درباره "استرلینگ" و در مورد دانش آموز ...
برای شروع، نام خانوادگی استرلینگ در انگلستان و اسکاتلند بسیار رایج است. یعنی اگر آنجا قلعه استرلینگ هست پس چرا «آقای استرلینگ» نباشیم؟ و دقیقاً چنین شخصی - کشیش اسکاتلندی رابرت استرلینگ ، در 27 سپتامبر 1816 ، یک حق اختراع بریتانیایی را برای موتوری دریافت کرد که هیچ ربطی به موتور بخار نداشت! علاوه بر این، موتوری که به نام او نامگذاری شده بود، منحصر به فرد بود، زیرا می توانست از هر منبع گرمایی کار کند!
رابرت استرلینگ.
در سال 1843، پسرش جیمز استرلینگ از موتور پدرش در کارخانه ای استفاده کرد که در آنجا به عنوان مهندس کار می کرد. خوب ، قبلاً در سال 1938 ، استرلینگ هایی با قدرت تا 200 اسب بخار ساخته شد. و بازدهی 30 درصد.
اصل کار این موتور گرمایش و سرمایش متناوب سیال کار در یک سیلندر کاملا بسته است. به طور معمول، سیال عامل هوا است، اما هیدروژن و هلیوم، و همچنین فریون، دی اکسید نیتروژن، پروپان بوتان مایع و حتی آب می توانند استفاده شوند. علاوه بر این، در طول چرخه ترمودینامیکی مایع باقی می ماند. یعنی طراحی موتور بسیار ساده است و از خاصیت شناخته شده گازها استفاده می کند: با گرم شدن حجم آنها افزایش می یابد و از خنک شدن کاهش می یابد.
یکی از بسیاری از استرلینگ های خانگی.
موتور استرلینگ از ... "سیکل استرلینگ" استفاده می کند که از نظر بازده ترمودینامیکی نه تنها بدتر از چرخه کارنو نیست، بلکه دارای مزایایی نیز می باشد. در هر صورت، این "چرخه استرلینگ" است که به شما امکان می دهد فقط در چند ساعت یک موتور کار ساخته شده از یک قوطی حلبی معمولی را تهیه کنید.
دستگاه بتا استرلینگ.
«چرخه استرلینگ» خود شامل چهار فاز اصلی و دو مرحله انتقالی است: گرمایش، انبساط، انتقال به منبع سرد، خنک‌سازی، فشرده‌سازی و انتقال به منبع گرما. خوب، ما در روند افزایش حجم گاز گرم شده کار مفیدی دریافت می کنیم.
فاز 1.
فاز 2.
فاز 3.
فاز 4.
چرخه کار موتور استرلینگ نوع بتا: a - پیستون جابجایی. ب - پیستون کار؛ ج - چرخ طیار؛ د - آتش سوزی (منطقه گرمایش)؛ e - باله های خنک کننده (منطقه خنک کننده).
این کار به این صورت است: دو سیلندر و دو پیستون وجود دارد. یک منبع گرمای خارجی - و حتی می تواند سوزاندن چوب، حتی مشعل گاز، حتی نور خورشید باشد - دمای گاز را در قسمت پایین سیلندر تبادل حرارت افزایش می دهد. فشار ایجاد می شود و پیستون کار را به سمت بالا هل می دهد و پیستون جابجایی به خوبی روی دیواره های سیلندر قرار نمی گیرد. علاوه بر این، چرخ طیار، در حال حرکت، آن را به سمت پایین هل می دهد.
نمودار استرلینگ از یک قوطی حلبی.
در این حالت هوای گرم از پایین سیلندر وارد محفظه خنک کننده می شود. در محفظه کار سرد می شود و منقبض می شود و سپس پیستون کار به سرعت پایین می آید. پیستون جابجایی بالا می رود و بنابراین هوای خنک شده به سمت پایین حرکت می کند. بنابراین چرخه تکرار می شود. در استرلینگ، حرکت پیستون کار 90 درجه نسبت به پیستون در حال جابجایی جابجا می شود.
عکس استرلینگ از قوطی.
با گذشت زمان، بسیاری از "استرلینگ ها" با طرح های مختلف ظاهر شدند که به نام حروف الفبای یونانی نامگذاری شده اند: آلفا، بتا، گاما، که دارای تفاوت هایی در چرخه کاری هستند. تفاوت های اساسی بین آنها کم است و به محل قرارگیری سیلندرها و اندازه پیستون ها برمی گردد.
موتور استرلینگ با دینام خطی.
آلفا استرلینگ دارای دو پیستون قدرت مجزا در سیلندرهای مختلف است: گرم و سرد. سیلندر با پیستون داغ در مبدل حرارتی است که دمای بالاتری دارد و سیلندر با پیستون سرد به ترتیب در مبدل حرارتی سردتر است. احیا کننده (یعنی مبدل حرارتی) بین قسمت گرم و قسمت سرد قرار دارد.
استرلینگ بتا فقط یک استوانه دارد که در یک انتها گرم و در سر دیگر سرد است. یک پیستون در داخل سیلندر حرکت می کند (که برق از آن خارج می شود) و یک جابجایی که حجم ناحیه داغ آن را تغییر می دهد. گاز از قسمت سرد سیلندر از طریق احیا کننده به قسمت گرم سیلندر پمپ می شود.
گاما استرلینگ همچنین دارای یک پیستون و یک جابجایی و دو سیلندر - سرد (جایی که پیستون حرکت می کند و برق از آن خارج می شود) و گرم (به ترتیب جایی که جابجایی حرکت می کند). احیا کننده خارجی است، در این حالت قسمت گرم سیلندر دوم را به سرد و همزمان با استوانه اول (سرد) متصل می کند. بازسازی کننده داخلی در این حالت بخشی از جابجایی است.
انواع مختلفی از موتور استرلینگ وجود دارد که در این سه نوع کلاسیک قرار نمی گیرند: به عنوان مثال، موتور استرلینگ چرخشی که در آن مشکلات سفتی حل می شود و مکانیزم میل لنگ وجود ندارد، زیرا چرخشی است.
استرلینگ های خوب چیست و چرا بد هستند؟ اول از همه، آنها همه چیزخوار هستند و می توانند از هر اختلاف دمایی، از جمله بین لایه های مختلف آب در اقیانوس استفاده کنند. احتراق در آنها ماهیت دائمی دارد، که احتراق کارآمد سوخت را تضمین می کند، به این معنی که دوستی با محیط زیست آن بالاتر است. به علاوه، اگزوز ندارد. سطح سر و صدای کمتر - بدون "انفجار" در سیلندرها. لرزش کمتر، به عنوان مثال، استرلینگ بتا. استرلینگ مایع کار را مصرف نمی کند. طراحی موتور بسیار ساده است، نیازی به مکانیسم های توزیع گاز ندارد. شما نیازی به استارت ندارید، همانطور که نیازی به گیربکس ندارید.
سادگی و عدم وجود تعدادی گره «ظریف» عملکرد بی‌سابقه‌ای را برای تمام موتورهای دیگر با ده‌ها و صدها هزار ساعت کار مداوم به «استرلینگ» ارائه می‌کند.
زیردریایی سوئدی گوتلند.
استرلینگ ها بسیار مقرون به صرفه هستند. بنابراین، تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریسیته با استفاده از استرلینگ، راندمان بالاتری (تا 31,25/2008 درصد) نسبت به موتورهای حرارتی بخار دار دارد. برای انجام این کار، "استرلینگ" در کانون یک آینه سهموی نصب می شود که خورشید را "به دنبال" می آورد تا استوانه آن دائما گرم شود. بر روی چنین نصبی در کالیفرنیا بود که نتیجه فوق در سال XNUMX به دست آمد و اکنون یک ایستگاه خورشیدی بزرگ استرلینگ در آنجا ساخته می شود. شما می توانید آنها را به پوسته کوره بلند وصل کنید و سپس ذوب مداوم آهن خام به ما انرژی بسیار ارزانی می دهد، زیرا اکنون این گرما هدر می رود!
عیب استرلینگ، به طور کلی، یکی است. می توان آن را بیش از حد گرم کرد و سپس بلافاصله از بین می رود. علاوه بر این، برای دستیابی به راندمان بالا در سیلندر باید گاز تحت فشار بسیار بالا باشد. هیدروژن یا هلیوم. و این دقت استثنایی در نصب تمام واحدهای کاری آن و روان کننده مخصوص با دمای بالا است. خوب، ابعاد ... محفظه احتراق ICE مورد نیاز نیست. استرلینگ نمی تواند بدون او زندگی کند! و این یک حجم اضافی و یک سیستم عایق و خنک کننده است!
سوریو یک زیردریایی ژاپنی با موتور استرلینگ است.
با این حال، تغییر در اولویت ها احتمالاً راه را برای موتورهای استرلینگ باز می کند. اگر دوستی با محیط زیست در خط مقدم باشد، می توان یک بار برای همیشه با موتور احتراق داخلی خداحافظی کرد. علاوه بر این، آنها امید زیادی به ایجاد نیروگاه های خورشیدی امیدوارکننده دارند. آنها در حال حاضر به عنوان ژنراتورهای مستقل برای گردشگران استفاده می شوند. و برخی از شرکت ها تولید استرلینگ را راه اندازی کرده اند که از یک مشعل اجاق گاز معمولی کار می کند. ناسا همچنین در حال بررسی گزینه هایی برای ژنراتورهای برق مبتنی بر استرلینگ است که از منابع حرارتی هسته ای و ایزوتوپی رادیویی تغذیه می کنند. به طور خاص، چنین استرلینگ همراه با یک ژنراتور الکتریکی، قرار است در سفر فضایی برنامه ریزی شده ناسا به تیتان استفاده شود.
سوریو - چیدمان.
جالب اینجاست که اگر موتور استرلینگ را در حالت معکوس روشن کنید، یعنی چرخ فلایویل را از موتور دیگری بچرخانید، به عنوان یخچال کار می کند (چرخه معکوس استرلینگ) و این ماشین ها هستند که برای تولید مایع بسیار موثر هستند. گازها
خوب، اکنون، از آنجایی که سایت ما نظامی است، توجه می کنیم که استرلینگ ها در دهه 60 قرن گذشته بر روی زیردریایی های سوئدی آزمایش شدند. و سپس در سال 1988، استرلینگ موتور اصلی زیردریایی کلاس ناکن شد. او با آنها بیش از 10 ساعت در زیر آب قایقرانی کرد. پس از Nakken زیردریایی‌های سریال Gotland ساخته شد که به اولین زیردریایی مجهز به موتور استرلینگ تبدیل شد که به آنها اجازه می‌دهد تا 000 روز زیر آب بمانند. امروزه تمام زیردریایی‌های نیروی دریایی سوئد دارای موتورهای استرلینگ هستند و کشتی‌سازان سوئدی با برش دادن یک محفظه اضافی در آنها با یک سیستم محرکه جدید، فناوری اصلی را برای نصب چنین موتورهایی روی زیردریایی‌های معمولی کار کرده‌اند. آنها با اکسیژن مایع کار می کنند که سپس در قایق برای تنفس استفاده می شود و توجه می شود که سطح صدای بسیار پایینی دارند. خوب، کاستی های ذکر شده در بالا (ابعاد و مشکل خنک کننده) در یک کشتی جنگی زیر آب اهمیت چندانی ندارد. نمونه سوئدی ها برای ژاپنی ها شایسته توجه به نظر می رسید و اکنون استرلینگ ها نیز روی زیردریایی های ژاپنی از نوع سوریو هستند. این موتورها هستند که امروزه به عنوان امیدوارکننده ترین موتورهای تک حالته برای زیردریایی های نسل 20 در نظر گرفته می شوند.
و این چیزی است که استرلینگ دانشجوی دانشگاه ایالتی پنزا، نیکولای شولف، شبیه است.
خوب، اکنون کمی در مورد اینکه چه نوع ... "جوانی بد" داریم. در 1 سپتامبر، من به دانش آموزان - مهندسان آینده مهندسی می آیم، از آنها سؤالات سنتی را می پرسم، آنچه می خوانند (عملاً هیچ چیز!)، آنها به چه چیزهایی علاقه دارند (وضعیت با این کار کمی بهتر است، اما پاهای آنها بیشتر درگیر است. ، نه سر آنها!)، کدام مجلات فنی را می شناختند - "تکنسین جوان"، "طراح مدل"، "علم و فناوری"، "مکانیک محبوب" ... (هیچ!)، و سپس یکی از دانشجویان به من می گوید که او است. عاشق موتور یکی از 20، اما این چیزی است! و بعد به من می گوید که موتور استرلینگ را خودش ساخته است. من می دانم چگونه از یک قوطی حلبی معمولی چنین موتوری بسازم ، اما معلوم شد که او کار بسیار دیدنی تری انجام داده است. می گویم: بیار! - و او آورد. "توضیح بده که چگونه این کار را انجام دادی!" - و او تعریف کرد و من آنقدر از "مقاله" او خوشم آمد که آن را بدون هیچ تغییر و اختصاری در اینجا ارائه می کنم.
شروع کار "آشوب خلاق" است.
من همیشه تکنولوژی را دوست داشتم، به خصوص موتورها. با علاقه زیاد انجام مراقبت، تعمیر و سفارشی سازی. وقتی در مورد موتور استرلینگ یاد گرفتم، مانند هیچ موتور دیگری مجذوب آن شدم. دنیای استرلینگ ها به قدری متنوع و بزرگ است که توصیف همه گزینه های ممکن برای اجرای آن به سادگی غیرممکن است. هیچ موتور دیگری چنین تنوعی از نظر طراحی و مهمتر از همه توانایی ساخت آن را خودتان نخواهد داد.
ایده هایی برای ساختن مدل موتور از یک قوطی حلبی و سایر وسایل بداهه وجود داشت، اما انجام آن "به هر حال و از هر چیزی" در قوانین من نیست. بنابراین، تصمیم گرفتم به طور جدی به اجرای این کار نزدیک شوم تا از نظر تئوری آماده شوم. من ادبیات را در اینترنت مطالعه کردم، اما جستجو نتیجه مطلوب را به ارمغان نیاورد: بررسی مقالات و فیلم ها، عدم طراحی مدل های این موتور. مدل های تمام شده با قیمت بسیار بالایی فروخته می شدند. علاوه بر این، تمایل زیادی وجود دارد که همه چیز را خودتان بسازید، اصل عملکرد، اشکال زدایی و آزمایش را درک کنید، کار مفیدی از این موتور دریافت کنید و حتی سعی کنید یک برنامه کاربردی برای آن در اقتصاد پیدا کنید.
"تجارت در حال چرخش!" (دانشجوی باهوش، تمام مراحل کار را به عنوان یادگاری فیلمبرداری کردم. مدارک ارائه، شهروند، فیلم و عکس تایید کننده ... و اینجا هستند!)
من در انجمن ها پرسیدم، و آنها ادبیات را با من به اشتراک گذاشتند. کتاب «موتورهای استرلینگ» (نویسندگان: جی. ریدر و سی. هوپر) بود. همه را منعکس می کرد история این نوع موتور ساختمان، چرا توسعه سریع متوقف شد و این موتورها هنوز کجا استفاده می شوند. از این کتاب، من با جزئیات بیشتری تمام فرآیندهای رخ داده در موتور را یاد گرفتم، پاسخ هایی برای سوالات مورد علاقه پیدا کردم. خواندنش جالب بود اما می خواستم تمرین کنم. البته، هیچ نقشه ای از مدل های گاراژ در آنجا و همچنین در اینترنت وجود نداشت، خوب، البته، به جز مدلی از قوطی حلبی و لاستیک فوم.
در کمال خوشحالی من، شخصی که مدل های استرلینگ را می فروخت، دوره ساخت چنین مدل هایی را برگزار کرد، او در آن زمان آن را با قیمت 20 دلار راه اندازی کرد، من با او تماس گرفتم و هزینه دوره را پرداخت کردم. بعد از تماشای همه ویدیوها که در هر کدام از آنها نوع خاصی از استرلینگ را توضیح می داد، تصمیم گرفتم یک استرلینگ با دمای بالا از نوع گاما درست کنم. از آنجایی که او من را به طراحی، ویژگی ها و ظاهرش علاقه مند کرد. از این دوره ویدیویی، نسبت تقریبی قطر سیلندر، قطر پیستون، میزان فاصله، زبری، موادی که در ساخت باید استفاده شود و برخی نکات ظریف ساختمانی را یاد گرفتم. اما هیچ جا اندازه موتورهای نویسنده نبود، فقط نسبت تقریبی اندازه گره ها بود.
من خودم در روستایی زندگی می کنم، شاید بتوان گفت در حومه شهر، مادرم حسابدار است و پدرم نجار است، بنابراین مراجعه به آنها برای مشاوره در مورد ساخت موتور به نوعی نامناسب بود. و من برای کمک به همسایه‌ام گنادی والنتینوویچ برگشتم، او در کارخانه KZTM در کوزنتسک که اکنون از بین رفته بود کار می‌کرد. برای او، این کاردستی غیرمعمول به نظر می‌رسید، او با دقت به من گوش داد، به طرح‌های من نگاه کرد، چیزی را اصلاح کرد.
به طور کلی، روز بعد، گنادی والنتینوویچ برای من یک قطعه آلومینیومی به طول حدود 1 متر و قطر حدود 50 میلی متر آورد. من خیلی خوشحال بودم، اره های خالی را که نیاز داشتم را اره کردم و روز بعد به مدرسه رفتم تا بخاری و یخچال موتور احتراق داخلی خود را تیز کنم. من روی یک ماشین تراش آموزشی (که پدربزرگ لنین روی آن کار می کرد) تیز کردم.
البته اونجا دقتی نداشت، قسمت بیرونی بخاری کاملا خوب بود ولی قسمت استوانه ای برای خود پیستون روی مخروط بود. Trudovik به من توضیح داد که ابزار خسته کننده خم می شود، زیرا دستگاه برای چنین چیزهایی نسبتا کوچک و ضعیف است. این سوال مطرح شد که بعداً چه باید کرد ... خوش شانس بودم که مادرم در آن زمان به عنوان حسابدار در یک شرکت خصوصی کار می کرد که یک کارخانه سابق تعمیر خودرو بود. والری الکساندروویچ (مدیر این کارخانه) معلوم شد که فرد فوق العاده ای است و به من کمک زیادی کرد ، قبلاً یک ماشین آلات حرفه ای شوروی و یک ترنر که به من کمک کرد در اختیارم قرار داده بود. همه چیز سرگرم کننده تر شد و به معنای واقعی کلمه در یک هفته همه چیز آماده شد، مونتاژ موتور آغاز شد. لحظات جالبی در ساخت و ساز وجود داشت، به عنوان مثال: شفتی که فلایویل روی آن فشرده شده بود به کارگاه مکانیک دقیق در کارخانه دیگری داده شد (برای به دست آوردن دقت لازم برای یاتاقان ها). یخچال را روی یک ماشین تراش تیز می کردند و مکان های اتصال را با دستگاه فرز درست می کردند ، چرخ طیار روی یک آسیاب آسیاب می شد. برای من خیلی جالب و هیجان انگیز بود. کارگران کارخانه فکر می کردند که من دانشجو هستم و یک نوع کار علمی می نویسم. تا پاسی از شب در کارخانه نشستم و آنها مرا با ماشین رسمی والری الکساندرویچ به خانه آوردند. راه اندازی موتور در محیط بزرگی از کارگران کارخانه انجام شد، همه علاقه زیادی داشتند. پرتاب موفقیت آمیز بود، اما موتور به نوعی ضعیف بود.
نتیجه تاج قضیه! گوشه جایگاه در حین آزمایش سوخت.
کاستی‌ها آشکار شد، لولاهای پلاستیکی با لولاهای فلوروپلاستیک جایگزین شدند، چرخ فلایویل سبک و متعادل شد، پیستون یک پیشوند فلوروپلاستیک برای انتقال حرارت کمتر دریافت کرد و یخچال با منطقه خنک‌کننده بزرگ‌تری تبدیل شد. پس از تنظیم دقیق، موتور عملکرد فنی خود را به میزان قابل توجهی بهبود بخشیده است.
من خودم خیلی خوشحال شدم. با آمدن به خانه من، دوستان اول از همه به آن نزدیک می شوند، علاقه مند هستند، درخواست راه اندازی آن را دارند. گنادی والنتینوویچ رانندگی کرد تا استرلینگ را به کارش نشان دهد، همه بسیار علاقه مند بودند، حتی مجبور نبودند با کسی تماس بگیرند، همه آمدند، نگاه کردند، علاقه مند شدند.
نام مرد جوان نیکولای شولف است و او رهبر گروه است. من او را نزد رئیس دانشکده بردم و ما سه نفر صحبت بسیار خوبی با هم داشتیم. و سپس به یاد آماری افتادم که تنها 2 درصد از جمعیت جهان برای پیشبرد بشریت در مسیر پیشرفت علمی و فناوری کافی است. من تعداد کل دانش آموزان را شمردم و متوجه شدم که ... زیاد نگران نباشید. با افرادی مانند نیکولای، ما همچنان می توانیم پیشرفت کنیم!
رابرت استرلینگ.
در سال 1843، پسرش جیمز استرلینگ از موتور پدرش در کارخانه ای استفاده کرد که در آنجا به عنوان مهندس کار می کرد. خوب ، قبلاً در سال 1938 ، استرلینگ هایی با قدرت تا 200 اسب بخار ساخته شد. و بازدهی 30 درصد.
اصل کار این موتور گرمایش و سرمایش متناوب سیال کار در یک سیلندر کاملا بسته است. به طور معمول، سیال عامل هوا است، اما هیدروژن و هلیوم، و همچنین فریون، دی اکسید نیتروژن، پروپان بوتان مایع و حتی آب می توانند استفاده شوند. علاوه بر این، در طول چرخه ترمودینامیکی مایع باقی می ماند. یعنی طراحی موتور بسیار ساده است و از خاصیت شناخته شده گازها استفاده می کند: با گرم شدن حجم آنها افزایش می یابد و از خنک شدن کاهش می یابد.
یکی از بسیاری از استرلینگ های خانگی.
موتور استرلینگ از ... "سیکل استرلینگ" استفاده می کند که از نظر بازده ترمودینامیکی نه تنها بدتر از چرخه کارنو نیست، بلکه دارای مزایایی نیز می باشد. در هر صورت، این "چرخه استرلینگ" است که به شما امکان می دهد فقط در چند ساعت یک موتور کار ساخته شده از یک قوطی حلبی معمولی را تهیه کنید.
دستگاه بتا استرلینگ.
«چرخه استرلینگ» خود شامل چهار فاز اصلی و دو مرحله انتقالی است: گرمایش، انبساط، انتقال به منبع سرد، خنک‌سازی، فشرده‌سازی و انتقال به منبع گرما. خوب، ما در روند افزایش حجم گاز گرم شده کار مفیدی دریافت می کنیم.
فاز 1.
فاز 2.
فاز 3.
فاز 4.
چرخه کار موتور استرلینگ نوع بتا: a - پیستون جابجایی. ب - پیستون کار؛ ج - چرخ طیار؛ د - آتش سوزی (منطقه گرمایش)؛ e - باله های خنک کننده (منطقه خنک کننده).
این کار به این صورت است: دو سیلندر و دو پیستون وجود دارد. یک منبع گرمای خارجی - و حتی می تواند سوزاندن چوب، حتی مشعل گاز، حتی نور خورشید باشد - دمای گاز را در قسمت پایین سیلندر تبادل حرارت افزایش می دهد. فشار ایجاد می شود و پیستون کار را به سمت بالا هل می دهد و پیستون جابجایی به خوبی روی دیواره های سیلندر قرار نمی گیرد. علاوه بر این، چرخ طیار، در حال حرکت، آن را به سمت پایین هل می دهد.
نمودار استرلینگ از یک قوطی حلبی.
در این حالت هوای گرم از پایین سیلندر وارد محفظه خنک کننده می شود. در محفظه کار سرد می شود و منقبض می شود و سپس پیستون کار به سرعت پایین می آید. پیستون جابجایی بالا می رود و بنابراین هوای خنک شده به سمت پایین حرکت می کند. بنابراین چرخه تکرار می شود. در استرلینگ، حرکت پیستون کار 90 درجه نسبت به پیستون در حال جابجایی جابجا می شود.
عکس استرلینگ از قوطی.
با گذشت زمان، بسیاری از "استرلینگ ها" با طرح های مختلف ظاهر شدند که به نام حروف الفبای یونانی نامگذاری شده اند: آلفا، بتا، گاما، که دارای تفاوت هایی در چرخه کاری هستند. تفاوت های اساسی بین آنها کم است و به محل قرارگیری سیلندرها و اندازه پیستون ها برمی گردد.
موتور استرلینگ با دینام خطی.
آلفا استرلینگ دارای دو پیستون قدرت مجزا در سیلندرهای مختلف است: گرم و سرد. سیلندر با پیستون داغ در مبدل حرارتی است که دمای بالاتری دارد و سیلندر با پیستون سرد به ترتیب در مبدل حرارتی سردتر است. احیا کننده (یعنی مبدل حرارتی) بین قسمت گرم و قسمت سرد قرار دارد.
استرلینگ بتا فقط یک استوانه دارد که در یک انتها گرم و در سر دیگر سرد است. یک پیستون در داخل سیلندر حرکت می کند (که برق از آن خارج می شود) و یک جابجایی که حجم ناحیه داغ آن را تغییر می دهد. گاز از قسمت سرد سیلندر از طریق احیا کننده به قسمت گرم سیلندر پمپ می شود.
گاما استرلینگ همچنین دارای یک پیستون و یک جابجایی و دو سیلندر - سرد (جایی که پیستون حرکت می کند و برق از آن خارج می شود) و گرم (به ترتیب جایی که جابجایی حرکت می کند). احیا کننده خارجی است، در این حالت قسمت گرم سیلندر دوم را به سرد و همزمان با استوانه اول (سرد) متصل می کند. بازسازی کننده داخلی در این حالت بخشی از جابجایی است.
انواع مختلفی از موتور استرلینگ وجود دارد که در این سه نوع کلاسیک قرار نمی گیرند: به عنوان مثال، موتور استرلینگ چرخشی که در آن مشکلات سفتی حل می شود و مکانیزم میل لنگ وجود ندارد، زیرا چرخشی است.
استرلینگ های خوب چیست و چرا بد هستند؟ اول از همه، آنها همه چیزخوار هستند و می توانند از هر اختلاف دمایی، از جمله بین لایه های مختلف آب در اقیانوس استفاده کنند. احتراق در آنها ماهیت دائمی دارد، که احتراق کارآمد سوخت را تضمین می کند، به این معنی که دوستی با محیط زیست آن بالاتر است. به علاوه، اگزوز ندارد. سطح سر و صدای کمتر - بدون "انفجار" در سیلندرها. لرزش کمتر، به عنوان مثال، استرلینگ بتا. استرلینگ مایع کار را مصرف نمی کند. طراحی موتور بسیار ساده است، نیازی به مکانیسم های توزیع گاز ندارد. شما نیازی به استارت ندارید، همانطور که نیازی به گیربکس ندارید.
سادگی و عدم وجود تعدادی گره «ظریف» عملکرد بی‌سابقه‌ای را برای تمام موتورهای دیگر با ده‌ها و صدها هزار ساعت کار مداوم به «استرلینگ» ارائه می‌کند.
زیردریایی سوئدی گوتلند.
استرلینگ ها بسیار مقرون به صرفه هستند. بنابراین، تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریسیته با استفاده از استرلینگ، راندمان بالاتری (تا 31,25/2008 درصد) نسبت به موتورهای حرارتی بخار دار دارد. برای انجام این کار، "استرلینگ" در کانون یک آینه سهموی نصب می شود که خورشید را "به دنبال" می آورد تا استوانه آن دائما گرم شود. بر روی چنین نصبی در کالیفرنیا بود که نتیجه فوق در سال XNUMX به دست آمد و اکنون یک ایستگاه خورشیدی بزرگ استرلینگ در آنجا ساخته می شود. شما می توانید آنها را به پوسته کوره بلند وصل کنید و سپس ذوب مداوم آهن خام به ما انرژی بسیار ارزانی می دهد، زیرا اکنون این گرما هدر می رود!
عیب استرلینگ، به طور کلی، یکی است. می توان آن را بیش از حد گرم کرد و سپس بلافاصله از بین می رود. علاوه بر این، برای دستیابی به راندمان بالا در سیلندر باید گاز تحت فشار بسیار بالا باشد. هیدروژن یا هلیوم. و این دقت استثنایی در نصب تمام واحدهای کاری آن و روان کننده مخصوص با دمای بالا است. خوب، ابعاد ... محفظه احتراق ICE مورد نیاز نیست. استرلینگ نمی تواند بدون او زندگی کند! و این یک حجم اضافی و یک سیستم عایق و خنک کننده است!
سوریو یک زیردریایی ژاپنی با موتور استرلینگ است.
با این حال، تغییر در اولویت ها احتمالاً راه را برای موتورهای استرلینگ باز می کند. اگر دوستی با محیط زیست در خط مقدم باشد، می توان یک بار برای همیشه با موتور احتراق داخلی خداحافظی کرد. علاوه بر این، آنها امید زیادی به ایجاد نیروگاه های خورشیدی امیدوارکننده دارند. آنها در حال حاضر به عنوان ژنراتورهای مستقل برای گردشگران استفاده می شوند. و برخی از شرکت ها تولید استرلینگ را راه اندازی کرده اند که از یک مشعل اجاق گاز معمولی کار می کند. ناسا همچنین در حال بررسی گزینه هایی برای ژنراتورهای برق مبتنی بر استرلینگ است که از منابع حرارتی هسته ای و ایزوتوپی رادیویی تغذیه می کنند. به طور خاص، چنین استرلینگ همراه با یک ژنراتور الکتریکی، قرار است در سفر فضایی برنامه ریزی شده ناسا به تیتان استفاده شود.
سوریو - چیدمان.
جالب اینجاست که اگر موتور استرلینگ را در حالت معکوس روشن کنید، یعنی چرخ فلایویل را از موتور دیگری بچرخانید، به عنوان یخچال کار می کند (چرخه معکوس استرلینگ) و این ماشین ها هستند که برای تولید مایع بسیار موثر هستند. گازها
خوب، اکنون، از آنجایی که سایت ما نظامی است، توجه می کنیم که استرلینگ ها در دهه 60 قرن گذشته بر روی زیردریایی های سوئدی آزمایش شدند. و سپس در سال 1988، استرلینگ موتور اصلی زیردریایی کلاس ناکن شد. او با آنها بیش از 10 ساعت در زیر آب قایقرانی کرد. پس از Nakken زیردریایی‌های سریال Gotland ساخته شد که به اولین زیردریایی مجهز به موتور استرلینگ تبدیل شد که به آنها اجازه می‌دهد تا 000 روز زیر آب بمانند. امروزه تمام زیردریایی‌های نیروی دریایی سوئد دارای موتورهای استرلینگ هستند و کشتی‌سازان سوئدی با برش دادن یک محفظه اضافی در آنها با یک سیستم محرکه جدید، فناوری اصلی را برای نصب چنین موتورهایی روی زیردریایی‌های معمولی کار کرده‌اند. آنها با اکسیژن مایع کار می کنند که سپس در قایق برای تنفس استفاده می شود و توجه می شود که سطح صدای بسیار پایینی دارند. خوب، کاستی های ذکر شده در بالا (ابعاد و مشکل خنک کننده) در یک کشتی جنگی زیر آب اهمیت چندانی ندارد. نمونه سوئدی ها برای ژاپنی ها شایسته توجه به نظر می رسید و اکنون استرلینگ ها نیز روی زیردریایی های ژاپنی از نوع سوریو هستند. این موتورها هستند که امروزه به عنوان امیدوارکننده ترین موتورهای تک حالته برای زیردریایی های نسل 20 در نظر گرفته می شوند.
و این چیزی است که استرلینگ دانشجوی دانشگاه ایالتی پنزا، نیکولای شولف، شبیه است.
خوب، اکنون کمی در مورد اینکه چه نوع ... "جوانی بد" داریم. در 1 سپتامبر، من به دانش آموزان - مهندسان آینده مهندسی می آیم، از آنها سؤالات سنتی را می پرسم، آنچه می خوانند (عملاً هیچ چیز!)، آنها به چه چیزهایی علاقه دارند (وضعیت با این کار کمی بهتر است، اما پاهای آنها بیشتر درگیر است. ، نه سر آنها!)، کدام مجلات فنی را می شناختند - "تکنسین جوان"، "طراح مدل"، "علم و فناوری"، "مکانیک محبوب" ... (هیچ!)، و سپس یکی از دانشجویان به من می گوید که او است. عاشق موتور یکی از 20، اما این چیزی است! و بعد به من می گوید که موتور استرلینگ را خودش ساخته است. من می دانم چگونه از یک قوطی حلبی معمولی چنین موتوری بسازم ، اما معلوم شد که او کار بسیار دیدنی تری انجام داده است. می گویم: بیار! - و او آورد. "توضیح بده که چگونه این کار را انجام دادی!" - و او تعریف کرد و من آنقدر از "مقاله" او خوشم آمد که آن را بدون هیچ تغییر و اختصاری در اینجا ارائه می کنم.
شروع کار "آشوب خلاق" است.
من همیشه تکنولوژی را دوست داشتم، به خصوص موتورها. با علاقه زیاد انجام مراقبت، تعمیر و سفارشی سازی. وقتی در مورد موتور استرلینگ یاد گرفتم، مانند هیچ موتور دیگری مجذوب آن شدم. دنیای استرلینگ ها به قدری متنوع و بزرگ است که توصیف همه گزینه های ممکن برای اجرای آن به سادگی غیرممکن است. هیچ موتور دیگری چنین تنوعی از نظر طراحی و مهمتر از همه توانایی ساخت آن را خودتان نخواهد داد.
ایده هایی برای ساختن مدل موتور از یک قوطی حلبی و سایر وسایل بداهه وجود داشت، اما انجام آن "به هر حال و از هر چیزی" در قوانین من نیست. بنابراین، تصمیم گرفتم به طور جدی به اجرای این کار نزدیک شوم تا از نظر تئوری آماده شوم. من ادبیات را در اینترنت مطالعه کردم، اما جستجو نتیجه مطلوب را به ارمغان نیاورد: بررسی مقالات و فیلم ها، عدم طراحی مدل های این موتور. مدل های تمام شده با قیمت بسیار بالایی فروخته می شدند. علاوه بر این، تمایل زیادی وجود دارد که همه چیز را خودتان بسازید، اصل عملکرد، اشکال زدایی و آزمایش را درک کنید، کار مفیدی از این موتور دریافت کنید و حتی سعی کنید یک برنامه کاربردی برای آن در اقتصاد پیدا کنید.
"تجارت در حال چرخش!" (دانشجوی باهوش، تمام مراحل کار را به عنوان یادگاری فیلمبرداری کردم. مدارک ارائه، شهروند، فیلم و عکس تایید کننده ... و اینجا هستند!)
من در انجمن ها پرسیدم، و آنها ادبیات را با من به اشتراک گذاشتند. کتاب «موتورهای استرلینگ» (نویسندگان: جی. ریدر و سی. هوپر) بود. همه را منعکس می کرد история این نوع موتور ساختمان، چرا توسعه سریع متوقف شد و این موتورها هنوز کجا استفاده می شوند. از این کتاب، من با جزئیات بیشتری تمام فرآیندهای رخ داده در موتور را یاد گرفتم، پاسخ هایی برای سوالات مورد علاقه پیدا کردم. خواندنش جالب بود اما می خواستم تمرین کنم. البته، هیچ نقشه ای از مدل های گاراژ در آنجا و همچنین در اینترنت وجود نداشت، خوب، البته، به جز مدلی از قوطی حلبی و لاستیک فوم.
در کمال خوشحالی من، شخصی که مدل های استرلینگ را می فروخت، دوره ساخت چنین مدل هایی را برگزار کرد، او در آن زمان آن را با قیمت 20 دلار راه اندازی کرد، من با او تماس گرفتم و هزینه دوره را پرداخت کردم. بعد از تماشای همه ویدیوها که در هر کدام از آنها نوع خاصی از استرلینگ را توضیح می داد، تصمیم گرفتم یک استرلینگ با دمای بالا از نوع گاما درست کنم. از آنجایی که او من را به طراحی، ویژگی ها و ظاهرش علاقه مند کرد. از این دوره ویدیویی، نسبت تقریبی قطر سیلندر، قطر پیستون، میزان فاصله، زبری، موادی که در ساخت باید استفاده شود و برخی نکات ظریف ساختمانی را یاد گرفتم. اما هیچ جا اندازه موتورهای نویسنده نبود، فقط نسبت تقریبی اندازه گره ها بود.
من خودم در روستایی زندگی می کنم، شاید بتوان گفت در حومه شهر، مادرم حسابدار است و پدرم نجار است، بنابراین مراجعه به آنها برای مشاوره در مورد ساخت موتور به نوعی نامناسب بود. و من برای کمک به همسایه‌ام گنادی والنتینوویچ برگشتم، او در کارخانه KZTM در کوزنتسک که اکنون از بین رفته بود کار می‌کرد. برای او، این کاردستی غیرمعمول به نظر می‌رسید، او با دقت به من گوش داد، به طرح‌های من نگاه کرد، چیزی را اصلاح کرد.
به طور کلی، روز بعد، گنادی والنتینوویچ برای من یک قطعه آلومینیومی به طول حدود 1 متر و قطر حدود 50 میلی متر آورد. من خیلی خوشحال بودم، اره های خالی را که نیاز داشتم را اره کردم و روز بعد به مدرسه رفتم تا بخاری و یخچال موتور احتراق داخلی خود را تیز کنم. من روی یک ماشین تراش آموزشی (که پدربزرگ لنین روی آن کار می کرد) تیز کردم.
البته اونجا دقتی نداشت، قسمت بیرونی بخاری کاملا خوب بود ولی قسمت استوانه ای برای خود پیستون روی مخروط بود. Trudovik به من توضیح داد که ابزار خسته کننده خم می شود، زیرا دستگاه برای چنین چیزهایی نسبتا کوچک و ضعیف است. این سوال مطرح شد که بعداً چه باید کرد ... خوش شانس بودم که مادرم در آن زمان به عنوان حسابدار در یک شرکت خصوصی کار می کرد که یک کارخانه سابق تعمیر خودرو بود. والری الکساندروویچ (مدیر این کارخانه) معلوم شد که فرد فوق العاده ای است و به من کمک زیادی کرد ، قبلاً یک ماشین آلات حرفه ای شوروی و یک ترنر که به من کمک کرد در اختیارم قرار داده بود. همه چیز سرگرم کننده تر شد و به معنای واقعی کلمه در یک هفته همه چیز آماده شد، مونتاژ موتور آغاز شد. لحظات جالبی در ساخت و ساز وجود داشت، به عنوان مثال: شفتی که فلایویل روی آن فشرده شده بود به کارگاه مکانیک دقیق در کارخانه دیگری داده شد (برای به دست آوردن دقت لازم برای یاتاقان ها). یخچال را روی یک ماشین تراش تیز می کردند و مکان های اتصال را با دستگاه فرز درست می کردند ، چرخ طیار روی یک آسیاب آسیاب می شد. برای من خیلی جالب و هیجان انگیز بود. کارگران کارخانه فکر می کردند که من دانشجو هستم و یک نوع کار علمی می نویسم. تا پاسی از شب در کارخانه نشستم و آنها مرا با ماشین رسمی والری الکساندرویچ به خانه آوردند. راه اندازی موتور در محیط بزرگی از کارگران کارخانه انجام شد، همه علاقه زیادی داشتند. پرتاب موفقیت آمیز بود، اما موتور به نوعی ضعیف بود.
نتیجه تاج قضیه! گوشه جایگاه در حین آزمایش سوخت.
کاستی‌ها آشکار شد، لولاهای پلاستیکی با لولاهای فلوروپلاستیک جایگزین شدند، چرخ فلایویل سبک و متعادل شد، پیستون یک پیشوند فلوروپلاستیک برای انتقال حرارت کمتر دریافت کرد و یخچال با منطقه خنک‌کننده بزرگ‌تری تبدیل شد. پس از تنظیم دقیق، موتور عملکرد فنی خود را به میزان قابل توجهی بهبود بخشیده است.
من خودم خیلی خوشحال شدم. با آمدن به خانه من، دوستان اول از همه به آن نزدیک می شوند، علاقه مند هستند، درخواست راه اندازی آن را دارند. گنادی والنتینوویچ رانندگی کرد تا استرلینگ را به کارش نشان دهد، همه بسیار علاقه مند بودند، حتی مجبور نبودند با کسی تماس بگیرند، همه آمدند، نگاه کردند، علاقه مند شدند.
نام مرد جوان نیکولای شولف است و او رهبر گروه است. من او را نزد رئیس دانشکده بردم و ما سه نفر صحبت بسیار خوبی با هم داشتیم. و سپس به یاد آماری افتادم که تنها 2 درصد از جمعیت جهان برای پیشبرد بشریت در مسیر پیشرفت علمی و فناوری کافی است. من تعداد کل دانش آموزان را شمردم و متوجه شدم که ... زیاد نگران نباشید. با افرادی مانند نیکولای، ما همچنان می توانیم پیشرفت کنیم!
اطلاعات