Először is, a Stirling vezetéknév elég gyakori Angliában és Skóciában. Vagyis ha van Stirling -kastély, akkor miért nem "Mr. Stirling"? És éppen egy ilyen személy - Robert Stirling skót pap 1816. szeptember 27 -én brit szabadalmat kapott egy olyan motorra, amelynek semmi köze a gőzgéphez! Sőt, a róla elnevezett motor egyedülállónak bizonyult, hiszen bármilyen hőforrásból működhet!
Robert Stirling.
1843 -ban fia, James Stirling édesapja motorját használta egy gyárban, ahol mérnökként dolgozott. Nos, már 1938 -ban létrehozták a 200 lóerős teljesítményű tekercseket. és a hatékonysága 30 százalék.
Ennek a motornak az az elve, hogy a munkafolyadék fűtését és hűtését felváltva teljesen zárt hengerben végzik. Általában a munkaközeg a levegő, de hidrogén és hélium, valamint freonok, nitrogén-dioxid, cseppfolyósított propán-bután és még víz is használható. Ezenkívül folyékony marad a termodinamikai ciklus során. Vagyis a motor felépítése rendkívül egyszerű, és a gázok jól ismert tulajdonságát használja fel: térfogatuk melegítésből, hűtésből csökken.
A sok házi készítésű sterling egyike.
A Stirling -motor használja … a "Stirling -ciklust", amely termodinamikai hatékonyságát tekintve nemcsak nem rosszabb, mint a Carnot -ciklus, de még bizonyos előnyökkel is rendelkezik. Mindenesetre a "Stirling -ciklus" lehetővé teszi, hogy néhány órán belül működő motort kapjon egy közönséges konzervdobozból.
Béta Stirling eszköz.
Maga a "Stirling -ciklus" négy fő fázist és két átmeneti fázist foglal magában: fűtés, tágulás, átállás hidegforrásra, hűtés, kompresszió és hőforrásra való áttérés. Nos, hasznos munkát kapunk a fűtött gáz térfogatának bővítése során.
1. fázis.
2. fázis.
3. fázis.
4. fázis.
A béta típusú Stirling motor munkaciklusa: a - elmozduló dugattyú; b - működő dugattyú; c - lendkerék; d - tűz (fűtési terület); e - hűtőbordák (hűtőtér).
Ez így működik: két henger és két dugattyú van. Egy külső hőforrás - és ezek akár égő fa is lehet, akár gázégő, akár napfény - növeli a gáz hőmérsékletét a hőcserélő henger alsó részében. Nyomás keletkezik, és felfelé nyomja a munkadugattyút, és az elmozduló dugattyú nem illeszkedik szorosan a henger falaihoz. Továbbá a lendkerék görgetve lefelé nyomja.
Stirling séma konzervdobozból.
Ebben az esetben a henger aljáról származó forró levegő belép a hűtőtérbe. A munkakamrában azonban lehűl és összehúzódik, majd a működő dugattyú lerohan. Az elmozduló dugattyú felfelé mozog, és így a lehűlt levegő az aljába kerül. A ciklus tehát megismétlődik. Stirlingben a munkadugattyú mozgása 90 ° -kal eltolódik az elmozduló dugattyúhoz képest.
Fénykép egy keverésről egy konzervdobozból.
Idővel sok különböző "stílus" kialakítás jelent meg, amelyeket a görög ábécé betűiről neveztek el: alfa, béta, gamma, amelyek eltérőek a munkaciklusban. Az alapvető különbségek közöttük kicsi, és a hengerek elrendezésétől és a dugattyúk méretétől függ.
Stirling motor lineáris generátorral.
Az Alpha Stirling két külön dugattyúval rendelkezik, különböző hengerekben: meleg és hideg. A forró dugattyúval ellátott henger a magasabb hőmérsékletű hőcserélőben, a hideg dugattyús henger pedig a hidegebbben található. A regenerátor (azaz a hőcserélő) a forró és a hideg rész között helyezkedik el.
A Beta Stirlingnek csak egy hengere van, egyik végén forró, a másikban hideg. A dugattyú a hengerben mozog (ahonnan az áramot eltávolítják) és az elmozdítót, ami megváltoztatja a forró zóna hangerejét. A gáz a palack forró végébe kerül a palack hideg végéből egy regenerátoron keresztül.
A Gamma Stirlingnek van egy dugattyúja és egy elmozdítója, valamint két hengere - hideg (ahol a dugattyú mozog, ahonnan az energiát eltávolítják) és forró (ahol az elmozdító mozog). A regenerátor külső, ebben az esetben összeköti a második henger forró részét a hideggel és egyidejűleg az első (hideg) hengerrel. A belső regenerátor ebben az esetben az elmozdító része.
A Stirling -motornak vannak olyan fajtái, amelyek nem tartoznak e három klasszikus típus alá: például a forgó Stirling -motor, amelyben a szivárgási problémák megoldódnak, és nincs forgattyús mechanizmus, mivel forgó.
Mi a jó a csípésekben és miért rosszak? Először is mindenevők, és bármilyen hőmérséklet -különbséget alkalmazhatnak, beleértve az óceán különböző vízrétegei közötti különbséget is. Az égés bennük állandó jellegű, ami biztosítja az üzemanyag hatékony elégetését, ami azt jelenti, hogy környezetbarátabb. Sőt, nincs kipufogója. Kevesebb zajszint - nincs "robbanás" a palackokban. Kevesebb rezgés, például béta keverővel. A munkafolyadékot nem fogyasztja el a formázás. A motor felépítése rendkívül egyszerű, nem igényel gázelosztó mechanizmusokat. Nincs szükség önindítóra, ahogy a sebességváltóra sem.
Az egyszerűség és a számos "kényes" csomópont hiánya példátlan teljesítményt nyújt a "keverésnek" az összes többi motor számára, több tízezer és százezer órányi folyamatos üzemben.
"Gotland" svéd tengeralattjáró.
A kavarás nagyon gazdaságos. Így a napenergia keveréssel történő elektromos energiává alakítása nagyobb hatékonyságot (akár 31, 25%-ot) eredményez, mint a gőzön működő hőgépek. Ehhez a "stílus" a parabolikus tükör fókuszába van állítva, amely "követi" a napot úgy, hogy hengere folyamatosan felmelegszik. 2008 -ban egy ilyen kaliforniai telepítésen kapták meg a fenti eredményt, most pedig egy nagy napelemes konstrukciót építenek a sodrókra. Rögzítheti őket a kohók héjához, és akkor a nyersvas folyamatos olvasztása sokat ad nekünk … olcsó energia, mert most ez a hő kárba vesz!
Általában egyetlen hátránya van a stílusnak. Túlmelegedhet, majd azonnal meghibásodik. Ezenkívül a magas hatásfok elérése érdekében a gáznak nagyon nagy nyomás alatt kell lennie a palackban. Hidrogén vagy hélium. És ez kivételes pontosságú illeszkedés minden munkaegységhez és egy speciális magas hőmérsékletű zsír. Nos, a méretek … az égéstér nem szükséges. Stirling nem tud nélküle élni! És ez egy extra térfogat és egy szigetelési és hűtési rendszer!
A Soryu egy japán tengeralattjáró, amelyet Stirling motorok hajtanak.
A prioritások változása azonban valószínűleg megnyitja az utat a Stirling -motorok előtt. Ha a környezetbarátságot helyezzük előtérbe, akkor végleg búcsút lehet venni a belső égésű motornak. Emellett nagy reményeket fűznek hozzájuk az ígéretes naperőművek létrehozásához. Ezeket már önálló generátorként használják a turisták számára. Néhány vállalkozás pedig sterling előállítását hozta létre, amely hagyományos gáztűzhely -égőből működik. A NASA fontolóra veszi a nukleáris és radioizotóp hőforrásokkal működő Stirling-alapú áramfejlesztők lehetőségeit is. Különösen a tervek szerint terveznek ilyen stílust, elektromos generátorral párosulva, a NASA által tervezett Titán űrutazáson.
"Én alom" - az elrendezés.
Érdekes, hogy ha a Stirling -motort fordított üzemmódban indítja el, azaz elforgatja a lendkereket egy másik motorból, akkor hűtőgépként fog működni (fordított Stirling -ciklus), és ezek a gépek bizonyultak nagyon hatékonynak cseppfolyósított gázok előállítására.
Nos, most, mivel van katonai telephelyünk, megjegyezzük, hogy a Stirlingeket még a múlt század 60 -as éveiben tesztelték svéd tengeralattjárókon. És akkor 1988-ban a Stirlings lett a Nakken osztályú tengeralattjáró fő motorja. Velük több mint 10.000 órát vitorlázott a víz alatt. A "Nakken" -et a "Gotland" típusú soros tengeralattjárók követték, amelyek az első tengeralattjárók voltak Stirling motorokkal felszerelve, ami lehetővé teszi számukra, hogy akár 20 napig víz alatt maradjanak. Ma a svéd haditengerészet minden tengeralattjáróján keverőmotorok vannak, és a svéd hajóépítők kidolgozták az eredeti technológiát az ilyen hajtóművek hagyományos tengeralattjárókra történő felszereléséhez, úgy, hogy beléjük vágtak egy új rekeszt egy új hajtóművel. Folyékony oxigénnel működnek, amelyet a hajóban légzésre használnak, és megjegyzik, hogy nagyon alacsony a zajszintjük. Nos, a fent említett hiányosságok (méret és hűtési probléma) egy tengeralattjáró hadihajón nem jelentősek. A svédek példája a japánoknak figyelemre méltónak tűnt, és most a Stirlings is a "Soryu" osztály japán tengeralattjáróin van. Ezeket a hajtóműveket tekintik ma az ötödik generációs tengeralattjárók legígéretesebb, egymódú egyhajtású hajtóműveinek.
És így néz ki a Penza Állami Egyetem Nikolai Shevelev hallgatójának stílusa.
Nos, most egy kicsit arról, hogy milyen … "rossz fiatalságunk" van. Szeptember 1 -jén a diákokhoz jövök - leendő motormérnökök, hagyományos kérdéseket teszek fel nekik, amit olvasnak (gyakorlatilag semmit!), Amit szeretnek (ezzel a helyzet nem sokkal jobb, de leginkább a lábak vannak elfoglalva, nem a fej!), Milyen technikai folyóiratokat ismernek - "Fiatal technikus", "Modelltervező", "Tudomány és technológia", "Népszerű szerelők" … (nincs!), majd egy diák azt mondja nekem, hogy ő szereti a motorokat. Egy a 20 -ból, de ez már valami! Aztán elmondja, hogy ő maga készítette a Stirling -motort. Tudom, hogyan kell ilyen motort készíteni egy közönséges konzervdobozból, de aztán kiderült, hogy valami sokkal hatékonyabbat csinált. Mondom: Hozd el! - és hozott. - Írd le, hogyan csináltad! - és leírta, és annyira megtetszett az "esszéje", hogy itt minden változtatás és rövidítés nélkül bemutatom.
A munka kezdete a „kreatív káosz”.
„Mindig is tetszett a technológia, de különösen a motorok. Nagy érdeklődéssel foglalkozom karbantartással, javítással és testreszabással. Miután megismerkedtem a Stirling motorral, annyira lenyűgözött, mint senki más. A stílus világa annyira változatos és nagy, hogy egyszerűen lehetetlen leírni a megvalósítás minden lehetséges lehetőségét. Egyetlen más motor sem ad ilyen változatosságot a tervezés, és ami a legfontosabb, az a képesség, hogy saját maga készítse el.
Voltak ötleteim, hogy konzervdobozból és más rögtönzött eszközökből motormodellt készítsek, de nem volt az én szabályomban, hogy "akárhogyan és abból, amit kaptam". Ezért úgy döntöttem, hogy komolyan veszem ezt a feladatot, kezdve az elméleti felkészüléssel. Tanultam az irodalmat az interneten, de a keresés nem hozta meg a kívánt eredményt: áttekintő cikkek és videók, a rajz hiánya a motor modelljeihez. A kész modelleket túl magas áron adták el. Ezenkívül nagy vágy, hogy mindent maga készítsen, megértse a működés elvét, hibakeresést és teszteket végezzen, hasznos munkát kapjon ebből a motorból, és még megpróbálja megtalálni annak használatát a gazdaságban.
- Forduló üzlet! (Okos diák, emlékül forgatta a munka egész folyamatát. Jelen, állampolgár, dokumentált fényképes bizonyíték … és itt vannak!)
Kérdeztem a fórumokon, és megosztották velem az irodalmat. Ez volt a "Stirling Engines" könyv (Szerzők: G. Ryder és C. Hooper). Ez tükrözte az ilyen típusú motorépítés teljes történetét, azt, hogy miért állt le a gyors fejlődés, és hol használják ezeket a motorokat. A könyvből részletesebben megtanultam a motorban előforduló összes folyamatot, megtaláltam a választ az érdekes kérdésekre. Érdekes volt olvasni, de szerettem volna gyakorolni. Természetesen nem voltak rajzok a garázsmodellekről, valamint az interneten, hát persze, kivéve egy kannából és habszivacsból készült modellt.
Nagy boldogságomra az a személy, aki eladta a stílusmodelleket, közzétett egy tanfolyamot az ilyen modellek készítéséről, ő tette fel annak idején 20 dollárért, írtam neki és fizettem a tanfolyamért. Miután megnéztem az összes videót, amelyek mindegyikében elmagyarázott egy bizonyos típusú stílust, úgy döntöttem, hogy pontosan a gamma típus magas hőmérsékletű stílusát csinálom. Mivel érdekelte a tervezése, jellemzői és megjelenése. A videó tanfolyamból megtanultam a henger átmérőjének, a dugattyú átmérőinek hozzávetőleges arányát, milyen hézagoknak, érdességnek kell lennie, milyen anyagokat kell használni a gyártásban, néhány építési árnyalatot. De sehol sem voltak elérhetőek a szerző motorjainak méretei, csak megközelítőleg a csomópontok méretének aránya.
Jómagam egy faluban élek, mondhatni a külvárosban, anyám könyvelő, édesapám asztalos, ezért valahogy nem volt helyénvaló hozzájuk fordulni, ha tanácsot kellett kérni a motor építéséről. És a szomszédomhoz, Gennagyij Valentinovicshoz fordultam segítségért, ő a most összeomlott KZTM gyárban, Kuznyecben dolgozott.
Általában másnap Gennagyij Valentinovics hozott nekem egy körülbelül 1 m hosszú és körülbelül 50 mm átmérőjű alumínium üres lapot. Nagyon boldog voltam, lefűrészeltem a szükséges üres helyeket, és másnap elmentem az iskolába, hogy megpróbáljam élezni a belsőégésű motorom fűtését és hűtőjét. Oktató esztergagépen éleztem (amelyen Lenin nagyapa dolgozott).
Természetesen ott nem volt pontosság, a fűtőelem külső része egész jónak bizonyult, de maga a hengeres rész a dugattyú alatt kúpon volt. Trudovik elmagyarázta nekem, hogy az unalmas vágó kanyarodik, mivel az ilyen dolgokhoz való gép meglehetősen kicsi és gyenge. Felmerült a kérdés, hogy mi legyen a következő lépés … Szerencsés volt, hogy anyám ekkor könyvelőként dolgozott egy magánvállalkozásnál, amely egy volt autójavító üzem volt. Valerij Aleksandrovics (ennek az üzemnek az igazgatója) csodálatos embernek bizonyult, és sokat segített nekem, már elláttam egy professzionális szovjet géppel és egy esztergályossal, aki segített nekem. A dolgok szórakoztatóbbak voltak, és szó szerint egy héttel később szinte minden készen állt, elkezdődött a motor összeszerelése. Érdekes pillanatok voltak az építkezésben, például: a tengelyt, amelyre a lendkereket nyomták, egy másik üzemben lévő precíziós szerelőműhely kapta (a csapágyak szükséges pontosságának elérése érdekében); a hűtőszekrényt esztergagépen élezték, és a rögzítőhelyeket marógéppel készítették, a lendkereket darálón köszörülték. Nagyon érdekes és izgalmas volt számomra. A gyár dolgozói azt hitték, hogy diák vagyok, és valamilyen tudományos munkát írok. Késő estig a gyárban ültem, és Valerij Alekszandrovics hivatalos autójával hoztak haza. A motort a gyári munkások nagy körében indították el, mindenki nagyon érdeklődött. Az indítás sikeres volt, de a motor rosszul működött.
Az eredmény koronázza az üzletet! Az állvány sarka megégett a tesztelés során.
Feltárultak a hiányosságok, a műanyag csuklópántokat fluoroplasztikusra cserélték, a lendkereket megkönnyítették és kiegyensúlyozták, a dugattyú fluoroplasztikus rögzítést kapott az alacsonyabb hőátadás érdekében, a hűtőszekrény pedig nagyobb hűtőtérrel. A finomhangolás után a motor jelentősen javította műszaki teljesítményét.
Magam is örültem. Amikor barátok jönnek a házamba, az első dolguk az, hogy odamennek hozzá, és megkérik, hogy kezdje el. Gennagyij Valentinovics hajtott, hogy megmutassa a stílusát a munkájának, mindenki nagyon érdeklődött, nem is kellett hívni valakit, mindenki közeledett, nézett és érdeklődött."
A fiatalember neve Nikolai Shevelev, és ő a csoport vezetője. Elvittem a dékánhoz, és hárman nagyon jól elbeszélgettünk. És akkor eszembe jutott a statisztika, miszerint a világ lakosságának mindössze 2% -a elegendő ahhoz, hogy az emberiséget a tudományos és technológiai fejlődés útján haladja előre. Megszámoltam a tanulók teljes számát, és rájöttem, hogy … nem kell túl sokat aggódni. Az olyan emberekkel, mint Nikolai, a fejlődés továbbra is garantált lesz számunkra!
