. Oli mielenkiintoista lukea, mutta halusin harjoitella. Siellä ei tietenkään ollut piirustuksia autotallimalleista, samoin kuin Internetistä, tietysti paitsi mallia peltipurkista ja vaahtokumista.
Suureksi onneksi Stirling-malleja myyvä henkilö laati kurssin tällaisten mallien tekemisestä, hän perusti sen tuolloin hintaan 20 dollaria, otin häneen yhteyttä ja maksoin kurssin. Katsottuani kaikki videot, joissa jokaisessa hän selitti tietyn tyyppistä sekoitusta, päätin tehdä korkean lämpötilan gamma-tyyppisen sekoituksen. Koska hän kiinnosti minua suunnittelustaan, ominaisuuksistaan ja ulkonäöstään. Videokurssilta opin likimääräisen sylinterin halkaisijan suhteen, mäntien halkaisijat, mitkä välykset tulisi olla, karheutta, mitä materiaaleja valmistuksessa käytetään ja joitain rakennusviiveitä. Mutta missään ei ollut kirjoittajan moottoreiden kokoa, vain likimääräinen solmujen kokojen suhde.
Asun itse kylässä, voisi sanoa esikaupunkialueella, äitini on kirjanpitäjä ja isäni on puuseppä, joten oli jotenkin sopimatonta kääntyä heidän puoleensa moottorin rakentamiseen. Ja käännyin naapurini Gennadi Valentinovitšin puoleen saadakseni apua, hän työskenteli nyt romahtaneessa KZTM-tehtaalla Kuznetskissa. Hänelle tämä käsityö tuntui melko epätavalliselta, hän kuunteli minua tarkasti, katsoi luonnoksiani, korjasi jotain.
Yleensä seuraavana päivänä Gennadi Valentinovich toi minulle alumiiniaihion, jonka pituus oli noin 1 m ja halkaisija noin 50 mm. Olin erittäin onnellinen, sahasin tarvitsemani aihiot, ja seuraavana päivänä menin kouluun yrittämään teroittaa polttomoottorini lämmitintä ja jääkaappia. Teroitin harjoitussorvilla (jolla isoisä Lenin työskenteli).
Tietenkään siellä ei ollut tarkkuutta, lämmittimen ulkoosa osoittautui melko hyväksi, mutta itse männän sylinterimäinen osa oli kartiolla. Trudovik selitti minulle, että tylsä työkalu taipuu, koska tällaisten asioiden kone on melko pieni ja heikko. Heräsi kysymys, mitä tehdä seuraavaksi... Oli onni, että äitini työskenteli tuolloin kirjanpitäjänä yksityisyrityksessä, joka oli entinen autokorjaamo. Valeri Aleksandrovitš (tämän tehtaan johtaja) osoittautui upeaksi henkilöksi ja auttoi minua paljon, minulle toimitettiin jo ammattimainen Neuvostoliiton työstökone ja sorvaja, joka auttoi minua. Asiat menivät hauskemmaksi, ja kirjaimellisesti viikossa kaikki oli valmis, moottorin kokoonpano alkoi. Rakentamisessa oli mielenkiintoisia hetkiä, mm.: akseli, johon vauhtipyörää puristettiin, luovutettiin toisen tehtaan tarkkuusmekaniikkapajalle (laakereille tarvittavan tarkkuuden saavuttamiseksi); jääkaappi teroitettiin sorvalla ja kiinnityspaikat tehtiin jyrsimellä, vauhtipyörä hiottu hiomakoneella. Minulle se oli erittäin mielenkiintoista ja jännittävää. Tehtaan työntekijät luulivat, että olin opiskelija ja kirjoitin jonkinlaista tieteellistä työtä. Istuin tehtaalla myöhään iltaan, ja minut toivat kotiin Valeri Aleksandrovitšin virka-autolla. Moottorin käynnistys tapahtui tehtaan työntekijöiden suuressa ympäristössä, kaikki olivat erittäin kiinnostuneita. Laukaisu onnistui, mutta moottori oli jotenkin heikko.
Tulos kruunaa asian! Jalustan kulma paloi testauksen aikana.
Puutteita paljastettiin, muoviset saranat korvattiin fluoroplastisilla, vauhtipyörää kevennettiin ja tasapainotettiin, mäntä sai fluoroplastisen etuliitteen pienempää lämmönsiirtoa varten ja jääkaappiin tuli suurempi jäähdytysalue. Hienosäädön jälkeen moottori on parantanut merkittävästi teknistä suorituskykyään.
Olin itsekin iloinen. Kotiin tullessa ystävät ennen kaikkea lähestyvät sitä, ovat kiinnostuneita, pyytävät käynnistämään sen. Gennadi Valentinovitš ajoi näyttämään töihinsä, kaikki olivat erittäin kiinnostuneita, heidän ei tarvinnut edes soittaa kenellekään, kaikki tulivat, katsoivat, olivat kiinnostuneita.
Nuoren miehen nimi on Nikolai Shevelev, ja hän on ryhmän johtaja. Vein hänet dekaanin luo, ja meillä kolmella oli erittäin hyvä keskustelu. Ja sitten muistin tilastot, että vain 2% maailman väestöstä riittää viemään ihmiskuntaa eteenpäin tieteen ja teknologian kehityksen tiellä. Laskin opiskelijoiden kokonaismäärän ja tajusin, että... sinun ei pitäisi olla liikaa huolissaan. Nikolain kaltaisten ihmisten kanssa voimme silti edistyä!
tiedot