Це вступна частина циклу статей присвячених Двигуну Внутрішнього Згоряння, що є коротким екскурсом в історію, розповідає про еволюцію ДВЗ Також, у статті будуть порушені перші автомобілі.

У наступних частинах будуть докладно описані різні ДВЗ:

Шатунно-поршневі
Роторні
Турбореактивні
Реактивні

Двигун був встановлений на човен, який зміг піднятися вгору за течією річки Сона. Через рік після випробувань брати отримали патент на свій винахід, підписаний Наполеоном Бонопартом, терміном на 10 років.

Найправильніше, було б назвати цей двигун реактивним, тому що його робота полягала у виштовхуванні води з труби човна, що знаходиться під дном.

Двигун складався з камери запалювання та камери згоряння, сильфону для нагнітання повітря, паливо-роздавального пристрою та пристрою запалення. Паливом для двигуна служив вугільний пил.

Сильфон впорскував струмінь повітря змішану з вугільним пилом в камеру запалювання де тліючий гніт запалював суміш. Після цього частково підпалена суміш (вугільний пил горить відносно повільно) потрапляла в камеру згоряння, де повністю прогорала і відбувалося розширення.
Далі тиск газів виштовхував воду з вихлопної труби, що змушувало човен рухатися, після чого цикл повторювався.
Двигун працював у імпульсному режимі з частотою ~12 та/хвилину.

Через деякий час, брати вдосконалили паливо, додавши в нього смолу, а потім замінили його нафтою і сконструювали просту систему упорскування.
Протягом наступних десяти років проект не отримав жодного розвитку. Клод поїхав до Англії з метою просування ідеї двигуна, але розтратив усі гроші і нічого не досяг, а Джозеф зайнявся фотографією і став автором першої у світі фотографії «Вигляд з вікна».

У Франції, у будинку-музеї Ньєпсів, виставлено репліку «Pyreolophore».

Трохи пізніше, де Ріва поставив свій двигун на чотириколісний візок, який, на думку істориків, став першим автомобілем з ДВС.

Про Алессандро Вольта

Вольта вперше помістив пластини з цинку та міді в кислоту, щоб отримати безперервний електричний струм, створивши перше у світі хімічне джерело струму («Вольтовий стовп»).

У 1776 р. Вольта винайшов газовий пістолет - пістолет Вольти, в якому газ вибухав від електричної іскри.

В 1800 побудував хімічну батарею, що дозволило отримувати електрику за допомогою хімічних реакцій.

Іменем Вольти названа одиниця виміру електричної напруги – Вольт.

A- циліндр, B- "свічка запалювання, C- поршень, D- «повітряна» куля з воднем, E- храповик, F- клапан скидання відпрацьованих газів, G- рукоятка для керування клапаном.

Водень зберігався в «повітряній» кулі з'єднаною трубою з циліндром. Подача палива і повітря, а також запалювання суміші і викид відпрацьованих газів здійснювалися вручну, за допомогою важелів.

Принцип роботи:

Через клапан скидання відпрацьованих газів у камеру згоряння надходило повітря.
Клапан зачинявся.
Відкривався кран подачі водню із кулі.
Кран зачинявся.
Натисканням на кнопку подавався електричний розряд на свічку.
Суміш спалахувала і піднімала поршень нагору.
Відкривався клапан скидання відпрацьованих газів.
Поршень падав під власною вагою (він був важкий) і тягнув мотузку, яка через блок повертала колеса.

Після цього цикл повторювався.

В 1813 де Рива побудував ще один автомобіль. Це був візок довжиною близько шести метрів, з колесами двометрового діаметра, що важив майже тонну.
Машина змогла проїхати 26 метрів із вантажем каміння (близько 700 фунтів)та чотирма чоловіками, зі швидкістю 3 км/год.
З кожним циклом машина переміщалася на 4-6 метрів.

Мало хто з його сучасників серйозно ставився до цього винаходу, а Французька Академія Наук стверджувала, що двигун внутрішнього згоряння ніколи не конкуруватиме за продуктивністю з паровою машиною.

У 1833 році, американський винахідник Лемюель Веллман Райт зареєстрував патент на двотактний газовий двигун внутрішнього згоряння з водяним охолодженням.
(див. нижче)у своїй книзі "Gas and Oil Engines" написав про двигун Райта наступне:

«Креслення двигуна дуже функціональне, а деталі ретельно опрацьовані. Вибух суміші діє безпосередньо на поршень, який через шатун обертає кривошипний вал. На вигляд двигун нагадує парову машину високого тиску, в якій газ і повітря подаються за допомогою насосів з окремих резервуарів. Суміш, що знаходиться в сферичних ємностях, підпалювалася під час підйому поршня в ВМТ (верхня мертва точка) і штовхала його вниз/вгору. Наприкінці такту відкривався клапан та викидав вихлопні гази в атмосферу.»

Невідомо, чи був колись цей двигун збудований, однак є його креслення:

У 1838 році, англійський інженер Вільям Барнетт отримав патент на три двигуни внутрішнього згоряння.

Перший двигун - двотактний односторонньої дії (паливо горіло лише з одного боку поршня)з окремими насосами для газу та повітря. Підпал суміші відбувався в окремому циліндрі, а потім палаюча суміш перетікала в робочий циліндр. Впуск та випуск здійснювався через механічні клапани.

Другий двигун повторював перший, але був подвійної дії, тобто горіння відбувалося поперемінно з обох боків поршня.

Третій двигун, так само був подвійної дії, але мав впускні та випускні вікна в стінках циліндра, що відкривається в момент досягнення поршнем крайньої точки (як у сучасних двотактниках). Це дозволяло автоматично випускати вихлопні гази та впускати новий заряд суміші.

Відмінною особливістю двигуна Барнетта було те, що свіжа суміш стискалася поршнем перед займанням.

Креслення одного з двигунів Барнетта:

У 1853-57 роках, італійські винахідники Єугеніо Барзанті та Феліче Маттеуччі розробили та запатентували двоциліндровий двигун внутрішнього згоряння потужність 5 л/с.
Патент був виданий Лондонським бюро, оскільки італійське законодавство не могло гарантувати достатній захист.

Будівництво прототипу було доручено компанії Bauer & Co. of Milan» (Helvetica), і завершено на початку 1863 року. Успіх двигуна, який був набагато більш ефективним, ніж парова машина, виявився настільки великим, що компанія стала отримувати замовлення з усього світу.

Ранній, одноциліндровий двигун Барзанті-Маттеучі:

Модель двоциліндрового двигуна Барзанті-Маттеучі:

Маттеуччі та Барзанті уклали угоду на виробництво двигуна з однією з бельгійських компаній. Барзанті відбув до Бельгії для спостереження за роботою особисто та раптово помер від тифу. Зі смертю Барзанті всі роботи з двигуна були припинені, а Маттеуччі повернувся до своєї колишньої роботи як інженер-гідравлік.

У 1877 році Маттеуччі стверджував, що він з Барзанті були головними творцями двигуна внутрішнього згоряння, а двигун побудований Августом Отто дуже схожий на двигун Барзанті-Маттеуччі.

Документи, що стосуються патентів Барзанті та Маттеучі зберігаються в архіві бібліотеки Museo Galileo у Флоренції.

Найголовнішим винаходом Ніколауса Отто був двигун з чотиритактним циклом- циклом Отто. Цей цикл досі лежить в основі роботи більшості газових та бензинових двигунів.

Чотирьохтактний цикл був найбільшим технічним досягненням Отто, але незабаром виявилося, що за кілька років до його винаходу такий самий принцип роботи двигуна був описаний французьким інженером Бо де Роша (див. вище). Група французьких промисловців заперечила патент Отто в суді, суд вважав їхні докази переконливими. Права Отто, які з його патенту, значно скорочені, зокрема було анульовано його монопольне право на четырехтактный цикл.

Незважаючи на те, що конкуренти налагодили випуск чотиритактних двигунів, відпрацьована багаторічним досвідом модель Отто все одно була найкращою, і попит на неї не припинявся. До 1897 було випущено близько 42 тисяч таких двигунів різної потужності. Проте та обставина, що як паливо використовувався світильний газ, сильно звужувала область їх застосування.
Кількість світильногазових заводів було трохи навіть у Європі, а Росії їх взагалі було лише два - у Москві Петербурзі.

У 1865 році, французький винахідник П'єр Хьюго отримав патент на машину, що представляла собою вертикальний одноциліндровий двигун подвійної дії, в якому для подачі суміші використовувалися два гумові насоси, що приводяться в дію від колінчастого валу.

Пізніше Хьюго сконструював горизонтальний двигун подібний до двигуна Ленуара.

Science Museum, London.

У 1870 році, австро-угорський винахідник Семюель Маркус Зігфрід сконструював двигун внутрішнього згоряння, що працює на рідкому паливі і встановив його на чотириколісний візок.

Сьогодні цей автомобіль добре відомий як The first Marcus Car.

У 1887 році, у співпраці з компанією "Bromovsky & Schulz", Маркус побудував другий автомобіль - "Second Marcus Car".

У 1872 роціАмериканський винахідник запатентував двоциліндровий двигун внутрішнього згоряння постійного тиску, що працює на гасу.
Брайтон назвав свій двигун "Ready Motor".

Перший циліндр виконував функцію компресора, що нагнітав повітря в камеру згоряння, в яку безперервно надходив і гас. У камері згоряння суміш підпалювалася і через золотниковий механізм надходило до другого - робочого циліндра. Істотною відмінністю від інших двигунів було те, що паливоповітряна суміш згоряла поступово і при постійному тиску.

Цікаві термодинамічні аспекти двигуна, можуть почитати про «Цикл Брайтона».

У 1878 році, шотландський інженер Сер (1917 року посвячений у лицарі)розробив перший двотактний двигун із запаленням стиснутої суміші. Він запатентував його в Англії у 1881 році.

Двигун працював цікавим чином: у правий циліндр подавалося повітря та паливо, там воно змішувалося і ця суміш виштовхувалася в лівий циліндр, де й відбувалося запалення суміші від свічки. Відбувалося розширення, обидва поршні опускалися, з лівого циліндра (через лівий патрубок)викидалися вихлопні гази, а правий циліндр всмоктувалась нова порція повітря і палива. За інерцією поршні піднімалися і цикл повторювався.

У 1879 році, побудував цілком надійний бензиновий двотактнийдвигун та отримав на нього патент.

Однак справжній геній Бенца виявився в тому, що у подальших проектах він зумів поєднати різні пристрої. (дросель, запалення за допомогою іскри з батареї, свічка запалювання, карбюратор, зчеплення, КПП та радіатор)на своїх виробах, що, у свою чергу, стало стандартом для всього машинобудування.

В 1883 Бенц заснував компанію «Benz & Cie» з виробництва газових двигунів і в 1886 запатентував чотиритактнийдвигун, який він використаний у своїх автомобілях.

Завдяки успіху компанії Benz & Cie, Бенц зміг зайнятися проектуванням безкіньних екіпажів. Поєднавши досвід виготовлення двигунів і давнє хобі - конструювання велосипедів, до 1886 року він побудував свій перший автомобіль і назвав його "Benz Patent Motorwagen".

Конструкція дуже нагадує триколісний велосипед.

Одноциліндровий чотиритактний двигун внутрішнього згоряння робочим об'ємом 954 см3. Benz Patent Motorwagen".

Двигун був оснащений великим маховиком (використовувався не тільки для рівномірного обертання, але і для запуску), бензобаком на 4,5 л, карбюратором випарного типу та золотниковим клапаном, через який паливо надходило в камеру згоряння. Займання вироблялося свічкою запалювання власної конструкції Бенца, напруга яку подавалося від котушки Румкорфа .

Охолодження було водяним, але не замкненого циклу, а випарним. Пара йшла в атмосферу, так що заправляти автомобіль доводилося не тільки бензином, а й водою.

Двигун розвивав потужність 0,9 л. при 400 об/хв і розганяв автомобіль до 16 км/год.

Карл Бенц за "кермом" свого авто.

Трохи пізніше, у 1896 році, Карл Бенц винайшов опозитний двигун (або плоский двигун), В якому поршні досягають верхньої мертвої точки в один і той же час, тим самим врівноважуючи один одного.

Музей «Mercedes-Benz» у Штутгарті.

У 1882 році, англійський інженер Джеймс Аткінсон придумав цикл Аткінсона та двигун Аткінсона.

Двигун Аткінсона – це по суті двигун, що працює за чотиритактним. циклу Отто, але із зміненим кривошипно-шатунним механізмом Відмінність полягала в тому, що в двигуні Аткінсона всі чотири такти відбувалися за один оборот колінчастого валу.

Використання циклу Аткінсона у двигуні дозволяло зменшити споживання палива та знизити рівень шуму при роботі за рахунок меншого тиску при випуску. Крім того, в цьому двигуні не потрібно редуктора для приводу газорозподільного механізму, так як відкриття клапанів рухав колінчастий вал.

Не дивлячись на ряд переваг (включаючи обхід патентів Отто)двигун не набув широкого поширення через складність виготовлення та деяких інших недоліків.
Цикл Аткінсона дозволяє отримати найкращі екологічні показники та економічність, але потребує високих оборотів. На малих оборотах видає порівняно малий і може заглухнути.

Зараз двигун Аткінсона застосовується на гібридних автомобілях Toyota Prius і Lexus HS 250h.

У 1884 році, британський інженер Едвард Батлер, на лондонській виставці велосипедів "Stanley Cycle Show" продемонстрував креслення триколісного автомобіля з бензиновим двигуном внутрішнього згоряння, а в 1885 побудував його і показав на тій же виставці, назвавши "Velocycle". Так само, Батлер був першим, хто використовував слово бензин.

Патент на "Velocycle" був виданий у 1887 році.

На «Velocycle» було встановлено одноциліндровий, чотиритактний бензиновий ДВС, оснащений котушкою запалювання, карбюратором, дроселем та рідинним охолодженням. Двигун розвивав потужність близько 5 л. при обсязі 600 см3 і розганяв автомобіль до 16 км/год.

Протягом багатьох років Батлер покращував характеристики свого транспортного засобу, але був позбавлений можливості його тестувати через "Закон Червоного Прапора" (виданий у 1865 році), згідно з яким транспортні засоби не повинні були перевищувати швидкість понад 3 км/год. Крім того, в автомобілі повинні були бути троє людей, одна з яких повинна була йти перед автомобілем з червоним прапором. (Такі ось заходи безпеки) .

У журналі «Англійський Механік» від 1890 року, Батлер написав - «Влада забороняє використання автомобіля на дорогах, внаслідок чого я відмовляюся від подальшого розвитку.»

Через відсутність суспільного інтересу до автомобіля, Батлер розібрав його на металобрухт і продав патентні права Гаррі Дж. Лоусону (виробнику велосипедів)який продовжив виробництво двигуна для використання на катерах.

Сам же Батлер перейшов до створення стаціонарних та суднових двигунів.

У 1891 році, Герберт Ейкройд Стюарт у співпраці з компанією "Richard Hornsby and Sons" побудував двигун «Hornsby-Akroyd», в якому паливо (гас) під тиском впорскувалося в додаткову камеру (через форму її називали «гаряча кулька»), встановлену на головці блоку циліндрів та з'єднану з камерою згоряння вузьким проходом. Паливо спалахнуло від гарячих стін додаткової камери і прямувало в камеру згоряння.

1. Додаткова камера (гаряча кулька).
2. Циліндр.
3. Поршень.
4. Картер.

Для запуску двигуна використовувалася паяльна лампа, якою нагрівали додаткову камеру. (після запуску вона підігрівалася вихлопними газами). Через це двигун «Hornsby-Akroyd», який був попередником дизельного двигуна, сконструйованого Рудольфом Дизелем, часто називали «напівдизелем». Однак через рік Ейкройд удосконалив свій двигун, додавши до нього «водяну сорочку» (патент від 1892 р.), що дозволило підвищити температуру в камері згоряння за рахунок збільшення ступеня стиснення, і тепер уже не було необхідності додаткового джерела нагріву.

У 1893 році, Рудольф Дизель отримав патенти на тепловий двигун і модифікований "цикл Карно" під назвою "Метод та апарат для перетворення високої температури в роботу".

У 1897 році, на "Аугсбурзькому машинобудівному заводі" (З 1904 року MAN), за фінансової участі компаній Фрідріха Круппа та братів Зульцер, було створено перший функціонуючий дизель Рудольфа Дизеля
Потужність двигуна становила 20 кінських сил при 172 оборотах за хвилину, ККД 26,2 % при вазі п'ять тонн.
Це набагато перевершувало існуючі двигуни Отто з ККД 20% та суднові парові турбіни з ККД 12%, що викликало найжвавіший інтерес промисловості у різних країнах.

Двигун Дизеля був чотиритактним. Винахідник встановив, що ККД двигуна внутрішнього згоряння підвищується збільшення ступеня стиснення горючої суміші. Але сильно стискати горючу суміш не можна, тому що тоді підвищуються тиск і температура, і вона самозаймається раніше часу. Тому Дизель вирішив стискати не горючу суміш, а чисте повітря і кінець стиснення впорскувати паливо в циліндр під сильним тиском.
Так як температура стисненого повітря досягала 600-650 ° C, паливо самозаймило, і гази, розширюючись, рухали поршень. Таким чином Дизелю вдалося значно підвищити ККД двигуна, позбавитися системи запалювання, а замість карбюратора використовувати паливний насос високого тиску.
У 1933 році Елінг пророчо писав: "Коли я почав працювати над газовою турбіною в 1882 році, я був твердо впевнений у тому, що мій винахід буде затребуваний в авіабудуванні."

На жаль, Елінг помер у 1949 році, так і не доживши до настання ери турбореактивної авіації.

Єдине фото, яке удалося знайти.

Можливо хтось знайде щось про цю людину в "Норвезькому музеї техніки".

У 1903 році, Костянтин Едуардович Ціолковський, у журналі «Науковий огляд» опублікував статтю «Дослідження світових просторів реактивними приладами», де вперше довів, що апаратом, здатним здійснити космічний політ, є ракета. У статті було запропоновано і перший проект ракети дальньої дії. Корпус її являв собою довгасту металеву камеру, забезпечену рідинним реактивним двигуном (який також є двигуном внутрішнього згоряння). В якості пального та окислювача він пропонував використовувати відповідно рідкі водень та кисень.

Напевно, на цій ракетно-космічній ноті і варто закінчити історичну частину, оскільки настало 20-те століття і Двигуни Внутрішнього Згоряння стали вироблятися повсюдно.

Філософська післямова…

К.Е. Ціолковський вважав, що в найближчому майбутньому люди навчаться жити якщо не вічно, то принаймні дуже довго. У зв'язку з цим на Землі буде мало місця (ресурсів) і будуть потрібні кораблі для переселення на інші планети. На жаль, щось у цьому світі пішло не так, і за допомогою перших ракет люди вирішили просто знищувати собі таких...

Дякуємо всім хто прочитав.

Усі права захищені © 2016
Будь-яке використання матеріалів допускається лише із зазначенням активного посилання джерело.

Загалом близько ста років тому двигунам внутрішнього згоряння довелося у жорстокій конкурентній боротьбі завойовувати те місце, яке вони займають у сучасному автомобілебудуванні. Тоді їхня перевага аж ніяк не була такою очевидною, як у наші дні. Дійсно, парова машина - головний суперник бензинового мотора - мала в порівнянні з ним величезні переваги: ​​безшумність, простоту регулювання потужності, чудові тягові характеристики і разючу «всеїдність», що дозволяє працювати на будь-якому виді палива від дров до бензину. Але зрештою економічність, легкість і надійність двигунів внутрішнього згоряння взяли гору і змусили змиритися з їхніми недоліками, як з неминучістю.
У 1950-х роках з появою газових турбін і роторних двигунів почався штурм монопольного становища, яке займали двигуни внутрішнього згоряння в автомобілебудуванні, штурм, що досі не увінчався успіхом. Приблизно в ті ж роки робилися спроби вивести на сцену новий двигун, в якому разюче поєднується економічність і надійність бензинового мотора з безшумністю і всеїдністю парової установки. Це - знаменитий двигун зовнішнього згоряння, який шотландський священик Роберт Стірлінг запатентував 27 вересня 1816 (англійський патент № 4081).

Фізика процесу

Принцип дії всіх без винятку теплових двигунів заснований на тому, що при розширенні нагрітого газу відбувається більша механічна робота, ніж потрібно на стиск холодного. Щоб продемонструвати це, достатньо пляшки та двох каструль із гарячою та холодною водою. Спочатку пляшку опускають у крижану воду, а коли повітря в ній охолоне, шийку затикають пробкою і швидко переносять у гарячу воду. Через кілька секунд лунає бавовна і газ, що нагрівається в пляшці, виштовхує пробку, роблячи механічну роботу. Пляшку можна знову повернути в крижану воду – цикл повториться.
в циліндрах, поршнях і хитромудрих важелях першої машини Стірлінга майже точно відтворювався цей процес, поки винахідник не зрозумів, що частина тепла, що віднімається у газу при охолодженні, можна використовувати для часткового підігріву. Потрібна лише якась ємність, в якій можна було б запасати тепло, відібране у газу при охолодженні, і знову віддавати йому під час нагрівання.
Але, на жаль, навіть це дуже важливе удосконалення не врятувало двигун Стірлінга. До 1885 досягнуті тут результати були дуже посередні: 5-7 відсотків к.п.д., 2 л. с. потужності, 4 тонни ваги та 21 кубометр займаного простору.
Двигуни зовнішнього згоряння були врятовані навіть успіхом іншої конструкції, розробленої шведським інженером Еріксоном. На відміну від Стірлінга, він запропонував нагрівати та охолоджувати газ не при постійному обсязі, а при постійному тиску. 8 1887 року кілька тисяч невеликих еріксонівських двигунів чудово працювало в друкарнях, у будинках, на шахтах, на судах. Вони наповнювали водонапірні баки, наводили дію ліфти. Еріксон намагався навіть пристосувати їх для приводу екіпажів, але вони виявилися надто важкими. У Росії її до революції велика кількість таких двигунів випускалося під назвою «Тепло і сила».
Однак, спроби збільшити потужність до 250 л. с. закінчилися повним провалом. Машина із циліндром діаметром 4,2 метра розвивала менше 100 л. е., вогневі камери прогоріли, і судно, на якому були встановлені двигуни, загинуло.
Інженери без жалю розпрощалися з цими слабкими мастодонтами щойно з'явилися потужні, компактні та легкі бензомотори та дизелі. І раптом, у 1960-ті, майже через 80 років про «стирлінги» і «ериксони» (будемо умовно називати їх так за аналогією з дизелем) заговорили як про грізних суперників двигунів внутрішнього згоряння. Розмови ці не вщухають і досі. Чим пояснюється такий крутий поворот у поглядах?

Ціна методичності

Коли дізнаєшся про стару технічну ідею, що відродилася в сучасній техніці, відразу ж виникає питання: що ж перешкоджало її здійсненню раніше? У чому полягала та проблема, та «зачіпка», без вирішення якої вона не могла прокласти собі шлях у життя? І майже завжди з'ясовується, що відродженням стара ідея зобов'язана або новому технологічному методу, або нової конструкції, до якої не додумалися попередники, або новому матеріалу. Двигун зовнішнього згоряння вважатимуться рідкісним винятком.
Теоретичні розрахунки свідчать, що к.п.д. «стирлінгів» та «ериксонів» можуть досягати 70 відсотків – більше, ніж у будь-якого іншого двигуна. А це означає, що невдачі попередників пояснювалися другорядними, у принципі усувними факторами. Правильний вибір параметрів та сфер застосування, скрупульозне дослідження роботи кожного вузла, ретельна обробка та доведення кожної деталі дозволили реалізувати переваги циклу. Вже перші експериментальні зразки надали ККД 39 відсотків! (к.п.д. бензинових двигунів та дизелів, які відпрацьовувалися роками, відповідно 28-30 та 32-35 відсотків.) Які ж можливості «переглянули» свого часу і Стірлінг та Еріксон?
тієї самої ємності, у якій поперемінно то запасається, то віддається тепло. Розрахунок регенератора в ті часи був просто неможливим: науки про теплопередачу не існувало. Його розміри приймалися на око, а як показують розрахунки, ККД двигунів зовнішнього згоряння дуже залежить від якості регенератора. Щоправда, його погану роботу можна певною мірою компенсувати підвищенням тиску.
Друга причина неуспіху була в тому, що перші установки працювали на повітрі при атмосферному тиску: їх розміри виходили величезними, а потужності малими.
Довівши к.п.д. регенератора до 98 відсотків та заповнивши замкнутий контур стислим до 100 атмосфер воднем або гелієм, інженери наших днів збільшили економічність та потужність «стирлінгів», які навіть у такому вигляді показали к.п.д. вищий, ніж у двигунів внутрішнього згоряння.
Вже одного цього було достатньо, щоб говорити про встановлення двигунів зовнішнього згоряння на автомобілях. Але тільки високою економічністю ще не вичерпуються переваги цих відроджених із забуття машин.

Як працює Стірлінг

Принципова схема двигуна зовнішнього згоряння:
1 – паливна форсунка;
2 – випускний патрубок;
3 - елементи повітропідігрівача;
4 – підігрівач повітря;
5 – гарячі гази;
6 – гарячий простір циліндра;
7 – регенератор;
8 – циліндр;
9 - ребра охолоджувача;
10 – холодний простір;
11 – робочий поршень;
12 – ромбічний привід;
13 - шатун робочого поршня;
14 - синхронізуючі шестірні;
15 – камера згоряння;
16 - трубки нагрівача;
17 – гаряче повітря;
18 - поршень-витіснювач;
19 - повітроприймач;
20 - підведення охолодної води;
21 – ущільнення;
22 - буферний об'єм;
23 – ущільнення;
24 - штовхач поршня-витіснювача;
25 - штовхач робочого поршня;
26 - ярмо робочого поршня;
27 - палець ярма робочого поршня;
28 - шатун поршня-витіснювача;
29 - ярмо поршня-витіснювача;
30 - колінчасті вали.
Червоний фон - контур нагрівання;
точковий фон - контур охолодження

У сучасній конструкції «стирлінгу», що працює на рідкому паливі, - три контури, що мають між собою лише тепловий контакт. Це контур робочого тіла (зазвичай водню або гелію), контур нагрівання та контур охолодження. Головне призначення контуру нагрівання – підтримувати високу температуру у верхній частині робочого контуру. Контур охолодження підтримує низьку температуру у нижній частині робочого контуру. Сам контур робочого тіла замкнений.
Контур робочого тіла. У циліндрі 8 рухаються два поршні - робочий 11 і поршень-витіснювач 18. Рух робочого поршня вгору призводить до стиснення робочого тіла, рух його вниз викликається розширенням газу і супроводжується виконанням корисної роботи. Рух поршня-витіснювача вгору вичавлює газ у нижню, охолоджувану порожнину циліндра. Рух його вниз відповідає нагріванню газу. Ромбічний привід 12 повідомляє поршням переміщення, що відповідає чотирьом тактам циклу (на схемі показані ці такти).
Такт I- Охолодження робочого тіла. Поршень-витісник 18 рухається вгору, вичавлюючи робоче тіло через регенератор 7, в якому запасається тепло нагрітого газу, нижню, охолоджувану частину циліндра. Робочий поршень 11 знаходиться у НМТ.
Такт II- Стиснення робочого тіла. Енергія, запасена в стиснутому газі буферного об'єму 22, повідомляє робочого поршня 11 рух вгору, що супроводжується стисненням холодного робочого тіла.
Такт III- Нагрівання робочого тіла. Поршень-витісник 18, майже примкнувши до робочого поршня 11, витісняє газ гаряче простір через регенератор 7, в якому до газу повертається тепло, запасене при охолодженні.
Такт IV- Розширення робочого тіла - Робочий такт. Нагріваючись у гарячому просторі, газ розширюється і робить корисну роботу. Частина її запасається у стиснутому газі буферного об'єму 22 для подальшого стиснення холодного робочого тіла. Решта знімається з валів двигуна.
Контур нагрівання. Повітря вентилятором нагнітається в повітроприймач 19, проходить через елементи підігрівача 3, нагрівається і потрапляє в паливні форсунки. Отримані гарячі гази нагрівають трубки 16 нагрівача робочого тіла, обтікають елементи підігрівача 3 і, віддавши своє тепло повітрю, що йде на спалювання палива, викидаються через випускний патрубок 2 в атмосферу.
Контур охолодження. Вода через патрубки 20 подається в нижню частину циліндра і, обтікаючи ребра 9 охолоджувача, безперервно охолоджує їх.

"Стирлінги" замість ДВС

Перші ж випробування, проведені півстоліття тому, показали, що «стирлінг» майже безшумний. У нього немає карбюратора, форсунок із високим тиском, системи запалення, клапанів, свічок. Тиск у циліндрі, хоч і підвищується майже до 200 атм, але не вибухом, як у двигуні внутрішнього згоряння, а плавно. На двигуні не потрібні глушники. Ромбоподібний кінематичний привід поршнів повністю врівноважений. Ніяких вібрацій, жодного деренчання.
Кажуть, що навіть приклавши руку до двигуна, не завжди вдається визначити, працює він чи ні. Ці якості автомобільного двигуна особливо важливі, бо у великих містах гостро постає проблема зниження шуму.
А ось інша якість – «всеїдність». По суті, немає такого джерела тепла, яке не годилося б для приводу «стирлінгу». Автомобіль з таким двигуном може працювати на дровах, на соломі, на вугіллі, на гасі, на ядерному паливі, навіть на сонячних променях. Він може працювати на теплоті, запасеній у розплаві якоїсь солі або окислу. Наприклад, розплав 7 літрів окису алюмінію замінює 1 літр бензину. Подібна універсальність не тільки зможе завжди виручити водія, що потрапив у халепу. Вона вирішить проблему задимлення міст, що гостро стоїть. Під'їжджаючи до міста, водій включає пальник та розплавляє сіль у баку. У межах міста паливо не спалюється: двигун працює на розплаві.
А регулювання? Щоб зменшити потужність, достатньо випустити із замкнутого контуру двигуна в сталевий балон необхідну кількість газу. Автоматика відразу зменшує подачу палива так, щоб температура залишалася постійною незалежно від кількості газу. Для підвищення потужності газ нагнітається із балона знову в контур.
Ось тільки за вартістю і вагою «стирлінги» поки що поступаються двигунам внутрішнього згоряння. на 1 л. с. у них припадає 5 кг, що набагато більше, ніж у бензинового та дизельного моторів. Але не слід забувати, що це ще перші, не доведені до високого ступеня досконалості моделі.
Теоретичні розрахунки показують, що з інших рівних умов "стирлінги" вимагають менших тисків. Це – важлива перевага. І якщо у них знайдуться ще й конструктивні переваги, то не виключено, що саме вони будуть найгрізнішими суперниками двигунів внутрішнього згоряння в автомобілебудуванні. А не турбіни.

"Стирлінг" від компанії GM

Серйозна робота з удосконалення двигуна зовнішнього згоряння, що почалася через 150 років після його винаходу, вже дала свої плоди. Запропоновано різні конструктивні варіанти двигуна, що працює за циклом Стірлінга. Є проекти моторів з похилою шайбою для регулювання ходу поршнів, запатентований роторний двигун, в одній з роторних секцій якого відбувається стиснення, в іншій - розширення, а підведення та відведення тепла здійснюється в каналах, що з'єднують порожнини. Максимальний тиск в циліндрах окремих зразків сягає 220 кг/см 2 , а середній ефективний тиск - до 22 і 27 кг/см 2 і більше. Економічність доведена до 150 г/л.с/год.
Найбільшого прогресу досягла компанія General Motors, яка у 1970-і роки побудувала V-подібний «стирлінг» зі звичайним кривошипно-шатунним механізмом. Один циліндр у нього робітник, інший – компресійний. У робітнику знаходиться тільки робочий поршень, а поршень-витіснювач – у компресійному циліндрі. Між циліндрами розташовані підігрівач, регенератор та охолоджувач. Кут зсуву фаз, інакше кажучи кут відставання одного циліндра від іншого, у цього "стирлінга" дорівнює 90 °. Швидкість одного поршня має бути максимальною в той момент, коли швидкість іншого дорівнює нулю (у верхній та нижній мертвих точках). Зміщення фаз у русі поршнів досягається розташуванням циліндрів під кутом 90°. Конструктивно це найпростіший «стирлінг». Але він поступається двигуну з ромбічним кривошипним механізмом у врівноваженості. Для повного врівноваження сил інерції у V-подібному двигуні число його циліндрів має бути збільшено з двох до восьми.

Принципова схема V-подібного «стирлінгу»:
1 – робочий циліндр;
2 – робочий поршень;
3 – підігрівач;
4 – регенератор;
5 - теплоізолююча муфта;
6 – охолоджувач;
7 – компресійний циліндр.

Робочий цикл у такому двигуні протікає в такий спосіб.
У робочому циліндрі 1 газ (водень або гелій) нагрітий, в іншому компресійному 7 - охолоджений. При русі поршня в циліндрі 7 вгору стискається газ - такт стиснення. У цей час починає рухатися вниз поршень 2 в циліндрі 1. Газ холодного циліндра 7 перетікає в гарячий 1, проходячи послідовно через охолоджувач 6, регенератор 4 і підігрівач 3 - такт нагрівання. Гарячий газ розширюється в циліндрі 1, здійснюючи роботу - такт розширення. При русі поршня 2 циліндрі 1 вгору газ перекачується через регенератор 4 і охолоджувач 6 циліндр 7 - такт охолодження.
Така схема «стирлінгу» є найбільш зручною для реверсування. В об'єднаному корпусі підігрівача, регенератора і охолоджувача (про їх пристрій йтиметься пізніше) для цього зроблені заслінки. Якщо перевести їх з одного крайнього положення в інше, то холодний циліндр стане гарячим, а гарячий холодним, і двигун обертатиметься у зворотний бік.
Підігрівач є набором трубок з жаростійкої нержавіючої сталі, по яких проходить робочий газ. Трубки нагріваються полум'ям пальника, пристосованого для спалювання різних рідких палив. Тепло від нагрітого газу запасається у регенераторі. Цей вузол має велике значення для одержання високого ККД. Він виконає своє призначення, якщо передаватиме приблизно втричі більше тепла, ніж у підігрівачі, і процес займе менше 0,001 секунди. Словом, це швидкодіючий акумулятор тепла, причому швидкість теплопередачі між регенератором та газом становить 30 000 градусів за секунду. Регенератор, ККД якого дорівнює 0,98 одиниці, складається з циліндричного корпусу, в якому послідовно розташовані кілька шайб, виготовлених із дротяної плутанки (діаметр дроту 0,2 мм). Щоб тепло від нього не передавалося холодильнику, між цими агрегатами встановлено теплоізолюючу муфту. І, нарешті, охолоджувач. Він виконаний у вигляді водяної сорочки на трубопроводі.
Потужність "стирлінгу" регулюється зміною тиску робочого газу. Для цієї мети двигун обладнується газовим балоном та спеціальним компресором.

Достоїнства і недоліки

Щоб оцінити перспективи застосування «стирлінгу» на автомобілях, проаналізуємо його переваги та недоліки. Почнемо з одного з найважливіших для теплового двигуна параметрів, так званого теоретичного ККД. Для «стирлінгу» він визначається такою формулою:

η = 1 - Тх/Тг

Де η – ККД, Тх – температура «холодного» обсягу і Тг – температура «гарячого» обсягу. Кількісно цей параметр у "стирлінгу" - 0,50. Це значно більше, ніж у найкращих газових турбін, бензинових та дизельних двигунів, у яких теоретичний ККД відповідно дорівнює 0,28; 0,30; 0,40.
Як двигун зовнішнього згоряння. стирлінг» може працювати на різних паливах: бензині, гасі, дизельному, газоподібному і навіть на твердому. Такі характеристики палива, як цетанове та октанове числа, зольність, температура википання при горінні поза циліндром двигуна, для «стирлінгу» не мають значення. Щоб він працював на різних паливах, не потрібно великих переробок - достатньо лише замінити пальник.
Двигун зовнішнього згоряння, у якому горіння протікає стабільно з постійним коефіцієнтом надлишку повітря, що дорівнює 1.3. виділяє значно менше, ніж двигун внутрішнього згоряння, окису вуглецю, вуглеводнів та оксидів азоту.
Мала шумність "стирлінга" пояснюється низьким ступенем стиснення (від 1,3 до 1,5). Тиск у циліндрі підвищується плавно, а не вибухом, як у бензиновому чи дизельному двигуні. Відсутність коливань стовпа газів у випускному тракті визначає безшумність вихлопу, що підтверджено випробуваннями двигуна, розробленого фірмою Філіпс спільно з фірмою Ford для автобуса.
«Стирлінг» відрізняється малою витратою олії та високою зносостійкістю завдяки відсутності в циліндрі активних речовин і відносно низькій температурі робочого газу, а надійність його вища, ніж у відомих нам двигунів внутрішнього згоряння, тому що в ньому немає складного газорозподільного механізму.
Важлива перевага «стирлінгу» як автомобільного двигуна – підвищена пристосованість до змін навантаження. Вона, наприклад, на 50 відсотків вище, ніж у карбюраторного двигуна, за рахунок чого можна зменшити кількість щаблів у коробці передач. Проте зовсім відмовитися від зчеплення та коробки передач, як у паровому автомобілі, не можна.
Але чому ж двигун із такими очевидними перевагами досі не знайшов практичного застосування? Причина проста – у нього чимало ще неусунених недоліків. Найголовніші серед них – велика складність в управлінні та регулюванні. Існують і інші «рифи», які не так просто обійти і конструкторам і виробникам. Зокрема, поршням потрібні дуже ефективні ущільнення, які повинні витримувати високий тиск (до 200 кг/см2) і перешкоджати попаданню олії в робочу порожнину. У всякому разі, 25-річна робота фірми «Філліпс» з доведення свого двигуна поки що не змогла зробити його придатним для масового застосування на автомобілях. Важливе значення має характерна особливість «стирлінгу» - необхідність відводити з водою, що охолоджує, велика кількість тепла. У двигунах внутрішнього згоряння значна частина тепла викидається в атмосферу разом із відпрацьованими газами. У «стерлінгу» ж у вихлоп йде лише 9 відсотків тепла, що отримується при згорянні палива. Якщо в бензиновому двигуні внутрішнього згоряння з водою, що охолоджує, відводиться від 20 до 25 відсотків тепла, то в «стирлінгу» - до 50 відсотків. Це означає, що автомобіль з таким двигуном повинен мати радіатор приблизно в 2-2,5 рази більше, ніж у аналогічного бензинового мотора. Недоліком «стирлінгу» є і його висока питома вага в порівнянні з поширеним ДВЗ. Ще досить суттєвий мінус – труднощі підвищення швидкохідності: вже за 3600 об/хв значно зростають гідравлічні втрати та погіршується теплообмін. І нарешті. «стирлінг» поступається звичайному двигуну внутрішнього згоряння прийомистості.
Роботи зі створення та доведення автомобільних «стирлінгів», у тому числі для легкових машин, продовжуються. Можна вважати, що нині важливі питання вирішені. Проте ще багато справ щодо доведення. Застосуванням легких сплавів можна знизити питому вагу двигуна, але все одно буде вище. ніж у двигуна внутрішнього згоряння, через більш високий тиск робочого газу. Ймовірно, двигун зовнішнього згоряння знайде застосування насамперед на вантажних автомобілях, особливо військових - завдяки своїй невибагливості до палива.

Загострення глобальних проблем, що вимагають термінового вирішення (виснаження природних ресурсів, забруднення навколишнього середовища тощо), призвело наприкінці XX століття до необхідності ухвалення низки міжнародних та російських законодавчих актів у галузі екології, природокористування та енергозбереження. Основні вимоги цих законів спрямовані на скорочення викидів СО2, ресурсо- та енергозбереження, переведення автотранспорту на екологічно чисті моторні палива тощо.

Одним із перспективних шляхів вирішення цих завдань є розробка та широке впровадження енергоперетворювальних систем на основі двигунів (машин) Стірлінга. Принцип роботи таких двигунів був запропонований в 1816 шотландцем Робертом Стірлінгом. Це машини, що працюють із замкненого термодинамічного циклу, в якому циклічні процеси стиснення та розширення відбуваються при різних рівнях температур, а управління потоком робочого тіла здійснюється шляхом зміни його об'єму.

Двигун Стірлінга є унікальною тепловою машиною, оскільки його теоретична потужність дорівнює максимальній потужності теплових машин (цикл Карно). Він працює за рахунок теплового розширення газу, за яким слідує стиснення газу при його охолодженні. Двигун містить деякий постійний об'єм робочого газу, який переміщується між «холодною» частиною (зазвичай має температуру навколишнього середовища) та «гарячою» частиною, яка нагрівається за рахунок спалювання різного палива або за рахунок інших джерел теплоти. Нагрів проводиться зовні, тому двигун Стірлінга відносять до двигунів зовнішнього згоряння (ДВПТ). Оскільки, в порівнянні з ДВС, в двигунах Стірлінга процес горіння здійснюється поза робочими циліндрами і протікає рівноважно, робочий цикл реалізується в замкнутому внутрішньому контурі при відносно малих швидкостях підвищення тиску в циліндрах двигуна, плавному характері теплогідравлічних процесів робочого тіла внутрішнього контуру та при відсутності газорозподільного механізму. клапанів.

Необхідно відзначити, що за кордоном вже розпочато виробництво двигунів Стірлінга, технічні характеристики яких перевищують ДВЗ та газотурбінні установки (ГТУ). Так, двигуни Стірлінга фірм "Philips", "STM Inc.", "Daimler Benz", "Solo", "United Stirling" потужністю від 5 до 1200 кВт мають к.п.д. понад 42%, робочий ресурс понад 40 тис. годин та питому масу від 1,2 до 3,8 кг/кВт.

У світових оглядах з енергоперетворювальної техніки двигун Стірлінга розглядається як найбільш перспективний у XXI столітті. Низький рівень шуму, мала токсичність відпрацьованих газів, можливість роботи на різних паливах, великий ресурс, хороші характеристики моменту, що крутить - все це робить двигуни Стірлінга більш конкурентоспроможними в порівнянні з ДВС.

Де можуть застосовуватися двигуни Стірлінга?

Автономні енергетичні установки з двигунами Стірлінга (стирлінг-генератори) можуть знайти застосування в регіонах Росії, де немає запасів традиційних енергоносіїв – нафти та газу. Як паливо можна використовувати торф, деревину, сланці, біогаз, вугілля, відходи сільського господарства та лісопереробної промисловості. Відповідно, зникає проблема з енергозабезпеченням багатьох регіонів.

Такі енергетичні установки екологічно чисті, оскільки концентрація шкідливих речовин у продуктах згоряння майже на два порядки нижча, ніж у дизельних електростанцій. Тому стирлінг-генератори можна встановлювати в безпосередній близькості від споживача, що дозволить позбавитися втрат на передачу електроенергії. Генератор потужністю 100 кВт може забезпечити електроенергією та теплом будь-який населений пункт із населенням понад 30-40 осіб.

Автономні енергетичні установки з двигунами Стірлінга знайдуть широке застосування і в нафтогазовій промисловості РФ при освоєнні нових родовищ (особливо в умовах Крайньої Півночі та шельфу арктичних морів, де потрібна серйозна енергоозброєність розвідувальних, бурових, зварювальних та інших робіт). Як паливо тут можна використовувати неочищений природний газ, попутний нафтовий газ та газовий конденсат.

Наразі в РФ щорічно пропадає до 10 млрд. куб. м попутного газу. Збирати його складно і дорого, використовувати як моторне паливо для двигунів внутрішнього згоряння не можна через фракційний склад, що постійно змінюється. Щоб газ не забруднював атмосферу, він просто спалюється. У той же час його використання як моторне паливо дасть істотний економічний ефект.

Енергоустановки потужністю 3-5 кВт доцільно використовувати у системах автоматизації, зв'язку та катодного захисту на магістральних газопроводах. А потужніші (від 100 до 1000 кВт) - для електро- та теплопостачання великих вахтових селищ газовиків та нафтовиків. Установки понад 1 тис. кВт можуть застосовуватись на наземних та морських бурових об'єктах нафтогазової промисловості.

Проблеми створення нових двигунів

Двигун, запропонований самим Робертом Стірлінгом, мав значні масо-габаритні характеристики та низький к.п.д. Через складність процесів у такому двигуні, пов'язаних з безперервним рухом поршнів, перший спрощений математичний апарат був розроблений лише у 1871 празьким професором Г. Шмідтом. Запропонований ним метод розрахунку ґрунтувався на ідеальній моделі циклу Стірлінга та дозволяв створювати двигуни з к.п.д. до 15%. Лише до 1953 року голландською фірмою «Філіпс» було створено перші високоефективні двигуни Стірлінга, що перевершують за характеристиками двигуни внутрішнього згоряння.

У Росії спроби створення вітчизняних двигунів Стірлінга робилися неодноразово, проте успіху не мали. Є кілька основних проблем, що стримують їхню розробку та широке застосування.

Насамперед це створення адекватної математичної моделі проектованої машини Стірлінга та відповідного методу розрахунку. Складність розрахунку визначається складністю реалізації термодинамічного циклу Стірлінга в реальних машинах, що обумовлена ​​нестаціонарністю тепломасового обміну у внутрішньому контурі - внаслідок безперервного руху поршнів.

Відсутність адекватних математичних моделей та методів розрахунку – головна причина невдач низки зарубіжних та вітчизняних підприємств у розробці як двигунів, так і холодильних машин Стірлінга. Без точного математичного моделювання доведення проектованих машин перетворюється на багаторічні виснажливі експериментальні дослідження.

Ще одна проблема полягає у створенні конструкцій окремих вузлів, складнощі з ущільненнями, регулюванням потужності тощо. Труднощі конструктивного виконання обумовлені застосовуваними робочими тілами, як яких використовується гелій, азот, водень та повітря. Гелій, наприклад, має надплинність, що диктує підвищені вимоги до ущільнюючих елементів робочих поршнів, і т.д.

Третя проблема - високий рівень технології виробництва, необхідність застосування жаростійких сплавів та металів, нових методів їх зварювання та паяння.

Окреме питання – виготовлення регенератора та насадки для нього для забезпечення, з одного боку, високої теплоємності, а з іншого – низького гідравлічного опору.

Вітчизняні розробки машин Стірлінга

Нині у Росії накопичено достатній науковий потенціал до створення високоефективних двигунів Стірлінга. Значних результатів було досягнуто в ТОВ «Інноваційно-дослідний центр «Стирлінг-технології». Фахівцями було проведено теоретико-експериментальні дослідження для розробки нових методів розрахунку високоефективних двигунів Стірлінга. Основні напрямки робіт пов'язані із застосуванням двигунів Стірлінга в когенераційних установках та системах використання теплоти відпрацьованих газів, наприклад, в міні-ТЕЦ. В результаті було створено методики розробки та дослідні зразки двигунів потужністю 3 кВт.

Особливу увагу в ході досліджень приділялося опрацюванню окремих вузлів машин Стірлінга та їх конструктивного виконання, а також створення нових принципових схем установок різного функціонального призначення. Пропоновані технічні рішення з урахуванням того, що машини Стірлінг менш дорогі в експлуатації, дозволяють підвищити економічну ефективність застосування нових двигунів в порівнянні з традиційними перетворювачами енергії.

Виробництво двигунів Стірлінг є економічно доцільним з урахуванням практично необмеженого попиту на екологічно чисте і високоефективне енергетичне обладнання як у Росії, так і за кордоном. Однак без участі та підтримки держави та великого бізнесу проблема їхнього серійного виробництва не може бути вирішена в повному обсязі.

Як допомогти виробництву двигунів Стірлінга в Росії?

Очевидно, що інноваційна діяльність (особливо освоєння базисних інновацій) – складний та ризикований вид господарської діяльності. Тому вона має спиратися на механізм державної підтримки, особливо на старті, з наступним переходом на звичайні ринкові умови.

Механізм створення в Росії великомасштабного виробництва машин Стірлінга та енергоперетворювальних систем на їх основі міг би включати:
- пряме пайове бюджетне фінансування інноваційних проектів з машин Стірлінга;
- Непрямі заходи підтримки за рахунок звільнення продукції, що випускається за стирлінг-проектами, від ПДВ та інших податків федерального та регіонального рівнів протягом перших двох років, а також надання податкового кредиту за такою продукцією на наступні 2-3 роки (враховуючи, що витрати на освоєння принципово нової продукції недоцільно включати у її ціну, тобто у витрати виробника чи споживача);
- виключення з бази оподаткування з податку на прибуток вкладу підприємства у фінансування стирлінг-проектів.

Надалі, на етапі сталого просування енергетичного обладнання на основі машин Стірлінга на внутрішньому та зовнішньому ринках, заповнення капіталів для розширення виробництва, технічного переоснащення та підтримки чергових проектів з виробництва нових типів обладнання може здійснюватися за рахунок прибутку та продажу акцій успішно освоєного виробництва, кредитних ресурсів комерційних банків, і навіть залучення іноземних інвестицій.

Можна припустити, що завдяки наявності технологічної бази та накопиченого наукового потенціалу в проектуванні машин Стірлінга, за розумної фінансової та технічної політики Росія може вже у найближчому майбутньому стати світовим лідером у галузі виробництва нових екологічно чистих та високоефективних двигунів.

У двигунах зовнішнього згоряння процес спалювання палива та джерело теплового впливу відокремлені від робочої установки. До цієї категорії зазвичай відносять парові та газові турбіни, а також двигуни Стірлінга. Перші прототипи подібних установок були сконструйовані понад два століття тому і застосовувалися протягом майже XIX століття.

Коли для бурхливо розвивається промисловості знадобилися потужні й економічні енергетичні установки, конструктори придумали заміну вибухонебезпечним паровим двигунам, де робочим тілом був пар під великим тиском. Так з'явилися двигуни зовнішнього згоряння, що набули поширення вже на початку XIX століття. Тільки за кілька десятків років їм на зміну прийшли двигуни внутрішнього згоряння. Коштували вони значно дешевше, як і їх широке поширення.

Але сьогодні конструктори все пильніше придивляються до двигунів зовнішнього згоряння, що вийшли з широкого вживання. Це їх перевагами. Головна перевага полягає в тому, що такі установки не потребують добре очищеного та дорогого палива.

Двигуни зовнішнього згоряння невибагливі, хоча досі їхнє будівництво та обслуговування обходяться досить дорого.

Двигун Стірлінга

Один із найвідоміших представників сімейства двигунів зовнішнього згоряння – машина Стірлінга. Вона була вигадана в 1816 році, неодноразово вдосконалювалася, але згодом на довгий час була незаслужено забута. Тепер двигун Стірлінга отримав друге народження. Його з успіхом використовують навіть за освоєння космічного простору.

Робота машини Стірлінга заснована на замкнутому термодинамічному циклі. Періодичні процеси стиснення та розширення тут йдуть за різних температур. Управління робочим потоком відбувається у вигляді зміни його обсягу.

Двигун Стірлінга може працювати як тепловий насос, генератор тиску, пристрої для охолодження.

У цьому двигуні при низькій температурі йде стиснення газу, а за високої – його розширення. Періодична зміна параметрів відбувається за рахунок використання особливого поршня, що має функцію витіснювача. Тепло до робочого тіла при цьому підводиться із зовнішнього боку через стінку циліндра. Ця особливість і дає право

Минулого року журналу, у першому номері якого читачів вітав А.Ейнштейн, виповнилося 85 років.

Нечисленний колектив редакції продовжує видавати ІР, Читачами якого ви маєте честь бути. Хоча робити це стає з кожним роком дедалі важче. Вже давно, на початку нового століття Редакції довелося залишити рідне місце проживання на М'ясницькій вулиці. (Ну справді це місце для банків, а не для якогось органу винахідників). Нам допоміг однак Ю.Маслюков(у той час голова Комітету ГД ФС РФ з промисловості) перебратися до НДІАА біля метро "Калузька". Незважаючи на точне дотримання Редакцією умов договору та своєчасну оплату оренди, і надихаюче проголошення курсу на інновації Президентом та Урядом РФ, новий директор у НДІАА повідомив про виселення Редакції "у зв'язку з виробничою необхідністю". Це при зменшенні чисельності працюючих у НДІАА майже в 8 разів і відповідному вивільненні площ і, при тому, що площа, що займається редакцією, не становила і одну соту відсотків неоглядних площ НДІАА.

Нас дав притулок МІРЕА, де ми розташовуємося останні п'ять років. Двічі переїхати, що один раз погоріти, каже прислів'я. Але редакція тримається та триматиметься, скільки зможе. А чи зможе вона існувати доти, доки журнал "Винахідник і раціоналізатор"читають та виписують.

Намагаючись охопити інформацією більшу кількість зацікавлених людей, ми оновили сайт журналу, зробивши його, на наш погляд, більш інформативним. Ми займаємося оцифровкою видань минулих років, починаючи з 1929 року - часу заснування журналу. Випускаємо електронну версію. Але головне – це паперове видання ІР.

На жаль, кількість передплатників, єдиної фінансової основи існування ІР, і організацій, і окремих осіб зменшується. А мої численні листи про підтримку журналу до державних керівників різного рангу (обом президентам РФ, прем'єр-міністрам, обом московським мерам, обом губернаторам Московської області, губернатору рідної Кубані, керівникам найбільших російських компаній) результату не дали.

У зв'язку з викладеним вище Редакція звертається з проханням до вас, наші читачі: підтримайте журнал, зрозуміло, по можливості. Квитанція, за якою можна перерахувати гроші на статутну діяльність, тобто видання журналу, опублікована нижче.