ראשית, שם המשפחה של סטירלינג נפוץ למדי באנגליה ובסקוטלנד. כלומר, אם יש טירת סטירלינג, אז למה לא "מר סטירלינג"? ואדם כזה בדיוק - הכומר הסקוטי רוברט סטירלינג, ב -27 בספטמבר 1816, קיבל פטנט בריטי על מנוע שלא קשור למנוע קיטור! יתר על כן, המנוע הקרוי על שמו התברר כייחודי, מכיוון שהוא יכול לעבוד מכל מקור חום!
רוברט סטירלינג.
בשנת 1843, בנו ג'יימס סטירלינג השתמש במנוע אביו במפעל שבו עבד כמהנדס. ובכן, כבר בשנת 1938 נוצרו מסלולים עם קיבולת של עד 200 כ ס. ויעילות של 30 אחוז.
עקרון הפעולה של מנוע זה הוא חימום וקירור חלופי של נוזל העבודה בצילינדר סגור לחלוטין. בדרך כלל אמצעי העבודה הוא אוויר, אך ניתן להשתמש במימן והליום, כמו גם פריונים, חנקן דו חמצני, פרופאן-בוטאן נוזלי ואפילו מים. יתר על כן, הוא נשאר נוזלי לאורך כל המחזור התרמודינמי. כלומר, עיצוב המנוע פשוט ביותר ומשתמש במאפיין הידוע של גזים: נפחם עולה מהחימום, ומהקירור הוא יורד.
אחד מהסטרלינג הביתי הרבים.
מנוע הסטירלינג משתמש … ב"מחזור סטירלינג ", שמבחינת יעילותו התרמודינמית הוא לא רק לא גרוע ממחזור Carnot, אלא אף יש לו יתרונות מסוימים. בכל מקרה, זהו "מחזור הסטירלינג" המאפשר לך להשיג מנוע עובד מפח רגיל תוך מספר שעות בלבד.
מכשיר בטא סטירלינג.
"מחזור הסטירלינג" עצמו כולל ארבעה שלבים עיקריים ושני שלב מעבר: חימום, הרחבה, מעבר למקור קר, קירור, דחיסה ומעבר למקור חום. ובכן, אנו מקבלים עבודה שימושית בתהליך הרחבת נפח הגז המחומם.
שלב 1.
שלב 2.
שלב 3.
שלב 4.
מחזור העבודה של מנוע סטירלינג מסוג בטא: א - בוכנת תזוזה; ב - בוכנה עובדת; c - גלגל תנופה; ד - אש (אזור חימום); e - סנפירים קירור (אזור קירור).
זה עובד כך: ישנם שני צילינדרים ושתי בוכנות. מקור חום חיצוני - והם יכולים להיות אפילו שריפת עץ, אפילו מבער גז, אפילו אור שמש - מעלה את טמפרטורת הגז בחלק התחתון של גליל חילופי החום. לחץ מתעורר והוא דוחף את הבוכנה העובדת כלפי מעלה, ובוכנת התזוזה אינה מתאימה בחוזקה לקירות הצילינדר. יתר על כן, גלגל התנופה, הגולל, דוחף אותו כלפי מטה.
תכנית סטירלינג מפח.
במקרה זה, אוויר חם מתחתית הגליל נכנס לתא הקירור. אולם בחדר העבודה הוא מתקרר ומתכווץ, ואז בוכנת העבודה ממהרת למטה. בוכנת העקירה נעה כלפי מעלה, וכך האוויר המצונן נע לתחתית. המחזור חוזר אפוא. בסטירלינג תנועת בוכנת העבודה נעה ב 90 ° ביחס לבוכנה העקירה.
תצלום של ערבוב מפחית.
עם הזמן הופיעו עיצובים רבים ושונים של "סטיילינג", על שם האותיות של האלף בית היווני: אלפא, בטא, גמא, שיש להם הבדלים במחזור העבודה. ההבדלים הבסיסיים ביניהם קטנים ומסתכמים בסידור הצילינדרים ובגודל הבוכנות.
מנוע סטירלינג עם אלטרנטור לינארי.
ל- Alpha Stirling יש שתי בוכנות כוח נפרדות בצילינדרים שונים: חם וקר.הגליל עם הבוכנה החמה ממוקם במחליף החום, בעל הטמפרטורה הגבוהה יותר, והצילינדר עם הבוכנה הקרה, בהתאמה, בזו הקרה יותר. המחולל (כלומר מחליף החום) ממוקם בין החלק החם לחלק הקר.
לבטא סטירלינג יש רק גליל אחד, חם בקצה אחד וקר בצד השני. הבוכנה נעה בתוך הצילינדר (ממנו מוסר הכוח) והמעקה, שמשנה את נפח האזור החם שלו. גז נשאב לקצה החם של הגליל מהקצה הקר של הגליל דרך מחולל.
לגאמה סטירלינג יש גם בוכנה ומעקה, ושני צילינדרים - קרים (שבהם הבוכנה נעה ממנה מוסר הכוח) וחם (לאן העקירה נעה, בהתאמה). המחולל הוא חיצוני, במקרה זה הוא מחבר את החלק החם של הגליל השני עם הקור ובמקביל עם הצילינדר הראשון (הקר). המחולל הפנימי במקרה זה הוא חלק מהעקירה.
ישנם סוגים של מנוע סטירלינג שאינם נכללים בשלושת הסוגים הקלאסיים הללו: למשל, מנוע הסטירלינג הסיבובי, בו נפתרות בעיות הדליפה ואין מנגנון ארכובה, מכיוון שהוא סיבובי.
מה טוב במערבולת ומדוע הן רעות? קודם כל, הם אוכלים כל ויכולים להשתמש בכל הבדל טמפרטורות, כולל זה בין שכבות מים שונות באוקיינוס. הבעירה בהם היא בעלת אופי קבוע, המבטיח בעירה יעילה של דלק, מה שאומר שהידידות הסביבתית שלו גבוהה יותר. יתר על כן, אין לו פליטה. פחות רעש - אין "פיצוצים" בגלילים. פחות רטט, למשל, עם ערבוב בטא. נוזל העבודה אינו נצרך על ידי סטיילינג. עיצוב המנוע פשוט ביותר, הוא אינו דורש מנגנוני הפצת גז. אין צורך בהתנע, בדיוק כמו שאין צורך בתיבת הילוכים.
הפשטות והיעדרם של מספר צמתים "עדינים" מספקים ל"ערבבנים "ביצועים חסרי תקדים לכל שאר המנועים בעשרות ומאות אלפי שעות פעילות רציפה.
צוללת שוודית "גוטלנד".
סיבובים הם חסכוניים מאוד. לפיכך, המרת אנרגיה סולארית לחשמל באמצעות ערבוב נותנת יעילות גבוהה יותר (עד 31, 25%) מאשר מנועי חום הפועלים על קיטור. לשם כך, ה"סטיילינג "מוגדר במוקד המראה הפרבולית, אשר" עוקבת "אחרי השמש כך שהגליל שלה מתחמם כל הזמן. במתקן כזה בקליפורניה התקבלה התוצאה לעיל בשנת 2008, ועכשיו יש בנייה של תחנת סולארית גדולה על המערבלים. אתה יכול להצמיד אותם לקליפה של תנורי הפיצוץ ואז ההתכה המתמשכת של ברזל חזיר תעניק לנו הרבה … אנרגיה זולה, כי עכשיו החום הזה מבוזבז!
יש, באופן כללי, רק חיסרון אחד בסטיילינג. זה יכול להתחמם יתר על המידה ואז זה ייכשל מיד. בנוסף, כדי להשיג יעילות גבוהה, הגז חייב להיות בלחץ גבוה מאוד בצילינדר. מימן או הליום. וזה דיוק התאמה יוצא דופן של כל יחידות העבודה שלו ושומן מיוחד בטמפרטורה גבוהה. ובכן, המידות … אין צורך בתא הבעירה. סטירלינג לא יכולה לחיות בלעדיה! וזה נפח נוסף ומערכת בידוד וקירור!
סוריו היא צוללת יפנית המונעת במנועי סטירלינג.
עם זאת, שינוי סדרי העדיפויות עשוי לסלול את הדרך למנועי סטירלינג. אם נשים את הידידות הסביבתית בחזית, אז אפשר יהיה להיפרד ממנוע הבעירה הפנימית אחת ולתמיד. בנוסף, תולים בהם תקוות גדולות ליצירת תחנות כוח סולאריות מבטיחות. הם כבר משמשים גנרטורים אוטונומיים לתיירים. וכמה ארגונים הקימו את ייצור השטרלינג, שעובד ממבער תנור גז רגיל. נאס"א שוקלת גם אופציות לגנרטורים מבוססי סטירלינג המונעים על ידי מקורות חום גרעיניים ורדיואיזוטופים. במיוחד, הוא מתוכנן להשתמש בעיצוב כזה, יחד עם גנרטור חשמלי, במשלחת החלל לטיטאן שתכנן נאס"א.
"אני זבל" - הפריסה.
מעניין שאם אתה מפעיל את מנוע סטירלינג במצב הפוך, כלומר סובב את גלגל התנופה ממנוע אחר, אז הוא יפעל כמכונת קירור (מחזור סטירלינג הפוך), ומכונות אלו התגלו כיעילות מאוד. לייצור גזים מנוזלים.
ובכן, כעת, מכיוון שיש לנו אתר צבאי, אנו מציינים כי Stirlings נבדקו בצוללות שוודיות בשנות ה -60 של המאה הקודמת. ואז בשנת 1988 הפכו הסטירלינג למנוע העיקרי של הצוללת מסוג Nakken. איתם, היא הפליגה מתחת למים במשך יותר מ -10,000 שעות. אחרי ה"נאקן "הגיעו הצוללות הסדרתיות מסוג" גוטלנד ", שהפכו לצוללות הראשונות המצוידות במנועי סטירלינג, מה שמאפשר להם להישאר מתחת למים עד 20 יום. כיום, לכל הצוללות של הצי השבדי יש מנועי ערבוב, ובנאי הספינות השבדים פיתחו את הטכנולוגיה המקורית של התקנת מנועים כאלה על צוללות קונבנציונאליות, על ידי חיתוך לתא נוסף עם מערכת הנעה חדשה. הם פועלים על חמצן נוזלי, המשמש לאחר מכן בסירה לנשימה, וצוין שיש להם רמות רעש נמוכות מאוד. ובכן, החסרונות (גודל ובעיית הקירור) שהוזכרו לעיל בספינת מלחמה צוללת אינם משמעותיים. הדוגמה של השבדים נראתה ליפנים ראויים לתשומת לב, ועכשיו הסטירלינג נמצאים גם על הצוללות היפניות של מעמד "סוריו". מנועים אלה נחשבים כיום כמנועים היחידים המבטיחים ביותר בכל מצב עבור צוללות מהדור החמישי.
וככה נראה הסטיילינג של סטודנט באוניברסיטת פנזה סטייט ניקולאי שבלב.
ובכן, עכשיו לא מעט על איזה … "נוער רע" יש לנו. ב -1 בספטמבר אני מגיע לסטודנטים - מהנדסי מנוע עתידיים, אני שואל אותם שאלות מסורתיות, מה הם קוראים (כמעט כלום!), מה הם אוהבים (עם זה המצב לא הרבה יותר טוב, אבל בעיקר הרגליים עסוקות, לא הראש!), אילו כתבי עת טכניים הם מכירים - "טכנאי צעיר", "מעצב דוגמניות", "מדע וטכנולוגיה", "מכניקה פופולרית" … (אין!), ואז סטודנט אחד אומר לי שהוא אוהב מנועים. אחד מכל 20, אבל זה כבר משהו! ואז הוא מספר לי שהוא ייצר את מנוע הסטירלינג בעצמו. אני יודע איך להכין מנוע כזה מפח רגיל, אבל אז התברר שהוא עשה משהו הרבה יותר יעיל. אני אומר: "תביא!" - והוא הביא. "תאר איך עשית את זה!" - והוא תיאר, וכל כך אהבתי את "החיבור" שלו עד שאני מציג אותו כאן ללא שינויים או קיצורים.
תחילת העבודה היא "כאוס יצירתי".
“תמיד אהבתי את הטכנולוגיה, אבל במיוחד את המנועים. אני עוסק בתחזוקה, תיקון והתאמה אישית בעניין רב. לאחר שלמדתי על מנוע סטירלינג, הוקסמתי ממנו כמו אף מנוע אחר. עולם הסטיילינג כל כך מגוון וגדול עד שפשוט אי אפשר לתאר את כל האפשרויות האפשריות לביצועו. אף מנוע אחר לא ייתן מגוון כזה מבחינת העיצוב, והכי חשוב, את היכולת להכין אותו בעצמך.
היו לי רעיונות להכין דגם של מנוע מפח ואמצעים מאולתרים אחרים, אבל זה לא היה בתקנון שלי לעשות "בכל מקרה וממה שהוא קיבל". לכן, החלטתי להתייחס למשימה זו ברצינות, להתחיל בהכנה תיאורטית. למדתי את הספרות באינטרנט, אך החיפוש לא הביא לתוצאה הרצויה: סקירת מאמרים וסרטונים, היעדר ציורים לדגמים של מנוע זה. הדגמים המוגמרים נמכרו במחיר גבוה מדי. בנוסף, רצון גדול לעשות הכל בעצמך, להבין את עקרון הפעולה, איתור באגים ולערוך בדיקות, לקבל עבודה שימושית מהמנוע הזה ואפילו לנסות למצוא את השימוש בו במשק.
"להפוך עסק!" (תלמיד חכם, הוא צילם את כל תהליך העבודה כמזכרת. הוכחות מצולמות בהווה, אזרחיות, תיעודיות … והנה הן כאן!)
שאלתי מסביב בפורומים, והם שיתפו אותי בספרות. זה היה הספר "מנועי סטירלינג" (מחברים: ג 'ריידר וג' הופר).הוא שיקף את כל ההיסטוריה של בניית מנועים מסוג זה, מדוע ההתפתחות המהירה נעצרה, והיכן עדיין משתמשים במנועים אלה. מהספר למדתי בפירוט רב יותר את כל התהליכים המתרחשים במנוע, מצאתי את התשובות לשאלות העניין. היה מעניין לקרוא, אבל רציתי להתאמן. כמובן, לא היו רישומים של דגמי מוסך, כמו גם באינטרנט, ובכן, כמובן, למעט דגם מקופסת שימורים וקצף.
לשמחתי הרבה, מי שמכר את דגמי הסטיילינג פרסם קורס על הכנת דגמים כאלה, הוא העלה אותו אז תמורת 20 דולר, כתבתי לו ושילמתי על הקורס. לאחר שצפיתי בכל הסרטונים, שבכל אחד מהם הסביר סוג מסוים של סטיילינג, החלטתי לעשות בדיוק את הסטיילינג בטמפרטורה גבוהה של סוג הגמא. מכיוון שהוא עניין אותי בעיצוב, במאפיינים ובמראה שלו. מקורס הווידאו למדתי את היחס המשוער של קוטר הצילינדר, קוטר הבוכנה, אילו מרווחים, חספוס צריך להיות, אילו חומרים להשתמש בייצור, חלק מניואנסים של הבנייה. אבל בשום מקום לא היו גדלי מנועי המחבר זמינים, רק בערך היחס בין גדלי הצמתים.
אני עצמי גר בכפר, אפשר לומר בפרברים, אמא שלי היא מנהלת חשבונות, ואבא שלי נגר, אז איכשהו לא היה ראוי לפנות אליהם לייעוץ בבניית מנוע. ופניתי לשכנה שלי, גנאדי ולנטינוביץ ', לעזרה, הוא עבד במפעל KZTM שקרס עכשיו בקוזנצק.
באופן כללי, למחרת הביא לי גנאדי ולנטינוביץ 'חומר אלומיניום באורך של כ -1 מ' וקוטר של כ -50 מ מ. שמחתי מאוד, ניסרתי את החסר הדרוש לי ולמחרת הלכתי לבית הספר כדי לנסות לחדד את תנור החימום והמקרר עבור מנוע הבעירה הפנימית שלי. חידדתי על מחרטה אימון (שעליה עבד סבא לנין).
כמובן, לא היה שם דיוק, החלק החיצוני של התנור התברר כטוב למדי, אך החלק הגלילי עצמו מתחת לבוכנה היה על קונוס. טרודוביק הסביר לי כי החותך המשעמם מתכופף, מכיוון שהמכונה לדברים כאלה קטנה וחלשה למדי. נשאלת השאלה מה לעשות הלאה … היה לי מזל שאמי עבדה באותה תקופה כרואת חשבון במפעל פרטי, שהיה מפעל לשעבר לתיקון מכוניות. ולרי אלכסנדרוביץ '(מנהל המפעל הזה) התברר כאדם נפלא ועזר לי מאוד, כבר קיבלתי מכונה סובייטית מקצועית ופונה שעזר לי. הדברים הלכו יותר כיפיים, וממש כעבור שבוע, כמעט הכל היה מוכן, החלה הרכבת המנוע. היו בנייה רגעים מעניינים, למשל: הפיר, עליו נלחץ גלגל התנופה, ניתן לבית המלאכה למכונאות דיוק במפעל אחר (על מנת להשיג את הדיוק הדרוש למסבים); המקרר התחדד על מחרטה, והמקומות למחברים נעשו בעזרת מכונת כרסום, גלגל התנופה נטחן על טוחנת. זה היה מאוד מעניין ומרגש בשבילי. העובדים במפעל חשבו שאני סטודנט וכותב איזושהי עבודה מדעית. ישבתי במפעל עד מאוחר בערב, והם החזירו אותי הביתה במכונית הרשמית של ולרי אלכסנדרוביץ '. המנוע הופעל במעגל גדול של עובדי מפעלים, כולם התעניינו מאוד. השיגור הצליח, אך המנוע פעל בצורה גרועה.
התוצאה מכתירה את העסקה! פינת הדוכן נשרפה במהלך הבדיקה.
התגלו חסרונות, צירי הפלסטיק הוחלפו בפלוורופלסטית, גלגל התנופה הוקל ומאוזן, הבוכנה קיבלה חיבור פלואורופלסטי להעברת חום נמוכה יותר, והמקרר הפך לשטח קירור גדול יותר. לאחר כוונון עדין, המנוע שיפר משמעותית את הביצועים הטכניים שלו.
אני עצמי שמחתי. כשחברים מגיעים לבית שלי, הדבר הראשון שהם עושים הוא לבוא אליו, לבקש ממנו להתחיל.גנאדי ולנטינוביץ 'נסע להראות את הסטיילינג ליצירתו, כולם התעניינו מאוד, הם אפילו לא היו צריכים להתקשר למישהו, כולם ניגשו, הסתכלו והתעניינו.
שמו של הצעיר הוא ניקולאי שבלב, והוא ראש הקבוצה. לקחתי אותו לדיקן, ושלושנו דיברנו טוב מאוד. ואז נזכרתי בסטטיסטיקה שרק 2% מאוכלוסיית העולם מספיקה כדי לקדם את האנושות בדרך של התקדמות מדעית וטכנולוגית. ספרתי את מספר התלמידים הכולל והבנתי ש … אין צורך לדאוג יותר מדי. עם אנשים כמו ניקולאי, ההתקדמות עדיין מובטחת לנו!
