Солнечные стирлинги.

И.П. многократно показывали мне самые различные варианты своих тепловых двигателей. Меня больше всего заинтересовал двигатель замкнутого цикла.

На Земле такой двигатель был изобретен в середине XVIII века немецким монахом Стирлингом. Он отличался тем, что КПД такого двигателя достигал 60%, т.е. в 4-5 раз выше, чем у паровых двигателей. Для сравнения: КПД современный двигателей внутреннего сгорания все еще остается на уровне 30-40%. Двигатели Стирлинга имели широкое применение в странах Запада в XIX веке. А в начале этого века они были вытеснены более компактными двигателями внутреннего сгорания. Но стирлинги в США производятся и сегодня, они имеют применение на маломерных судах. Сегодня в стирлингах вместо воздуха применяется инертный газ гелий.

Устройство таких двигателей довольно сложное:

В котле нагревается воздух или теплопроводящий газ. Нагретый газ через сложную систему клапанов проходит в цилиндр. Производит работу и возвращается обратно в котел.

А принцип работы их очень прост. Допустим, внутри замкнутого цилиндра находится поршень. Начинаем нагревать один конец цилиндра. Нагретые газы расширяются и начинают толкать поршень. Газы производят механическую работу и охлаждаются. (Тепловая энергия превращается в механическую). Теперь нагреваем второй конец цилиндра, поршень движется обратно.

Именно по такому принципу работают стрирлинги. Для того чтобы оценить его работоспособность и достоинства, прежде всего надо бы хорошо знать принцип работы старых и новых стирлингов.

Второе достоинство таких двигателей в том, что они могут работать даже при разности температур всего 40 градусов. К примеру, в Якутии зимой морозы бывают ниже 40 градусов. Допустим, где-то там имеется родник - источник подземных вод, защищенный от мороза, закрытый крышей. Температура воды и воздуха внутри сохраняется положительной. На крыше этого родника установлен стирлинг. Благодаря разности температур в 40 градусов и выше, он работает, перекачивает родниковую воду в жилые дома.

У И.П. такие двигатели применяются в жарких тропических районах, они работают при разностях температур более 100 градусов. При этом 1 кв. м нагреваемой солнцем площади отдает более 0.25 кВт энергии. Они опресняют морские воды, поднимают их на поля, вырабатывают электроэнергию.

В основном стирлинги работают в качестве холодильных агрегатов. Было сказано, они превращают тепловую энергию в механическую. Это означает, что для получения холода они не только не расходуют энергию, наоборот, вырабатывают механическую энергию.

Устройство самого простого стирлинга.

Из высокотеплопроводящего материала изготовлен замкнутый цилиндр диаметром в один метр и длиной около двух метров. Изнутри вдоль цилиндра проходит перегородка, получаются два равных по объему отсека. К середине этой перегородки наглухо прикреплен второй цилиндр, объем которого в десять раз меньше первого цилиндра. Внутри цилиндра установлен поршень со штоком. Конец штока выходит наружу корпуса двигателя. Один конец внутреннего цилиндра открыт к верхнему отсеку камеры, а другой конец открыт к нижнему отсеку.

Итак, верхняя наружная часть цилиндра нагревается лучами солнца, внутри нагреваются газы. Допустим, разность температур достигает 40 градусов. Давление газов в верхнем отсеке увеличивается на 0.1 атм. Если площадь поршня равна 1000 кв. см, то при этом давление газов на поршень составит около 100 кг. Длина хода поршня - 1 метр, конечное давление равно нулю. Среднее давление около 50 кг. Если рабочий цикл двигателя составляет 1-2 секунды, то общая мощность такого громоздкого двигателя составит 0.25-0.5 кВт. (Такие двигатели у нас, наверное, могут быть изготовлены только для забавы; скорее всего они найдут применение в холодильниках).

На штоке имеется винтовой паз. Благодаря чему корпус двигателя после каждого рабочего цикла переворачивается на 180 градусов. Начинают нагреваться газы, находящиеся в нижнем отсеке. Такие переворачивающиеся стирлинги обладают очень высоким КПД, более 60%. Так как стенки цилиндра имеют значительное трение, здесь цилиндр и поршень заменены мехами (как у гармошек).

Такие двигатели у И.П. устанавливаются на крышах маломерных судов типа "плавучая дача". Они полностью обеспечивают судно электроэнергией, заряжают аккумуляторы. При наличии солнечного освещения они приводят судно в движение. Интересны применяемые у них движители судов: с обеих сторон кормы судна прикреплены два руля длиной до одного метра. Они изготовлены из гибкого материала, работают как ласты или рыбий хвост. Шток двигателя через корму выходит наружу. К штоку шарнирно прикреплены два рычага, концы рычагов соединены с ластами. При поступательном движении штока рычаги образуют прямые и острые углы. При этом ласты притягиваются и отталкиваются, ласты работают как хвост рыбы и судно движется. КПД таких движителей выше, чем у гребных винтов.

И.П. показывали мне маломерные суда и очень оригинальные легковые автомобили, которые снабжены солнечными стерлингами. Корпус такого судна сделан двухслойным, образовавшаяся внутренняя пустота является солнечным котлом двигателя Стерлинга. Нагретый солнцем горячий газ поступает к двигателю. А устройство и принцип работы современных стерлингов достаточно хорошо описан в технических журналах.

И.П. на орбитах рядом со своей планетой содержат большой количество искусственных спутников. Все они имеют шарообразную форму, а диаметр их достигает ста метров. В этих спутниках созданы отличные комфортабельные условия жизни для космонавтов. А некоторые подобные спутники являются у них просто базами отдыха для населения планеты.

Все спутники вращаются вокруг своей оси, благодаря центробежной силе на "экваторах" спутников создается нормальное притяжение, равное планетарному притяжению.

В этих спутниках на искусственной почве растет богатая растительность, там обычный природный водород и нормальное природное восстановление кислорода.

А корпус спутника тоже двухслойный и является котлом двигателя Стирлинга. Благодаря вращению спутников их корпуса с одной стороны согреваются "солнцем", а с другой стороны охлаждаются космическим холодом. Мощность таких двигателей достигает сотен кВт. Подобные стирлинги когда-то использовались американцами в своих спутниках-"шпионах".

Дата добавления: 2015-10-13