Двигателей стирлинга

Общее описание двигателей Стерлинга 53

Изготовители двигателей Стерлинга часто применяют обозначения 4-235, 1-98 и т. п., чтобы идентифицировать свои двигатели, и это весьма удобный способ. Первая цифра обозначает число цилиндров, а следующее за ней число — рабочий объем одного цилиндра в кубических сантиметрах. Ромбический привод показан на рис. 1.49. С механизма сняты синхронизирующие шестерни.

наибольший интерес именно к этому виду двигателей из-за присущей ему конструктивной симметрии. Однако фирма «Дженерал моторе» исследовала и другие виды двигателей. В первоначальном варианте квадратной четверки использовался привод типа «косая шайба», и работы по совершенствованию двигателя с таким приводом продолжались с 1966 по 1978 г., когда фирма «Форд» (США) прекратила работы по программе автомобильных двигателей Стерлинга. Последний двигатель 4-215, созданный по этой программе, показан на рис. 1.61. Этот двигатель развивал мощность 130 кВт и предназначался для установки на-автомобили среднего класса (так называемые семейные автомобили). Как видно из продольного разреза и общего вида двигателя (рис. 1.61), расположение цилиндров по принципу квадратной четверки позволяет использовать один общий источник нагрева; вся конструкция получается весьма компактной и выглядит достаточно привлекательной.

Потенциальные изготовители двигателей Стерлинга в большей степени заинтересуются предполагаемой стоимостью этих двигателей, предназначенных для использования на автомобилях. Стоимость изготовления, приведенная в табл. 1.10, учиты-

Общее описание двигателей Стерлинга 139

Общее описание двигателей Стерлинга 143

Общее описание двигателей Стерлинга 147

Общее описание двигателей Стерлинга 149

Общее описание двигателей Стерлинга 151

Общее описание двигателей Стерлинга 167

Общее описание двигателей Стерлинга 191

С середины XX в. указанные преимущества двигателей Стирлинга вызвали к ним повышенный интерес, и на первый план была поставлена задача создания действующих и конкурентоспособных двигателей. При этом многие технические решения, оправдавшие себя при конструировании двигателей внутреннего сгорания, газовых и паровых турбин, оказались непригодными из-за специфических условий работы деталей и узлов в двигателе Стирлинга. Ряд агрегатов и систем (нагреватель, механизмы отбора мощности, системы уплотнений и др.) пришлось создавать заново, так как им не было аналогов.

В процессе конструирования и доводки двигателей Стирлинга все сильнее ощущалась нехватка в теоретических и экспериментальных исследованиях в области прикладной термодинамики, нестационарной газодинамики, конвективного теплообмена при быстром изменении направления течения. Выявилась необходимость комплексного решения термодинамических, газодинамических, тепловых, механических и технологических проблем. Однако в большинстве работ, посвященных этим проблемам, рассматривались, как правило, сугубо специальные вопросы, а немногие работы общего характера велики по объему и в целом трудны для понимания.

Авторы оптимистично смотрят на перспективы двигателей Стирлинга и считают, что сконструировать работоспособный двигатель хотя и непросто, но вполне возможно, опираясь на прогресс в научном обеспечении разработки этих двигателей и используя достижения в области техники и технологии, связанные с созданием необходимых конструкционных материалов, усовершенствованием компоновочных схем и механизмов привода. Не исключено, что в будущем, как уже неоднократно случалось в истории науки и техники, опыт, накопленный в области создания двигателей Стирлинга, найдет применение, подчас весьма неожиданное, в других областях, например при совершенствовании других тепловых двигателей.

Следует признать удачной структуру книги. Глава 1 позволяет понять общие принципы работы двигателя Стирлинга и особенности его конструкции и представить возможные области его применения. В последующих главах эти вопросы освещены более подробно, чтобы дать возможность читателю глубже познакомиться с теоретическими основами двигателя (гл. 2), методами расчета и конструирования двигателей (гл. 3), конструкцией действующих двигателей (гл. 4), нестандартными источниками энергии (гл. 5), и другими проблемами. Книга отличается живым языком и четким изложением материала. Авторы, с одной стороны, достаточно подробно анализируют сложные процессы, с которыми приходится сталкиваться при создании двигателей Стирлинга, а с другой — возбуждают ин-

Общее описание двигателей Стирлинга

Настоящая глава является существенной частью всей книги и содержит общее описание двигателей Стирлинга. При этом была предпринята попытка систематизировать основные принципы их работы и особенности конструкции.

Цель книги — дать общее представление о двигателях Стирлинга. Она предназначена для специалистов — инженеров и работников промышленности, заинтересованных в приобретении более глубоких знаний по этому вопросу и в то же время не имеющих возможности тратить усилия и время на выискивание нужных сведений в многочисленных публикациях и на изучение пространных докладов и отчетов. В соответствии с нашими намерениями, изложенными в предисловии, настоящая глава включает краткое предварительное изложение основных вопросов; в последующих главах эти вопросы рассматриваются более подробно, описывается практическое применение двигателей Стирлинга и дается характеристика современного состояния конструкторских и исследовательских работ. Там, где это необходимо, выделяются основные тезисы, которые располагаются, как правило, в начале каждой главы или раздела. В разд. 1.2 дается перечень основных принципов работы и отличительных особенностей двигателя Стирлинга. Этот перечень связан ссылками с остальной частью книги, что дает возможность читателю изучать ее в выбранной им последовательности. В литературе, посвященной двигателям Стирлинга, читатель не найдет ни устоявшейся терминологии, ни стандартных обозначений. Лишь некоторые авторы пытались упорядочить применение определений и символов; нам известна по крайней мере одна такая попытка, предпринятая Уокером [1]. Поэтому там, где это возможно, мы использовали общепринятую в настоящее время терминологию или по крайней мере не противоречащую ей. В тех случаях, где предлагаемая терминология могла бы вызвать неоднозначное толкование, для облегчения понимания дается пояснение терминов. Перечень предлагаемых терминов и определений приведен в приложении В.

Общее описание двигателей Стирлинга 13

Мы решили не включать в книгу перечень примерно 1500 работ, на которые можно было бы сослаться при изложении материала, однако в каждой главе привели список литературы, с которой необходимо ознакомиться прежде, чем начинать какую-либо работу в данной области. Более того, учитывая, что ученым и исследователям нужна иная литература, нежели лицам, рассматривающим возможность практического использования двигателей Стирлинга, в гл. 7 даны отдельные списки рекомендуемой литературы.

Общее описание двигателей Стирлинга 15

24. Для двигателя Стирлинга требуется система охлаждения почти вдвое большего объема, чем для сравнимых дизельного или бензинового двигателей (разд. 1.6).