Двигун Стірлінга, колись відомий, був надовго забутий через широкого поширення іншого мотора (внутрішнього згоряння). Але сьогодні про нього чути все більше. Може бути, у нього є шанси стати більш популярним і знайти своє місце в новій модифікації в сучасному світі?
Історія
Двигун Стірлінга - це теплова машина, яка була винайдена на початку дев`ятнадцятого століття. Автором, як відомо, був якийсь Стірлінг по імені Роберт, священик з Шотландії. Пристрій являє собою двигун зовнішнього згоряння, де тіло рухається в замкнутій ємності, постійно змінюючи свою температуру.
Через поширення іншого виду мотора про нього майже забули. Проте, завдяки своїм перевагам, сьогодні двигун Стірлінга (своїми руками багато любителів споруджують його будинку) знову повертається.
Основна відмінність від двигуна внутрішнього згоряння полягає в тому, що енергія тепла приходить ззовні, а не виробляється в самому двигуні, як в ДВС.
Принцип роботи
Можна уявити замкнутий повітряний об`єм, укладений в корпусі, що має мембрану, тобто поршень. При нагріванні корпуса повітря розширюється і робить роботу, вигинаючи таким чином поршень. Потім відбувається охолодження, і він вгинається знову. У цьому полягає цикл роботи механізму.
Не дивно, що термоакустичний двигун Стірлінга своїми руками багато виготовляють в домашніх умовах. Інструментів і матеріалів для цього потрібно самий мінімум, який знайдеться в домі у кожного. Розглянемо два різні способи, як легко його створити.
Матеріали для роботи
Щоб зробити двигун Стірлінга своїми руками, знадобляться наступні матеріали:
- жесть;
- спиця зі сталі;
- трубка з латуні;
- ножівка;
- напилок;
- підставка з дерева;
- ножиці по металу;
- деталі кріплення;
- паяльник;
- пайка;
- припій;
- верстат.
Це все. Решта - справа нехитрої техніки.
Як зробити
З жерсті готують топку і два циліндра для бази, з яких буде складатися двигун Стірлінга, своїми руками виготовлений. Розміри підбирають самостійно, враховуючи цілі, для яких призначений цей пристрій. Припустимо, що мотор робиться для демонстрації. Тоді розгортка головного циліндра складе від двадцяти до двадцяти п`яти сантиметрів, не більше. Решта частини повинні підлаштовуватися під нього.
На верху циліндра для пересування поршня роблять два виступи і отвори діаметром від чотирьох до п`яти міліметрів. Елементи виступлять в ролі підшипників для розташування кривошипного пристрою.
Далі роблять робоче тіло мотора (їм стане звичайна вода). До циліндру, який згортають в трубу, припаюють кружечки з жерсті. У них проробляють отвори і вставляють трубки з латуні від двадцяти п`яти до тридцяти п`яти сантиметрів в довжину і діаметром від чотирьох до п`яти міліметрів. В кінці перевіряють, наскільки герметичній стала камера, заливши її водою.
Далі настає черга витіснювача. Для виготовлення беруть заготовку з дерева. На верстаті домагаються, щоб вона знайшла форму правильного циліндра. Витіснювач повинен бути трохи менше діаметра циліндра. Оптимальну висоту підбирають вже після того, як двигун Стірлінга своїми руками буде зроблений. Тому на даному етапі довжина повинна припускати деякий запас.
Спицю перетворюють в шток циліндра. По центру дерев`яній ємності роблять отвір, відповідне під шток, вставляють його. У верхній частині штока необхідно передбачити місце для шатунного пристрою.
Потім беруть трубки з міді довжиною чотири з половиною сантиметри і діаметром два з половиною сантиметри. Гурток з жерсті припаюють до циліндра. З боків на стінках роблять отвір для повідомлення ємності з циліндром.
Поршень також підганяють на токарному верстаті під діаметр великого циліндра зсередини. Нагорі під`єднують шток шарнірним способом.
Збірку закінчують і налаштовують механізм. Для цього поршень вставляють в циліндр більшого розміру і з`єднують останній з іншим циліндром меншого розміру.
На великому циліндрі споруджують кривошипно-шатунний механізм. Фіксують частина двигуна за допомогою паяльника. Основні частини закріплюють на дерев`яній основі.
Циліндр наповнюють водою і під низ підставляють свічку. Двигун Стірлінга, своїми руками зроблений від початку і до кінця, перевіряють на працездатність.
Другий спосіб: матеріали
Двигун можна зробити і іншим способом. Для цього знадобляться наступні матеріали:
- консервна банка;
- поролон;
- скріпки;
- диски;
- два болта.
Як зробити
Поролон дуже часто використовують, щоб зробити вдома простій не потужний двигун Стірлінга своїми руками. З нього готують витіснювач для мотора. Вирізують поролоновий коло. Діаметр повинен бути трохи менше, ніж у консервної банки, а висота - трохи більше половини.
По центру кришки проробляють отвір для майбутнього шатуна. Щоб він ходив рівно, скріпку згортають в спіральки і паяють до кришки.
Поролоновий коло посередині пронизують тонким дротом з гвинтом і фіксують його зверху шайбою. Потім з`єднують шматок скріпки пайкою.
Витіснювач заштовхують в отвір на кришці і з`єднують банку з кришкою шляхом пайки для герметизації. На скріпки роблять маленьку петлю, а в кришці - ще одне, більше отвір.
Бляшаний лист згортають в циліндр і споюють, а потім прикріплюють до банку настільки, щоб щілин не залишилося зовсім.
Скріпку перетворюють в колінчастий вал. Рознос при цьому повинен бути рівно дев`яносто градусів. Коліно над циліндром роблять злегка більше іншого.
Решта скріпки перетворюються в стійки для вала. Робиться мембрана наступним чином: циліндр обертають в плівку з поліетилену, продавлюють і кріплять ниткою.
Шатун виготовляється з скріпки, яку вставляють в шматок гуми, і готову деталь прикріплюють до мембрани. Довжина шатуна робиться такий, щоб в нижній валовий точці мембрана була втягнутою в циліндр, а у вищій - витягнута. Таким же чином робиться і друга деталь шатуна.
Потім один приклеюють до мембрани, а інший - до витискувачі.
Ніжки для банки можна також зробити з скріпок і припаяти. Для кривошипа використовують CD-диск.
Ось і готовий весь механізм. Залишилося лише під нього підставити і запалити свічку, а потім дати поштовх через маховик.
висновок
Такий низькотемпературний двигун Стірлінга (своїми руками споруджений). Звичайно, в промислових масштабах такі прилади виготовляються зовсім іншим способом. Однак принцип залишається незмінним: відбувається нагрів, а потім охолодження повітряного обсягу. І це постійно повторюється.
Наостанок подивіться ці креслення двигуна Стірлінга (своїми руками його можна зробити без особливих навичок). Може бути, ви вже загорілися ідеєю, і вам захочеться зробити що-небудь подібне?
