Алдымен Стирлинг тегі Англияда да, Шотландияда да кең таралған. Яғни, егер Стирлинг сарайы болса, онда неге «Стирлинг мырза» болмасқа? Дәл осындай адам - шотландтық діни қызметкер Роберт Стерлинг 1816 жылы 27 қыркүйекте бу қозғалтқышына қатысы жоқ қозғалтқышқа британдық патент алды! Оның үстіне, оның атымен аталған қозғалтқыш бірегей болып шықты, себебі ол кез келген жылу көзінен жұмыс істей алады!
Роберт Стерлинг.
1843 жылы оның ұлы Джеймс Стирлинг инженер болып жұмыс істеген зауытта әкесінің қозғалтқышын пайдаланды. Ал, 1938 жылы қуаттылығы 200 а.к. дейінгі стирлингтер құрылды. және тиімділігі 30 пайыз.
Бұл қозғалтқыштың жұмыс принципі - жұмыс сұйықтығын толығымен жабық цилиндрде балама қыздыру мен салқындату. Әдетте жұмыс ортасы ауа болып табылады, бірақ сутегі мен гелий, сондай-ақ фреондар, азот диоксиді, сұйытылған пропан-бутан, тіпті суды қолдануға болады. Сонымен қатар, ол термодинамикалық цикл бойы сұйық күйінде қалады. Яғни, қозғалтқыштың дизайны өте қарапайым және газдардың белгілі қасиетін қолданады: олардың көлемі қыздырудан ұлғаяды, ал салқындағаннан кейін ол азаяды.
Көптеген үйдегі стерлингтердің бірі.
Стирлинг қозғалтқышында термодинамикалық тиімділігі бойынша Карно циклінен нашар емес, сонымен қатар кейбір артықшылықтары бар … «Стирлинг циклі» қолданылады. Қалай болғанда да, бұл бірнеше сағат ішінде қарапайым қалайыдан жасалған жұмыс істейтін қозғалтқышты алуға мүмкіндік беретін «Стирлинг циклы».
Бета Стирлинг құрылғысы.
«Стирлинг циклінің» өзі төрт негізгі фазаны және екі өтпелі кезеңді қамтиды: жылыту, кеңейту, суық көзге көшу, салқындату, қысу және жылу көзіне көшу. Жақсы, біз қыздырылған газ көлемін кеңейту процесінде пайдалы жұмыс аламыз.
1 кезең.
2 кезең.
3 кезең.
4 кезең.
Бета -типті Стирлинг қозғалтқышының жұмыс циклы: а - орын ауыстыратын поршень; b - жұмыс поршені; в - маховик; d - өрт (жылыту аймағы); е - салқындатқыш қанаттар (салқындату аймағы).
Ол келесідей жұмыс істейді: екі цилиндр мен екі поршень бар. Сыртқы жылу көзі - олар тіпті ағашты жағуы мүмкін, тіпті газ оттығы, тіпті күн сәулесі - жылу алмастырғыш цилиндрдің төменгі бөлігіндегі газдың температурасын жоғарылатады. Қысым пайда болады және ол жұмыс поршенін жоғары қарай итереді, ал поршень цилиндр қабырғаларына тығыз орналаспайды. Әрі қарай, маховик айналдыра отырып, оны төмен қарай итереді.
Қалбырдан жасалған стерлинг схемасы.
Бұл жағдайда цилиндр түбінен ыстық ауа салқындату камерасына түседі. Жұмыс камерасында ол салқындайды және жиырылады, содан кейін жұмыс поршені төмен түседі. Жылжытылатын поршень жоғары қарай жылжиды, сөйтіп салқындатылған ауа түбіне қарай жылжиды. Осылайша цикл қайталанады. Стирлингте жұмыс поршенінің қозғалысы жылжу поршеніне қатысты 90 ° -ке ығысады.
Қаңылтырдан құтылудың суреті.
Уақыт өте келе грек алфавитінің әріптерімен аталған «стильдеудің» көптеген әр түрлі конструкциялары пайда болды: альфа, бета, гамма. Олардың арасындағы негізгі айырмашылықтар шағын және цилиндрлердің орналасуына және поршеньдердің мөлшеріне дейін төмендейді.
Сызықты генераторы бар стирлинг қозғалтқышы.
Альфа Стирлингте әр түрлі цилиндрлердегі екі бөлек поршень бар: ыстық және суық. Ыстық поршеньді цилиндр температурасы жоғары жылу алмастырғышта, ал суық поршенді цилиндр тиісінше суықта орналасқан. Регенератор (яғни жылу алмастырғыш) ыстық бөлік пен суық бөліктің арасында орналасқан.
Бета Стирлингтің бір ғана цилиндрі бар, бір жағында ыстық, екінші жағында суық. Поршень цилиндр ішінде қозғалады (одан қуат ажыратылады) және оның ыстық аймағының көлемін өзгертетін орын ауыстырғыш. Газ цилиндрдің ыстық ұшына цилиндрдің суық ұшынан регенератор арқылы айдалады.
Гамма Стирлингте поршень мен орын ауыстырғыш бар, ал екі цилиндр - суық (поршень қозғалатын жерден) және ыстық (сәйкесінше орын ауыстырғыш қозғалады). Регенератор сыртқы, бұл жағдайда ол екінші цилиндрдің ыстық бөлігін суықпен және бірінші (суық) цилиндрмен байланыстырады. Ішкі регенератор бұл жағдайда орын ауыстырушының бөлігі болып табылады.
Стирлинг қозғалтқышының осы үш классикалық түріне жатпайтын сорттары бар: мысалы, ағып кету мәселелері шешілетін және иінді механизмі жоқ айналмалы Стирлинг қозғалтқышы, өйткені ол айналмалы.
Стреллерлердің жақсы жақтары неде олар нашар? Біріншіден, олар әр түрлі және кез келген температуралық айырмашылықты, соның ішінде мұхиттағы судың әр түрлі қабаттары арасындағы айырмашылықты қолдана алады. Олардағы жану тұрақты сипатқа ие, бұл отынның тиімді жануын қамтамасыз етеді, яғни оның экологиялық тазалығы жоғары. Оның үстіне оның сарқылуы жоқ. Аз шу деңгейі - цилиндрлерде «жарылыс» болмайды. Діріл аз, мысалы, бета стлерлингпен. Жұмыс сұйықтығы сәндеу арқылы тұтынылмайды. Қозғалтқыштың дизайны өте қарапайым, ол газ тарату механизмдерін қажет етпейді. Стартер қажет емес, редуктор қажет емес.
Қарапайымдық пен бірқатар «нәзік» түйіндердің болмауы «стлерлингке» ондаған және жүздеген мың сағаттық үздіксіз жұмыс кезінде барлық басқа қозғалтқыштар үшін бұрын -соңды болмаған өнімділікті қамтамасыз етеді.
«Готландия» швед суасты қайығы.
Стирлинг өте үнемді. Осылайша, күн энергиясын стерлинг көмегімен электр энергиясына айналдыру бумен жұмыс істейтін жылу қозғалтқыштарына қарағанда жоғары тиімділікті (31, 25%дейін) береді. Ол үшін «сәндеу» параболалық айнаның фокусына орнатылады, ол цилиндрін үнемі қыздыратын етіп күнді «қадағалайды». Бұл Калифорниядағы осындай қондырғыда жоғарыда көрсетілген нәтиже 2008 жылы алынды, ал қазір стрелингте үлкен күн станциясының құрылысы бар. Сіз оларды домна пештерінің қабығына бекіте аласыз, содан кейін шойынның үздіксіз балқуы бізге көп энергия береді … арзан энергия, себебі қазір бұл жылу босқа кетеді!
Жалпы, сәндеудің бір ғана кемшілігі бар. Ол қызып кетуі мүмкін, содан кейін ол бірден сәтсіздікке ұшырайды. Сонымен қатар, жоғары тиімділікке жету үшін газ цилиндрде өте жоғары қысым астында болуы керек. Сутегі немесе гелий. Және бұл оның барлық жұмыс қондырғыларының ерекше дәлдігі және арнайы жоғары температуралы май. Жақсы, өлшемдер … жану камерасы қажет емес. Стирлинг онсыз өмір сүре алмайды! Және бұл қосымша көлем және оқшаулау мен салқындату жүйесі!
Сорю - Стирлинг қозғалтқыштарымен жұмыс істейтін жапондық сүңгуір қайық.
Дегенмен, басымдықтардың өзгеруі Stirling қозғалтқыштарына жол ашады. Егер біз экологиялық тазалықты бірінші орынға қойсақ, онда ішкі жану қозғалтқышымен біржола қоштасуға болады. Бұған қоса, оларға келешегі зор күн электр стансаларын құруға үлкен үміт артылған. Олар қазірдің өзінде туристер үшін автономды генераторлар ретінде пайдаланылуда. Ал кейбір кәсіпорындар кәдімгі газ пешінің оттықтарынан жұмыс істейтін стерлинг өндірісін құрды. NASA сонымен қатар ядролық және радиоизотопты жылу көздерінен жұмыс істейтін Стирлингке негізделген генераторлардың нұсқаларын қарастыруда. Атап айтқанда, NASA жоспарлаған Титанға ғарыштық экспедицияда мұндай генераторды электр генераторымен бірге қолдану жоспарлануда.
«Мен қоқыс тастаймын» - макет.
Бір қызығы, егер сіз Стирлинг қозғалтқышын кері режимде іске қоссаңыз, яғни маховикті басқа қозғалтқыштан бұрсаңыз, онда ол тоңазытқыш ретінде жұмыс істейді (кері Стирлинг циклі), және дәл осы машиналар өте тиімді болып шықты. сұйытылған газдар өндіруге арналған.
Ал енді, бізде әскери алаң болғандықтан, біз Stirlings өткен ғасырдың 60 -шы жылдарында швед суасты қайықтарында сыналғанын байқаймыз. Содан кейін 1988 жылы Стирлингс Nakken класындағы сүңгуір қайықтың негізгі қозғалтқышы болды. Олармен бірге ол су астында 10000 сағаттан астам жүзді. «Наккеннен» кейін 20 күнге дейін су астында қалуға мүмкіндік беретін Stirling қозғалтқыштарымен жабдықталған алғашқы суасты қайықтары болып табылатын «Gotland» типті сериялық суасты қайықтары шықты. Бүгінде Швеция Әскери -теңіз күштерінің барлық сүңгуір қайықтарында стерлингтік қозғалтқыштар бар, ал шведтік кеме жасаушылар мұндай қозғалтқыштарды кәдімгі сүңгуір қайықтарға орнатудың түпнұсқалық технологиясын ойлап тапты, олардың ішіне жаңа қозғалтқыш жүйесі бар қосымша бөлік бөлді. Олар сұйық оттегімен жұмыс істейді, ол қайықта тыныс алу үшін пайдаланылады және олардың шу деңгейі өте төмен екендігі айтылады. Сүңгуір қайықтағы жоғарыда аталған кемшіліктер (өлшемі мен салқындату мәселесі) маңызды емес. Шведтердің үлгісі жапондарға назар аударуға тұрарлық болып көрінді, ал қазір Стирлингтер де «сорю» класының жапондық сүңгуір қайықтарында. Дәл осы қозғалтқыштар 5-ші буын суасты қайықтары үшін ең перспективалы бір режимді қозғалтқыштар ретінде қарастырылады.
Пенза мемлекеттік университетінің студенті Николай Шевелевтің стилі осылай көрінеді.
Енді бізде қандай «нашар жастар» бар екені туралы аздап. 1 қыркүйекте мен студенттерге - болашақ мотор инженерлеріне келемін, мен оларға дәстүрлі сұрақтар қоямын, олар не оқиды (іс жүзінде ештеңе жоқ!), Нені жақсы көреді (бұл жағдайда жағдай әлдеқайда жақсы емес, бірақ көбінесе аяқтар бос емес, басшы емес!), олар қандай техникалық журналдарды біледі - «Жас техник», «Модель -дизайнер», «Ғылым мен технология», «Танымал механика» … (жоқ!), содан кейін бір студент маған оның екенін айтады қозғалтқыштарды жақсы көреді. 20 -да бірі, бірақ бұл қазірдің өзінде! Содан кейін ол маған Stirling қозғалтқышын өзі жасағанын айтады. Мен мұндай қозғалтқышты қарапайым қалайыдан қалай жасау керектігін білемін, бірақ содан кейін ол әлдеқайда тиімді нәрсе істегені белгілі болды. Мен: «Алып кел!» - және ол әкелді. «Мұны қалай істегеніңізді сипаттаңыз!» - және ол суреттеді, мен оның «эссесін» ұнатқаным соншалық, мен оны еш өзгеріссіз және қысқартусыз осында ұсынып отырмын.
Жұмыстың басталуы - «шығармашылық хаос».
«Мен әрқашан технологияны ұнатамын, бірақ әсіресе қозғалтқыштар. Мен техникалық қызмет көрсету, жөндеу және баптаумен үлкен қызығушылықпен айналысамын. Стирлинг қозғалтқышы туралы біле отырып, мені басқа қозғалтқыштар сияқты қызықтырды. Сәндеу әлемі соншалықты әр түрлі және үлкен, оны орындаудың барлық мүмкін нұсқаларын сипаттау мүмкін емес. Ешқандай басқа қозғалтқыш дизайн тұрғысынан мұндай әртүрлілікті бермейді, ең бастысы, оны өзіңіз жасай аласыз.
Менде қалайы қалбырдан және басқа да импровизацияланған құралдардан қозғалтқыштың макетін жасау туралы идеялар болды, бірақ менің ережемде «қалай болғанда да және алғаннан» жасау олай емес еді. Сондықтан мен бұл тапсырманы байыпты қабылдауға, теориялық дайындықтан бастауға шешім қабылдадым. Мен Интернеттегі әдебиеттерді оқыдым, бірақ іздеу қажетті нәтиже бермеді: мақалалар мен бейнелерді қарау, осы қозғалтқыштың модельдеріне сызбалардың болмауы. Дайын модельдер тым жоғары бағамен сатылды. Сонымен қатар, бәрін өзіңіз жасауға, жұмыс принципін түсінуге, тесттерді жүргізуге және өткізуге, осы қозғалтқыштан пайдалы жұмыс алуға және тіпті оны экономикада қолдануға тырысуға деген үлкен ұмтылыс.
«Бизнесті өзгерту!» (Ақылды студент, ол барлық жұмыс процесін естелік ретінде түсірді. Қазіргі азамат, құжаттық фотосуреттер … және олар міне!)
Мен форумдардан сұрадым, олар менімен әдебиетті бөлісті. Бұл «Стирлинг қозғалтқыштары» кітабы болды (Авторлары: Г. Райдер мен С. Хупер). Ол қозғалтқыш құрылысының осы түрінің бүкіл тарихын, неге қарқынды дамудың тоқтағанын және бұл қозғалтқыштар әлі де қайда қолданылатынын көрсетті. Кітаптан мен қозғалтқышта болатын барлық процестерді толығырақ білдім, қызығушылық тудыратын сұрақтарға жауап таптым. Оқу қызықты болды, бірақ мен жаттығуды қалаймын. Әрине, гараж модельдерінің суреттері болмады, сонымен қатар Интернетте, әрине, банка мен көбік резеңкеден жасалған модельден басқа.
Үлкен бақытым үшін, сәндеу модельдерін сатқан адам осындай модельдерді жасау курсын жариялады, ол оны сол кезде 20 долларға қойды, мен оған хат жаздым және курс ақысын төледім. Ол барлық бейнелерді көргеннен кейін, олардың әрқайсысында сәндеудің белгілі бір түрін түсіндірді, мен гамма түрінің жоғары температуралы сәндеуін дәл жасауды шештім. Ол мені дизайнымен, сипаттамасымен және сыртқы келбетімен қызықтырды. Бейне курстан мен цилиндр диаметрінің, поршень диаметрінің шамамен қатынасын, қандай саңылаулар, кедір -бұдырлық болуы керек екенін, өндірісте қандай материалдарды қолдану керектігін, құрылыстың кейбір нюанстарын білдім. Бірақ авторлық қозғалтқыштардың өлшемдері қол жетімді емес, тек түйіндердің өлшемдерінің қатынасы ғана.
Мен өзім ауылда тұрамын, айтуға болады, қала маңында, анам - есепші, әкем - ағаш ұстасы, сондықтан оларға қозғалтқыш құрастыру бойынша кеңес сұрау орынсыз болды. Мен көмек сұрап көршім Геннадий Валентиновичке жүгіндім, ол Кузнецкіде қазір құлаған KZTM зауытында жұмыс істеді.
Жалпы, келесі күні Геннадий Валентинович маған ұзындығы шамамен 1 м және диаметрі шамамен 50 мм алюминий дайындамасын әкелді. Мен өте бақытты болдым, қажет бос орындарды араладым, ал келесі күні мен ішкі жану қозғалтқышы үшін жылытқыш пен тоңазытқышты қайрауға тырысу үшін мектепке бардым. Мен жаттығуға арналған токарлық станокты қайрадым (Ленин атасы жұмыс істеді).
Әрине, дәлдік жоқ, жылытқыштың сыртқы бөлігі өте жақсы болып шықты, бірақ поршень астындағы цилиндрлік бөлігі конуста болды. Трудовик маған скучниктің бүгілетінін түсіндірді, өйткені мұндай заттарға арналған машина өте кішкентай және әлсіз. Енді не істеу керек деген сұрақ туды … Менің анам сол кезде бұрынғы автокөлік жөндеу зауыты болған жеке кәсіпорында есепші болып жұмыс істегені бақытты болды. Валерий Александрович (осы зауыттың директоры) керемет адам болып шықты және маған көп көмектесті, маған қазірдің өзінде кәсіби кеңес машинасы және маған көмектескен токарь берілді. Бәрі қызықты болды, ал бір аптадан кейін барлығы дерлік дайын болды, моторды құрастыру басталды. Құрылыста қызықты сәттер болды, мысалы: маховик басылған білік басқа зауыттағы дәл механика шеберханасына берілді (мойынтіректерге қажетті дәлдікті алу үшін); тоңазытқыш токарлық станокта қайралды, ал бекітуге арналған орындар фрезерлік станокпен жасалды, маховик тегістеуіште тегістелді. Бұл мен үшін өте қызықты және қызықты болды. Зауыттағы жұмысшылар мені студент деп ойлап, қандай да бір ғылыми жұмыс жазып жатыр. Мен зауытта кешке дейін отырдым, олар мені Валерий Александровичтің қызметтік көлігімен үйге әкелді. Қозғалтқыш зауыт жұмысшыларының үлкен шеңберінде іске қосылды, барлығы қызығушылық танытты. Іске қосу сәтті болды, бірақ қозғалтқыш нашар жұмыс істеді.
Нәтиже мәмілеге әсер етеді! Сынақ кезінде стендтің бұрышы күйіп кеткен.
Кемшіліктер анықталды, пластикалық ілмектер фторопластиктерге ауыстырылды, маховик жеңілдетілді және теңдестірілді, поршень жылу өткізгіштігін төмендетуге арналған фторопластикалық қондырманы алды, ал тоңазытқыш үлкен салқындататын алаңға айналды. Нақты баптаудан кейін қозғалтқыш өзінің техникалық көрсеткіштерін айтарлықтай жақсартты.
Мен өзім қуандым. Достар менің үйіме келгенде, олар алдымен оның жанына келеді, одан бастауды сұраңыз. Геннадий Валентинович өз жұмысына сәндеуді көрсету үшін көлікпен келді, барлығы өте қызығушылық танытты, оларға тіпті біреуге қоңырау шалудың қажеті жоқ, бәрі жақындап, қарап, қызығушылық танытты ».
Жас жігіттің аты - Николай Шевелев, ол топтың жетекшісі. Мен оны деканға апардым, үшеуміз өте жақсы сөйлестік. Содан кейін мен адамзаттың ғылыми -техникалық прогресс жолында ілгерілеуі үшін жер халқының 2% ғана жеткілікті деген статистиканы есіме түсірдім. Мен студенттердің жалпы санын санадым және түсіндім … көп уайымдаудың қажеті жоқ. Николай сияқты адамдармен біз прогресске кепілдік береміз!
