Не стареющий стирлинг

Не стареющий стирлинг

Бензиновый двигатель обладает одним присущим ему пороком – взрывным горением, которое порождает сильный шум. Без глушителя грохот подымается таковой, что, кажется, уши в трубочку сворачиваются. Я полностью сообразил это, когда на моем Порше прогорел глушитель и пришлось заказывать его на http://www.glushiteli-1.ru/kupit-remont-glushitel-katalizator-plamegasitel-Porsche.aspx, поэтому, что в нашем городке на мою модель детали можно только заказать, что еще дороже, чем приобрести через веб. Но не считая шумности ДВС обладает и другими прирожденными недочетами: низкой экологичностью и последней чувствительностью к горючему, которое сгорает далековато не вполне. Как итог – чтоб преодолеть все эти недочеты сегодняшние движки внутреннего сгорания стали до крайности сложными.

Но ведь фактически сразу с рождением ДВС пастором Робертом Стирлингом был выдуман двигатель, который почти во всем превосходит его: он не гулкий, имеет фактически незапятнанный выброс и практически бесшумен. Не глядя на долгое развитие, многие спецы прочат стирлингу блестящее будущее.

Увлекательным человеком был шотландский пастор Роберт Стирлинг! Владея званием доктора богословия, он не удосужился подарить церкви ни 1-го клирикального сочинения, зато сделал много для развития теории… термодинамики и теплотехники. А не считая того, подтвердил свои изыскания на практике, изобретя машину, которая производит движущую силу средством нагретого воздуха».

Этот механизм не захватил всеобщего признания так же скоро, как двигатель внутреннего сгорания и дизель, да и не был неоспоримо отторгнут: с 1818 года один из первых «стерлингов» с фуррором откачивал воду из шахт. А во 2-ой половине XIX века такие машины, очевидно улучшенные, выпускались уже серийно. Но как появились конструктивно более обыкновенные и надежные поршневые движки внутреннего сгорания, ситуация резко поменялась. Они сразу вытеснили с рынка «стерлинги», и дело зашло так далековато, что фамилию шотландского священника нельзя было найти даже на страничках всезнающей «Британской энциклопедии».

Но Стирлинг тогда и считал свое поражение временным, будучи уверен, что сделанный им агрегат «останется для обученных и стремящихся к цели механиков грядущего поколения». Что все-таки, ему не откажешь в прозорливости: сейчас очень приличные конторы занялись «стерлингами» серьезно и навечно. Еще бы — им сулят самые блистательные перспективы в самых разных отраслях науки и техники.

Считается, что своим вторым рождением «стерлинги» должны двум факторам. В 1938 году инженеры голландской компании «Филипс» получили задание сконструировать привод для электрогенератора, который обеспечивал бы питание радиоаппаратуры там, где нет обыкновенной сети и аккумов, но хватает обыденного горючего. Тогда они и вспомнили о полузабытом «стерлинге». А спустя два с излишним десятилетия его сочли более удачным заменителем тех ДВС, которые некогда настолько бесцеремонно вмешались в его судьбу. Их отыскали небезопасными конкретно на данный момент, когда неувязка охраны среды стала одной из главнейших, а жидкое горючее — дорогим и дефицитным. К «стерлингам» это обвинение не относится. Почему, спросите вы? Для того чтоб уяснить это, вспомним, как работал механизм, патентованный Р. Стерлингом еще в 1816 году. Жаркий дым из топки нагревал высшую часть его вертикального цилиндра, в то время как нижняя охлаждалась. Снутри цилиндра находился вытеснитель, который в полном согласовании с заглавием перегонял рабочее тело (газ) из прохладной полости, расположенной меж днищем вытеснителя и вершиной поршня, в обогреваемую. Там температура и давление газа росли, и он, расширяясь, толкал поршень.

Позднее «стирлинги» снабдили устройствами, улучшившими его свойства и повысившими КПД. К ним относились нагреватель, повышавший температуру газа перед выпуском его в жаркую зону, что существенно ускоряло проходившие там процессы.

Аналогичным в принципе образом, только «наоборот», действовал охладитель «у входа» в прохладную полость. А меж ними установили регенератор, представляющий из себя тело, заполненное пористым веществом, способным отбирать либо возвращать тепло рабочему телу при циркуляции.

Другим резервом увеличения КПД мотора наружного сгорания оказалась сборка «стирлингов» в едином блоке. А именно, только прибыльным стало рядное размещение цилиндров, при котором у каждого из их есть «индивидуальная» камера сгорания, но все поршни работают на один коленчатый вал. А при У-образном варианте несколько «стирлингов» с общей камерой сгорания инсталлируются под углом относительно друг дружку.

Очень малогабаритным был и двигатель, в каком цилиндры-«стирлинги» расположены по кругу, как патроны в барабане пистолета. Но в последние годы конструкторы отыскали и другие методы повысить эффективность «стирлинга». В 1816 году шотландский изобретатель выбрал рабочим телом (газ, попеременно перегоняемый из прохладной в жаркую полость) обыденный воздух. Позже выяснилось, что огромную удельную мощность мотору обеспечивает водород, да только у него есть гнусное свойство проникать, диффузировать через стены цилиндра, что само по себе уже опасно. Другое дело гелий: он полностью обладает положительными свойствами водорода, но избавлен от отрицательных. Позже на замену классической топке, в какой создавался поток тепла, нагревавший рабочее тело, пришли особенные аккумуляторы-контейнеры, заполненные веществом, стремительно всасывающим тепло и при надобности возвращающим его.

Таковой накопитель теплоты, заполненный фтористым натрием, довольно заряжать раз в день, например, от обыкновенной электросети ночкой. Потом инженеры отыскали новый метод передавать тепло рабочему телу. Научились собирать термический поток малой плотности, идущий от большой поверхности, в малогабаритный пучок, сконцентрированный на малой площади. Для этого пришлось изобрести термическую трубку — герметическую камеру, заполненную пористым материалом и теплоносителем — натрием. Стоит только подогреть один конец таковой трубки до 700—800°, как натрий начнет испаряться, его пары устремятся в. прохладную часть камеры, где, конденсируясь, отдадут накопленное тепло, а сами под воздействием капиллярных сил устремятся назад. Применив это устройство, можно вообщем отделить источник тепла от самого мотора — так сказать, кипятить воду не на печке, а на подоконнике… Вот почему сегодняшние «стирлинги» ушли так далековато от собственного макета. И если наилучший из их, сделанный в 1886 году, развивал мощность всего в 2 л. с, но весил полторы тонны и занимал объем в 21 м3, то стосильный его потомок просто умещается в моторном отделе городского автобуса! Так «стирлинг» вышел на новый виток спирали в собственной долгой истории. Не напрасно, выходит, его творец надеялся на «механиков будущего» — они оправдали его надежды!

Нет ни грана преувеличения в том, что на данный момент «стирлинг» вправду перевоплотился в сурового соперника обычным моторам, очень привередливым к сортам горючего, сгорающим в их цилиндрах. А «стирлинг»… Пару лет вспять демонстрировалась одна из его моделей мощностью 10 л. с. Без конструктивных перемен в ее нагревательную камеру попеременно высылали порции спирта, бензина, смазочного, оливкового и даже прованского масла, пропана — и ничего, мотор работал «как часы», не теряя мощности.

Очередное событие. Каждый шофер перед рейсом некое время прогревает двигатель — по другому он не разовьет полной — опять- таки! — мощности. А у «стирлинга» довольно дать пламя в нагревательную камеру — и двигайте на здоровье! Кстати говоря, горючее в ней сжигается умеренно, без взрывов (как в бензиновом моторе), потому «стерлинг» довольно малошумен. А полное сгорание горючего ведет к тому, что из «выхлопной трубы» такового мотора фактически не выходит ядовитых отходов. Прибавьте к этому новые уплотнительные материалы, из-за которых рабочее тело, вытеснитель и поршень избавлены от пыли, как следует, от дополнительного износа и постоянной смазки. При всем этом КПД неких «стирлингов» уже достигнул 40%…

Справедливости ради отметим, что такие движки еще пока обходятся дороже уже опробованных и освоенных индустрией, к тому же при изготовлении их требуется особо высочайшая культура производства. Но специалисты уповают, что при массовом производстве цена «стирлингов» уменьшится до нормы, диктуемой рентабельностью. Не считая того, резервы совершенствования таких агрегатов еще далековато не исчерпаны.

Возможно, потому конторы и не страшатся вкладывать средства, притом немалые, в исследования и опытнейшее создание еще пока экзотичных «стирлингов». Нужно считать, что они сознательно рискуют, рассчитывая на верный выигрыш.

Так действуют известные конторы — голландская «Филипс», общепризнанный разработчик «стирлингов» и поставщик лицензий на их, южноамериканские «Форд» и «Дженерал моторе», шведские «Юнайтед Стерлинг» и «Вольво», западногерманская «МАН», создающие различные варианты таких движков, созданных для работы в самых различных критериях.

Начнем с самых простых. В один прекрасный момент спецы компании «Итон корпорейшн» попробовали выявить главные тенденции в мировом автомобилестроении до 1980 года. Сравнили главные характеристики — цена, уровень шума, простоту обслуживания, расход горючего, токсичность у бензинового мотора, дизеля, газовой турбины, ванкеля и «стирлинга». И что все-таки? Самым многообещающим оказался двигатель наружного сгорания! И скоро после чего компания «Филипс » показала шестнадцатитонный автобус, снабженный одноцилиндровым «стерлингом» мощностью 100 л. с. — он просто развивал скорость в 80 км/ч. Другая компания, «Юнайтед Стерлинг», подготовила поначалу прототипный мотор Р-40 (цифра обозначает его мощность в кВт), а позже на его базе Р-75 и Р-150, созданные для грузовиков.

Тесты семитонного автофургона с таким движком проявили, что машина обрела новые, хорошие свойства — оживленный разгон, бесшумность, практически полное отсутствие вибраций, а расход горючего практически не отличался от того же показателя автомобиля с дизелем. Очень многообещающим, судя по всему, оказался и «стирлинг» «4-215» (1-ая цифра — число цилиндров, 2-ая — объем каждого из их), сделанного янки для легкового автомобиля «Форд-Торино». Разрабатывая на него техническое задание, инженеры высчитали, что токсичность отработанных газов не будет превосходить 0,25 г/км для несгоревших углеводородов, 2,1 г/км для окиси углерода и 2,5 г/км для окислов азота. И уже стендовые тесты проявили, что нормы токсичности, зафиксированные на их, еще ниже.

Уже эти примеры довольно сладкоречиво свидетельствуют, что «стерлинги» сегодняшнего поколения, что именуется, с ходу стали суровыми соперниками движкам внутреннего сгорания. Они еще экономичней их, и, что особо принципиально в наши времена, наименее небезопасны для среды.

Другой сферой внедрения моторов наружного сгорания считается судоходство. В 1971 году «Юнайтед Стирлинг» установила агрегат такового типа мощностью 100 л. с. на прогулочную яхту. «Мы сделали маленький рейс в порт Мальме, — вспоминал один из участников этого предприятия. — На скорости 7 узлов двигатель работал бесшумно, не ощущалось никакой вибрации». Потом скандинавы оснастили «стирлингом» экспериментальную субмарину, правда, заменив воздух, сгоравший в нагревательной камере, перекисью водорода. И вновь «двигатель навыворот» показал себя еще лучше обычного. Потому стоит удивляться тому, что «стирлингам» прочат будущее и на глубоководных аппаратах, назначенных для исследования морского дна и обслуживания буровых в открытом море. Только у их рабочее тело станут нагревать не струи воздуха, прошедшего через топку, а хим элементы, выделяющие огромное количество тепла.

Если же гласить о полярной сфере деятельности таких движков, то стоит напомнить, что еще с 1959 года компания «Аллисон», дочернее предприятие «Дженерал моторе», трудится над электрогенератором мощностью 3—5 кВт. Ему предстоит работать на искусственном спутнике, снабжая аппаратуру электротоком. А тепло в космосе даровое — от солнца. Кстати говоря, нашему светилу придется одарить толикой собственного излучения и гелиобатареи, которые передадут тепло рабочему телу, заключенному в «стирлинги», работающие у насосов ГЭС либо других источников электроэнергии.

Сначала 70-х годов 1-го из узнаваемых профессионалов по «стирлингам», Р. Мейера, слушатели его лекции спросили: «Так в чем все-таки основной недочет этих движков, мешающий им занять подабающее место под солнцем?» Ответ был лаконичен: «Существование других движков!» С того времени положение поменялось в пользу агрегатов, совершенно не так давно считавшихся полузабытым курьезом техники.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *