Ez a bevezető része egy cikksorozatnak, amelynek szentelt Belsőégésű motor, amely egy rövid kirándulás a belső égésű motor fejlődésének történetébe. A cikk az első autókat is érinti.

A következő szakaszok részletezik a különböző ICE-ket:

Összekötő rúd-dugattyú
Forgó
Turbojet
Reaktív

A motort egy hajóra szerelték fel, amely fel tudott mászni a Sona folyón. Egy évvel később, a tesztelés után a testvérek szabadalmat kaptak találmányukra, amelyet Bonopart Napóleon írt alá, 10 évre.

Helyesebb lenne ezt a motort sugárhajtóműnek nevezni, mivel a feladata a víz kiszorítása a csónak alja alatti csőből ...

A motor egy gyújtókamrából és egy égéskamrából, egy légbefecskendező csőmembránból, egy üzemanyag-adagolóból és egy gyújtószerkezetből állt. A szénpor szolgált üzemanyagként a motorhoz.

A fújtató szénporral kevert levegőáramot fecskendezett be a gyújtókamrába, ahol egy parázsló kanóc meggyújtotta a keveréket. Ezt követően a részben meggyulladt keverék (a szénpor viszonylag lassan ég) az égéstérbe került, ahol teljesen kiégett és kitágul.
Továbbá a gázok nyomása kinyomta a vizet a kipufogócsőből, ami mozgásra kényszerítette a hajót, majd a ciklus megismétlődött.
A motor impulzus üzemmódban működött, ~ 12 és / perc gyakorisággal.

Egy idő után a testvérek javították az üzemanyagot gyanta hozzáadásával, majd később olajjal helyettesítették, és egyszerű befecskendező rendszert terveztek.
A következő tíz évben a projekt nem kapott semmilyen fejlesztést. Claude Angliába ment, hogy népszerűsítse a motor ötletét, de minden pénzt elpazarolt, és nem ért el semmit, Joseph pedig fotózásba kezdett, és ő lett a világ első „Kilátás az ablakból” fotójának szerzője.

Franciaországban, a Niepses házmúzeumban a "Pyreolophore" másolatát állítják ki.

Kicsit később de Riva egy négykerekű járműre szerelte a motorját, amely a történészek szerint az első belső égésű motorral felszerelt autó volt.

Alessandro Voltáról

A Volta volt az első, aki cink- és rézlemezeket savba helyezett, hogy folyamatos elektromos áramot állítson elő, ezzel létrehozva a világ első kémiai áramforrását. ("Voltaikus oszlop").

1776-ban Volta feltalált egy gázpisztolyt, a „Volta pisztolyt”, amelyben a gáz elektromos szikrából robbant fel.

1800-ban épített egy vegyi akkumulátort, amely kémiai reakciók révén lehetővé tette az elektromosság előállítását.

Az elektromos feszültség mérésére szolgáló egység - Volt - a Voltáról kapta a nevét.

A- henger, B- "gyújtógyertya, C- dugattyú, D- "ballon" hidrogénnel, E- racsnis, F- kipufogógáz leeresztő szelep, G- fogantyú a szelepvezérléshez.

A hidrogént egy "levegő" ballonban tárolták, amelyet egy cső köt össze egy hengerrel. Az üzemanyag- és levegőellátás, valamint a keverék begyújtása és a kipufogógázok kibocsátása kézzel, karok segítségével történt.

Működés elve:

A levegő a kipufogógáz-elvezető szelepen keresztül jutott be az égéstérbe.
A szelep zárva volt.
Kinyitották a golyóból a hidrogént szállító szelepet.
A csap zárva volt.
A gomb megnyomásával elektromos kisülés történt a "gyertyára".
A keverék felvillant, és felemelte a dugattyút.
A kipufogógáz leeresztő szelep kinyílt.
A dugattyú saját súlya alatt leesett (nehéz volt), és meghúzta a kötelet, ami átfordította a kerekeket a blokkon.

Ezt követően a ciklus megismétlődött.

1813-ban de Riva újabb autót épített. Körülbelül hat méter hosszú kocsi volt, kerekei két méter átmérőjűek és csaknem egy tonnát nyomott.
Az autó 26 métert tudott megtenni egy kőterheléssel (körülbelül 700 font)és négy férfi, 3 km/h sebességgel.
Minden ciklussal 4-6 métert mozgott az autó.

A kortársak közül kevesen vették komolyan ezt a találmányt, és a Francia Tudományos Akadémia azzal érvelt, hogy a belső égésű motor teljesítményében soha nem versenyezhet a gőzgéppel.

1833-ban, Lemuel Wellman Wright amerikai feltaláló szabadalmat jegyeztetett be egy vízhűtéses, kétütemű gázos belsőégésű motorra.
(lásd lejjebb) a következőket írta a Wright-motorról Gáz- és olajmotorok című könyvében:

„A motorrajz nagyon funkcionális, a részletek pedig aprólékosak. A keverék robbanása közvetlenül a dugattyúra hat, amely a hajtókaron keresztül forgatja a forgattyús tengelyt. Kinézetre a motor egy nagynyomású gőzgépre hasonlít, amelyben külön tartályokból szivattyúzzák a gázt és a levegőt. A gömb alakú tartályokban lévő keveréket a dugattyú felemelkedése közben a TDC-nél (felső holtpont) meggyújtották, és lefelé/felfelé nyomták. A löket végén a szelep kinyílik, és a kipufogógázokat a légkörbe bocsátja."

Nem tudni, hogy ezt a motort valaha is gyártották-e, de van rá egy terv:

1838-ban, William Barnett angol mérnök három belső égésű motorra kapott szabadalmat.

Az első motor egy egyműködésű kétütemű (az üzemanyag csak a dugattyú egyik oldalán égett) külön szivattyúkkal gáz és levegő számára. A keveréket külön hengerben meggyújtották, majd az égő keverék a munkahengerbe áramlott. A be- és kimenet mechanikus szelepeken keresztül történt.

A második motor megismételte az elsőt, de kettős működésű volt, vagyis az égés felváltva ment végbe a dugattyú mindkét oldalán.

A harmadik motor szintén kettős működésű volt, de volt bemeneti és kimeneti nyílása a hengerfalakban, amelyek akkor nyíltak meg, amikor a dugattyú elérte a szélső pontot (mint a modern kétüteműeknél). Ez lehetővé tette a kipufogógázok automatikus kibocsátását és a keverék új feltöltését.

A Barnett-motor jellegzetessége az volt, hogy a friss keveréket a dugattyú összenyomta, mielőtt meggyújtotta volna.

Barnett egyik motorjának tervrajza:

Az 1853-57-es években, Eugenio Barzanti és Felice Matteucci olasz feltalálók kifejlesztettek és szabadalmaztattak egy kéthengeres belsőégésű motort, amelynek teljesítménye 5 l/s.
A szabadalmat a londoni hivatal adta meg, mert az olasz jog nem tudta garantálni a kellő védelmet.

A prototípus elkészítésével a Bauer & Co.-t bízták meg. Milánó" (Helvetica), és 1863 elején fejeződött be. A gőzgépnél jóval hatékonyabb motor sikere olyan nagy volt, hogy a cég a világ minden tájáról kapott megrendeléseket.

Korai, egyhengeres Barzanti-Matteucci motor:

Barzanti-Matteucci kéthengeres motormodell:

Matteucci és Barzanti megállapodást kötött a motor gyártásáról egy belga céggel. Barzanti Belgiumba utazott, hogy személyesen felügyelje a munkát, és hirtelen meghalt tífuszban. Barzanti halálával a motoron végzett minden munka leállt, Matteucci pedig visszatért korábbi hidraulikus mérnöki munkahelyére.

1877-ben Matteucci azt állította, hogy ő és Barzanti voltak a belső égésű motor fő alkotói, és az August Otto által épített motor nagyon hasonlított a Barzanti-Matteucci motorra.

A Barzanti és Matteucci szabadalmakra vonatkozó dokumentumokat a firenzei Museo Galileo könyvtár archívuma őrzi.

Nikolaus Otto legfontosabb találmánya a motor volt négyütemű ciklus- az Ottó-ciklus. Ez a ciklus a mai napig a legtöbb gáz- és benzinmotor középpontjában áll.

A négyütemű ciklus volt Otto legnagyobb technikai vívmánya, de hamar kiderült, hogy néhány évvel a feltalálása előtt pontosan ugyanezt a motorelvet írta le Beau de Roche francia mérnök. (lásd fent)... Francia iparosok egy csoportja megtámadta Otto szabadalmát a bíróságon, a bíróság meggyőzőnek találta érveiket. Ottó szabadalma szerinti jogait jelentősen megnyirbálták, beleértve a négyütemű ciklus monopóliumának visszavonását is.

Annak ellenére, hogy a versenytársak beindították a négyütemű motorok gyártását, továbbra is a sokéves tapasztalattal kidolgozott Otto modell volt a legjobb, és a kereslet nem szűnt meg iránta. 1897-ig ezekből a különböző teljesítményű motorokból mintegy 42 ezer darabot gyártottak. Az a tény azonban, hogy tüzelőanyagként világítógázt használtak, nagyban leszűkítette alkalmazási körüket.
A világító- és gázgyárak száma még Európában is elenyésző volt, míg Oroszországban csak kettő volt - Moszkvában és Szentpéterváron.

1865-ben, Pierre Hugo francia feltaláló szabadalmat kapott egy olyan gépre, amely egy függőleges, egyhengeres, kettős működésű motor volt, amely két főtengely által hajtott gumiszivattyút használt a keverék táplálására.

Hugo később a Lenoir motorhoz hasonló vízszintes motort tervezett.

Tudományos Múzeum, London.

1870-ben, Samuel Marcus Siegfried osztrák-magyar feltaláló folyékony üzemanyaggal működő belsőégésű motort tervezett és egy négykerekű kocsira szerelte.

Ma ezt az autót "Az első Marcus Car" néven ismerik.

1887-ben a Bromovsky & Schulz-cal együttműködve Markus megépített egy második autót, a Second Marcus Car-t.

1872-ben, egy amerikai feltaláló szabadalmaztatott egy kéthengeres, állandó nyomású, kerozinnal hajtott belső égésű motort.
A Brighton a "Ready Motor" nevet adta a motorjának.

Az első henger kompresszorként szolgált, amely levegőt nyomott az égéstérbe, amelybe folyamatosan kerozint tápláltak. Az égéstérben a keverék meggyulladt, és az orsómechanizmuson keresztül bejutott a második - a munkahengerbe. A többi motorhoz képest lényeges különbség volt, hogy a levegő-üzemanyag keverék fokozatosan és állandó nyomáson égett ki.

A motor termodinamikai vonatkozásai iránt érdeklődők a Brighton Cycle-ről olvashatnak.

1878-ban, skót mérnök uram (1917-ben lovaggá ütötték) kifejlesztette az első kétütemű, sűrített levegős gyújtású motort. 1881-ben Angliában szabadalmaztatta.

A motor furcsa módon működött: levegőt és üzemanyagot vezettek a jobb oldali hengerbe, ott keverték össze, és ezt a keveréket nyomták a bal hengerbe, ahol a gyertyából származó keveréket meggyújtották. Tágulás történt, mindkét dugattyú leesett, a bal hengertől (a bal leágazó csövön keresztül) kipufogógázok szabadultak fel, a jobb oldali hengerbe pedig új adag levegőt és üzemanyagot szívtak be. A tehetetlenséget követően a dugattyúk felemelkedtek, és a ciklus megismétlődött.

1879-ben, teljesen megbízható benzint épített kétütemű motort és szabadalmat kapott rá.

Benz igazi zsenialitása azonban abban nyilvánult meg, hogy a későbbi projektekben különféle eszközöket tudott kombinálni. (fojtószelep, akkumulátoros szikragyújtás, gyújtógyertya, karburátor, tengelykapcsoló, sebességváltó és hűtő) termékeiken, ami viszont az összes gépészet szabványává vált.

Benz 1883-ban megalapította a Benz & Cie céget, amely gázmotorokat gyárt, és 1886-ban szabadalmaztatta. négyütemű a motort, amit az autóiban használt.

A Benz & Cie sikerének köszönhetően a Benz megkezdhette a ló nélküli kocsik tervezését. A motorgyártásban szerzett tapasztalatait és régóta fennálló hobbiját, a kerékpártervezést ötvözve 1886-ban megépítette első autóját, és elnevezte "Benz Patent Motorwagen"-nek.

Kialakítása erősen hasonlít egy triciklire.

Egyhengeres négyütemű belső égésű motor 954 cm3 üzemi térfogattal. Telepítve a " Benz Patent Motorwagen".

A motort nagy lendkerékkel (nemcsak az egyenletes forgáshoz, hanem az indításhoz is használták), 4,5 literes gáztartállyal, párologtató típusú karburátorral és tolószeleppel szerelték fel, amelyen keresztül az üzemanyag az égéstérbe jutott. A gyújtást a Benz saját tervezésű gyújtógyertyájával végezték, amelynek feszültségét a Rumkorf tekercs szolgáltatta.

A hűtés víz volt, de nem zárt ciklus, hanem párologtatás. A gőz a légkörbe szökött, így nem csak benzint, de vizet is kellett tankolni az autóba.

A motor teljesítménye 0,9 LE. 400 ford./percnél, és 16 km/h-ra gyorsította az autót.

Karl Benz vezeti az autóját.

Kicsit később, 1896-ban Karl Benz feltalálta a boxermotort (vagy lapos motor), amelyben a dugattyúk egyszerre érik el a felső holtpontot, ezáltal kiegyensúlyozzák egymást.

Mercedes-Benz Múzeum Stuttgartban.

1882-ben, James Atkinson angol mérnök feltalálta az Atkinson ciklust és az Atkinson motort.

Az Atkinson motor lényegében négyütemű motor Otto ciklus, de módosított forgattyús mechanizmussal. A különbség az volt, hogy az Atkinson-motorban mind a négy ütem a főtengely egy fordulatában történt.

Az Atkinson-ciklus alkalmazása a motorban csökkentette az üzemanyag-fogyasztást és a zajt működés közben az alacsonyabb kipufogógáz-nyomás miatt. Ezenkívül ehhez a motorhoz nem volt szükség sebességváltóra a gázelosztó mechanizmus meghajtásához, mivel a szelepek kinyitása mozgásba hozta a főtengelyt.

Számos előny ellenére (beleértve az Otto-szabadalmak megkerülését is) a motort nem használták széles körben a gyártás összetettsége és néhány egyéb hátránya miatt.
Az Atkinson-ciklus jobb környezeti teljesítményt és gazdaságosságot biztosít, de magas fordulatszámot igényel. Alacsony fordulatszámon viszonylag kis nyomatékot ad ki, és elakadhat.

Az Atkinson motort jelenleg a Toyota Prius és a Lexus HS 250h hibrid járművekben használják.

1884-ben, Edward Butler brit mérnök a "Stanley Cycle Show" londoni kerékpárkiállításon egy háromkerekű autó rajzait mutatta be benzines belső égésű motor 1885-ben megépítette és ugyanazon a kiállításon mutatta be „Velocycle” néven. Emellett Butler használta először ezt a szót benzin.

A Velocycle-t 1887-ben szabadalmazták.

A Velocycle-t egyhengeres, négyütemű benzinmotorral szerelték fel, gyújtótekerccsel, karburátorral, fojtószeleppel és folyadékhűtéssel. A motor körülbelül 5 LE teljesítményt fejlesztett ki. 600 cm3 térfogattal, és 16 km/h-ra gyorsította az autót.

Az évek során Butler javította járműve teljesítményét, de a "vörös zászló törvénye" miatt nem tudta kipróbálni. (1865-ben jelent meg), amely szerint a járművek sebessége nem haladhatja meg a 3 km/h-t. Az autóban ráadásul három személynek kellett tartózkodnia, egyiküknek a piros zászlós autó elé kellett sétálnia. (ilyenek a biztonsági intézkedések) .

Az 1890-es angol Mechanic magazinban Butler ezt írta: "A hatóságok megtiltják az autó közúti használatát, aminek következtében nem vagyok hajlandó továbbfejleszteni."

Az autó iránti közérdeklődés hiánya miatt Butler szétszedte az autót, és eladta a szabadalmi jogokat Harry J. Lawsonnak. (kerékpár gyártó), amely folytatta a motor gyártását hajókon való használatra.

Butler maga folytatta az álló és tengeri motorok megalkotását.

1891-ben, Herbert Aykroyd Stewart Richard Hornsby and Sons-szal együttműködve megépítette a Hornsby-Akroyd motort, amelybe nyomás alatt üzemanyagot (kerozint) fecskendeztek be. kiegészítő kamera (alakja miatt "hot ball"-nak hívták), a hengerfejre szerelve, és egy keskeny járaton keresztül az égéstérhez csatlakozik. Az üzemanyag a kiegészítő kamra forró falaitól meggyulladt, és az égéstérbe rohant.

1. Kiegészítő kamera (forró labda).
2. Henger.
3. Dugattyú.
4. Carter.

A motor indításához fúvólámpát használtak, amellyel egy további kamrát fűtöttek. (indítás után kipufogógázok fűtötték)... Emiatt a Hornsby-Akroyd motor amely a Rudolf Diesel által tervezett dízelmotor elődje volt, amelyet gyakran "féldízel"-ként is emlegetnek. Egy évvel később azonban Aykroyd továbbfejlesztette a motorját egy "vízköpeny" (1892-es szabadalom) hozzáadásával, amely a kompressziós arány növelésével megnövelte az égéstér hőmérsékletét, és most már nem volt szükség további fűtési forrásra.

1893-ban, Rudolph Diesel szabadalmat kapott egy hőmotorra és egy módosított "Carnot-ciklusra", melynek neve "Módszer és berendezés a magas hőmérséklet munkává alakítására".

1897-ben az "augsburgi gépgyárban" (1904 óta MAN), Friedrich Krupp és a Sulzer fivérek cégeinek anyagi közreműködésével megalkotta Rudolf Diesel első működőképes dízelmotorját.
A motor teljesítménye 20 lóerő volt 172 fordulat/percnél, a hatásfoka 26,2% öttonnás tömeg mellett.
Ez messze felülmúlta a meglévő Otto motorokat 20%-os és a tengeri gőzturbinákat 12%-os hatásfokkal, amelyek élénk érdeklődést váltottak ki az iparban különböző országokban.

A dízelmotor négyütemű volt. A feltaláló azt találta, hogy a belső égésű motor hatásfoka az éghető keverék kompressziós arányának növelésével nő. De az éghető keveréket nem lehet erősen összenyomni, mert akkor a nyomás és a hőmérséklet emelkedik, és idő előtt spontán begyullad. Ezért a Diesel úgy döntött, hogy nem az éghető keveréket, hanem a tiszta levegőt tömöríti, és a kompresszió végén erős nyomással üzemanyagot fecskendez a hengerbe.
Mivel a sűrített levegő hőmérséklete elérte a 600-650 °C-ot, az üzemanyag spontán meggyulladt, és a gázok kitágulva mozgatták a dugattyút. Így sikerült a Dieselnek jelentősen növelni a motor hatásfokát, megszabadulni a gyújtásrendszertől, és a karburátor helyett nagynyomású üzemanyag-szivattyút használni.
1933-ban Elling prófétailag ezt írta: "Amikor 1882-ben elkezdtem dolgozni a gázturbinán, szilárdan meg voltam győződve arról, hogy találmányomra kereslet lesz a repülőgépiparban."

Sajnos Elling 1949-ben halt meg, soha a turbóhajtóműves repülés korszaka előtt.

Az egyetlen fénykép, amit sikerült megtalálnunk.

Talán valaki talál valamit erről az emberről a Norvég Műszaki Múzeumban.

1903-ban Konsztantyin Eduardovics Ciolkovszkij a "Scientific Review" folyóiratban publikált egy cikket "Világterek feltárása sugárhajtású eszközökkel", ahol először bizonyította, hogy az űrrepülésre képes eszköz egy rakéta. A cikk egy nagy hatótávolságú rakéta első projektjét is javasolta. Teste egy hosszúkás fémkamra volt, felszerelt folyékony sugárhajtómű (ami szintén belső égésű motor)... Ő javasolta a folyékony hidrogén és az oxigén használatát üzemanyagként, illetve oxidálószerként.

Valószínűleg ezen a rakéta-űr jegyen érdemes befejezni a történelmi részt, hiszen eljött a 20. század, és mindenhol elkezdték gyártani a belső égésű motorokat.

Filozófiai utószó...

K.E. Ciolkovszkij úgy vélte, hogy a belátható jövőben az emberek megtanulnak élni, ha nem is örökké, de legalább nagyon hosszú ideig. Ebben a tekintetben kevés hely (erőforrás) lesz a Földön, és a hajóknak más bolygókra kell áttelepülniük. Sajnos ezen a világon valami elromlott, és az első rakéták segítségével az emberek úgy döntöttek, hogy egyszerűen elpusztítják a saját fajtájukat ...

Köszönöm mindenkinek, aki elolvasta.

Minden jog fenntartva © 2016
Anyagok bármilyen felhasználása csak a forrásra mutató aktív hivatkozás esetén engedélyezett.

Alig száz évvel ezelőtt a belső égésű motoroknak kiélezett versenyharcban kellett meghódítaniuk azt a helyet, amelyet a modern autóiparban elfoglaltak. Akkor korántsem volt olyan nyilvánvaló a fölényük, mint manapság. Valójában a gőzgépnek - a benzinmotor fő riválisának - óriási előnye volt vele szemben: zajtalanság, a teljesítményszabályozás egyszerűsége, kiváló tapadási jellemzők és elképesztő "mindenevő", lehetővé téve, hogy bármilyen típusú tüzelőanyaggal működjön, a fától a benzin. De végül a belső égésű motorok hatékonysága, könnyűsége és megbízhatósága győzött, és kénytelen volt elfogadni hiányosságaikat, mint elkerülhetetlent.
Az 1950-es években, a gázturbinák és a forgómotorok megjelenésével megkezdődött a belső égésű motorok által elfoglalt monopolhelyzet elleni támadás az autóiparban, amely támadást még nem koronázott siker. Ugyanebben az évben történtek kísérletek egy új motor színre vitelére, amely feltűnően ötvözi a benzinmotorok hatékonyságát és megbízhatóságát a csendességgel és "mindenevő" gőzrendszerrel. Ez a híres külső égésű motor, amelyet Robert Stirling skót pap szabadalmaztatott 1816. szeptember 27-én (4081 számú angol szabadalom).

Folyamatfizika

Az összes hőgép működési elve kivétel nélkül azon a tényen alapul, hogy amikor a felmelegített gáz kitágul, több mechanikai munkát végeznek, mint amennyi a hideg összenyomásához szükséges. Egy palack és két edény hideg-meleg víz elég ennek demonstrálásához. Először a palackot jeges vízbe merítjük, és amikor a levegő lehűl, a nyakát dugóval bedugják, és gyorsan forró vízbe helyezik. Néhány másodperc múlva gyapot hallatszik, és a palackban felhevült gáz kinyomja a dugót, mechanikai munkát végezve. A palack visszahelyezhető jeges vízbe – a ciklus megismétlődik.
ez a folyamat szinte pontosan reprodukálódott az első Stirling-gép hengereiben, dugattyúiban és bonyolult karjaiban, mígnem a feltaláló rájött, hogy a hűtés során a gázból felvett hő egy része részleges fűtésre is felhasználható. Nem kell más, mint valami edény, amiben a hűtés során a gázból felvett hőt el lehetne tárolni és felfűtve visszaadni neki.
De sajnos még ez a nagyon fontos fejlesztés sem mentette meg a Stirling-motort. 1885-re az itt elért eredmények igen közepesek voltak: 5-7 százalékos hatásfok, 2 liter. val vel. teljesítmény, 4 tonna súly és 21 köbméter foglalt hely.
A külső égésű motorokat még az Erickson svéd mérnök által kifejlesztett másik konstrukció sikere sem mentette meg. Stirlinggel ellentétben azt javasolta, hogy a gázt ne állandó térfogaton, hanem állandó nyomáson melegítsék és hűtsék. 8 1887-ben több ezer kis Erickson motor működött tökéletesen nyomdákban, házakban, bányákban, hajókon. Víztartályokat töltöttek és lifteket üzemeltettek. Erickson még megpróbálta adaptálni őket a legénységhez, de túl nehéznek bizonyultak. Oroszországban a forradalom előtt nagyszámú ilyen motort gyártottak "Hő és teljesítmény" néven.
A teljesítményt azonban 250 LE-re próbálják növelni. val vel. teljes kudarccal végződött. A 4,2 méter átmérőjű hengerrel ellátott gép kevesebb mint 100 litert fejlesztett. Vagyis a tűzkamrák kiégtek, és a hajó, amelyre a motorokat szerelték, elveszett.
A mérnökök sajnálkozás nélkül búcsút mondtak ezeknek a gyenge mastodonoknak, amint megjelentek az erős, kompakt és könnyű benzin- és dízelmotorok. És hirtelen, az 1960-as években, csaknem 80 évvel később, Stirlingék és Ericksonék (a dízelmotorok analógiájára így nevezzük őket) a belső égésű motorok félelmetes riválisaiként kezdtek beszélni. Ezek a beszélgetések a mai napig nem csitulnak. Mi magyarázza a nézetek ilyen éles fordulatát?

Módszerköltség

Amikor megismer egy régi, a modern technikában újjáéledő műszaki ötletet, azonnal felmerül a kérdés: mi akadályozta meg annak korábbi megvalósítását? Mi volt az a probléma, az a „nyom”, aminek megoldása nélkül nem tudna egyengetni az utat az életbe? És szinte mindig kiderül, hogy a régi ötlet vagy egy új technológiai módszernek, vagy egy új dizájnnak, amelyre az elődök nem gondoltak, vagy egy új anyagnak köszönheti újjáéledését. A külső égésű motor a legritkább kivételnek tekinthető.
Az elméleti számítások azt mutatják, hogy a hatásfok az Stirlings és Ericksons elérheti a 70 százalékot – többet, mint bármely más motor. Ez azt jelenti, hogy elődeik kudarcait másodlagos, elvileg eltávolítható tényezők magyarázták. A paraméterek és az alkalmazási területek helyes megválasztása, az egyes egységek működésének alapos tanulmányozása, az egyes részletek gondos feldolgozása és finomhangolása lehetővé tette a ciklus előnyeinek felismerését. Már az első kísérleti minták 39 százalékos hatásfokot adtak! (Az évek során kidolgozott benzinmotorok és dízelek hatásfoka 28-30, illetve 32-35 százalék.) Milyen lehetőségeket „elt el” Stirling és Erickson a maga idejében?
pont az a tartály, amelyben felváltva tárolják, majd leadják a hőt. A regenerátor kiszámítása akkoriban egyszerűen lehetetlen volt: a hőátadás tudománya nem létezett. Méreteit szemrevételezéssel vették, és ahogy a számítások is mutatják, a külső égésű motorok hatásfoka nagymértékben függ a regenerátor minőségétől. Igaz, gyenge teljesítménye bizonyos mértékig kompenzálható nyomásnövekedéssel.
A kudarc második oka az volt, hogy az első berendezések légköri nyomású levegőben működtek: hatalmasak voltak a méreteik, kicsik a kapacitásaik.
Hatékonyságot hoz 98 százalékos regenerátorral és a zárt kört 100 atmoszférára sűrített hidrogénnel vagy héliummal feltöltve korunk mérnökei növelték a „stílus” hatékonyságát és erejét, ami még ebben a formában is hatásosságot mutatott. magasabb, mint a belső égésű motoroké.
Ez önmagában elég lenne ahhoz, hogy beszéljünk a külső égésű motorok autókba való beépítéséről. Ám ezeknek a feledésből felélesztett gépek előnyeit korántsem meríti csak ki a nagy hatásfok.

Hogyan működik Stirling

Külső égésű motor sematikus diagramja:
1 - üzemanyag-befecskendező;
2 - kivezető ág cső;
3 - a légfűtő elemei;
4 - légfűtő;
5 - forró gázok;
6 - a henger forró tere;
7 - regenerátor;
8 - henger;
9 - hűtőbordák;
10 - hideg tér;
11 - működő dugattyú;
12 - rombuszos meghajtás;
13 - a munkadugattyú hajtórúdja;
14 - szinkronizáló fogaskerekek;
15 - égéstér;
16 - fűtőcsövek;
17 - forró levegő;
18 - elmozdulási dugattyú;
19 - levegő bemenet;
20 - hűtővízellátás;
21 - pecsét;
22 - puffer térfogata;
23 - pecsét;
24 - az elmozdulási dugattyú tolója;
25 - a munkadugattyú tolója;
26 - a munkadugattyú járma;
27 - a munkadugattyú jármának ujja;
28 - az elmozdulási dugattyú hajtórúdja;
29 - az elmozduló dugattyú igája;
30 - főtengelyek.
Piros háttér - fűtőkör;
pontozott háttér - hűtőkör

A folyékony tüzelőanyag „stirling” modern kialakításában három olyan áramkör van, amelyek csak termikusan érintkeznek egymással. Ez egy működő folyadékkör (általában hidrogén vagy hélium), egy fűtőkör és egy hűtőkör. A fűtőkör fő célja a magas hőmérséklet fenntartása a munkakör tetején. A hűtőkör alacsony hőmérsékletet tart fenn a munkakör alján. Maga a munkafolyadék kontúrja zárva van.
Működő testkontúr... A 8 hengerben két dugattyú mozog - a 11 munkadugattyú és a 18 kiszorítódugattyú. A munkadugattyú felfelé mozgása a munkaközeg összenyomódásához vezet, lefelé irányuló mozgását a gáz tágulása okozza, és kíséri a hasznos munka elvégzése. A kiszorításos dugattyú felfelé irányuló mozgása a gázt a henger alsó, hűtött üregébe préseli. Lefelé irányuló mozgása a gáz felmelegedésének felel meg. A 12 rombusz alakú hajtás négy cikluslöketnek megfelelő mozgást kölcsönöz a dugattyúknak ((ezek a löketek az ábrán láthatók).
I. intézkedés- a munkafolyadék hűtése. A 18 kiszorítódugattyú felfelé mozog, és a munkaközeget a 7 regenerátoron keresztül, amelyben a felmelegített gáz hőjét tárolják, a henger alsó, hűtött részébe préseli. A 11 munkadugattyú a BDC-nél van.
intézkedés II- a munkafolyadék összenyomása. A 22 puffertérfogat sűrített gázában tárolt energia felfelé irányuló mozgást kölcsönöz a 11 munkadugattyúnak, amelyet a hideg munkaközeg összenyomása kísér.
Bár III- a munkafolyadék melegítése. A 11 munkadugattyúhoz csaknem csatlakozó 18 hajtógázdugattyú a 7 regenerátoron keresztül a gázt a forró térbe tolja, amelyben a hűtés során felhalmozódott hő visszakerül a gázba.
Bár IV- a munkafolyadék bővítése - munkaciklus. Forró térben hevítve a gáz kitágul és hasznos munkát végez. Ennek egy részét a 22 puffertér sűrített gázában tárolják a hideg munkaközeg későbbi összenyomására. A többit eltávolítják a motor tengelyeiről.
Fűtőkör... A levegőt a ventilátor befújja a 19 levegőbemenetbe, áthalad a fűtőelem 3 elemein, felmelegszik és belép az üzemanyag-befecskendezőkbe. A keletkező forró gázok felmelegítik a munkaközeg-fűtő 16 csöveit, körbefolynak a fűtőelem 3 elemei között, majd hőjüket a tüzelőanyag elégetésére menő levegőnek adva a 2 kilépő csövön keresztül a légkörbe kerülnek.
Hűtőkör... A 20 csöveken keresztül a víz a henger alsó részébe kerül, és a 9 hűtőbordák körül áramolva folyamatosan hűti azokat.

"Stirlingek" az ICE helyett

A legelső tesztek, amelyeket fél évszázaddal ezelőtt végeztek, azt mutatták, hogy a "stílus" szinte tökéletesen hangtalan. Nincs benne karburátor, nagynyomású befecskendezők, gyújtásrendszer, szelepek, gyújtógyertyák. A nyomás a hengerben, bár majdnem 200 atm-re emelkedik, de nem robbanással, mint egy belső égésű motorban, hanem simán. A motorhoz nincs szükség hangtompítókra. A gyémánt alakú kinematikus dugattyúhajtás teljesen kiegyensúlyozott. Nincs vibráció, nincs zörgés.
Azt mondják, hogy a motoron lévő kézzel sem mindig lehet megállapítani, hogy működik-e vagy sem. Az autómotor ezen tulajdonságai különösen fontosak, mivel a zajcsökkentés problémája akut a nagyvárosokban.
De egy másik tulajdonság a "mindenevő". Ami azt illeti, nincs olyan hőforrás, amely ne lenne alkalmas a keverőhajtásra. Egy ilyen motorral szerelt autó fán, szalmán, szénen, kerozinnal, nukleáris üzemanyaggal, akár napfényen is tud működni. Valami só vagy oxid olvadékában tárolt hőre képes dolgozni. Például 7 liter alumínium-oxid olvadéka 1 liter benzint helyettesít. Ez a sokoldalúság nemcsak a bajba jutott sofőr segítségére lesz képes. Megoldja a városok füstszennyezésének akut problémáját. A város felé közeledve a sofőr bekapcsolja az égőt, és megolvasztja a tartályban lévő sót. Az üzemanyag nem ég el a város határain belül: a motor olvadékon működik.
Mi a helyzet a szabályozással? A teljesítmény csökkentéséhez elegendő a szükséges mennyiségű gázt a motor zárt hurkából egy acélhengerbe engedni. Az automatika azonnal csökkenti az üzemanyag-ellátást, így a hőmérséklet a gáz mennyiségétől függetlenül állandó marad. A teljesítmény növelése érdekében a gázt a hengerből visszaszivattyúzzák a körbe.
Költségük és súlyuk tekintetében azonban a Stirlingek még mindig alulmúlják a belső égésű motorokat. 1 literre. val vel. 5 kg-osak, ami sokkal több, mint a benzin- és dízelmotoroké. De nem szabad megfeledkeznünk arról, hogy még mindig ezek az első olyan modellek, amelyeket nem sikerült elérni a tökéletesség magas fokán.
Az elméleti számítások azt mutatják, hogy a többi tényező változatlansága mellett a "stirlingek" kisebb nyomást igényelnek. Ez fontos előny. És ha vannak tervezési előnyei is, akkor lehetséges, hogy a belső égésű motorok legfélelmetesebb riválisává válnak az autóiparban. És egyáltalán nem turbinák.

Stirling a GM-től

A külső égésű motor fejlesztésére irányuló komoly munka, amely 150 évvel a feltalálása után kezdődött, már meghozta gyümölcsét. A Stirling-ciklus szerint működő motor különféle kiviteli változatait javasolják. Vannak olyan motorok projektjei, amelyek a dugattyúk löketének szabályozására szolgáló lengőlappal, egy szabadalmaztatott forgómotorral rendelkeznek, amelynek egyik forgórészében kompresszió, a másikban - tágulás történik, és a hőellátás és -elvezetés a dugattyúkban történik. az üregeket összekötő csatornák. Az egyes minták hengereiben a maximális nyomás eléri a 220 kg / cm 2 értéket, az átlagos effektív nyomás pedig legfeljebb 22 és 27 kg / cm 2 és több. A hatásfok 150 g/hp/óra-ra nőtt.
A legnagyobb előrelépést a General Motors érte el, amely az 1970-es években V-alakú "stílust" épített hagyományos forgattyús mechanizmussal. Az egyik henger működik, a másik kompressziós. A munkadugattyú csak a munkadugattyút tartalmazza, a kiszorításos dugattyú pedig a kompressziós hengerben van. A hengerek között egy fűtőtest, egy regenerátor és egy hűtő található. A fáziseltolódási szög, más szóval az egyik henger és a másik henger eltolódási szöge, ehhez a "stirlinghez" 90 °. Az egyik dugattyú sebessége abban a pillanatban legyen maximális, amikor a másiké nulla (a felső és alsó holtponton). A fáziseltolódást a dugattyúk mozgásában a hengerek 90°-os szögben történő elhelyezésével érik el. Szerkezetileg ez a legegyszerűbb "stílus". De egyensúlyban gyengébb a rombusz alakú forgattyús motornál. A V-alakú motor tehetetlenségi erőinek teljes kiegyenlítéséhez a hengerek számát kettőről nyolcra kell növelni.

Egy V alakú "stirling" sematikus diagramja:
1 - munkahenger;
2 - működő dugattyú;
3 - fűtőtest;
4 - regenerátor;
5 - hőszigetelő hüvely;
6 - hűtő;
7 - kompressziós henger.

A munkaciklus egy ilyen motorban a következőképpen zajlik.
Az 1 munkahengerben a gázt (hidrogént vagy héliumot) hevítik, a másikban, a 7 kompressziós hengerben pedig hűtik. Amikor a dugattyú felfelé mozog a 7 hengerben, a gáz összenyomódik - ez a kompressziós löket. Ekkor az 1. henger 2. dugattyúja lefelé kezd mozogni. A hideg 7 hengerből a gáz a forró 1-be áramlik, és egymás után áthalad a 6. hűtőn, a 4. regenerátoron és a 3. fűtőelemen - fűtési ciklus. A forró gáz kitágul az 1. hengerben, munkát végez - expanziós löket. Amikor a 2. dugattyú az 1. hengerben felfelé mozog, a gáz a 4 regenerátoron és a 6 hűtőn keresztül szivattyúzódik a 7. hengerbe - hűtési ciklus.
Ez a „stirling” séma a legkényelmesebb a tolatáshoz. A fűtő, a regenerátor és a hűtő kombinált házában (a kialakításukról később lesz szó) erre csappantyúk készülnek. Ha egyik szélső helyzetből a másikba mozgatja őket, akkor a hideg henger felforrósodik, a meleg pedig hideg lesz, és a motor az ellenkező irányba forog.
A fűtőelem hőálló rozsdamentes acélcsövekből áll, amelyeken keresztül a munkagáz áramlik. A csöveket különféle folyékony tüzelőanyagok elégetésére alkalmas égő lángja melegíti. A felmelegített gáz hőjét a regenerátor tárolja. Ennek az egységnek nagy jelentősége van a magas hatásfok eléréséhez. Akkor teljesíti a célját, ha körülbelül háromszor több hőt ad át, mint a fűtőberendezésben, és a folyamat kevesebb, mint 0,001 másodpercig tart. Röviden: ez egy gyors működésű hőtároló, a hőátadás sebessége a regenerátor és a gáz között másodpercenként 30 000 fok. A regenerátor, melynek hatásfoka 0,98 egység, egy hengeres testből áll, amelyben több alátét van sorba rendezve, huzalmenetből (huzalátmérő 0,2 mm). Annak érdekében, hogy a hő ne kerüljön át a hűtőszekrénybe, ezek közé az egységek közé hőszigetelő hüvely van felszerelve. Végül van egy hűtő. Vízköpenynek tervezték a csővezetéken.
A keverőteljesítmény szabályozása az üzemi gáznyomás változtatásával történik. Erre a célra a motor gázhengerrel és speciális kompresszorral van felszerelve.

Előnyök és hátrányok

A „stirling” autókon való alkalmazásának kilátásainak felméréséhez elemezzük annak előnyeit és hátrányait. Kezdjük a hőmotorok egyik legfontosabb paraméterével, az úgynevezett elméleti hatásfokkal, amit a „stirlingnél” a következő képlet határozza meg:

η = 1 - Tx / Tg

Ahol η a hatásfok, Tx a „hideg” térfogat hőmérséklete és Tg a „forró” térfogat hőmérséklete. Mennyiségileg ez a „stirling” paraméter 0,50. Ez lényegesen magasabb, mint a legjobb gázturbinák, benzin- és dízelmotoroké, amelyek elméleti hatásfoka 0,28; 0,30; 0,40.
Külső égésű motorként. A Stirling különféle üzemanyagokkal működhet: benzin, kerozin, dízel, gáznemű és még szilárd is. Az üzemanyag jellemzői, mint a cetán- és oktánszámok, a hamutartalom, a motorhengeren kívüli égési forráspont nem számítanak a „stílusnak”. Ahhoz, hogy különböző tüzelőanyagokkal működjön, nincs szükség jelentős változtatásokra – csak az égőt kell kicserélni.
Külső égésű motor, amelyben az égés stabil, állandó 1,3-as légtöbblet arány mellett. lényegesen kevesebbet bocsát ki, mint egy belső égésű motor, szén-monoxidot, szénhidrogént és nitrogén-oxidot.
A „stirling” alacsony zajszintjét az alacsony tömörítési arány (1,3-1,5) magyarázza. A nyomás a hengerben simán emelkedik, nem pedig robbanásszerűen, mint egy benzin- vagy dízelmotorban. A kipufogórendszerben lévő gázoszlop ingadozásának hiánya meghatározza a kipufogógáz zajtalanságát, amit a Phillips és a Forddal együtt a buszhoz kifejlesztett motor tesztjei is megerősítenek.
A "Stirling"-t alacsony olajfogyasztás és nagy kopásállóság jellemzi a hengerben lévő hatóanyagok hiánya és a munkagáz viszonylag alacsony hőmérséklete miatt, megbízhatósága pedig magasabb, mint az általunk ismert belső égésű motoroké, mivel nem rendelkezik bonyolult gázelosztó mechanizmussal.
A Stirling mint autómotor fontos előnye a terhelésváltozásokhoz való fokozott alkalmazkodóképessége. Ez például 50 százalékkal magasabb, mint a karburátoros motoré, aminek köszönhetően csökkenthető a váltó fokozatainak száma. Lehetetlen azonban teljesen elhagyni a tengelykapcsolót és a sebességváltót, mint egy gőzautóban.
De miért nem találtak még mindig gyakorlati alkalmazást egy ilyen nyilvánvaló előnyökkel rendelkező motor? Az ok egyszerű – még mindig sok megoldatlan hiányossága van. Ezek közül a legfontosabb az ellenőrzés és szabályozás nagy bonyolultsága. Vannak más „zátonyok”, amelyeket nem olyan könnyű megkerülni a tervezők és a gyártásban dolgozók számára. Különösen a dugattyúkhoz van szükség nagyon hatékony tömítésekre, amelyeknek ellenállniuk kell a nagy nyomásnak (akár 200 kg / cm2), és meg kell akadályozniuk az olaj bejutását a munkaüregbe . Mindenesetre Phillips 25 éves munkája a motor finomhangolásán még nem tudta alkalmassá tenni az autókban való tömeges felhasználásra. Nem kis jelentőségű a „stirling” jellegzetessége - az, hogy nagy mennyiségű hőt kell eltávolítani a hűtővízzel. A belső égésű motorokban a hő jelentős része a kipufogógázokkal együtt a légkörbe kerül. A „sterlingben” az üzemanyag elégetése során keletkező hő mindössze 9 százaléka kerül a kipufogóba. Míg a benzines belső égésű motorban hűtővízzel a hő 20-25 százaléka távozik, a „stirlingben” - akár 50 százalék. Ez azt jelenti, hogy egy ilyen motorral rendelkező autó hűtőjének körülbelül 2-2,5-szer nagyobbnak kell lennie, mint egy hasonló benzinmotoré. A "stirling" hátránya a nagy fajsúly ​​a közös belső égésű motorhoz képest. Egy másik meglehetősen jelentős hátrány a fordulatszám növelésének nehézsége: már 3600 ford./percnél jelentősen megnőnek a hidraulikus veszteségek, és romlik a hőátadás. És végül. A "Stirling" a fojtószelep reakciójában rosszabb, mint a hagyományos belső égésű motor.
Folytatódik a munka az autók "stílusának" létrehozásán és finomításán, beleértve a személygépkocsikat is. Úgy tekinthetjük, hogy jelenleg az alapvető kérdések megoldódtak. Azonban még sok a tennivaló. A könnyűötvözetek használata csökkentheti a motor fajsúlyát, de ez így is nagyobb lesz. mint egy belső égésű motoré, a munkagáz nagyobb nyomása miatt. Valószínűleg a külső égésű motort elsősorban teherautókban, különösen katonai járművekben fogják alkalmazni, alacsony üzemanyag-igénye miatt.

A sürgős megoldást igénylő globális problémák súlyosbodása (természeti erőforrások kimerülése, környezetszennyezés stb.) a 20. század végén számos nemzetközi és orosz jogalkotási aktus elfogadásához vezetett az ökológia, a természetgazdálkodás, ill. energiatakarékosság. E törvények főbb követelményei a CO2-kibocsátás csökkentésére, az erőforrások és az energia megtakarítására, a járművek környezetbarát üzemanyagokra való átállítására stb.

E problémák megoldásának egyik ígéretes módja a Stirling-motorokon (gépeken) alapuló energiaátalakító rendszerek fejlesztése és széleskörű bevezetése. Az ilyen motorok működési elvét 1816-ban a skót Robert Stirling javasolta. Ezek zárt termodinamikai ciklusban működő gépek, amelyekben a kompresszió és az expanzió ciklikus folyamatai különböző hőmérsékleti szinteken mennek végbe, és a munkaközeg áramlását térfogatának változtatásával szabályozzák.

A Stirling-motor egyedülálló hőmotor, mivel elméleti teljesítménye megegyezik a hőmotorok maximális teljesítményével (Carnot-ciklus). A gáz hőtágulásával működik, majd a lehűlés során a gáz kompressziójával működik. A motor egy bizonyos állandó térfogatú munkagázt tartalmaz, amely a "hideg" rész (általában környezeti hőmérsékleten) és a "forró" rész között mozog, amelyet különféle üzemanyagok elégetésével vagy más hőforrással melegítenek. A fűtést kívülről végzik, ezért a Stirling-motort külső égésű motoroknak (DVPT) nevezik. Mivel a belső égésű motorokhoz képest a Stirling-motorokban az égési folyamat a munkahengereken kívül zajlik, és egyensúlyban megy végbe, a munkaciklus zárt belső körben valósul meg, viszonylag alacsony nyomásnövekedési sebesség mellett a motor hengereiben, a belső hurok munkaközegének termikus-hidraulikus folyamatainak zavartalansága és gázelosztó mechanizmus hiányában szelepek.

Meg kell jegyezni, hogy külföldön már megkezdődött a Stirling-motorok gyártása, amelyek műszaki jellemzői felülmúlják a belső égésű motorokat és a gázturbinás egységeket (GTU). Például a Philips, STM Inc., Daimler Benz, Solo, United Stirling által gyártott Stirling motorok 5-1200 kW teljesítményűek. több mint 42%, élettartama több mint 40 ezer óra és fajsúlya 1,2-3,8 kg / kW.

Az energiaátalakító technológiával kapcsolatos világkutatások szerint a Stirling-motor a 21. század legígéretesebb motorja. Alacsony zajszint, a kipufogógázok alacsony toxicitása, különféle üzemanyagokkal való működés, hosszú élettartam, jó nyomaték jellemzők - mindez versenyképesebbé teszi a Stirling-motorokat a belső égésű motorokhoz képest.

Hol használhatók a Stirling-motorok?

A Stirling-motorokkal (stirling-generátorokkal) rendelkező autonóm erőművek Oroszország azon régióiban használhatók, ahol nincsenek hagyományos energiahordozók - olaj és gáz - tartalékai. Tüzelőanyagként tőzeg, fa, olajpala, biogáz, szén, mezőgazdasági és faipari hulladék használható fel. Ennek megfelelően sok régióban megszűnik az energiaellátás problémája.

Az ilyen erőművek környezetbarátak, mivel az égéstermékekben a káros anyagok koncentrációja csaknem két nagyságrenddel alacsonyabb, mint a dízel erőműveké. Ezért a fogyasztó közvetlen közelében keverőgenerátorok telepíthetők, amelyek megszabadulnak a villamosenergia-átviteli veszteségektől. Egy 100 kW teljesítményű generátor bármely 30-40 főnél nagyobb lélekszámú település számára biztosíthat áramot és hőt.

A Stirling-motorokkal felszerelt autonóm erőművek széles körben alkalmazhatóak lesznek az Orosz Föderáció olaj- és gáziparában új mezők fejlesztésében (különösen a Távol-Északon és az Északi-sarkvidéki tengerek talapzatán, ahol komoly teljesítmény-tömeg arány van). feltáráshoz, fúráshoz, hegesztéshez és egyéb munkákhoz szükséges). Nyers földgáz, kapcsolódó kőolajgáz és gázkondenzátum felhasználható tüzelőanyagként.

Jelenleg az Orosz Föderációban évente akár 10 milliárd köbméter is eltűnik. m kapcsolódó gáz. Begyűjtése nehézkes és költséges, belső égésű motorok üzemanyagaként a folyamatosan változó frakcióösszetétel miatt nem használható. Hogy a gáz ne szennyezze a légkört, egyszerűen elégetik. Motorüzemanyagként való felhasználása ugyanakkor jelentős gazdasági hatást fejt ki.

Főgázvezetékeken automatizálási, kommunikációs és katódos védelmi rendszerekben 3-5 kW teljesítményű erőműveket célszerű alkalmazni. És erősebb (100-1000 kW) - a gáz- és olajmunkások nagy műszaktáborainak villamosenergia- és hőellátásához. Az 1000 kW feletti létesítmények szárazföldi és tengeri fúrólétesítményekben használhatók az olaj- és gáziparban.

Új motorok létrehozásának problémái

A maga Robert Stirling által javasolt motor jelentős tömegdimenziós jellemzőkkel és alacsony hatásfokkal rendelkezett. Az ilyen motorban a dugattyúk folyamatos mozgásával összefüggő folyamatok bonyolultsága miatt az első egyszerűsített matematikai berendezést csak 1871-ben fejlesztette ki G. Schmidt prágai professzor. Az általa javasolt számítási módszer a Stirling-ciklus ideális modelljén alapult, és lehetővé tette a hatékony motorok létrehozását. akár 15%. A holland Philips cég csak 1953-ban hozta létre az első rendkívül hatékony Stirling-motorokat, amelyek teljesítménye felülmúlta a belső égésű motorokat.

Oroszországban többször próbálkoztak hazai Stirling-motorok létrehozásával, de sikertelenül. Számos fő probléma hátráltatja fejlesztésüket és széles körű alkalmazásukat.

Mindenekelőtt a tervezett Stirling-gép megfelelő matematikai modelljének és a hozzá tartozó számítási módszernek az elkészítése. A számítás bonyolultságát a Stirling termodinamikai ciklus valós gépekben való megvalósításának bonyolultsága határozza meg, a belső áramkör hő- és tömegcseréjének nem stacionaritása miatt - a dugattyúk folyamatos mozgása miatt.

A megfelelő matematikai modellek és számítási módszerek hiánya a fő oka annak, hogy számos külföldi és hazai vállalkozás kudarcot vallott mind a motorok, mind a Stirling hűtőszekrények fejlesztésében. Pontos matematikai modellezés nélkül a tervezett gépek finomhangolása hosszú távú, fárasztó kísérleti kutatássá válik.

További probléma az egyes egységek kialakításában, a tömítésekkel, teljesítményszabályozással stb. Szerkezeti nehézségeket okoznak az alkalmazott munkatestek, amelyek hélium, nitrogén, hidrogén és levegő. A hélium például szuperfolyékony, ami fokozott követelményeket támaszt a munkadugattyúk tömítőelemeivel stb.

A harmadik probléma a magas szintű gyártástechnológia, a hőálló ötvözetek és fémek alkalmazásának szükségessége, új hegesztési és keményforrasztási módszerek.

Külön kérdés a regenerátor gyártása és a hozzá való csomagolás, amely egyrészt a nagy hőkapacitást, másrészt az alacsony hidraulikus ellenállást biztosítja.

Stirling gépek hazai fejlesztése

Jelenleg Oroszország elegendő tudományos potenciált halmozott fel a rendkívül hatékony Stirling-motorok létrehozásához. Jelentős eredményeket értek el az LLC "Innovációs és Kutatóközpont" Stirling Technologies. A szakértők elméleti és kísérleti tanulmányokat végeztek, hogy új módszereket dolgozzanak ki a rendkívül hatékony Stirling-motorok kiszámítására. A fő munkaterületek a Stirling-motorok kapcsolt energiatermelő erőművekben és a kipufogógázok hőjét hasznosító rendszerekhez kapcsolódnak, például mini-termikus erőművekben. Ennek eredményeként 3 kW-os motorok fejlesztési módszerei és prototípusai születtek.

A kutatás során kiemelt figyelmet fordítottak a Stirling-gépek egyes egységeinek kidolgozására és azok tervezésére, valamint a különféle funkcionális célú telepítések új sematikus diagramjainak elkészítésére. A javasolt műszaki megoldások, figyelembe véve azt a tényt, hogy a Stirling gépek üzemeltetése olcsóbb, lehetővé teszik az új motorok használatának gazdaságosságának növelését a hagyományos energiaátalakítókhoz képest.

A Stirling-motorok gyártása gazdaságilag megvalósítható, tekintettel arra, hogy Oroszországban és külföldön is gyakorlatilag korlátlan a kereslet a környezetbarát és nagy hatékonyságú erőgépek iránt. Az állam és a nagyvállalatok részvétele és támogatása nélkül azonban sorozatgyártásuk problémája nem oldható meg maradéktalanul.

Hogyan lehet segíteni a Stirling-motorok oroszországi gyártását?

Nyilvánvaló, hogy az innovációs tevékenység (különösen az alapvető innovációk elsajátítása) összetett és kockázatos gazdasági tevékenység. Ezért az állami támogatási mechanizmusra kell támaszkodnia, különösen „kezdetben”, majd a szokásos piaci feltételekre való átállással.

A Stirling-gépek és az ezeken alapuló energiaátalakító rendszerek nagyszabású oroszországi előállításának mechanizmusa a következőket foglalhatja magában:
- Stirling gépekkel kapcsolatos innovatív projektek közvetlen megosztott költségvetési finanszírozása;
- közvetett támogatási intézkedések a styling projektek keretében gyártott termékek áfa és egyéb szövetségi és regionális szintű adók alóli mentesítésével az első két évben, valamint az ilyen termékek adójóváírásával a következő 2-3 évben ( figyelembe véve, hogy a fejlesztési költségeknél nem célszerű egy alapvetően új terméket az árába, azaz a gyártó vagy fogyasztó költségeibe beszámítani);
- a styling projektek finanszírozásához való társasági hozzájárulás kizárása az adóalapból.

A jövőben a Stirling-gépekre épülő erőművi berendezések hazai és külföldi piacokon történő fenntartható népszerűsítésének szakaszában a termelés bővítéséhez szükséges tőkepótlás, a műszaki újrafelszerelés és a következő projektek támogatása új típusú berendezések gyártásához. nyereséggel és a sikeresen elsajátított termelési részesedések eladásával, a kereskedelmi bankok hitelforrásaival, valamint a külföldi befektetések vonzásával kell végrehajtani.

Feltételezhető, hogy a technológiai bázis jelenléte és a Stirling-gépek tervezésében felhalmozott tudományos potenciál miatt, ésszerű pénzügyi és műszaki politikával Oroszország már a közeljövőben világelsővé válhat az új környezetbarát gépek gyártásában. és rendkívül hatékony motorok.

A külső égésű motorokban az üzemanyag égési folyamata és a hőforrás el van választva a működő berendezéstől. Ebbe a kategóriába általában a gőz- és gázturbinák, valamint a Stirling-motorok tartoznak. Az ilyen létesítmények első prototípusait több mint két évszázaddal ezelőtt tervezték, és szinte az egész 19. században használták.

Amikor egy virágzó iparághoz nagy teljesítményű és gazdaságos erőművekre volt szükség, a tervezők a robbanásveszélyes gőzgépek cseréjével álltak elő, ahol a munkaközeg a nagy nyomású gőz volt. Így jelentek meg a külső égésű motorok, amelyek már a 19. század elején elterjedtek. Csak néhány évtizeddel később váltották fel őket belső égésű motorok. Ezek lényegesen olcsóbbak, mint széles körben elterjedt használatuk.

De manapság a tervezők alaposabban vizsgálják a használaton kívüli külső égésű motorokat. Ez az előnyeiknek köszönhető. A fő előny az, hogy az ilyen berendezésekhez nincs szükség jól tisztított és drága üzemanyagra.

A külső égésű motorok szerények, bár építésük és karbantartásuk még mindig meglehetősen költséges.

Stirling motorja

A külső égésű motorok családjának egyik leghíresebb tagja a Stirling-gép. 1816-ban találták fel, többször javították, de később méltatlanul hosszú időre feledésbe merült. Most a Stirling-motor újjászületett. Sikeresen alkalmazzák még az űrkutatásban is.

A Stirling gép működése zárt termodinamikai cikluson alapul. Itt különböző hőmérsékleteken periodikus tömörítési és tágulási folyamatok mennek végbe. A munkafolyamat hangerejének változtatásával vezérelhető.

A Stirling motor hőszivattyúként, nyomásgenerátorként, hűtőberendezésként is működhet.

Ebben a motorban alacsony hőmérsékleten a gáz összenyomódik, magas hőmérsékleten pedig kitágul. A paraméterek időszakos változása egy speciális dugattyú használata miatt következik be, amely kiszorító funkcióval rendelkezik. Ebben az esetben a hőt kívülről, a hengerfalon keresztül juttatják a munkaközegbe. Ez a funkció megadja a jogot

Tavaly a magazin, melynek első számában fogadta az olvasókat A. Einstein, fordult 85 évek.

A kis szerkesztőség továbbra is publikál IR, amelynek olvasóinak örülsz. Bár ezt évről évre nehezebbé válik. Réges-régen, az új évszázad elején a Szerkesztőbizottságnak el kellett hagynia Myasnitskaya utcai otthonát. (Nos, valójában ez a bankok helye, nem valami feltalálói szerv). Azonban segített nekünk Y. Maszljukov(akkoriban az Orosz Föderáció Ipari Szövetségi Közgyűlése Állami Duma Bizottságának elnöke), hogy költözzön a Kaluzhskaya metróállomás közelében lévő NIAA-ba. Annak ellenére, hogy a Szerkesztők szigorúan betartották a szerződéses feltételeket és időben fizették a bérleti szerződést, valamint hogy az Orosz Föderáció elnöke és kormánya lelkesítően hirdette az innovációs irányvonalat, az NIIIAA új igazgatója tájékoztatott bennünket a a Szerkesztőbizottság "gyártási igények miatt". Ez a NIIAA-nál a létszám közel 8-szoros csökkenésével és ennek megfelelő területfelszabadulás mellett van így, annak ellenére, hogy a szerkesztőség által elfoglalt terület még a százszázalékot sem tette ki a hatalmas területeknek. NIIAA.

A MIREA kapott menedéket, ahol az elmúlt öt évben voltunk. Mozogj kétszer, ami egyszer megég, mondja a közmondás. De a szerkesztők kitartanak és kitartanak, ameddig csak lehet. És létezhet, amíg a magazin "Feltaláló és újító" olvass és iratkozz fel.

Igyekszünk minél több érdeklődőt megszólítani információkkal, frissítettük a magazin oldalát, véleményünk szerint tartalmasabbá téve azt. től kezdve foglalkozunk a múltbeli kiadások digitalizálásával 1929 év - a folyóirat alapításának ideje. Kiadjuk az elektronikus változatot. De a lényeg a papírkiadás. IR.

Sajnos az előfizetők száma a létezés egyetlen anyagi alapja IR, mind a szervezetek, mind az egyének száma csökken. És számos levelem a magazin támogatására a különböző rangú állami vezetőknek (mindkét Orosz Föderáció elnökének, miniszterelnököknek, mindkét moszkvai polgármesternek, mindkét moszkvai régió kormányzójának, szülőföldem Kuban kormányzójának, a legnagyobb orosz cégek vezetőinek) nem hozott semmilyen eredményt.

A fentiekkel kapcsolatban a Szerkesztőség kéri Önöket, olvasóinkat, hogy lehetőség szerint támogassák a folyóiratot. Az alábbiakban közöljük azt a bizonylatot, amellyel a törvényes tevékenységre, azaz a folyóirat megjelenésére utalhat pénzt.