О «стирлинге» и о студенте…

Начнем с того, что фамилия Стирлинг довольно-таки распространена как в Англии, так и в Шотландии. То есть если там имеется замок Стирлинг, то почему бы не быть и «мистеру Стирлингу»? И вот как раз такой человек – шотландский священник Роберт Стирлинг еще 27 сентября 1816 года получил британский патент на двигатель, ничего общего с паровой машиной не имевший! Более того, двигатель, названный его именем, оказался уникальным, так как мог работать от любого источника тепла!

О «стирлинге» и о студенте…

Роберт Стирлинг.

В 1843 году его сын Джеймс Стирлинг применил двигатель своего отца на заводе, где трудился инженером. Ну, а уже в 1938 году были созданы стирлинги мощностью до 200 л.с. и КПД равным 30 процентам.

Принцип работы этого двигателя заключается в чередовании нагревания и охлаждения рабочего тела в полностью закрытом цилиндре. Обычно рабочим телом является воздух, но могут использоваться и водород, и гелий, а также фреоны, двуокись азота, сжиженный пропан-бутан и даже вода. Причем она остаётся жидкой на всем протяжении термодинамического цикла. То есть конструкция двигателя на редкость проста и использует хорошо всем известное свойство газов: от нагрева их объем увеличивается, от охлаждения – уменьшается.

О «стирлинге» и о студенте…

Один из многочисленных самодельных стирлингов.

В двигателе Стирлинга используется… «цикл Стирлинга», который по своей термодинамической эффективности не только не хуже цикла Карно, но даже имеет некоторые преимущества. Во всяком случае, именно «цикл Стирлинга» позволяет получить работающий двигатель, сделанный из обыкновенной консервной банки, буквально за пару часов.

О «стирлинге» и о студенте…

Устройство бета-стирлинга.

Сам «цикл Стирлинга» включает четыре основные фазы и две переходные: нагрев, расширение, переход к источнику холода, охлаждение, сжатие и переход к источнику тепла. Ну, а полезную работу мы получаем в процессе расширения объема нагреваемого газа.

О «стирлинге» и о студенте…

Фаза 1.

О «стирлинге» и о студенте…

Фаза 2.

О «стирлинге» и о студенте…

Фаза 3.

О «стирлинге» и о студенте…

Фаза 4.

Рабочий цикл двигателя Стирлинга бета-типа: a — вытеснительный поршень; b — рабочий поршень; с — маховик; d — огонь (область нагревания); e — охлаждающие ребра (область охлаждения).

Работает же он так: есть два цилиндра и два поршня. Внешний источник тепла – а им могут быть хоть горящие дрова, хоть газовая горелка, хоть солнечный свет - повышает температуру газа в нижней части теплообменного цилиндра. Возникает давление, и оно толкает рабочий поршень вверх, причем вытеснительный поршень прилегает к стенкам цилиндра неплотно. Далее маховик, прокручиваясь, толкает его вниз.

О «стирлинге» и о студенте…

Схема стирлинга из консервной банки.

При этом горячий воздух из нижней части цилиндра поступает в охлаждающую камеру. В рабочей же камере он охлаждается и сжимается, и тогда рабочий поршень устремляется вниз. Вытеснительный поршень идет вверх, и тем самым охлажденный воздух перемещается в нижнюю часть. Цикл, таким образом, повторяется. У стирлинга движение рабочего поршня сдвинуто на 90° относительно поршня-вытеснителя.

О «стирлинге» и о студенте…

Фото стирлинга из консервной банки.

Со временем появилось множество «стирлингов» разной конструкции, названных по буквам греческого алфавита: альфа, бэта, гамма, у которых имеются различия в рабочем цикле. Принципиальные различия между ними невелики и сводятся к расположению цилиндров и размерам поршней.

О «стирлинге» и о студенте…

Двигатель Стирлинга с линейным генератором переменного тока.

Альфа-стирлинг имеет два отдельных силовых поршня в разных цилиндрах: горячий и холодный. Цилиндр с горячим поршнем находится в теплообменнике, имеющим более высокую температуру, а цилиндр с холодным поршнем, соответственно, в более холодном. Регенератор (то есть теплообменник) располагается между горячей частью и холодной.

У бета-стирлинга цилиндр всего один, горячий с одного конца и холодный с другого. Внутри цилиндра движется поршень (с которого-то мощность и снимается) и вытеснитель, который изменяет объем горячей его зоны. Газ перекачивается в горячую часть цилиндра из холодной части цилиндра через регенератор.

Гамма-стирлинг тоже имеет поршень и вытеснитель, и два цилиндра —холодный (где движется поршень, с которого происходит снятие мощности) и горячий (где соответственно движется вытеснитель). Регенератор бывает внешним, в этом случае он соединяет горячую часть второго цилиндра с холодной и одновременно с первым (холодным) цилиндром. Внутренний же регенератор в этом случае представляет собой часть вытеснителя.

Есть разновидности двигателя Стирлинга, которые не попадают под эти три классических типа: например – роторный двигатель Стирлинга, в котором решены проблемы герметичности и нет кривошипно-шатунного механизма, так как он роторный.

Чем же хороши стирлинги и чем они плохи? Прежде всего, они всеядны и могут использовать любой перепад температур, включая таковой между разными слоями воды в океане. Горение в них носит постоянный характер, чем достигается эффективное сжигание топлива, а значит, выше его экологичность. К тому же он не имеет выхлопа. Меньше уровень шума – нет «взрывов» в цилиндрах. Меньше вибрация, например, у бета-стирлинга. Рабочее тело стирлингом не расходуется. Конструкция двигателя исключительно проста, ему не требуются газораспределительные механизмы. Стартер не нужен, как не нужна и коробка передач.

Простота и отсутствие ряда «нежных» узлов обеспечивают «стирлингу» небывалую для всех других двигателей работоспособность в десятки и сотни тысяч часов постоянной работы.

О «стирлинге» и о студенте…

Шведская подводная лодка «Готланд».

Стирлинги очень экономичны. Так, преобразование в электричество солнечной энергии при помощи стирлинга дают больший КПД (до 31,25 %), чем тепловые машины, работающие на пару. Для этого «стирлинг» устанавливается в фокусе параболического зеркала, которое «следит» за солнцем так, чтобы его цилиндр постоянно нагревался. Именно на такой установке в Калифорнии в 2008 году был и получен вышеназванный результат, а сейчас там идет строительство крупной гелиостанции на стирлингах. Можно присоединить их к оболочке доменных печей и тогда непрерывная плавка чугуна даст нам много… дешевой энергии, ведь сейчас это тепло расходуется впустую!

Недостаток у стирлинга, в общем-то, один. Его можно перегреть и тогда он сразу же выйдет из строя. К тому же для достижения высокого КПД в цилиндре должен находиться газ под очень высоким давлением. Водород или гелий. А это исключительная точность подгонки всех его рабочих узлов и специальная высокотемпературная смазка. Ну и габариты… ДВС камера сгорания не нужна. Стирлинг без нее не может! А это лишний объем и система изоляции и охлаждения!

О «стирлинге» и о студенте…

«Сорю» - японская подводная лодка с двигателями Стирлинга.

Впрочем, смена приоритетов, скорее всего, пробьет дорогу двигателям Стирлинга. Если во главу угла поставить экологичность, то с ДВС можно будет распрощаться раз и навсегда. Кроме того, на них возлагаются большие надежды по созданию перспективных солнечных энергоустановок. Их уже сейчас применяют в качестве автономных генераторов для туристов. А некоторые предприятия наладили выпуск стирлингов, которые работают от обычной конфорки газовой печи. NASA также рассматривает варианты генераторов электроэнергии на основе «стирлинга» с приводом от ядерных и радиоизотопных источников тепла. В частности, таким стирлингом вкупе с электрогенератором планируется использовать в планируемой NASA космической экспедиции к Титану.

О «стирлинге» и о студенте…

«Сорю» - макет.

Интересно, что если запустить двигатель Стирлинга в обратном режиме, то есть крутить маховик от другого двигателя, то он будет работать как холодильная машина (обратный цикл Стирлинга), причем именно такие машины оказались очень эффективными для получения сжиженных газов.

Ну, а теперь, поскольку сайт у нас военный, отметим, что стирлинги еще в 60-е годы прошлого века тестировались на шведских подводных лодках. А затем в 1988 году стирлинги стали основным двигателем субмарины типа «Наккен». С ними она находилась в плавании под водой в течение более 10 000 часов. За «Наккеном» последовали уже серийные субмарины типа «Готланд», ставшие первыми подлодками, оснащенными двигателями Стирлинга, что позволяет им до 20 суток находиться под водой. Сегодня все субмарины ВМС Швеции имеют стирлинг-моторы, а шведские судостроители отработали оригинальную технологию установки таких двигателей на обычные подводные лодки, посредством врезания в них дополнительного отсека с новой двигательной установкой. Работают они на жидком кислороде, который затем используют в лодке для дыхания, и отмечается, что у них очень низкий уровень шума. Ну а названные выше недостатки (размеры и проблема охлаждения) на подводном боевом корабле существенного значения не имеют. Пример шведов показался японцам стоящим внимания, и теперь стирлинги стоят и на японских субмаринах типа «Сорю». Именно эти двигатели рассматриваются сегодня как самые перспективные всережимные единые двигатели для субмарин 5-го поколения.

О «стирлинге» и о студенте…

А вот так выглядит стирлинг студента Пензенского госуниверситета Николая Шевелёва.

Ну, а теперь совсем немного о том, какая у нас… «плохая молодежь». Прихожу 1 сентября к студентам – будущим инженерам-двигателистам, задаю им традиционные вопросы, что они читают (практически ничего!), чем увлекаются (с этим положение немногим лучше, но в основном заняты ноги, а не голова!), какие технические журналы им известны – «Юный-техник», «Моделист-конструктор», «Наука и техника», «Популярная механика» … (никакие!), и тут мне один студент заявляет, что увлекается двигателями. Один из 20, но это уже что-то! А дальше он рассказывает мне, что сам изготовил двигатель Стирлинга. Я знаю, как сделать такой двигатель из обычной консервной банки, но тут получалось, что он сделал нечто гораздо более эффектное. Говорю: «Принеси!» - и он принес. «Опиши, как делал!» - и он описал, причем его «эссе» мне настолько понравилось, что я привожу его здесь без каких бы то ни было изменений и сокращений.

О «стирлинге» и о студенте…

Начало работы – «творческий хаос».

«Мне всегда нравилась техника, но в особенности двигатели. С большим интересом занимаюсь уходом, ремонтом и настройкой. Узнав про двигатель Стирлинга, я был увлечён им, как никаким другим двигателем. Мир стирлингов настолько разнообразен и велик, что описать все возможные варианты его исполнения просто невозможно. Никакой другой двигатель не даст такого разнообразия в плане конструкции, а главное возможность изготовить его своими руками.

Возникали идеи изготовить модель двигателя из консервной банки и других подручных средств, но делать «как попало и из чего попало» не в моих правилах. Поэтому я решил серьезно подойти к выполнению этой задачи, для начала подготовиться теоретически. Штудировал литературу в интернете, но поиск не приносил желаемого результата: обзорные статьи и видеоролики, отсутствие чертежей моделей этого двигателя. Готовые модели продавались по слишком высокой цене. К тому же огромное желание изготовить всё самому, понять принцип действия, отладить и провести испытания, получить полезную работу от данного двигателя и даже попытаться найти ему применение в хозяйстве.

О «стирлинге» и о студенте…

«Токарные дела!» (Умный студент, весь процесс работы на память отснял. Предъявите, гражданин, кинофотодокументы подтверждающие... а вот они!)

Поспрашивал на форумах, и со мной поделились литературой. Это была книга "Двигатели Стирлинга" (Авторы: Г.Ридер и Ч.Хупер). В ней была отражена вся история этого типа двигателестроения, почему прекратилось бурное развитие, и где до сих пор эти двигатели применяются. Из книги я более подробно узнал все процессы, происходящие в двигателе, нашёл ответы на интересующие вопросы. Читать было интересно, но хотелось практики. Разумеется, чертежей гаражных моделей там не было, как и в интернете, ну, конечно, кроме модели из консервной банки и поролона.

К моему большому счастью, человек, который продавал модели стирлингов, выложил курс по изготовлению таких моделей, выставил он его на тот момент за 20$, я списался с ним и оплатил курс. Просмотрев все ролики, в каждом из которых он объяснял какой-то определённый тип стирлингов, я решил делать именно высокотемпературный стирлинг гамма типа. Так как он заинтересовал меня своей конструкцией, характеристиками и внешним видом. Из видеокурса я узнал приблизительное отношение диаметра цилиндра, диаметров поршней, какие должны быть зазоры, шероховатости, какие материалы использовать в изготовлении, некоторые нюансы постройки. Но нигде не было размеров двигателей автора, только приблизительно отношение размеров узлов.

Сам я живу в селе, можно сказать в пригороде, мама-бухгалтер, а папа-столяр, так что обращаться к ним за советом по постройке двигателя было как-то неуместно. И я обратился к своему соседу, Геннадию Валентиновичу, за помощью, он работал на ныне развалившемся заводе "КЗТМ» в г. Кузнецке. Для него эта поделка показалась довольно необычной, он внимательно меня выслушал, посмотрел мои наброски, что-то подкорректировал.

В общем, на следующий день Геннадий Валентинович привёз мне алюминиевую болванку длиной около 1 м и в диаметре около 50 мм. Я очень обрадовался, отпилил необходимые мне заготовки и уже на следующий день отправился в школу пробовать точить нагреватель и холодильник для моего ДВС. Точил я на учебном токарном станке (на котором ещё дедушка Ленин работал).

Само собой, точность там была никакая, внешняя часть нагревателя получилась довольно неплохая, а вот сама цилиндрическая часть под поршень была на конус. Трудовик мне объяснил, что расточной резец идёт на изгиб, так как станок для таких вещей довольно маленький и слабый. Встал вопрос, что делать дальше... Повезло, что мама на тот момент работала бухгалтером на частном предприятии, которое было бывшим авторемзаводом. Валерий Александрович (директор этого завода) оказался замечательным человеком и здорово мне помог, мне был предоставлен уже профессиональный советский станок и токарь, который мне помогал. Дело пошло веселее, и буквально через неделю было практически всё готово, началась сборка мотора. Были в постройке интересные моменты, например: вал, на который напрессовывался маховик, отдавали в цех точной механики на другой завод (чтобы получить необходимую точность для подшипников); холодильник точили на токарном станке, а места для креплений делали фрезерным станком, маховик шлифовали на шлифовальном. Для меня это было очень интересно и увлекательно. Рабочие на заводе думали, что я студент, и пишу какую-то научную работу. Сидел я на заводе до позднего вечера, и привозили меня домой на служебной машине Валерия Александровича. Запуск двигателя происходил в большом окружении рабочих завода, всем было очень интересно. Запуск удался, но двигатель работал как-то слабо.

О «стирлинге» и о студенте…

Итог венчает дело! Угол подставки обгорел во время испытаний.

Выявились недостатки, пластмассовые шарниры были заменены на фторопластовые, маховик был облегчён и отбалансирован, поршень получил фторопластовую приставку для более низкой теплопередачи, а холодильник стал с большей площадью охлаждения. После доводок двигатель значительно улучшил свои технические показатели.

Сам я был в полном восторге. Приходя ко мне домой, друзья первым делом подходят именно к нему, интересуются, просят запустить. Геннадий Валентинович возил показать стирлинг к себе на работу, всем было очень интересно, даже не надо было кого-то звать, все сами подходили, смотрели, интересовались».

Зовут молодого человека Николай Шевелёв, и он староста группы. Отвел я его к декану, и мы все втроем очень хорошо поговорили. А потом я вспомнил статистику, что для продвижения человечества по пути научно-технического прогресса достаточно всего 2% населения планеты. Посчитал общее количество студентов и понял, что… особенно беспокоиться не стоит. С такими, как Николай, прогресс нам все равно будет обеспечен!
Автор: Вячеслав Шпаковский


Мнение редакции "Военного обозрения" может не совпадать с точкой зрения авторов публикаций

CtrlEnter
Если вы заметили ошибку в тексте, выделите текст с ошибкой и нажмите Ctrl+Enter
Читайте также
Комментарии 50

Информация

Уважаемый читатель, чтобы оставлять комментарии к публикации, необходимо зарегистрироваться.
Уже зарегистрированы? Войти
  1. лис 8 ноября 2016 07:28
    а реально,чертежи есть,с конкретными характеристиками?или только действующие модельки?
    1. kalibr 8 ноября 2016 08:06
      Я его не спрашивал. Есть действующая модель. Очевидно, что точил он все по размерам и чертежам. Но мне это было уже не интересно. Я сам не двигателист.
    2. болот 8 ноября 2016 09:20
      У "самоделкиных" сайт с форумом есть,запамятывал название.Там от "широкой души" выкладывают чертежи и видио- фотоотчеты.
      1. Сергей С. 8 ноября 2016 19:58
        Интересующимся рекомендую
        http://stirlinglab.flybb.ru/topic62.html
    3. avt 8 ноября 2016 09:35
      Цитата: лис
      а реально,чертежи есть,с конкретными характеристиками?

      Вот этой модели ??? А ...нафига? Тут собственно фишка , о чём автор и пишет, не в том что парень какой то выдающийся образец сделал . А в самообучающем моменте - человек прошёл сам путь от замысла до исполнения в металле! Собственно так и был построен процесс обучения во время оно в МВТУ им. Баумана , когда студентов младших курсов проводили по лабораторным работам с возможностью своими руками что то сварить , отлить из металла, да и практика была заводах.
      Цитата: rudolff
      Статья хорошая, ликбез для интересующихся.

      Беда только в том , это кстати можно заметить и здесь на сайте в комментах отдельных индивидов, что не то что интересующихся мало , а тупо нет желающих хоть что то САМОМУ поискать . Даже поисковиком в интренете. request
      avt
      1. амурец 8 ноября 2016 14:52
        Цитата: avt
        Собственно так и был построен процесс обучения во время оно в МВТУ им. Баумана , когда студентов младших курсов проводили по лабораторным работам с возможностью своими руками что то сварить , отлить из металла, да и практика была заводах.

        Учился не в МВТУ,но библией был и сейчас лежит в сохранности 4-х томник ДВС под редакцией профессора Орлина, написаный учёными и преподавателями МВТУ им Баумана. У меня бумажное издание 1970-1974 годов.
    4. амурец 8 ноября 2016 13:51
      Цитата: лис
      а реально,чертежи есть,с конкретными характеристиками?или только действующие модельки?

      Реальные учебники: "Двигатели Стирлинга" под редакцией Круглова. Мышковский. Рыжков-Дудонов:"Судовые поршнеые двигатели ынешнего сгорания. (двигатели Стирлинга). Уокер: "Двигатели Стирлинга."
  2. bocsman 8 ноября 2016 07:42
    Рад за молодого человека ! Из него будет толк .
  3. parusnik 8 ноября 2016 08:01
    С такими, как Николай, прогресс нам все равно будет обеспечен!
    ..Дай-то бог!
  4. rudolff 8 ноября 2016 09:15
    Сейчас как-раз очередная волна поднимается, а правильно ли, что мы уперлись лбом во ВНЭУ с ЭХГ на ТЭ и не лучше ли было изначально разрабатывать единый Стирлинга. Статья хорошая, ликбез для интересующихся.
    1. амурец 8 ноября 2016 13:14
      Цитата: rudolff
      Сейчас как-раз очередная волна поднимается, а правильно ли, что мы уперлись лбом во ВНЭУ с ЭХГ на ТЭ и не лучше ли было изначально разрабатывать единый Стирлинга. Статья хорошая, ликбез для интересующихся.

      Ну нечто подобное было на лесовозах "Павлин Виноградов"

      Газотурбинная установка со свободно-поршневым генератором газа (СПГГ)

      В турбокомпрессорных ГТУ продукты сгорания перед поступ­лением в проточную часть турбины ввиду их значительной темпе­ратуры приходится охлаждать до приемлемых температур путем подачи компрессором большого избытка воздуха. На привод ком­прессора затрачивается значительная доля мощности газовой тур­бины. В установках с поршневыми генераторами газа сгорание топлива осуществляется в отдельном цилиндре с последующим охлаждением продуктов сгорания. При их частичном расширении газ совершает частичную работу, используемую на привод порш­невого компрессора. В качестве генератора газа обычно исполь­зуют двигатель с противоположно движущимися поршнями в гори­зонтальном исполнении.

      Принципиальная схема газотурбинной установки с СПГГ

      На рис. 124 показана принципиальная схема ГТУ со свободно-поршневым генератором газа. Во время рабочего хода поршни 1 расходятся от в. м. т. (внутренний) к н. м. т. (внешний) и при обратном ходе — сближаются. Когда поршни находятся вблизи в. м. т. в цилиндр 3 через топливные форсунки 4 подается топливо, которое сгорает и образовавшиеся продукты сгорания, расширяясь, совершают рабочий ход. При рабочем ходе поршней 1 поршни 6 воздушных компрессоров сжимают воздух в буферных цилин­драх 10. Через нагнетательные клапаны 11 сжатый воздух посту­пает во внешний цилиндр 12. В конце рабочего хода открываются выпускные окна 5 и затем продувочные окна 2, осуществляется выпуск газов и продувка цилиндра 3. Отработавшие в двигателе газы, смешиваясь с продувочным воздухом, охлаждаются и через ресивер Б направляются к газовой турбине А. Потенциальная энергия воздуха, сжатого в буферных цилиндрах, обеспечивает обратный ход поршней 1. При этом в буферные цилиндры всасы­вается атмосферный воздух через клапаны 9, а в цилиндре 3 дви­гателя происходит сжатие свежего заряда до параметров, обеспе­чивающих самовоспламенение топлива, впрыскиваемого через фор­сунки.

      После этого цикл повторяется. Для синхронизации работы поршней используется зубчатое колесо 8 и рейка 7.

      Газотурбинная установка подобного типа с четырьмя СПГГ мощностью 2940 квт установлена на лесовозах типа «Павлин Ви­ноградов».
      Один из вариантов двигателя Стирлинга.
      1. Aviagr 8 ноября 2016 14:59
        Я может вас разочарую - увы, но это не "стирлинг". Вот если бы в ресивере Б каким-то образом тепло передавалось на дополнительный агрегат с выполнением работы - тогда да. Т.е. - нет ВНЕШНЕГО подвода тепла - а только внутреннее.
        1. амурец 8 ноября 2016 16:23
          Цитата: Aviagr
          Я может вас разочарую - увы, но это не "стирлинг". Вот если бы в ресивере Б каким-то образом тепло передавалось на дополнительный агрегат с выполнением работы - тогда да. Т.е. - нет ВНЕШНЕГО подвода тепла - а только внутреннее.

          Да согласен, с вами,ошибся. Просто это схема когда-то широко распространённых СПГГ. По подобной схеме делались и СПДК
  5. alexej123 8 ноября 2016 09:34
    Спасибо Вячеслав Николаевич. Как всегда ваши статьи интересны, с изюминкой. Вот меня шведы удивляют. Вроде небольшая страна, а промышленность развитую имеют. И с двигателями в подводном флоте "тон" задали всем.
    1. kalibr 8 ноября 2016 11:27
      Только позволю Вас поправить - "Олегович".
      1. alexej123 8 ноября 2016 16:44
        Прошу прощения, что-то нашло. hi
      2. chenia 8 ноября 2016 17:07
        А отец у вас не Олег Михайлович.
        1. kalibr 8 ноября 2016 19:24
          Да, Олег Михайлович! Но фамилия его не Шпаковский, это фамилия матери по второму браку.
          1. chenia 8 ноября 2016 20:39
            Извините . просто товарищ был у меня в ОВАКОЛУ (Одесса ) 72-76 гг.
  6. Aviagr 8 ноября 2016 09:45
    У нас в институте тоже был препод, увлеченный Стирлингом - я с его подачи разработал один вариант, вот только с изготовлением не повезло, как этому студенту. Молодец, что говорить!
    Приятно видеть свое Творение в железе, а еще лучше - приносящем Пользу людям!
    Так я к чему - мой Стирлинг предназначен для автономных надводных устройств для получения э-энергии от солнца или перемещения. Может найдутся желающие для совместного патентования и изготовления - милости просим!
  7. andrewkor 8 ноября 2016 10:49
    Прям завидуха берёт!Вперёд Николай! Только не к Рыжыму!!
  8. mealnik2005 8 ноября 2016 11:04
    Узнал про этот двигатель около месяца назад, начал с анаэробной установки ПЛ и плавно перешёл к Стирлингу. Особо поразил действующий холодильник на его основе - топят дровами, получают холод и электричество. Но, к сожалению, не нашёл литературы с математическими расчётами этого девайса, неизвестен КПД который можно получить. Жаль, что в ВУЗе его не преподавали для расширения кругозора.
    1. kalibr 8 ноября 2016 11:30
      У нас в университете разработана (не студентами, конечно) еще более крутая штука: обычная труба с двумя патрубками. В один конец вдуваешь воздух. И двух других от выходит. Из одного - горячий, из другого - холодный. И все! Все -за! Никак вот никуда внедрить не могут! Но об этом статья готовится.
      1. Aviagr 8 ноября 2016 14:48
        Цитата: kalibr
        Никак вот никуда внедрить не могут!

        Почему? У нас этот вихревой потокоразделитель уже с 80-х годов был внедрен в Узбекистане для сварщиков газопроводов: там просто жара +50, а в трубе - вообще ад. Так через этот потокоразделитель Холодный воздух шлангом - к сварщику в трубе под робу (Горячий - просто в атмосферу) - он уже 15мин мог варить, а не 2-3 - и за ноги на веревке вытаскивали.. laughing
        Так что это СТАРОЕ изобретение, пусть ваши "спецы" пальцы не гнут..
        1. kalibr 8 ноября 2016 19:26
          Я и не говорю, что новое. Просто применение может быть разное. На одном принципе.
      2. ver_ 8 ноября 2016 15:10
        ...этому изобретению хрен знает сколько лет.. Немцы работали над этой системой ещё в сороковых годах прошлого века...- так называемые вихревые трубы- пытались применить на субмаринах...
      3. voyaka uh 13 ноября 2016 16:24
        Это называется Vortex tube. С помощью воздушного компрессора
        и медной трубки его легко изготовить.
        Физика этого дела спорная, но эффект налицо.
  9. chenia 8 ноября 2016 13:04
    Для создания эффективных двигателей работающий по циклу Стирлинга . необходимо избавится от стереотипов (в первую очередь отказаться от возвратно-поступательного движения преобразующих элементов, ну и соответственного движения рабочего тела).
    В Пскове нечто похожее сделали (сами не поняв того). Ну и регенераторы (вращающиеся) вставлять в разрыв трубопроводов противоположных. потоков. Ну до этого дойдут, со временем.
  10. Микадо 8 ноября 2016 14:13
    Никогда не интересовался двигателями (есть грех, уж простите, больше книгами), но присоединюсь: статья - хороший ликбезgood Многоуважаемый автор, хорошее дело делаете! good "талантам надо помогать, бездарности пробьются сами".
    1. Андрей Ж 8 ноября 2016 17:02
      Согласен с Вами - талантам надо помогать, а бездарности пробьются и сами! Впрочем, и бюрократы все потом затрахают!...
  11. Вечно так 8 ноября 2016 15:28
    Абсолютно верно, всего 2% людей двигают прогресс, но порядка 25% двигают анальные ценности, поэтому 2% тонут в дерьме.
  12. chenia 8 ноября 2016 16:06
    Этого типа двигатели реальная замена ДВС. Решение проблем механики и применение более простого рабочего тела (вместо гелия и особенно водорода) поставит точку на ДВС (чего в принципе не в состоянии сделать электродвижки.).
    1. михаил3 8 ноября 2016 18:43
      Не замена он ничему. И никаких точек не поставит никогда, извините. Двигатель Стирлинга действительно лишен "ряда нежных узлов", но имеет взамен один "нежный" узел. Мембрану. И эта мембрана, без которой никак не обойтись, сводит все преимущества двигателя к минимуму. Попытка же заменить мембрану поршнями вообще делает двигатель Стирлинга бессмысленно неэкономичным.
      Да, можно делать на основе этих движков хоть подлодки, хоть приводы в космических аппаратах. Везде, где не нужно думать о стоимости мембраны и количестве ее рабочих циклов... Пока мы не разберемся в устройстве вещества (сейчас мы абсолютно ничего не понимаем, видимо идем по ложным путям) и не создадим для мембран принципиально новые материалы, двигатель Стирлинга - забавная и бесполезная игрушка, смешной технологический курьез.
      1. chenia 8 ноября 2016 19:25
        Я вот другого мнения (вы мой первый пост посмотрите).
        Если будет однонаправленное зацикленное движение
        рабочего тела в системе, там и уплотнения не особо нужны (как в турбине).

        А что такое мембрана в ДС? Где -альфа,бета, гамма?
        Может имеется в виду уплотнения?
        1. chenia 8 ноября 2016 22:11
          Цитата: chenia
          зацикленное


          Ошибка (точно зациклился) -надо закольцованное.
        2. михаил3 14 ноября 2016 21:30
          Не будет однонаправленного зацикленного движения. Как только в системе появляется что то, напоминающее поршень, движущийся по какой угодно траектории, появляется и проблема. То есть протечка на границе подвижной и неподвижной частей двигателя.
          Двигатель Стирлинга достигает своих параметров только тогда, когда его рабочий обьем не имеет вообще никаких контактов с внешней средой. Грубо говоря когда он представляет собой мешок, момент с которого можно снять только снаружи. Эдакий шар, работающий на манер человеческого сердца - увеличился в размере-уменьшился. Увеличился-уменьшился. А момент надо снимать со стенки.
          Тогда появляется и некоторая экономия, и какая то эффективность. Вот стенка "мешка" и есть мембрана, которая нужна и которой нет. Самый красивый демонстратор этого двигателя - латунная банка "гармошкой". Пока не поломалась латунь, все идеально.
          Единственный способ что то снять с кольца так, чтобы двигатель худо-бедно работал - попробовать генерацию электричества. Но подходящее рабочее тело... но потери... Неинтересно.

          Ха! Пока писал, кажется придумал, как можно сделать кольцевое движение! И снять мощность... Не буду описывать. Гиперзвуковые ракеты я уже сдуру продвинул куда то вперед... нафиг.
      2. Jeronimo 9 ноября 2016 12:14
        Цитата: михаил3
        двигатель Стирлинга - забавная и бесполезная игрушка, смешной технологический курьез.

        На самом деле это не курьез, а давно отработанная технология, используемая как в ВПК, так и коммерческих приборах.
        Была серия статей про создание комплекса Джавелин. Так в прицельном блоке для охлаждения полупроводникового элемента наведения используется двигатель Стирлинга, что позволяет его использовать несколько раз.
        Комплекс принят на вооружение в 1991 году.
        По следующему факту не уверен: По новым технологиям в США ограниченный срок секретности и монопольного использования не превышает 10 лет.
        В 2001 году в области приборов регистрации ионизирующего излучения появились приборы с охлаждением на двигателях Стирлинга. Я подозреваю, что прошло 10 лет и сняли запрет на использование военной технологии в коммерческих устройствах.
        Вот пример устройств на цикле Стирлинга, которые даже в России продаются массово:
        http://ortec-online.com/download/Micro-trans-SPEC
        .pdf
        http://ortec-online.com/download/mobius.pdf
        А вот ссылка на глобального лидера в производстве охладителей на базе двигателей Стирлинга:
        http://sunpowerinc.com/
        Особенно интересен раздел Приложения (Applications):
        http://sunpowerinc.com/cryocoolers/applications/
        Я знаю, что НАСА,используя охладители на основе Стирлинга, делает целые испытательные помещения, в которых моделируются условия космоса.
        Причем производителей только в США с десяток. Так же есть производители в Китае и в Европе.
        А статья и комментарии вызывает удручающее впечатление. Скоро будем колесо изобретать заново и радоваться этому.
  13. pimen 8 ноября 2016 16:08
    странно вообще, что имея в качестве отходов температуру, ДВС не сблокировали со Стирлингом
    1. chenia 8 ноября 2016 16:40
      Нет смысла совмещать, для ДВС более приемлем добавочный паровой такт в цикле. К примеру -продолженное расширение, и на определенном этапе впрыск воды в цилиндр (используем тепло стенок и тепло газов-после совершения последними работы (работы когда при нормальном расширении происходит выпуск).

      А вся прелесть Стирлинга в регенераторе (кстати сам Стирлинг до этого не додумался).
      1. pimen 8 ноября 2016 17:20
        во-первых, не делают ни то, ни то;
        во-вторых, вода в цилиндры ДВС - явно не лучшее решение по сравнению с теплообменником в головке
        1. chenia 8 ноября 2016 17:53
          Крауэр решал эти проблемы (6-ти тактный цикл), но там потери на выхлоп остались те же. Воды в цилиндрах небудет, только обороты придется снизить
          (с учетом парообразования).

          Теплообменник в головке- 1-2 % плюс к эффективному КПД, и куча заморочек. Есть смысл возится?
          1. pimen 8 ноября 2016 18:19
            ничего не понял: если КПД ДВС, примерно, 30% и у Стирлинга около 30%, то почему не результирующие 50%? 6-ти тактный цикл - это уже явно следующий шаг в погоне за 50-ю процентами
            1. chenia 8 ноября 2016 18:49
              То что я говорил в предыдущем посте, никоим образом к циклу Стирлинга не имеет. Это пример (попытка) использования тепла стенок и выхлопа в ДВС.

              А использовать как нагреватель головку для Стирлинга (совмещать два механизма преобразования для одной силовой установки), вы на трение больше потеряете.

              Температура остаточных газов 700-600 град. (вроде неплохо) но плотность газа выхлопа низкая (6 атм). И нагреть соответствующий объем газа в ДС ( имеющего среднее давление пусть 50атм. (наиболее эффективные 100-150 атм. вообще рассматривать не будем) для хоть какого нибудь практического значения КПД.

              А если еще учесть проблемы с уплотнениями.
              Нет ДВС скрещивать со Стирлингом точно не стоит.
              1. pimen 8 ноября 2016 21:02
                Цитата: chenia

                Температура остаточных газов 700-600 град. (вроде неплохо) но плотность газа выхлопа низкая (6 атм). И нагреть соответствующий объем газа в ДС ( имеющего среднее давление пусть 50атм. (наиболее эффективные 100-150 атм. вообще рассматривать не будем) для хоть какого нибудь практического значения КПД.
                А если еще учесть проблемы с уплотнениями.
                Нет ДВС скрещивать со Стирлингом точно не стоит.

                давление в 50-100-150атм - это вообще ни о чём. Смысл будет иметь, скорее, объём этого газа - соответственно, снимаемая мощность. Согласен, что часть энергии сгорания топлива в ДВС пошла на полезную работу, но большая-то часть была бездарно растрачена на нагрев головки блока и механические потери. А, понял. Механические потери - бессмысленная работа одного рабочего такта на три вспомогательных, которую трудно перевести в тепловую
                1. chenia 8 ноября 2016 22:42
                  Цитата: pimen
                  давление в 50-100-150атм - это вообще ни о чём. Смысл будет иметь, скорее, объём этого газа - соответственно, снимаемая мощность.


                  Правильно. объем. Смысл в том что тепллообмен между двух одинакового объема, веществ с 6 и 50 атм предполагает разное количество вещества (массы) в этих двух равных объемах. Так. что теплоемкость рабочего тела у ДС), в 8 раз больше, и при равном балансе температур (после теплообмена где-то -200 С) ... А далее можно и не продолжать. Овчинка не стоит выделки.

                  Кстати чистый Стирлинг (без регенератора) имеет КПД ниже паровой машины до 5 %.
  14. Стойкость 8 ноября 2016 16:42
    Ещё во ВМВ делали такие движки, работали от тепла руки. То ли карандаши точили ...? КПД может достигать 65-70%.
    Об этом недостатке раньше информация не попадалась: " Недостаток у стирлинга, в общем-то, один. Его можно перегреть и тогда он сразу же выйдет из строя". Как правило, в качестве недостатка, упоминают габариты главной шестерёнки :о) , для пл особенно актуально.
    1. kalibr 8 ноября 2016 19:30
      Я это не придумал. После общения со студентом, прежде чем писать этот материал, прочитал все, что можно было быстро прочитать по стирлингам. Так что это не выдумка.
  15. Андрей Ж 11 ноября 2016 23:11
    Спасибо, очень интересно !!!
  16. ver_ 21 февраля 2017 15:16
    Цитата: kalibr
    У нас в университете разработана (не студентами, конечно) еще более крутая штука: обычная труба с двумя патрубками. В один конец вдуваешь воздух. И двух других от выходит. Из одного - горячий, из другого - холодный. И все! Все -за! Никак вот никуда внедрить не могут! Но об этом статья готовится.

    ...вихревые трубы были разработаны немцами в сороковых годах прошлого столетия..-не надо изобретать изобретённое...
  17. KudrevKN 20 марта 2017 13:53
    "Стирлинг" - это хорошо! И хорошо уже почти 200 лет! А вот ДВС Голубева? А это "не тупиковая ветвь развития судовых ДВС"?
Картина дня