O „stirlingu” io uczniu…
Po pierwsze, nazwisko Stirling jest dość powszechne zarówno w Anglii, jak i Szkocji. To znaczy, jeśli jest tam zamek Stirling, to dlaczego nie być „panem Stirlingiem”? I właśnie taka osoba – szkocki ksiądz Robert Stirling, 27 września 1816 roku, otrzymał brytyjski patent na silnik, który z parowozem nie miał nic wspólnego! Co więcej, silnik nazwany jego imieniem okazał się wyjątkowy, ponieważ mógł pracować z dowolnego źródła ciepła!
Roberta Stirlinga.
W 1843 roku jego syn James Stirling użył silnika ojca w fabryce, w której pracował jako inżynier. Otóż już w 1938 roku powstały stirlingi o mocy do 200 KM. i sprawność 30 proc.
Zasada działania tego silnika polega na naprzemiennym podgrzewaniu i chłodzeniu płynu roboczego w całkowicie zamkniętym cylindrze. Zazwyczaj płynem roboczym jest powietrze, ale można stosować wodór i hel, a także freony, dwutlenek azotu, skroplony propan-butan, a nawet wodę. Ponadto pozostaje płynny przez cały cykl termodynamiczny. Oznacza to, że konstrukcja silnika jest niezwykle prosta i wykorzystuje dobrze znaną właściwość gazów: z ogrzewania zwiększa się ich objętość, z chłodzenia zmniejsza się.
Jeden z wielu domowych stirlingów.
W silniku Stirlinga zastosowano… „obieg Stirlinga”, który pod względem sprawności termodynamicznej nie tylko nie jest gorszy od cyklu Carnota, ale ma nawet pewne zalety. W każdym razie jest to „cykl Stirlinga”, który pozwala uzyskać działający silnik ze zwykłej puszki w ciągu zaledwie kilku godzin.
Urządzenie Stirlinga Beta.
Sam „cykl Stirlinga” obejmuje cztery główne fazy i dwie fazy przejściowe: ogrzewanie, rozprężanie, przejście do zimnego źródła, chłodzenie, sprężanie i przejście do źródła ciepła. Cóż, otrzymujemy pożyteczną pracę w procesie zwiększania objętości ogrzanego gazu.
Faza 1.
Faza 2.
Faza 3.
Faza 4.
Cykl pracy silnika Stirlinga typu beta: a - tłok wyporowy; b - tłok roboczy; c - koło zamachowe; d - ogień (powierzchnia grzewcza); e - żebra chłodzące (obszar chłodzenia).
Działa to tak: są dwa cylindry i dwa tłoki. Zewnętrzne źródło ciepła - a może nim być nawet spalanie drewna, nawet palnik gazowy, nawet światło słoneczne - podnosi temperaturę gazu w dolnej części wymiennika ciepła. Powstaje ciśnienie, które popycha tłok roboczy do góry, a tłok wyporowy nie przylega ściśle do ścianek cylindra. Co więcej, koło zamachowe, przewijanie, popycha je w dół.
Schemat Stirlinga z puszki.
W takim przypadku do komory chłodzącej dostaje się gorące powietrze z dna cylindra. W komorze roboczej schładza się i kurczy, a następnie tłok roboczy pędzi w dół. Tłok wyporowy podnosi się, a tym samym schłodzone powietrze przesuwa się na dno. W ten sposób cykl się powtarza. W Stirlingu ruch tłoka roboczego jest przesunięty o 90 ° w stosunku do tłoka przesuwnego.
Zdjęcie Stirling z puszki.
Z biegiem czasu pojawiło się wiele „stirlingów” o różnych wzorach, nazwanych na cześć liter alfabetu greckiego: alfa, beta, gamma, które różnią się cyklem pracy. Zasadnicze różnice między nimi są niewielkie i sprowadzają się do umiejscowienia cylindrów i wielkości tłoków.
Silnik Stirlinga z alternatorem liniowym.
Alpha stirling ma dwa oddzielne tłoki mocy w różnych cylindrach: gorącym i zimnym. Cylinder z gorącym tłokiem znajduje się w wymienniku ciepła, który ma wyższą temperaturę, a cylinder z zimnym tłokiem odpowiednio w chłodniejszym. Regenerator (czyli wymiennik ciepła) znajduje się pomiędzy częścią gorącą a częścią zimną.
Stirling Beta ma tylko jeden cylinder, gorący na jednym końcu i zimny na drugim. Wewnątrz cylindra porusza się tłok (z którego odbierana jest moc) oraz wypornik, który zmienia objętość jego gorącej strefy. Gaz pompowany jest do gorącej części butli z zimnej części butli przez regenerator.
Gamma Stirling ma również tłok i wypornik oraz dwa cylindry - zimny (gdzie porusza się tłok, z którego pobierana jest moc) i gorący (gdzie porusza się odpowiednio wypornik). Regenerator jest zewnętrzny, w tym przypadku łączy gorącą część drugiego cylindra z zimną i jednocześnie z pierwszym (zimnym) cylindrem. Wewnętrzny regenerator w tym przypadku jest częścią wypieracza.
Istnieją odmiany silnika Stirlinga, które nie mieszczą się w tych trzech klasycznych typach: na przykład obrotowy silnik Stirlinga, w którym rozwiązywane są problemy szczelności i nie ma mechanizmu korbowego, ponieważ jest obrotowy.
Czym są dobre stirlingi i dlaczego są złe? Przede wszystkim są wszystkożerne i potrafią wykorzystywać każdą różnicę temperatur, w tym między różnymi warstwami wody w oceanie. Spalanie w nich ma charakter trwały, co zapewnia efektywne spalanie paliwa, co oznacza, że jest ono bardziej przyjazne dla środowiska. Dodatkowo nie ma wydechu. Mniejszy poziom hałasu - brak "wybuchów" w cylindrach. Mniej wibracji, na przykład mieszanie beta. Stirling nie zużywa płynu roboczego. Konstrukcja silnika jest niezwykle prosta, nie wymaga mechanizmów dystrybucji gazu. Nie potrzebujesz rozrusznika, tak jak nie potrzebujesz skrzyni biegów.
Prostota i brak wielu „delikatnych” węzłów zapewnia „stirlingowi” bezprecedensową wydajność dla wszystkich innych silników dziesiątek i setek tysięcy godzin ciągłej pracy.
Szwedzka łódź podwodna Gotland.
Stirlings są bardzo ekonomiczne. Zatem konwersja energii słonecznej na energię elektryczną za pomocą stirlinga daje wyższą sprawność (do 31,25%) niż silniki cieplne napędzane parą. Aby to zrobić, „stirling” jest instalowany w centrum lustra parabolicznego, które „podąża” za słońcem, dzięki czemu jego cylinder jest stale ogrzewany. To na takiej instalacji w Kalifornii w 2008 roku uzyskano wyżej wymieniony wynik, a obecnie budowana jest tam duża stacja solarna Stirlinga. Można przymocować je do skorupy wielkich pieców i wtedy ciągłe topienie surówki da nam dużo… taniej energii, bo teraz to ciepło się marnuje!
Ogólnie rzecz biorąc, wada Stirlinga jest jedna. Może się przegrzać i wtedy natychmiast zawiedzie. Dodatkowo aby osiągnąć wysoką sprawność w butli musi znajdować się gaz pod bardzo wysokim ciśnieniem. Wodór lub hel. I to jest wyjątkowa dokładność dopasowania wszystkich jednostek roboczych i specjalnego smaru wysokotemperaturowego. Otóż wymiary... Komora spalania ICE nie jest potrzebna. Stirling nie może bez niej żyć! A to dodatkowa objętość i system izolacji i chłodzenia!
Soryu to japońska łódź podwodna napędzana silnikiem Stirlinga.
Jednak zmiana priorytetów prawdopodobnie ustąpi miejsca silnikom Stirlinga. Jeśli na pierwszym planie jest przyjazność dla środowiska, z silnikiem spalinowym będzie można pożegnać się raz na zawsze. Ponadto wiążą duże nadzieje z tworzeniem obiecujących elektrowni słonecznych. Są już wykorzystywane jako autonomiczne generatory dla turystów. Niektóre przedsiębiorstwa rozpoczęły produkcję stirlingów, które działają z konwencjonalnego palnika kuchenki gazowej. NASA rozważa również generatory prądu oparte na Stirling, zasilane jądrowymi i radioizotopowymi źródłami ciepła. W szczególności, takie stirlinga, w połączeniu z generatorem elektrycznym, ma zostać użyte w planowanej wyprawie kosmicznej NASA na Tytana.
Soryu - układ.
Co ciekawe, jeśli silnik Stirlinga uruchomisz w trybie wstecznym, czyli przekręcisz koło zamachowe z innego silnika, to będzie on pracował jak lodówka (odwrócony cykl Stirlinga) i to właśnie te maszyny okazały się bardzo skuteczne w produkcji skroplonego gazy.
Cóż, teraz, ponieważ nasza strona jest wojskowa, zauważamy, że stirlingi były testowane na szwedzkich okrętach podwodnych w latach 60. ubiegłego wieku. A potem w 1988 roku stirlingi stały się głównym silnikiem okrętu podwodnego klasy Nakken. Z nimi pływał pod wodą przez ponad 10 000 godzin. Po Nakkenach pojawiły się seryjne okręty podwodne typu Gotland, które stały się pierwszymi okrętami podwodnymi wyposażonymi w silniki Stirlinga, które pozwalają im przebywać pod wodą do 20 dni. Obecnie wszystkie okręty podwodne szwedzkiej marynarki wojennej mają silniki stirlinga, a szwedzcy stoczniowcy opracowali oryginalną technologię instalowania takich silników na konwencjonalnych okrętach podwodnych, wycinając w nich dodatkową komorę za pomocą nowego układu napędowego. Działają na ciekłym tlenie, które jest następnie używane w łodzi do oddychania, i zauważono, że mają bardzo niski poziom hałasu. Otóż wspomniane niedociągnięcia (wymiary i problem chłodzenia) na podwodnym okręcie wojennym nie mają większego znaczenia. Przykład Szwedów wydawał się godny uwagi Japończykom, a teraz Stirlingi są również na japońskich okrętach podwodnych typu Soryu. To właśnie te silniki są dziś uważane za najbardziej obiecujące silniki jednomodowe we wszystkich trybach dla okrętów podwodnych piątej generacji.
I tak wygląda Nikołaj Szevelev, student Stirling of Penza State University.
Cóż, teraz trochę o tym, jakiego rodzaju… „złą młodość” mamy. 1 września przychodzę do studentów - przyszłych inżynierów maszynowych, zadaję im tradycyjne pytania, co czytają (praktycznie nic!), co lubią (sytuacja z tym jest trochę lepsza, ale ich nogi są w większości zajęte , a nie ich głowa!), Jakie pisma techniczne znali – „Młody Technik”, „Modelmistrz”, „Nauka i Technika”, „Popularna Mechanika”… (brak!), A potem jeden uczeń mówi mi, że jest lubiący silniki. Jeden na 20, ale to już coś! A potem mówi mi, że sam wykonał silnik Stirlinga. Wiem jak zrobić taki silnik ze zwykłej puszki, ale okazało się, że zrobił coś znacznie bardziej spektakularnego. Mówię: „Przynieś to!” - i przyniósł. "Opisz, jak to zrobiłeś!" - i opisał, a jego „esej” tak mi się spodobał, że przedstawiam go tutaj bez żadnych zmian i skrótów.
Początek pracy to „kreatywny chaos”.
„Zawsze lubiłem technologię, ale przede wszystkim silniki. Z dużym zainteresowaniem wykonuję pielęgnację, naprawę i personalizację. Kiedy dowiedziałem się o silniku Stirlinga, byłem nim zafascynowany jak żaden inny silnik. Świat stirlingów jest tak różnorodny i duży, że po prostu niemożliwe jest opisanie wszystkich możliwych opcji jego wykonania. Żaden inny silnik nie zapewni takiej różnorodności pod względem wzornictwa, a co najważniejsze, możliwości samodzielnego wykonania.
Były pomysły na zrobienie modelu silnika z puszki i innych improwizowanych środków, ale robienie tego „jakkolwiek iz czegokolwiek” nie jest w moich regułach. Dlatego postanowiłem potraktować to zadanie poważnie, na początek przygotować się teoretycznie. Studiowałem literaturę w Internecie, ale wyszukiwanie nie przyniosło pożądanego rezultatu: artykuły przeglądowe i filmy, brak rysunków modeli tego silnika. Gotowe modele sprzedawano po zbyt wysokiej cenie. Ponadto istnieje wielkie pragnienie, aby wszystko zrobić samemu, zrozumieć zasadę działania, debugować i testować, uzyskać użyteczną pracę z tego silnika, a nawet spróbować znaleźć dla niego zastosowanie w gospodarce.
„Toczenie biznesu!” (Mądra uczennica, cały proces pracy sfilmowałam na pamiątkę. Prezent, obywatel, dokumenty filmowe i fotograficzne potwierdzające... i oto one!)
Pytałem na forach, a oni dzielili się ze mną literaturą. Była to książka „Silniki Stirlinga” (Autorzy: G. Reeder i C. Hooper). Odzwierciedlało to wszystko historia ten rodzaj budowy silników, dlaczego zatrzymał się szybki rozwój i gdzie te silniki są nadal używane. Z książki poznałem bardziej szczegółowo wszystkie procesy zachodzące w silniku, znalazłem odpowiedzi na interesujące mnie pytania. Ciekawie się czytało, ale chciałem poćwiczyć. Oczywiście nie było tam rysunków modeli garażowych, a także w Internecie, no oczywiście, z wyjątkiem modelu z puszki i gumy piankowej.
Ku mojemu wielkiemu szczęściu osoba, która sprzedawała modele Stirlinga wyłożyła kurs na wykonanie takich modeli, założył go wtedy za 20 USD, skontaktowałem się z nim i zapłaciłem za kurs. Po obejrzeniu wszystkich filmów, z których każdy wyjaśniał konkretny rodzaj stirlinga, postanowiłem zrobić stirlinga typu gamma w wysokiej temperaturze. Odkąd zainteresował mnie swoim designem, charakterystyką i wyglądem. Z kursu wideo nauczyłem się przybliżonego stosunku średnicy cylindra, średnic tłoków, jakie powinny być luzy, chropowatości, jakich materiałów użyć w produkcji oraz kilku niuansów konstrukcyjnych. Ale nigdzie nie było rozmiaru silników autora, tylko przybliżony stosunek rozmiarów węzłów.
Sam mieszkam na wsi, można powiedzieć na przedmieściach, moja mama jest księgową, a ojciec stolarzem, więc jakoś nie wypadało zwracać się do nich o radę w sprawie budowy silnika. I zwróciłem się o pomoc do mojego sąsiada, Giennadija Walentinowicza, który pracował w zawalonym już zakładzie KZTM w Kuzniecku.Dla niego to rzemiosło wydawało się dość niezwykłe, wysłuchał mnie uważnie, spojrzał na moje szkice, coś poprawił.
Generalnie następnego dnia Giennadij Walentynowicz przywiózł mi aluminiowy blank o długości około 1 mi średnicy około 50 mm. Byłem bardzo szczęśliwy, odpiłowałem potrzebne mi blanki, a następnego dnia poszedłem do szkoły, aby spróbować naostrzyć grzałkę i lodówkę do mojego silnika spalinowego. Ostrzyłem na tokarce treningowej (na której pracował dziadek Lenin).
Oczywiście nie było tam dokładności, zewnętrzna część grzałki okazała się całkiem dobra, ale cylindryczna część dla samego tłoka była na stożku. Trudovik wyjaśnił mi, że wytaczadło się wygina, ponieważ maszyna do takich rzeczy jest raczej mała i słaba. Powstało pytanie, co dalej... Miałam szczęście, że moja mama pracowała wówczas jako księgowa w prywatnym przedsiębiorstwie, które było dawnym zakładem naprawy samochodów. Valery Alexandrovich (dyrektor tej fabryki) okazał się wspaniałą osobą i bardzo mi pomógł, dostałem już profesjonalną radziecką obrabiarkę i tokarza, który mi pomógł. Sprawy poszły fajniej i dosłownie za tydzień wszystko było gotowe, rozpoczął się montaż silnika. W konstrukcji były ciekawe momenty, na przykład: wał, na którym wciśnięto koło zamachowe, został przekazany do warsztatu mechaniki precyzyjnej w innym zakładzie (w celu uzyskania niezbędnej dokładności dla łożysk); lodówka była ostrzona na tokarce, a miejsca do mocowania wykonano frezarką, koło zamachowe oszlifowano na szlifierce. Dla mnie było to bardzo ciekawe i ekscytujące. Pracownicy fabryki myśleli, że jestem studentem i piszę jakąś pracę naukową. Siedziałem w fabryce do późnego wieczora i przywieźli mnie do domu oficjalnym samochodem Walerego Aleksandrowicza. Uruchomienie silnika odbyło się w dużym środowisku pracowników zakładu, wszyscy byli bardzo zainteresowani. Premiera zakończyła się sukcesem, ale silnik był jakoś słaby.
Wynik wieńczy sprawę! Narożnik stoiska został spalony podczas testów.
Ujawniono niedociągnięcia, plastikowe zawiasy zastąpiono fluoroplastami, koło zamachowe zostało rozjaśnione i wyważone, tłok otrzymał przedrostek fluoroplastyczny dla niższego przenoszenia ciepła, a lodówka zyskała większą powierzchnię chłodzenia. Po dopracowaniu silnik znacznie poprawił swoje osiągi techniczne.
Sam byłem zachwycony. Przychodząc do mojego domu, znajomi przede wszystkim podchodzą do niego, są zainteresowani, proszą o uruchomienie. Giennadij Valentinovich pojechał, aby pokazać stirlinga swojej pracy, wszyscy byli bardzo zainteresowani, nawet nie musieli do kogoś dzwonić, wszyscy podeszli, spojrzeli, byli zainteresowani.
Młody człowiek nazywa się Nikołaj Szevelev i jest liderem grupy. Zaprowadziłem go do dziekana i porozmawialiśmy we trójkę bardzo dobrze. A potem przypomniałem sobie statystyki, że tylko 2% światowej populacji wystarczy, aby posunąć ludzkość na ścieżce postępu naukowego i technologicznego. Policzyłem całkowitą liczbę uczniów i zdałem sobie sprawę, że ... nie powinieneś się zbytnio martwić. Z ludźmi takimi jak Nikołaj nadal będziemy mogli robić postępy!
Roberta Stirlinga.
W 1843 roku jego syn James Stirling użył silnika ojca w fabryce, w której pracował jako inżynier. Otóż już w 1938 roku powstały stirlingi o mocy do 200 KM. i sprawność 30 proc.
Zasada działania tego silnika polega na naprzemiennym podgrzewaniu i chłodzeniu płynu roboczego w całkowicie zamkniętym cylindrze. Zazwyczaj płynem roboczym jest powietrze, ale można stosować wodór i hel, a także freony, dwutlenek azotu, skroplony propan-butan, a nawet wodę. Ponadto pozostaje płynny przez cały cykl termodynamiczny. Oznacza to, że konstrukcja silnika jest niezwykle prosta i wykorzystuje dobrze znaną właściwość gazów: z ogrzewania zwiększa się ich objętość, z chłodzenia zmniejsza się.
Jeden z wielu domowych stirlingów.
W silniku Stirlinga zastosowano… „obieg Stirlinga”, który pod względem sprawności termodynamicznej nie tylko nie jest gorszy od cyklu Carnota, ale ma nawet pewne zalety. W każdym razie jest to „cykl Stirlinga”, który pozwala uzyskać działający silnik ze zwykłej puszki w ciągu zaledwie kilku godzin.
Urządzenie Stirlinga Beta.
Sam „cykl Stirlinga” obejmuje cztery główne fazy i dwie fazy przejściowe: ogrzewanie, rozprężanie, przejście do zimnego źródła, chłodzenie, sprężanie i przejście do źródła ciepła. Cóż, otrzymujemy pożyteczną pracę w procesie zwiększania objętości ogrzanego gazu.
Faza 1.
Faza 2.
Faza 3.
Faza 4.
Cykl pracy silnika Stirlinga typu beta: a - tłok wyporowy; b - tłok roboczy; c - koło zamachowe; d - ogień (powierzchnia grzewcza); e - żebra chłodzące (obszar chłodzenia).
Działa to tak: są dwa cylindry i dwa tłoki. Zewnętrzne źródło ciepła - a może nim być nawet spalanie drewna, nawet palnik gazowy, nawet światło słoneczne - podnosi temperaturę gazu w dolnej części wymiennika ciepła. Powstaje ciśnienie, które popycha tłok roboczy do góry, a tłok wyporowy nie przylega ściśle do ścianek cylindra. Co więcej, koło zamachowe, przewijanie, popycha je w dół.
Schemat Stirlinga z puszki.
W takim przypadku do komory chłodzącej dostaje się gorące powietrze z dna cylindra. W komorze roboczej schładza się i kurczy, a następnie tłok roboczy pędzi w dół. Tłok wyporowy podnosi się, a tym samym schłodzone powietrze przesuwa się na dno. W ten sposób cykl się powtarza. W Stirlingu ruch tłoka roboczego jest przesunięty o 90 ° w stosunku do tłoka przesuwnego.
Zdjęcie Stirling z puszki.
Z biegiem czasu pojawiło się wiele „stirlingów” o różnych wzorach, nazwanych na cześć liter alfabetu greckiego: alfa, beta, gamma, które różnią się cyklem pracy. Zasadnicze różnice między nimi są niewielkie i sprowadzają się do umiejscowienia cylindrów i wielkości tłoków.
Silnik Stirlinga z alternatorem liniowym.
Alpha stirling ma dwa oddzielne tłoki mocy w różnych cylindrach: gorącym i zimnym. Cylinder z gorącym tłokiem znajduje się w wymienniku ciepła, który ma wyższą temperaturę, a cylinder z zimnym tłokiem odpowiednio w chłodniejszym. Regenerator (czyli wymiennik ciepła) znajduje się pomiędzy częścią gorącą a częścią zimną.
Stirling Beta ma tylko jeden cylinder, gorący na jednym końcu i zimny na drugim. Wewnątrz cylindra porusza się tłok (z którego odbierana jest moc) oraz wypornik, który zmienia objętość jego gorącej strefy. Gaz pompowany jest do gorącej części butli z zimnej części butli przez regenerator.
Gamma Stirling ma również tłok i wypornik oraz dwa cylindry - zimny (gdzie porusza się tłok, z którego pobierana jest moc) i gorący (gdzie porusza się odpowiednio wypornik). Regenerator jest zewnętrzny, w tym przypadku łączy gorącą część drugiego cylindra z zimną i jednocześnie z pierwszym (zimnym) cylindrem. Wewnętrzny regenerator w tym przypadku jest częścią wypieracza.
Istnieją odmiany silnika Stirlinga, które nie mieszczą się w tych trzech klasycznych typach: na przykład obrotowy silnik Stirlinga, w którym rozwiązywane są problemy szczelności i nie ma mechanizmu korbowego, ponieważ jest obrotowy.
Czym są dobre stirlingi i dlaczego są złe? Przede wszystkim są wszystkożerne i potrafią wykorzystywać każdą różnicę temperatur, w tym między różnymi warstwami wody w oceanie. Spalanie w nich ma charakter trwały, co zapewnia efektywne spalanie paliwa, co oznacza, że jest ono bardziej przyjazne dla środowiska. Dodatkowo nie ma wydechu. Mniejszy poziom hałasu - brak "wybuchów" w cylindrach. Mniej wibracji, na przykład mieszanie beta. Stirling nie zużywa płynu roboczego. Konstrukcja silnika jest niezwykle prosta, nie wymaga mechanizmów dystrybucji gazu. Nie potrzebujesz rozrusznika, tak jak nie potrzebujesz skrzyni biegów.
Prostota i brak wielu „delikatnych” węzłów zapewnia „stirlingowi” bezprecedensową wydajność dla wszystkich innych silników dziesiątek i setek tysięcy godzin ciągłej pracy.
Szwedzka łódź podwodna Gotland.
Stirlings są bardzo ekonomiczne. Zatem konwersja energii słonecznej na energię elektryczną za pomocą stirlinga daje wyższą sprawność (do 31,25%) niż silniki cieplne napędzane parą. Aby to zrobić, „stirling” jest instalowany w centrum lustra parabolicznego, które „podąża” za słońcem, dzięki czemu jego cylinder jest stale ogrzewany. To na takiej instalacji w Kalifornii w 2008 roku uzyskano wyżej wymieniony wynik, a obecnie budowana jest tam duża stacja solarna Stirlinga. Można przymocować je do skorupy wielkich pieców i wtedy ciągłe topienie surówki da nam dużo… taniej energii, bo teraz to ciepło się marnuje!
Ogólnie rzecz biorąc, wada Stirlinga jest jedna. Może się przegrzać i wtedy natychmiast zawiedzie. Dodatkowo aby osiągnąć wysoką sprawność w butli musi znajdować się gaz pod bardzo wysokim ciśnieniem. Wodór lub hel. I to jest wyjątkowa dokładność dopasowania wszystkich jednostek roboczych i specjalnego smaru wysokotemperaturowego. Otóż wymiary... Komora spalania ICE nie jest potrzebna. Stirling nie może bez niej żyć! A to dodatkowa objętość i system izolacji i chłodzenia!
Soryu to japońska łódź podwodna napędzana silnikiem Stirlinga.
Jednak zmiana priorytetów prawdopodobnie ustąpi miejsca silnikom Stirlinga. Jeśli na pierwszym planie jest przyjazność dla środowiska, z silnikiem spalinowym będzie można pożegnać się raz na zawsze. Ponadto wiążą duże nadzieje z tworzeniem obiecujących elektrowni słonecznych. Są już wykorzystywane jako autonomiczne generatory dla turystów. Niektóre przedsiębiorstwa rozpoczęły produkcję stirlingów, które działają z konwencjonalnego palnika kuchenki gazowej. NASA rozważa również generatory prądu oparte na Stirling, zasilane jądrowymi i radioizotopowymi źródłami ciepła. W szczególności, takie stirlinga, w połączeniu z generatorem elektrycznym, ma zostać użyte w planowanej wyprawie kosmicznej NASA na Tytana.
Soryu - układ.
Co ciekawe, jeśli silnik Stirlinga uruchomisz w trybie wstecznym, czyli przekręcisz koło zamachowe z innego silnika, to będzie on pracował jak lodówka (odwrócony cykl Stirlinga) i to właśnie te maszyny okazały się bardzo skuteczne w produkcji skroplonego gazy.
Cóż, teraz, ponieważ nasza strona jest wojskowa, zauważamy, że stirlingi były testowane na szwedzkich okrętach podwodnych w latach 60. ubiegłego wieku. A potem w 1988 roku stirlingi stały się głównym silnikiem okrętu podwodnego klasy Nakken. Z nimi pływał pod wodą przez ponad 10 000 godzin. Po Nakkenach pojawiły się seryjne okręty podwodne typu Gotland, które stały się pierwszymi okrętami podwodnymi wyposażonymi w silniki Stirlinga, które pozwalają im przebywać pod wodą do 20 dni. Obecnie wszystkie okręty podwodne szwedzkiej marynarki wojennej mają silniki stirlinga, a szwedzcy stoczniowcy opracowali oryginalną technologię instalowania takich silników na konwencjonalnych okrętach podwodnych, wycinając w nich dodatkową komorę za pomocą nowego układu napędowego. Działają na ciekłym tlenie, które jest następnie używane w łodzi do oddychania, i zauważono, że mają bardzo niski poziom hałasu. Otóż wspomniane niedociągnięcia (wymiary i problem chłodzenia) na podwodnym okręcie wojennym nie mają większego znaczenia. Przykład Szwedów wydawał się godny uwagi Japończykom, a teraz Stirlingi są również na japońskich okrętach podwodnych typu Soryu. To właśnie te silniki są dziś uważane za najbardziej obiecujące silniki jednomodowe we wszystkich trybach dla okrętów podwodnych piątej generacji.
I tak wygląda Nikołaj Szevelev, student Stirling of Penza State University.
Cóż, teraz trochę o tym, jakiego rodzaju… „złą młodość” mamy. 1 września przychodzę do studentów - przyszłych inżynierów maszynowych, zadaję im tradycyjne pytania, co czytają (praktycznie nic!), co lubią (sytuacja z tym jest trochę lepsza, ale ich nogi są w większości zajęte , a nie ich głowa!), Jakie pisma techniczne znali – „Młody Technik”, „Modelmistrz”, „Nauka i Technika”, „Popularna Mechanika”… (brak!), A potem jeden uczeń mówi mi, że jest lubiący silniki. Jeden na 20, ale to już coś! A potem mówi mi, że sam wykonał silnik Stirlinga. Wiem jak zrobić taki silnik ze zwykłej puszki, ale okazało się, że zrobił coś znacznie bardziej spektakularnego. Mówię: „Przynieś to!” - i przyniósł. "Opisz, jak to zrobiłeś!" - i opisał, a jego „esej” tak mi się spodobał, że przedstawiam go tutaj bez żadnych zmian i skrótów.
Początek pracy to „kreatywny chaos”.
„Zawsze lubiłem technologię, ale przede wszystkim silniki. Z dużym zainteresowaniem wykonuję pielęgnację, naprawę i personalizację. Kiedy dowiedziałem się o silniku Stirlinga, byłem nim zafascynowany jak żaden inny silnik. Świat stirlingów jest tak różnorodny i duży, że po prostu niemożliwe jest opisanie wszystkich możliwych opcji jego wykonania. Żaden inny silnik nie zapewni takiej różnorodności pod względem wzornictwa, a co najważniejsze, możliwości samodzielnego wykonania.
Były pomysły na zrobienie modelu silnika z puszki i innych improwizowanych środków, ale robienie tego „jakkolwiek iz czegokolwiek” nie jest w moich regułach. Dlatego postanowiłem potraktować to zadanie poważnie, na początek przygotować się teoretycznie. Studiowałem literaturę w Internecie, ale wyszukiwanie nie przyniosło pożądanego rezultatu: artykuły przeglądowe i filmy, brak rysunków modeli tego silnika. Gotowe modele sprzedawano po zbyt wysokiej cenie. Ponadto istnieje wielkie pragnienie, aby wszystko zrobić samemu, zrozumieć zasadę działania, debugować i testować, uzyskać użyteczną pracę z tego silnika, a nawet spróbować znaleźć dla niego zastosowanie w gospodarce.
„Toczenie biznesu!” (Mądra uczennica, cały proces pracy sfilmowałam na pamiątkę. Prezent, obywatel, dokumenty filmowe i fotograficzne potwierdzające... i oto one!)
Pytałem na forach, a oni dzielili się ze mną literaturą. Była to książka „Silniki Stirlinga” (Autorzy: G. Reeder i C. Hooper). Odzwierciedlało to wszystko historia ten rodzaj budowy silników, dlaczego zatrzymał się szybki rozwój i gdzie te silniki są nadal używane. Z książki poznałem bardziej szczegółowo wszystkie procesy zachodzące w silniku, znalazłem odpowiedzi na interesujące mnie pytania. Ciekawie się czytało, ale chciałem poćwiczyć. Oczywiście nie było tam rysunków modeli garażowych, a także w Internecie, no oczywiście, z wyjątkiem modelu z puszki i gumy piankowej.
Ku mojemu wielkiemu szczęściu osoba, która sprzedawała modele Stirlinga wyłożyła kurs na wykonanie takich modeli, założył go wtedy za 20 USD, skontaktowałem się z nim i zapłaciłem za kurs. Po obejrzeniu wszystkich filmów, z których każdy wyjaśniał konkretny rodzaj stirlinga, postanowiłem zrobić stirlinga typu gamma w wysokiej temperaturze. Odkąd zainteresował mnie swoim designem, charakterystyką i wyglądem. Z kursu wideo nauczyłem się przybliżonego stosunku średnicy cylindra, średnic tłoków, jakie powinny być luzy, chropowatości, jakich materiałów użyć w produkcji oraz kilku niuansów konstrukcyjnych. Ale nigdzie nie było rozmiaru silników autora, tylko przybliżony stosunek rozmiarów węzłów.
Sam mieszkam na wsi, można powiedzieć na przedmieściach, moja mama jest księgową, a ojciec stolarzem, więc jakoś nie wypadało zwracać się do nich o radę w sprawie budowy silnika. I zwróciłem się o pomoc do mojego sąsiada, Giennadija Walentinowicza, który pracował w zawalonym już zakładzie KZTM w Kuzniecku.Dla niego to rzemiosło wydawało się dość niezwykłe, wysłuchał mnie uważnie, spojrzał na moje szkice, coś poprawił.
Generalnie następnego dnia Giennadij Walentynowicz przywiózł mi aluminiowy blank o długości około 1 mi średnicy około 50 mm. Byłem bardzo szczęśliwy, odpiłowałem potrzebne mi blanki, a następnego dnia poszedłem do szkoły, aby spróbować naostrzyć grzałkę i lodówkę do mojego silnika spalinowego. Ostrzyłem na tokarce treningowej (na której pracował dziadek Lenin).
Oczywiście nie było tam dokładności, zewnętrzna część grzałki okazała się całkiem dobra, ale cylindryczna część dla samego tłoka była na stożku. Trudovik wyjaśnił mi, że wytaczadło się wygina, ponieważ maszyna do takich rzeczy jest raczej mała i słaba. Powstało pytanie, co dalej... Miałam szczęście, że moja mama pracowała wówczas jako księgowa w prywatnym przedsiębiorstwie, które było dawnym zakładem naprawy samochodów. Valery Alexandrovich (dyrektor tej fabryki) okazał się wspaniałą osobą i bardzo mi pomógł, dostałem już profesjonalną radziecką obrabiarkę i tokarza, który mi pomógł. Sprawy poszły fajniej i dosłownie za tydzień wszystko było gotowe, rozpoczął się montaż silnika. W konstrukcji były ciekawe momenty, na przykład: wał, na którym wciśnięto koło zamachowe, został przekazany do warsztatu mechaniki precyzyjnej w innym zakładzie (w celu uzyskania niezbędnej dokładności dla łożysk); lodówka była ostrzona na tokarce, a miejsca do mocowania wykonano frezarką, koło zamachowe oszlifowano na szlifierce. Dla mnie było to bardzo ciekawe i ekscytujące. Pracownicy fabryki myśleli, że jestem studentem i piszę jakąś pracę naukową. Siedziałem w fabryce do późnego wieczora i przywieźli mnie do domu oficjalnym samochodem Walerego Aleksandrowicza. Uruchomienie silnika odbyło się w dużym środowisku pracowników zakładu, wszyscy byli bardzo zainteresowani. Premiera zakończyła się sukcesem, ale silnik był jakoś słaby.
Wynik wieńczy sprawę! Narożnik stoiska został spalony podczas testów.
Ujawniono niedociągnięcia, plastikowe zawiasy zastąpiono fluoroplastami, koło zamachowe zostało rozjaśnione i wyważone, tłok otrzymał przedrostek fluoroplastyczny dla niższego przenoszenia ciepła, a lodówka zyskała większą powierzchnię chłodzenia. Po dopracowaniu silnik znacznie poprawił swoje osiągi techniczne.
Sam byłem zachwycony. Przychodząc do mojego domu, znajomi przede wszystkim podchodzą do niego, są zainteresowani, proszą o uruchomienie. Giennadij Valentinovich pojechał, aby pokazać stirlinga swojej pracy, wszyscy byli bardzo zainteresowani, nawet nie musieli do kogoś dzwonić, wszyscy podeszli, spojrzeli, byli zainteresowani.
Młody człowiek nazywa się Nikołaj Szevelev i jest liderem grupy. Zaprowadziłem go do dziekana i porozmawialiśmy we trójkę bardzo dobrze. A potem przypomniałem sobie statystyki, że tylko 2% światowej populacji wystarczy, aby posunąć ludzkość na ścieżce postępu naukowego i technologicznego. Policzyłem całkowitą liczbę uczniów i zdałem sobie sprawę, że ... nie powinieneś się zbytnio martwić. Z ludźmi takimi jak Nikołaj nadal będziemy mogli robić postępy!
Nasze kanały informacyjne
Zapisz się i bądź na bieżąco z najświeższymi wiadomościami i najważniejszymi wydarzeniami dnia.
informacja