Двигатели Стирлинга


1

2

1

2

Двигатели Стирлинга: маленькие модели с большой историей

Движение – это жизнь. Скорей всего, именно поэтому наблюдение за равномерно движущимся предметом – это и способ релаксации, и хорошая возможность сосредоточиться и поразмышлять.

Современные коллекционеры могут похвастаться и такими высокотехнологичными «настольными игрушками» как модели двигателей Стирлинга. Они не просто раскачиваются под воздействием силы, их запустившей, подобно различным маятникам и другим устройствам, а выполняют интереснейшее преобразование тепловой энергии в механическую работу.

Модели двигателей Стирлинга – оригинальные изделия, которые могут стать как интересным одиночным подарком, так и началом или продолжением большой разнообразной коллекции. Несмотря на большое количество вариаций и деталей в моделях двигателя Стирлинга, в основе их действия лежит один проверенный веками принцип работы, который получил имя в честь своего создателя еще в далеком 19 веке.

 

Немного истории. Двигатель Стирлинга и его создатель

Первые двигатели, работающие на энергии горячего воздуха, появились еще в конце 17 века. Но все попытки изобретателей того времени использовать его в жизни были тщетными, поскольку действие двигателя было высокозатратным и низкоэффективным.

Только в 1816 году шотландский священник Роберт Стирлинг смог усовершенствовать паровой двигатель, добавив к нему очиститель, названный им «эконом», а в современной технической литературе, получивший название «рекуператор». Этот элемент позволил значительно увеличить производительность двигателя благодаря удержанию тепла в его теплой части и охлаждению рабочего тела.

Роберт Стирлинг запатентовал свою модель, а уже в 1843 году его сын Джеймс, ставший инженером, смог использовать ее в промышленных условиях. Двигатель Стирлинга получил широкое распространение во времена паровых машин и использовался даже в 20 веке. Например, компания Philips в 1938 году использовала на своем производстве двигатель мощностью 200 лошадиных сил, обладающий 30-процентной отдачей.

 

Принцип действия двигателя Стирлинга

Принцип действия двигателей Стирлинга – постоянное чередование процессов нагревания и охлаждения рабочего тела, находящегося в закрытом цилиндре, и способность преобразовывать эти перепады температур в полезную работу. Такие двигатели относят к классу двигателей внешнего сгорания.

Вот как это работает: заполненная спиртом горелка нагревает воздух, находящийся внутри цилиндра. Энергия передается двигателю, который начинает работать под действием вращающегося маховика. Воздух, который нагревается пламенем, перемещается из одного края закрытого цилиндра в другой, при этом выдавливая рабочий поршень двигателя наружу. Под действием маховика вытеснительный поршень возвращается назад в цилиндр и охлаждает воздух. Возникший вакуум засасывает рабочий поршень, и процесс продолжается по кругу.

Рабочим телом может быть воздух, водород, гелий. Кроме того, проводились испытания с фреонами, двуокисью азота, водой в жидком состоянии и другими веществами. Для двигателей Стирлинга, работающих с жидким рабочим телом, характерны малые размеры, высокая удельная мощность и большие рабочие давления.

 

Кому нужны двигатели Стирлинга сейчас?

Вы думаете, что двигатели внешнего сгорания, и в том числе двигатели Стирлинга, – «предания старины глубокой», давно забытые и вытесненные современными механизмами? На самом деле, благодаря некоторым своим преимуществам они находят применение, иногда очень неожиданное и интересное, даже в 21 веке.

Конструкция двигателей Стирлинга делает возможным их использование на большой глубине или при сверхнизких температурах, в качестве преобразователей энергии для аккумуляторных установок, работающих в разных условиях. Двигатели Стирлинга могут применяться в отопительных системах и в тепловых насосах, встроенных в кондиционеры и холодильную технику.

Вот еще несколько способов современного применения двигателей Стирлинга. Итак, они используются:

  • в подводных лодках - позволяют лодке находиться под водой около 20 суток;
  • в глубоких космических зондах НАСА;
  • в различных полезных «девайсах» - например, зарядка смартфона при помощи чашки с очень горячим или очень холодным напитком. Чашка ставится на специальную подставку, которая по принципу Стирлинга преобразовывает тепловую энергию в электрическую, поступающую на смартфон через USB-выход;
  • в коллекционных настольных моделях (kit-наборах),  предназначенных для самостоятельной сборки двигателя.

Список можно продолжать еще долго, но так как наш сайт посвящен именно небольшим моделям двигателей Стирлинга, остановимся на них подробнее.

 

Миниатюрные модели двигателей Стирлинга

Миниатюрные модели двигателя, предназначенные для самостоятельной сборки, представляют собой наборы деталей, необходимых для сборки двигателя. Такой своеобразный конструктор, конечная цель сборки которого – работающая миниатюрная модель двигателя Стирлинга.  

Самая известная во всем мире компания-производитель коллекционных двигателей Стирлинга -  немецкий концерн Boehm. Миниатюрные двигатели Boehm смогли покорить конструкторов-коллекционеров во всем мире благодаря:

-      высокому качеству используемых материалов (нержавеющая сталь, латунь, алюминий),

-      разнообразию моделей и конструкций,

-      точности воспроизведения мельчайших деталей известных во всем мире моделей двигателей Стирлинга.

Вы можете попробовать прикоснуться к увлекательному процессу собственноручного создания двигателя Стирлинга, начав с одной из самых простых моделей, а можете купить уже готовый двигатель, не требующий сборки. Для тех, кто уже попробовал свои силы, мы предлагаем огромный ассортимент двигателей разной сложности с разным количеством исходных деталей.