Двигатель Андреева и Меркулова двухстороннего действия. Двигатели внешнего сгорания

  

Вся электронная библиотека >>>

 Двигатель >>>

   

 

Необычные двигатели


Раздел: Техника

 

Двигатель Андреева и Меркулова двухстороннего действия

  

Когда рабочий ход с одной стороны поршня заканчивается, тепловые трубки «перекачивают» избыток тепла в противоположную камеру нагрева. Тем самым температура зоны нагрева выравнивается и ее можно существенно повысить. Двухсторонним действием новый «стирлинг» обязан механизму С. Баландина. Из всех известных только механизм С. Баландина позволяет осуществить двухстороннее действие с максимальной выгодой при минимальном увеличении габаритов и максимально возможном механическом КПД.

В двигателе Андреева—Меркулова поршни-вытеснители 2 и основные рабочие поршни 1 установлены в отдельных цилиндрах, а с каждой стороны поршня расположена самостоятельная камера. Камеры попарно соединены между собой трубопроводами, на которых укреплены ребра холодильников. В каждой паре камер осуществляется цикл одноцилиндрового «стирлинга».

На схеме, иллюстрирующей принцип действия одноцилиндрового «стерлинга» (см.  14), хорошо видна асинхронность движения поршней, обеспечиваемая па- раллелограммным механизмом. Тот же эффект достигается и в бесшатунном механизме С. Баландина и в любом другом многошатунном механизме, если шейки коленчатого вала сместить на некоторый угол.

Коэффициент полезного действия уже построенных двигателей внешнего сгорания достигает 40%. По расчетам В. Андреева и А. Меркулова повысить его минимум на 15% можно, только применив тепловые трубки. Не меньше даст механизм С. Баландина. Реальный КПД машины приблизится к теоретическому— 70%? Это почти вдвое выше, чем у лучших ДВС нашего времени. Прибавьте сюда «стерильность» двигателя Стерлинга.

За рубежом испытывали двигатель внешнего сгорания для легкового автомобиля. Оказалось, что концентрация СО в выхлопных газах понизилась в 17—25 раз, окислов азота — почти в 200 (!), углеводородов — в 100 раз.

«Стерлинг», спроектированный В. Андреевым и А. Меркуловым, при мощности 50 л. с. весит 70 кг, или 1,4 кг/л. с. — на уровне лучших образцов карбюраторных автомобильных двигателей. И это не преувеличение. В результате использования механизма С. С. Баландина сократился габарит, а от -давления в картере авторы избавились установкой на штоке перекатывающейся резиновой мембраны, которая способна выдерживать давления до 60 кг/см2 (обычно в запоршневом пространстве этих двигателей около 40 кг/см2). Тепловые трубки увеличили мощность при тех же габаритах. Вскоре после получения авторского свидетельства изобретатели обнаружили выданный чуть позднее фирме «Дженерал моторе» патент США, где оговорено применение тепловых трубок для подвода тепла внутрь двигателя внешнего сгорания. Смысл один, суть несколько разная.

Двигатели внешнего сгорания известны более 150 лет. Коэффициент полезного действия первого из них был равен 0,14%! Можно сказать, что родились они раньше времени. Существенные недостатки долгое время держали их на «задворках». Всплески технической мысли, подобные идее В. Андреева и А. Меркулова, открывают перед ними зеленую улицу.

Существует и другой интереснейший путь приближения эффективности «стерлингов» к теоретической, также найденный советскими учеными — сотрудниками Института ядерной энергетики АН БССР. В ряде авторских свидетельств № 166202, 213039, 213042, 201434. авторами которых являются И. М. Ковтун, Б. С. Стрчкин, А. Н. Наумов, С. Л. Косматов, излагаются способы, позволяющие обойти вековечный запрет термодинамики и построить тепловые машины с эффективностью выше, чем у цикла Карно. Это утверждение, опровергающее азбучные истины, известные всем теплотехникам, звучит на первый взгляд парадоксально. И вместе с тем такие машины возможны. Во всех без исключения фундаментальных трудах, посвященных тепловым машинам, предполагается, что свойства рабочих тел — газов во время работы не меняются. Суть пути, предложенного белорусскими учеными, — изменение этих свойств. Последнее возможно, если во время цикла в рабочих газах или их смесях происходят обратимые химические реакции. Так, например, термический КПД турбины может быть увеличен втрое, если при нагреве рабочее тело будет диссоциировать, а при бхлаждении рекомби- нировать. Такими телами могут быть газообразная сера, йод, окислы азота, кобальт, треххлористый алюминий.

В частности, треххлористый алюминий уже сейчас рассматривается как перспективное рабочее тело для «гелиостирлингов», работать которым предстоит в космосе. Главная проблема при этом — отвод тепла от холодильника. Иного пути, чем излучение тепла в пространство, там нет. Чтобы этот процесс был эффективным, температура холодильника-радиатора должна быть достаточно высокой, не менее 300° С. Верхний же предел температуры такой же, как на Земле: от 600 до 800° С. Его ограничивает теплостойкость существующих материалов. В этих условиях эффективность обычного «стирлинга» существенно снижается, а применение диссоциирующего газа позволит не только в 2—3 раза увеличить мощность, но и примерно вдвое повысить КПД.

Несомненно, что от таких преимуществ грех отказываться и на Земле. Поэтому тем, чья деятельность связана с тепловыми машинами, можно порекомендовать внимательнейшим образом изучить работы белорусских ученых. В них таятся и возможность создания крупных тепловых машин с КПД, близким к 100%, и база для постройки автомобильных двигателей внешнего сгорания невиданной экономичности.

Первые положительные результаты уже имеются. Голландские инженеры заставили рабочее тело холодильной машины, работающей по циклу Стирлинга, совершать фазовые превращения и вдвое увеличили ее холодопроизводительность. Теперь дело за двигатели- стами!

 

 

СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ:  Необычные двигатели

 

Смотрите также:

 

...представляет собой поршневой двигатель внешнего сгорания...

Для идеального двигателя результирующая полезная: работа будет представлена разностью между работой расширения и работой сжатия.

 

Двигатель внутреннего сгорания ДВС

Существует два типа двигателей внутреннего сгорания — бензиновые и дизели. Бензиновые двигатели внутреннего сгорания работают на жидком топливе (бензине, керосине и т. п...

 

Двигатель Стирлинга. Двигатель Стирлинга представляет...

Двигатель Стирлинга представляет собой поршневой двигатель внешнего сгорания, использующий газ в качестве рабочего тела.

 

Другие типы двигателей

В течение всей истории развития автомобиля наблюдались попытки применения других типов двигателей, в том числе газотурбинного, роторного, парового, Стирлинга и многих других.

 

Пружинные двигатели. Двигатели для моделей

Пружинные двигатели. В качестве таких двигателей можно использовать пружинные механизмы старого будильника или пружинные механизмы из набора «Конструктор» № 4.

 

Двигатель Стирлинга. «Вапайп» (испаритель топлива на основе тепловой...

Двигатель Стирлинга. Двигатель Стирлинга представляет собой поршневой двигатель внешнего сгорания, использующий газ в качестве рабочего тела.