Эта страничка посвящается молодому моделисту Сергею Ноготкову, который сумел разобраться в принципе работы стирлинга и построил несколько собственных моделей из подручных материалов.
Сергей Ноготков. О моих Стирлингах и как я узнал что это такое.___________________________________________Услышал про них я в телепередаче "Галилео", потом забыл на некоторое время, но наткнувшись на видео автомобиля на этом типе двигателей решил разузнать о них больше, а затем и собрать. У меня тогда только появился интернет, это было около двух лет назад, целые дни уходили на поиски информации о работе и сборке двигателей, нашёл я сайт "Физических игрушек" несколько раз перечитывал, дошло до меня как он работает. Решил собрать по инструкции из интернета, но загвоздкой оставался сальник, так я перевёл всю жесть и стеклянные банки в доме, спустя год или полтора загорелся паровыми двигателями это меня и привело к правильной конструкции сальника, на одном популярном форуме увидел Стирлинг с проволочным сальником промазаным герметиком, герметика тогда у меня не было и я решил его аккуратно облудить снаружи, получилось хорошо. Чуть позже нашёл материалы: прозрачную банку из оргстекла и две крышки-донышки от кофейных банок, скрепил их шестью болтами, вытеснитель сделал из пенопласта, вместо рабочего поршня мембрану из плёнки. Когда всё собрал и поставил на газ горелку к моему удивлению двигатель заработал, но слабо, сделав два оборота стенка цилиндра расплавилась и вытеснитель вместе с ней. Но эти два оборота дали понять мне что следующий двигатель будет работать, так оно и случилось. Следующий двигатель был сделан из банки из-под шпрот, вытеснитель сделал из поролона, Стирлинг заработал сразу! Мог тянуть даже небольшие нагрузки, через редуктор поднимал груз. Далее я собрал второй со стенкой цилиндра из бутылки, он был одним из самых удачных, отлично работал от кипятка, но неуспев даже сделать видео я подарил его в школу. Через больший промежуток времени собрал свой третий, но при этом облегчил жизнь тем кто хотел бы собрать двигатель сделав инструкцию по его сборке теперь она находится в свободном доступе на сайте "Физика, химия и техника, делимся опытом и выкладываем поделки
http://fizikafizika.3dn.ru/news/dvigatel_stirlinga_svoimi_rukami/2012-01-06-19 ,
потом установил на него генератор для питания светодиода. Потом был создан четвёртый с которого тоже была сделана инстркуция
http://fizikafizika.3dn.ru/news/dvigatel_stirlinga_svoimi_rukami_vtoraja_instrukcija/2012-02-03-21
Однако для следующих работ мне не хватает материалов, хотя есть инструменты и токарный станок.
Шатаясь про просторам веба нашёл очень достойные внимания виды движков Стирлинга.
Стирлинг — это устройсво модифицирующее термическую энергию в механическую, только само оно не производит термическую энергию как допустим бензиновый двигатель. Выходит это и есть такового вида двигатель. Сам двигатель был изобретён как вы уже наверное додумались учёный с фамилией Стирлинг, приблизительно в года — когда был изобретён паровой двигатель … Чтобы осознать как он работает (принцип) — необходимо много времени, примеры я попробую привести на картинах ниже.
Голубым цветом на картинке обозначен поршень — он же и есть
…
вытеснитель.Справой части стоит мембрана — которая откачивает остатки воздухаС верху установлен коленчатый вал для вытеснителя и мембраны, причём разница составляет 90 градусов.
Как сделать двигатель Стирлинга из банки от колы
двигатель Стирлинга — это термический двигатель, выдуманный Робертом Стирлингом в 1816 году. Он отличается от авто, потому что горючее сжигается вне мотора – потому машину Стирлинга еще легче выстроить. Есть движки Стирлинга, которые могут работать даже от тепла ваших рук, хотя их будет тяжелее собрать. двигатель Стирлинга станет хорошим дополнением к хоть какой коллекции «вещей-которые-я-построил-сам»!Как он работает?
Этот двигатель употребляет воздух, который попеременно греется и охлаждается. Чтоб выполнить процесс нагревания-охлаждения, в банке находится свободный вытеснитель, который может передвигаться ввысь и вниз, создавая движение воздуха в движке. Когда воздух греется, он расширяется и давит на диафрагму (воздушный шар), которая приводит в движение рычаги. Когда рычаги поворачиваются, они двигают вытеснитель вниз так, что воздух перемещается в высшую часть, где он охлаждается, заставляя ее сокращаться и тянуть вспять рычаги, которые, очевидно, тянут ввысь вытеснитель и позволяют воздуху переместиться в нижнюю часть и нагреться. Это повторяется опять и опять.
Что пригодится:
3 банки из-под колы 1 воздушный шарик2 ниппеля для крепления велосипедных спиц5 электронных клемм (контактные колодки) 5A Железная ватаЖелезная проволока сечением 1мм (около 30см)Толстая (сечение 1.6-2 мм) медная либо железная проволокаПластмассовая крышка от бутылки Древесный штырь поперечником 20 мм (нам пригодится длина всего только 1см)Суперклей30см электронной проводки Рыболовная леска около 30 см длинойКусок вулканизированной резины — около 2 квадратных см.Мелкие грузы для балансировки (к примеру никелевые и т.д.)3 CD-дискаЖестяная баночка для топкиКанцелярская кнопка
[Опционально]
Красноватый термоустойчивый силиконКонсервная банка для кожуха водяного остывания
Шаг 1: Подготовка 2 банок из-под колы.Во-1-х, вам необходимо две банки с отрезанными вершинами. Если резать ножницами, останутся небезопасные зазубрины, которые придётся сточить, используя ратфиль либо дремель.
Потом вырежьте дно банки при помощи ножика. Пытайтесь не помять металл, это уменьшит плотность. Некие употребляют для этих целей консервный ножик, но я нашел, что он повреждает стены банки. Вобщем, вам может и повезти.
Шаг 2: Делаем диафрагму
Диафрагма этого мотора выполнена из обыденного воздушного шарика, усиленного вулканизированной резиной. Сначала отрежьте горловину шарика и натяните его на банку. Потом вырежьте кусочек вулканизированной резины площадью 1 см и наклейте его в центр шарика.
После того, как кле
ctirling.ru
А вот ещё одна занимательная моделька двигателя Стирлинга, выпускаемая серийно в виде конструктора, американской компанией. Цена правдо, на мой взгляд неоправданно завышена, ну что тут скажеш - американцы себя ценят.
Для показа процесса зборки этого девайса я решил сделать отдельную фотогалерею ибо картинок воистину много. Здесь всё показано настолько подробно, каждая деталька, что даже и коментировать особо нечего, все и так понятно. Смотреть галерею
Вообще у них подобных конструкторов выпускается довольно много, и в интернете они рекламируются довольно широко, и уверен продаются тоже неплохо, ну например такие: Смотреть галерею
Жаль конечно что у нас подобные вещи никто не делает, но я надеюсь в ближайшее время сам исправить положение по крайней мере в частном порядке.
Идем дальше. Не отчаивайтесь если вам не удалось приобрести нечто подобное из готовых деталей, у вас всегда есть возможность сотворить примерно тоже, своими руками, буквально из окружающих нас, обычных, материалов. Смотрите сами. Этот движок гамма типа собран практически из консервных банок, бюджетный вариант так сказать.
Делаем по такой схеме:
Так собирается поршень вытеснитель,проткнутая по центру спицей банка.
Помещенная в другую банку чуть побольше.
Запаиваются все края, внизу припаяна трубка под рабочий поршень.
Всё крепим на подставке и на одном из концов корпуса навешиваем небольшую канистру с водой, для охлаждения, это будет холодная часть двигателя. С другой стороны нагреваемая часть ест-но.
На нагреваемую часть двигателя навешивается ещё одна баночка для меньшего рассеивания получаемого тепла.
В результате получили такую вот не затейливую конструкцию.
Я лично против такой примитивной сборки, "лишбы собрать", но в интернете полно такого уровня поделок, что говорит о простоте конструкции этого двигателя. В дальнейшем я буду приводить более качественные варианты исполнения, включая свои собственные наработки.
Даже учитывая видимую "как бы" простоту этого двигателя, не у каждого получится собрать его по картинкам, поэтому я специально записал видеоуроки по изготовлению моделей стирлинга своими руками, с подробными объяснениями, их можно найти здесь.
Идём дальше!!!!
www.physicstoys.narod.ru
Стирлинг - это устройсво преобразующее тепловую энергию в механическую, только само оно не вырабатывает тепловую энергию как допустим двигатель внутреннего сгорания. Получается это и есть такого вида двигатель. Сам двигатель был изобретён как вы уже наверно догадались учёный с фамилией Стирлинг, примерно в года - когда был изобретён паровой двигатель ... Чтоб понять как он работает (принцип) - нужно не мало времени, примеры я попробую привести на картинках ниже.
Синим цветом на картинке обозначен поршень - он же и есть вытеснитель.Справой части стоит мембрана - которая выкачивает остатки воздухаС верху установлен коленчатый вал для вытеснителя и мембраны, причём разница составляет 90 градусов.
Как сделать двигатель Стирлинга из банки от колы
Двигатель Стирлинга — это тепловой двигатель, придуманный Робертом Стирлингом в 1816 году. Он отличается от автомобильного, так как топливо сжигается вне двигателя – поэтому машину Стирлинга гораздо легче построить. Существуют двигатели Стирлинга, которые могут работать даже от тепла ваших рук, хотя их будет тяжелее собрать. Двигатель Стирлинга станет отличным дополнением к любой коллекции «вещей-которые-я-построил-сам»!Как он работает?
Этот двигатель использует воздух, который попеременно нагревается и охлаждается. Чтобы осуществить процесс нагревания-охлаждения, в банке находится свободный вытеснитель, который может перемещаться вверх и вниз, создавая движение воздуха в двигателе. Когда воздух нагревается, он расширяется и давит на диафрагму (воздушный шар), которая приводит в движение рычаги. Когда рычаги поворачиваются, они двигают вытеснитель вниз так, что воздух перемещается в верхнюю часть, где он охлаждается, заставляя ее сокращаться и тянуть назад рычаги, которые, разумеется, тянут вверх вытеснитель и позволяют воздуху переместиться в нижнюю часть и нагреться. Это повторяется снова и снова.
Что понадобится:
3 банки из-под колы 1 воздушный шарик2 ниппеля для крепления велосипедных спиц5 электрических клемм (контактные колодки) 5A Стальная ватаСтальная проволока сечением 1мм (около 30см)Толстая (сечение 1.6-2 мм) медная или стальная проволокаПластиковая крышка от бутылки Деревянный штырь диаметром 20 мм (нам понадобится длина всего лишь 1см)Суперклей30см электрической проводки Рыболовная леска около 30 см длинойКусочек вулканизированной резины — около 2 квадратных сантиметров.Маленькие грузы для балансировки (например никелевые и т.д.)3 CD-дискаЖестяная баночка для топкиКанцелярская кнопка
[Опционально]
Красный термоустойчивый силиконКонсервная банка для кожуха водяного охлаждения
Шаг 1: Подготовка 2 банок из-под колы.Во-первых, вам нужно две банки с отрезанными верхушками. Если резать ножницами, останутся опасные зазубрины, которые придётся сточить, используя напильник или дремель.
Затем вырежьте дно банки с помощью ножа. Старайтесь не помять металл, это уменьшит герметичность. Некоторые используют для этих целей консервный нож, но я обнаружил, что он повреждает стенки банки. Впрочем, вам может и повезти.
Шаг 2: Делаем диафрагму
Диафрагма этого двигателя выполнена из обычного воздушного шарика, усиленного вулканизированной резиной. В первую очередь отрежьте горловину шарика и натяните его на банку. Затем вырежьте кусок вулканизированной резины площадью 1 см и приклейте его в центр шарика.
После того, как клей высохнет, вы можете использовать канцелярскую кнопку, чтобы пробить в центре диафрагмы отверстие для проволоки, на которой будет закреплён вытеснитель. Оставьте кнопку в отверстии, пока не придёт время вставить проволоку. [Проще вместо кнопки взять шило или вязальную спицу. – Прим. переводчика]
Шаг 3: Вырезаем и сверлим крышку от бутылки
Просверлите отверстия диаметром 2 мм (для поворотной оси рычагов) в обеих стенках крышки, а также отверстие в донышке крышки (для проволоки, держащей вытеснитель).
Затем вырежьте обе стороны крышечки, придав им изогнутую форму. Это делается потому, что иногда держатель проволоки отходит в сторону и задевает крышечку. Это больше раздражает, чем доставляет хлопоты, но всё равно лучше этого избежать. Кроме того, я думаю, что так лучше смотрится. Я пользовался хозяйственными ножницами – они очень хорошо режут толстый пластик.
Теперь снимите диафрагму с баночки и натяните её снова, но так, чтоб вулканизированная резина находилась внутри банки. Приклейте крышечку к диафрагме, на ту сторону, где нет резины. Я слегка подшлифовал крышечку, потому что клей не схватывался с пластиком. При этом кнопка должна остаться на месте, чтоб все отверстия, через которые будет продета проволока, находились на одной линии.
Шаг 4: Сверлим отверстия для подшипников
Я взял длинное 3,5 мм сверло, чтоб просверлить отверстия для подшипников. Я сверлил на глаз, измерять и вычислять тут не обязательно. Они должны быть в верхней части баночки, там, где стенки скошены. Убедитесь в том, что они находятся на одном уровне.
Шаг 5: Вырезаем смотровое окошко
Обозначьте круг примерно в центре баночки, с тем расчётом, чтоб через него можно было видеть рычаги и вытеснитель. Можно и не круг, просто так легче вырезать.
Шаг 6: Сверлим электрические клеммы
Теперь вам нужно где-нибудь достать электрические клеммы и удалить с них пластиковую защиту. Лучший способ это сделать – открутить винты, насколько возможно, и отогнуть пластик плоскогубцами.
Теперь просверлите отверстие диаметром 2 мм прямо через конец каждой из них, как показано на картинке. Вы должны просверлить три из них. Чтобы удобнее было сверлить, я держал их плоскогубцами.
Кроме того, необходимо оставить две клеммы непросверленными.
Шаг 7: Делаем рычаги
Для рычагов я использовал медную проволоку диаметром около 1,88 мм — вы можете использовать старые спицы или стальную проволоку, если у вас нет медной. Я использовал медную, потому что её легче гнуть и вообще, она мне нравится. Если вам нужно выпрямить проволоку, можно зажать один конец в дрель, а другой захватить плоскогубцами — вращение дрели должно выпрямить проволоку. На всякий случай защитите лицо и руки – проволока может выскользнуть и поранить вас.
Ниже представлены фотографии каждого шага изготовления рычагов. Центральный участок должен выступать примерно на 20мм, а два боковых — на 5мм каждый, но особой точности тут не требуется. Центральный участок располагается под углом 90 градусов к боковым — это лучший угол для такого двигателя.
Шаг 8: Изготавливаем подшипники
Я использовал два велосипедных ниппеля для изготовления подшипников. Вы можете найти их в магазинах или снять со старых велосипедных колёс.
Проверьте отверстия – возможно, их совсем не обязательно сверлить.Я просверлил ниппели насквозь двухмиллиметровым сверлом.
Шаг 9: Устанавливаем рычаги и подшипники
Теперь вы можете установить рычаги. Например, через смотровое окошко. Если вы не можете их вставить, подтачивайте один конец проволоки до тех пор, пока она не войдёт в подшипник. Оставьте один конец проволоки подлиннее – потом вы закрепите на нём маховое колесо. Подшипники должны очень плотно сидеть в предназначенных для них отверстиях, но если они «плавают», вы можете их приклеить.
Шаг 10: Делаем вытеснитель
Вытеснитель я сделал из стальной полировочной ваты, обмотанной вокруг куска стальной проволоки. Согните небольшой крюк в конце проволоки и намотайте на неё стальную вату. Как только вы приблизитесь к размеру баночки из-под колы, обрежьте вату. Обрежьте вату так, чтоб вытеснитель был не более 2 дюймов (около 5 см) высотой. Другой конец проволоки смотайте в спираль, так, чтоб нельзя было вытащить её из мотка стальной ваты. Также обрежьте моток ваты так, чтоб его верхняя часть была скошена так же, как и стенки банки.
Проверьте положение вытеснителя в банке — он должен свободно падать под собственным весом. Попробуйте сделать вытеснитель идентичным банке по форме. Когда вы будете довольны движением вытеснителя, привяжите к крюку на проволоке рыболовную леску. Лучше всего добавить немного клея, чтоб узелок не смог сместиться при движении устройства.
Теперь вы можете удалить кнопку из диафрагмы и продеть сквозь неё свободный конец лески так, чтобы вулканизированная резина находилась внутри резервуара.
Шаг 11: Делаем резервуар под давлением.
Вырежьте донышко банки, оставляя примерно 1 дюйм (около 2,5 см) от основания. Поместите вытеснитель и диафрагму в резервуар, а затем установите всё это устройство в конец банки. Убедитесь, что вытеснитель перемещается свободно.
После этого натяните диафрагму. Она должна быть натянута ровно настолько, чтоб не провисать. Смотрите не переборщите, её нельзя натягивать чересчур сильно!Возьмите клемму, которую вы не просверлили, и протяните через неё леску – при этом убедитесь, что вытеснитель находится в нижней части сосуда. Приклейте узелок так, чтоб он не мог двигаться. Смажьте проволоку маслом [я уже начинаю теряться, но там так и написано! – прим. перев.] и убедитесь, что вытеснитель свободно движется и тянет за собой леску.
Шаг 12: Делаем толкательные тяги
Теперь вы можете сделать толчковые стержни, соединяющие диафрагму с рычагами. Начните с куска медной проволоки (около 15см в длину), протяните его через два отверстия в стенках бутылочной крышечки. Затем загните проволоку внутрь. Вам нужно будет отрезать её, оставив концы такой длины, чтоб они доставали до клемм, обращённых вниз. Убедитесь в том, что проволока свободно вращается в отверстиях.
Шаг 14: Делаем маховик
Для того, чтобы сделать маховик, я использовал сантиметровый кусок деревянного стержня 20 мм в диаметре. Я вставил его в центр трёх старых компакт-дисков. Стержень даже оказался слишком широким, и мне пришлось его немного подточить. Просверлите отверстие диаметром 2 мм сквозь центр стержня. Рядом с ним, ближе к внешней стороне, проделайте другое отверстие – диаметром около 3 мм, глубиной 5 мм. Оно нужно для того, чтоб продеть в него проволоку, удерживающую рычаги, после того, как вы её согнёте. Диски, если они будут плохо держаться, можно просто приклеить.
Шаг 14: Прикрепляем маховик
Маховик держится за счёт крюка, согнутого на конце коленчатого вала. Крюк вставляется в дополнительное отверстие, просверленное в деревянном стержне.
Шаг 15: Собираем всё вместе и находим баланс
Теперь вы можете собрать все части воедино. Банка с рычагами вставляется в верхнюю часть сосуда под давлением. Лучше всего вставлять банку снизу, потому что иначе вы рискуете помять или сломать основную ёмкость. Вам необходимо вдавить её примерно на 4 мм.
Первое, что нужно сделать, это присоединить и сбалансировать вытеснитель. Я отрезал кусочек медной проволоки (около 30 мм), чтоб подсоединить проволоку, удерживающую вытеснитель, к одному из рычагов. Это нужно затем, чтоб нижняя клемма могла двигаться вверх-вниз и удерживать вытеснитель от ударов по верхней или нижней части сосуда. [Боже, храни королеву! Я надеюсь, что вы понимаете, о чём тут речь. – прим. перев.] Когда вы присоедините вытеснитель, можно добавить противовес к маховику. Противовес должен тянуть рычаг, соединённый с вытеснителем, в горизонтальное положение – убедитесь, что это так. В моём случае противовес сделан из монетки.
Толчковые стержни ввинчиваются во внешние ниппели. Установите рычаги в самое нижнее положение и закрепите стержни в ниппелях.
Шаг 16: Делаем топку
Для топки я взял жестяную баночку из-под сиропа, у которой есть окантовка на крышке и донышке.
Вырежьте спереди отверстие в виде арки и просверлите 8 отверстий диаметров 8 мм для вентиляции.
Вы также можете использовать любую жестяную банку, сопоставимую по диаметру с баночкой из-под колы. Главное – вырежьте в ней отверстие.
Шаг 17: Прикрепляем окантовку
Чтоб никто не порезался об острые края смотрового окошка, я сделал для него окантовку из оболочки электрического кабеля. Я разрезал её по центру, вынул провод и приклеил оболочку на края отверстия.
Шаг 18: Вот и готово! Тестируем и ищем неисправности
Наконец вы можете испытать двигатель! Зажигаем свечу и пробуем! Надеемся, что он заработает с первого раза. Если нет – вот пара советов, которые могут помочь. Не забудьте хорошенько смазать все движущиеся части – это поможет механизму двигаться более плавно.
Утечки воздуха: Если вы подозреваете утечки воздуха, можно поместить всю конструкцию в горячую воду, и любая утечка тут же станет очевидной. Именно в горячую воду! Это важно, поскольку воздух внутри начнёт расширяться, и утечка скорее обнаружится. Не забудьте потом тщательно просушить двигатель и откачать воду, иначе образующийся пар просто разорвёт баночку.
Слишком много трения: достаточно ли свободно двигается механизм? Определённое сопротивление со стороны диафрагмы будет наблюдаться всегда, но если вы попытаетесь раскрутить маховик рукой, он должен свободно повернуться один-два раза.
Двигатель чересчур герметичен: Если двигатель прекрасно герметичность, то воздух в неподвижном пространстве будет расширяться и мешать движению. Симптомом этого является выпуклость диафрагмы. Проблема решается так: подложите под край диафрагмы кусочек лески, это создаст небольшой люфт, и избыточного давления можно будет избежать. Со временем отверстие, через которое проходит проволока вытеснителя, расширится, и вы сможете убрать искусственный люфт. Если вы сделали такой люфт, не наполняйте промежуток между двух банок водой, потому что она начнёт просачиваться.
Шаг 19 [Опционально] Добавляем кожух водяного охлаждения Вы можете заставить свой двигатель работать лучше, добавив кожух охлаждения для увеличения разности температур. Для этого вам понадобится консервная банка диаметром немного больше, чем баночка из-под колы.
Нарисуйте круг на дне банки и вырежьте его хозяйственными ножницами. Возможно, придётся отполировать края отверстия. Поместите сосуд под давлением в подготовленную консервную банку и запечатайте водостойким силиконовым герметиком.
samodelki-doma.at.ua
