Двигун стірлінга

Діючі моделі двигунів Стірлінга, т. зв. двигунів зовнішнього згоряння

11.07.2015

Двигуни Стірлінга

Двигуни Стірлінга: маленькі моделі з великою історією

Рух — це життя. Скоріше всього, саме тому спостереження за рівномірно рухомим предметом — це і спосіб релаксації, і хороша можливість зосередитися і подумати.

Сучасні колекціонери можуть похвалитися і такими високотехнологічними «настільними іграшками» як моделі двигунів Стірлінга. Вони не просто розгойдуються під впливом сили, їх запустила, подібно різних маятникам й інших пристроїв, а виконують найцікавіше перетворення теплової енергії в механічну роботу.

Моделі двигунів Стірлінга — оригінальні вироби, які можуть стати цікавим окремим подарунком, так і початком або продовженням великої різноманітної колекції. Незважаючи на велику кількість варіацій і деталей в моделях двигуна Стірлінга, в основі їх дії лежить один перевірений століттями принцип роботи, який отримав ім’я на честь свого творця ще в далекому 19 столітті.

Трохи історії. Двигун Стірлінга і його творець

Перші двигуни, що працюють на енергії гарячого повітря, з’явилися ще в кінці 17 століття. Але всі спроби винахідників того часу використовувати його в життя були марними, оскільки дія двигуна було высокозатратным і низькоефективних.

Тільки в 1816 році шотландський священик Роберт Стірлінг зміг удосконалити паровий двигун, додавши до нього очищувач, названий їм «економ», а в сучасній технічній літературі, що отримав назву «рекуператор». Цей елемент дозволив значно збільшити продуктивність двигуна завдяки утриманню тепла в його теплою частини і охолодження робочого тіла.

Роберт Стірлінг запатентував свою модель, а вже в 1843 році його син Джеймс, який став інженером, зміг використовувати її в промислових умовах. Двигун Стірлінга отримав широке поширення у часи парових машин і використовувався навіть у 20 столітті. Наприклад, компанія Philips в 1938 році використала на своєму виробництві двигун потужністю 200 кінських сил, що володіє 30-процентної віддачею.

Принцип дії двигуна Стірлінга

Принцип дії двигунів Стірлінга — постійне чергування процесів нагрівання та охолодження робочого тіла, що знаходиться в закритому циліндрі, і здатність перетворювати ці перепади температур в корисну роботу. Такі двигуни відносять до класу двигунів зовнішнього згоряння.

Ось як це працює: заповнена спиртом пальник нагріває повітря, що знаходиться усередині циліндра. Енергія передається двигуну, який починає працювати під дією обертового маховика. Повітря, що нагрівається полум’ям, переміщується з одного краю закритого циліндра в інший, при цьому видавлюючи робочий поршень двигуна назовні. Під дією маховика насосний поршень повертається назад у циліндр і охолоджує повітря. Виниклий вакуум засмоктує робочий поршень, і процес продовжується по колу.

Робочим тілом може бути повітря, водень, гелій. Крім того, проводилися випробування з фреонами, двоокисом азоту, водою в рідкому стані та іншими речовинами. Для двигунів Стірлінга, які працюють з рідким робочим тілом, характерні малі розміри, висока питома потужність і великі робочі тиску.

Кому потрібні двигуни Стірлінга зараз?

Ви думаєте, що двигуни зовнішнього згоряння, і в тому числі двигуни Стірлінга, — «перекази старовини глибокої», давно забуті і витіснені сучасними механізмами? Насправді, завдяки деяким своїм перевагам вони знаходять застосування, іноді дуже несподіване і цікаве, навіть в 21 столітті.

Конструкція двигунів Стірлінга робить можливим їх використання на великій глибині або при наднизьких температурах, в якості перетворювачів енергії для акумуляторних установок, що працюють в різних умовах. Двигуни Стірлінга можуть застосовуватися в опалювальних системах і теплових насосах, вбудованих в кондиціонери і холодильну техніку.

Ось ще кілька способів сучасного застосування двигунів Стірлінга. Отже, вони використовуються:

  • підводних човнах — дозволяють човні перебувати під водою близько 20 діб;
  • глибоких космічних зондах НАСА;
  • у різних корисних «девайсах» — наприклад, зарядка смартфона за допомогою чашки з дуже гарячою або дуже холодним напоєм. Чашка ставиться на спеціальну підставку, яка за принципом Стірлінга перетворює теплову енергію в електричну, що надходить на смартфон через USB-вихід;
  • колекційних настільних моделях (kit-набір), призначених для самостійної зборки двигуна.

Список можна продовжувати ще довго, але так як наш сайт присвячений саме невеликим моделей двигунів Стірлінга, зупинимося на них докладніше.

Мініатюрні моделі двигунів Стірлінга

Мініатюрні моделі двигуна, призначені для самостійної збірки, являють собою набори деталей, необхідних для складання двигуна. Такий своєрідний конструктор, кінцева мета складання якого — працює мініатюрна модель двигуна Стірлінга.

Сама відома в усьому світі компанія-виробник колекційних двигунів Стірлінга — німецький концерн Boehm. Мініатюрні двигуни Boehm змогли підкорити конструкторів-колекціонерів у всьому світі завдяки:

— високій якості використовуваних матеріалів (нержавіюча сталь, латунь, алюміній),

— різноманітності моделей і конструкцій,

— точності відтворення найдрібніших деталей відомих у всьому світі моделей двигунів Стірлінга.

Ви можете спробувати доторкнутися до захоплюючого процесу власноручного створення двигуна Стірлінга, почавши з однією з найпростіших моделей, а можете купити вже готовий двигун, який не потребує складання. Для тих, хто вже спробував свої сили, ми пропонуємо величезний асортимент двигунів різної складності з різною кількістю вихідних деталей.

Короткий опис статті: двигун стірлінга

Джерело: Діючі моделі двигунів Стірлінга, т. зв. «двигунів зовнішнього згоряння» в інтернет магазині Радіо-Пілот

Також ви можете прочитати