Pirmiausia Stirlingo pavardė yra gana paplitusi tiek Anglijoje, tiek Škotijoje. Tai yra, jei yra Stirlingo pilis, tai kodėl gi ne „ponas Stirlingas“? Ir kaip tik toks žmogus - škotų kunigas Robertas Stirlingas 1816 m. Rugsėjo 27 d. Gavo britų patentą varikliui, neturinčiam nieko bendra su garo varikliu! Be to, jo vardu pavadintas variklis pasirodė unikalus, nes galėjo veikti iš bet kokio šilumos šaltinio!
Robertas Stirlingas.
1843 m. Jo sūnus Jamesas Stirlingas panaudojo savo tėvo variklį gamykloje, kurioje jis dirbo inžinieriumi. Na, jau 1938 m. Buvo sukurti iki 200 AG galios sūkuriai. ir efektyvumas 30 proc.
Šio variklio veikimo principas yra pakaitinis darbinio skysčio šildymas ir aušinimas visiškai uždarytame cilindre. Paprastai darbinė terpė yra oras, tačiau gali būti naudojamas vandenilis ir helis, taip pat freonai, azoto dioksidas, suskystintas propanas-butanas ir net vanduo. Be to, jis išlieka skystas per visą termodinaminį ciklą. Tai yra, variklio konstrukcija yra labai paprasta ir naudojama gerai žinoma dujų savybė: jų tūris padidėja kaitinant, o aušinant-mažėja.
Vienas iš daugelio naminių sterlingų.
Stirlingo variklyje naudojamas … „Stirlingo ciklas“, kuris savo termodinaminiu efektyvumu ne tik ne prastesnis už Carnot ciklą, bet netgi turi tam tikrų privalumų. Bet kokiu atveju, tai yra „Stirlingo ciklas“, leidžiantis vos per porą valandų gauti veikiantį variklį, pagamintą iš įprastos skardinės.
Beta Stirling prietaisas.
Pats „Stirling“ciklas apima keturias pagrindines fazes ir dvi pereinamąsias: šildymą, plėtimąsi, perėjimą prie šalto šaltinio, aušinimą, suspaudimą ir perėjimą prie šilumos šaltinio. Na, mes gauname naudingą darbą plečiant šildomų dujų tūrį.
Fazė 1.
2 etapas.
3 etapas.
4 etapas.
Beta tipo Stirlingo variklio darbo ciklas: a - darbinis stūmoklis; b - darbinis stūmoklis; c - smagratis; d - gaisras (šildymo zona); e - aušinimo pelekai (aušinimo zona).
Tai veikia taip: yra du cilindrai ir du stūmokliai. Išorinis šilumos šaltinis - ir tai gali būti net deganti mediena, net dujų degiklis, net saulės šviesa - padidina dujų temperatūrą apatinėje šilumos mainų cilindro dalyje. Atsiranda slėgis ir jis stumia darbinį stūmoklį aukštyn, o darbinis stūmoklis nėra tvirtai prigludęs prie cilindro sienelių. Be to, smagratis, slinkdamas, stumia jį žemyn.
Stirlingo schema iš skardinės.
Šiuo atveju karštas oras iš cilindro apačios patenka į aušinimo kamerą. Tačiau darbo kameroje jis atvėsta ir susitraukia, o tada darbinis stūmoklis skuba žemyn. Darbinis stūmoklis juda aukštyn, taigi atvėsęs oras juda į apačią. Taigi ciklas kartojamas. Stirlinge darbinio stūmoklio judesys pasislenka 90 °, palyginti su darbinio stūmoklio judėjimu.
Maišytuvo nuotrauka iš skardinės.
Laikui bėgant atsirado daug įvairių „stiliaus“dizainų, pavadintų graikų abėcėlės raidėmis: alfa, beta, gama, kurie skiriasi darbo ciklu. Esminiai skirtumai tarp jų yra nedideli ir priklauso nuo cilindrų išdėstymo ir stūmoklių dydžio.
Stirlingo variklis su linijiniu generatoriu.
„Alpha Stirling“turi du atskirus cilindrų galios stūmoklius: karštą ir šaltą. Cilindras su karštu stūmokliu yra šilumokaityje, kurio temperatūra aukštesnė, o cilindras su šaltu stūmokliu - atitinkamai šaltesniame. Regeneratorius (ty šilumokaitis) yra tarp karštos ir šaltos dalies.
Beta Stirling turi tik vieną cilindrą, viename gale karštas, o kitame šaltas. Stūmoklis juda cilindro viduje (iš kurio atimama galia) ir poslinkio, kuris keičia jo karštosios zonos tūrį. Dujos pumpuojamos į karštą cilindro galą iš šalto baliono galo per regeneratorių.
„Gamma Stirling“taip pat turi stūmoklį ir slankiklį, o du cilindrus - šaltą (kur stūmoklis juda, iš kurio atimama galia) ir karštą (atitinkamai, kur juda slankiklis). Regeneratorius yra išorinis, šiuo atveju jis jungia karštą antrojo cilindro dalį su šaltu ir kartu su pirmuoju (šaltu) cilindru. Vidinis regeneratorius šiuo atveju yra poslinkio dalis.
Yra įvairių „Stirling“variklio rūšių, kurios nepatenka į šiuos tris klasikinius tipus: pavyzdžiui, rotacinis Stirlingo variklis, kuriame išspręstos nuotėkio problemos ir nėra alkūninio mechanizmo, nes jis yra sukamasis.
Kas yra gedimai ir kodėl jie yra blogi? Visų pirma, jie yra visaėdžiai ir gali naudoti bet kokį temperatūros skirtumą, įskaitant skirtumą tarp skirtingų vandenyno vandens sluoksnių. Degimas juose yra pastovaus pobūdžio, o tai užtikrina efektyvų kuro deginimą, o tai reiškia, kad jo ekologiškumas yra didesnis. Be to, jame nėra išmetimo. Mažesnis triukšmo lygis - nėra „sprogimų“balionuose. Mažesnė vibracija, pavyzdžiui, maišant beta versiją. Formuojant darbinis skystis nėra sunaudojamas. Variklio konstrukcija yra labai paprasta, jam nereikia dujų paskirstymo mechanizmų. Starteris nereikalingas, kaip ir pavarų dėžė.
Paprastumas ir daugelio „subtilių“mazgų nebuvimas suteikia „maišymui“precedento neturintį visų kitų variklių našumą per dešimtis ir šimtus tūkstančių valandų nepertraukiamo darbo.
Švedijos povandeninis laivas „Gotland“.
Maišymas yra labai ekonomiškas. Taigi, saulės energiją paverčiant elektros energija maišant, gaunamas didesnis efektyvumas (iki 31, 25%) nei šilumos variklių, veikiančių garuose. Šiuo tikslu „stilius“yra parabolinio veidrodžio, kuris „seka“saulę, dėmesio centre, kad jo cilindras būtų nuolat šildomas. Būtent tokiame įrenginyje Kalifornijoje minėtas rezultatas buvo gautas 2008 m., O dabar ant stilingų įrengta didelė saulės stotis. Galite juos pritvirtinti prie aukštakrosnių korpuso ir tada nuolatinis ketaus lydymas suteiks mums daug … pigios energijos, nes dabar ši šiluma eikvojama veltui!
Apskritai stilius turi tik vieną trūkumą. Jis gali būti perkaitęs, o tada iš karto nepavyks. Be to, norint pasiekti didelį efektyvumą, dujos turi būti labai aukšto slėgio balione. Vandenilis arba helis. Ir tai yra išskirtinis visų darbinių mazgų pritaikymo tikslumas ir specialus aukštos temperatūros tepalas. Na, matmenys … degimo kamera nereikalinga. Stirling negali gyventi be jos! Ir tai yra papildomas tūris ir izoliacijos bei aušinimo sistema!
„Soryu“yra japonų povandeninis laivas, varomas Stirlingo varikliais.
Tačiau prioritetų pasikeitimas greičiausiai atvers kelią Stirlingo varikliams. Jei ekologiškumą iškelsime priešakyje, tuomet bus galima kartą ir visiems laikams atsisveikinti su vidaus degimo varikliu. Be to, į jas dedamos didelės viltys sukurti perspektyvias saulės jėgaines. Jie jau naudojami kaip autonominiai turistų generatoriai. Kai kurios įmonės sukūrė sterlingų, kurie dirba iš įprasto dujinės krosnies degiklio, gamybą. NASA taip pat svarsto Stirlingo energijos generatorių, maitinamų branduoliniais ir radioizotopiniais šilumos šaltiniais, galimybes. Visų pirma planuojama naudoti tokį stilių kartu su elektros generatoriumi NASA planuojamoje kosminėje ekspedicijoje į Titaną.
„Aš šiukšlinu“- maketas.
Įdomu tai, kad jei paleidžiate Stirlingo variklį atvirkštiniu režimu, tai yra, pasukite smagratį iš kito variklio, tada jis veiks kaip šaldymo mašina (atvirkštinis Stirlingo ciklas), ir būtent šios mašinos pasirodė labai veiksmingos suskystintoms dujoms gaminti.
Na, dabar, kadangi turime karinę svetainę, pastebime, kad „Stirlings“buvo išbandyti švedų povandeniniuose laivuose praėjusio amžiaus 60 -aisiais. Ir tada 1988 metais „Stirlings“tapo pagrindiniu „Nakken“klasės povandeninio laivo varikliu. Su jais ji plaukiojo po vandeniu daugiau nei 10 000 valandų. Po „Nakken“sekė serijiniai „Gotland“tipo povandeniniai laivai, kurie tapo pirmaisiais povandeniniais laivais, aprūpintais „Stirling“varikliais, kurie leidžia jiems būti po vandeniu iki 20 dienų. Šiandien visi Švedijos karinio jūrų laivyno povandeniniai laivai turi maišymo variklius, o Švedijos laivų statytojai sukūrė originalią tokių variklių įrengimo ant įprastų povandeninių laivų technologiją, įpjovę į juos papildomą skyrių su nauja varomąja sistema. Jie naudoja skystą deguonį, kuris vėliau naudojamas kateriui kvėpuoti, ir pažymima, kad jie turi labai mažą triukšmo lygį. Na, minėti povandeninio karo laivo trūkumai (dydis ir aušinimo problema) nėra reikšmingi. Švedų pavyzdys japonams atrodė vertas dėmesio, o dabar „Stirlings“yra ir „Soryu“klasės japonų povandeniniuose laivuose. Būtent šie varikliai šiandien laikomi perspektyviausiais 5-osios kartos povandeninių laivų vieno režimo varikliais.
Ir taip atrodo Penzos valstybinio universiteto studento Nikolajaus Ševelevo stilius.
Na, dabar šiek tiek apie tai, kokią … „blogą jaunystę“turime. Rugsėjo 1 d. Ateinu pas studentus - būsimus variklių inžinierius, užduodu jiems tradicinius klausimus, ką jie skaito (praktiškai nieko!), Tai, kas jiems patinka (šiuo atveju situacija nėra daug geresnė, bet dažniausiai kojos užimtos, ne galva!), Kokie techniniai žurnalai yra žinomi - „Jaunasis technikas“, „Modelių dizaineris“, „Mokslas ir technologija“, „Populiarioji mechanika“… (nėra!), tada vienas studentas man sako, kad jis yra mėgsta variklius. Vienas iš 20, bet tai jau kažkas! Ir tada jis man sako, kad pats sukūrė Stirlingo variklį. Aš žinau, kaip padaryti tokį variklį iš įprastos skardinės, bet tada paaiškėjo, kad jis padarė kažką daug efektyvesnio. Aš sakau: "Atnešk!" - ir jis atnešė. - Apibūdinkite, kaip tai padarėte! - ir jis aprašė, o man jo „rašinys“taip patiko, kad jį čia pateikiu be jokių pakeitimų ar sutrumpinimų.
Darbo pradžia yra „kūrybinis chaosas“.
„Man visada patiko technologija, bet ypač varikliai. Su dideliu susidomėjimu užsiimu priežiūra, remontu ir pritaikymu. Sužinojęs apie Stirlingo variklį, jis mane sužavėjo kaip niekas kitas. Stiliaus pasaulis yra toks įvairus ir didelis, kad tiesiog neįmanoma apibūdinti visų galimų jo vykdymo variantų. Joks kitas variklis nesuteiks tokios įvairovės dizaino, o svarbiausia - galimybės pasigaminti patiems.
Turėjau minčių iš vario modelio pasigaminti varškę iš skardinės ir kitų improvizuotų priemonių, tačiau mano taisyklėse nenumatyta daryti „bet kokiu atveju ir iš to, ką gavau“. Todėl nusprendžiau į šią užduotį žiūrėti rimtai, pradėti nuo teorinio pasiruošimo. Aš studijavau literatūrą internete, tačiau paieška nedavė norimo rezultato: apžvalgos straipsniai ir vaizdo įrašai, šio variklio modelių brėžinių trūkumas. Užbaigti modeliai buvo parduodami už per didelę kainą. Be to, didelis noras viską pasidaryti patiems, suprasti veikimo principą, derinti ir atlikti bandymus, gauti naudingo darbo iš šio variklio ir net pabandyti rasti jo panaudojimo ekonomikoje.
"Verslo verslas!" (Sumanus studentas, jis kaip darbo atmintį nufilmavo visą darbo procesą. Dabartiniai, pilietiški, dokumentiniai fotografiniai įrodymai … ir štai jie!)
Klausiau forumuose, o jie pasidalino literatūra su manimi. Tai buvo knyga „Stirling Engines“(Autoriai: G. Ryder ir C. Hooper). Tai atspindėjo visą šio tipo variklių statybos istoriją, kodėl sparti plėtra sustojo ir kur šie varikliai vis dar naudojami. Iš knygos išsamiau sužinojau visus variklyje vykstančius procesus, radau atsakymus į dominančius klausimus. Buvo įdomu skaityti, bet norėjau praktikuoti. Žinoma, nebuvo garažo modelių brėžinių, taip pat internete, na, žinoma, išskyrus modelį iš skardinės ir putų gumos.
Mano didžiajai laimei, žmogus, pardavęs stiliaus modelius, paskelbė tokių modelių kūrimo kursą, jis tuo metu jį pakėlė už 20 USD, aš jam parašiau ir sumokėjau už kursus. Peržiūrėjęs visus vaizdo įrašus, kuriuose kiekviename jis paaiškino tam tikrą stiliaus stilių, nusprendžiau atlikti tiksliai gama tipo stilių aukštoje temperatūroje. Kadangi jis mane sudomino savo dizainu, savybėmis ir išvaizda. Iš vaizdo kurso sužinojau apytikslį cilindro skersmens, stūmoklio skersmens santykį, kokie atstumai, šiurkštumas turi būti, kokias medžiagas naudoti gamyboje, kai kuriuos konstrukcijos niuansus. Tačiau niekur nebuvo galima rasti autoriaus variklių dydžių, tik apytiksliai mazgų dydžių santykis.
Aš pats gyvenu kaime, galima sakyti, priemiestyje, mama yra buhalterė, o tėtis - dailidė, todėl kažkaip nederėjo kreiptis į juos patarimo dėl variklio statybos. Ir aš kreipiausi pagalbos į savo kaimyną Genadijų Valentinovičių, jis dirbo dabar sugriuvusioje KZTM gamykloje Kuznecke.
Apskritai kitą dieną Genadijus Valentinovičius man atnešė maždaug 1 m ilgio ir apie 50 mm skersmens aliuminio ruošinį. Buvau labai laiminga, nupjoviau reikiamus ruošinius, o kitą dieną nuėjau į mokyklą pabandyti pagaląsti savo vidaus degimo variklio šildytuvo ir šaldytuvo. Aš galandau ant mokomosios tekinimo staklės (prie kurios dirbo senelis Leninas).
Žinoma, ten nebuvo tikslumo, išorinė šildytuvo dalis pasirodė gana gera, tačiau pati cilindrinė dalis po stūmokliu buvo ant kūgio. Trudovikas man paaiškino, kad nuobodus pjoviklis lenkiasi, nes tokių dalykų mašina yra gana maža ir silpna. Kilo klausimas, ką daryti toliau … Pasisekė, kad mama tuo metu dirbo buhaltere privačioje įmonėje, kuri buvo buvusi automobilių remonto gamykla. Valerijus Aleksandrovičius (šios gamyklos direktorius) pasirodė nuostabus žmogus ir man labai padėjo, man jau buvo parūpinta profesionali sovietinė mašina ir tekintojas, kuris man padėjo. Viskas klostėsi linksmiau, ir pažodžiui po savaitės beveik viskas buvo paruošta, prasidėjo variklio surinkimas. Konstrukcijoje buvo įdomių akimirkų, pavyzdžiui: velenas, ant kurio buvo prispaustas smagratis, buvo atiduotas tikslumo mechanikos dirbtuvėms kitoje gamykloje (kad būtų pasiektas reikiamas guolių tikslumas); šaldytuvas buvo galandamas ant tekinimo staklių, o tvirtinimo detalių vietos buvo padarytos frezavimo staklėmis, smagračiai sumalti ant malūnėlio. Man tai buvo labai įdomu ir įdomu. Gamyklos darbuotojai manė, kad esu studentas ir rašau kokį nors mokslinį darbą. Sėdėjau gamykloje iki vėlyvo vakaro, o mane parvežė namo oficialiu Valerijaus Aleksandrovičiaus automobiliu. Variklis buvo įjungtas dideliame gamyklos darbuotojų rate, visi buvo labai suinteresuoti. Paleidimas buvo sėkmingas, tačiau variklis dirbo prastai.
Rezultatas vainikuoja sandorį! Bandymo metu apdegė stovo kampas.
Buvo atskleisti trūkumai, plastikiniai vyriai pakeisti fluoroplastiniais, smagratis buvo pašviesintas ir subalansuotas, stūmoklis gavo fluoroplastinį tvirtinimą, kad būtų sumažintas šilumos perdavimas, o šaldytuvas tapo su didesne aušinimo zona. Po patikslinimo variklis gerokai pagerino savo technines charakteristikas.
Pati džiaugiausi. Kai draugai ateina į mano namus, pirmiausia jie ateina pas jį ir paprašo jo pradėti. Genadijus Valentinovičius važiavo parodyti savo darbui stiliaus, visi buvo labai suinteresuoti, jiems net nereikėjo kažkam skambinti, visi priėjo, žiūrėjo ir domėjosi “.
Jaunuolio vardas yra Nikolajus Ševelevas, jis yra grupės vadovas. Nunešiau jį pas dekaną, ir mes trys labai gerai pasikalbėjome. Ir tada aš prisiminiau statistiką, kad tik 2% pasaulio gyventojų pakanka žmonijai žengti mokslo ir technologijų pažangos keliu. Suskaičiavau bendrą studentų skaičių ir supratau, kad … nereikia per daug jaudintis. Su tokiais žmonėmis kaip Nikolajus pažanga mums vis tiek bus garantuota!
