もちろん、この中国のオンライン ストアなどで、スターリング エンジンの美しい工場モデルを購入することもできます。 しかし、時には即興的な手段からでも、自分自身を創造して何かを作りたいと思うことがあります。 当社の Web サイトには、これらのモーターを製造するためのいくつかのオプションがすでに掲載されており、この出版物で完全なオプションを確認してください。 シンプルなオプション家で作りました。
以下の3つのDIYオプションをチェックしてください。
ドミトリー・ペトラコフ、人気の要望により撮影 ステップバイステップの説明サイズと熱消費量に応じて強力なスターリング エンジンを組み立てる場合。 このモデルは、すべての視聴者がアクセスでき、広く普及している、誰もが入手できるマテリアルを使用しています。 著者は、このデザインのスターリングを扱った長年の経験に基づいて、このビデオで紹介されているすべてのサイズを選択しました。そして、この特定の標本にとって、それらは最適です。
このモデルでは、すべての視聴者がアクセスでき、誰でも入手できる広範なマテリアルが使用されています。 このビデオで紹介されているすべてのサイズは、このデザインのスターリングを使用した長年の経験に基づいて選択されており、この特定の標本にとっては最適です。
感覚とセンスとアレンジで。
スターリング モーターが負荷 (ウォーター ポンプ) で動作中。
実用的なプロトタイプとして組み立てられたウォーターポンプは、スターリングエンジンと連携して動作するように設計されています。 ポンプの特徴は、その動作を実行するために必要なエネルギーが少ないことにあります。この設計では、エンジンの動的内部作動容積のごく一部のみを使用するため、その性能への影響は最小限に抑えられます。
ブリキ缶から作ったスターリングモーター
これを作るには、缶詰、発泡ゴムの小片、CD、ボルト 2 本、ペーパー クリップなどの入手可能な材料が必要です。
発泡ゴムは、スターリング モーターの製造に使用される最も一般的な材料の 1 つです。 エンジンディスプレーサーはそれから作られています。 発泡ゴムから円を切り出し、直径を 2 ミリメートル小さくしました。 内径缶詰で、高さは半分より少し強くらいです。
カバーの中央にドリルで穴を開け、そこにコネクティングロッドを挿入します。 コネクティングロッドのスムーズな動きを確保するために、ペーパークリップからスパイラルを作成し、それをカバーにはんだ付けします。
真ん中の発泡ゴムの発泡円をネジで貫通し、上部をワッシャーで固定し、下部をワッシャーとナットで固定します。 この後、最初にまっすぐにして、ペーパークリップをはんだ付けによって取り付けます。
次に、ディスプレーサを蓋に事前に開けた穴に差し込み、蓋と瓶を気密にはんだ付けします。 ペーパークリップの端に小さな輪を作り、蓋にドリルで別の穴を開けますが、最初の穴よりも少し大きくなります。
はんだ付けを使ってブリキの筒を作ります。
完成したシリンダーをはんだごてを使用して缶に取り付け、はんだ付け場所に隙間が残らないようにします。
ペーパークリップからクランクシャフトを作ります。 膝の間隔は90度である必要があります。 円柱よりも上にある膝の高さは、他の膝よりも 1 ～ 2 mm 大きくなります。
ペーパークリップを使ってシャフトのスタンドを作ります。 膜を作ります。 これを行うには、シリンダーを取り付けます プラスチックフィルム、少し内側に押し込み、シリンダーにネジで固定します。
膜に取り付ける必要がある接続ロッドをペーパークリップから作成し、ゴムに挿入します。 コネクティングロッドの長さは、底部が 死点シャフトでは、膜がシリンダーの内側に引っ張られ、上部では逆に伸ばされました。 2本目のコンロッドも同様に取り付けます。
コネクティングロッドをゴムで膜に接着し、もう一方をディスプレーサに取り付けます。
はんだごてを使用してペーパークリップの脚を缶に取り付け、フライホイールをクランクに取り付けます。 たとえば、CD を使用できます。
スターリングエンジンは自作です。 あとは瓶の下に熱を加え、キャンドルに火をつけるだけです。 数秒後、フライホイールを押します。
簡単なスターリングエンジンの作り方（写真とビデオ付き）
www.newphysicist.com
スターリングエンジンを作ってみましょう。
スターリング エンジンは、さまざまな温度で空気またはその他のガス (作動流体) を周期的に圧縮および膨張させることによって動作する熱機関であり、熱エネルギーが正味で変換されます。 機械的な仕事。 より具体的には、スターリング エンジンは、次の機能を備えた再生熱エンジンです。 閉ループ常にガス状の作動流体を使用します。
スターリングエンジンにはさらに多くの機能があります 高効率と比べて 蒸気機関効率は 50% に達します。 また、静かに動作することができ、ほぼすべての熱源を使用できます。 熱エネルギー源は、オットー サイクル エンジンやディーゼル サイクル エンジンの場合のように内燃を通じてではなく、スターリング エンジンの外部で生成されます。
スターリングエンジンと互換性があります 代替エネルギー源と再生可能エネルギー源、従来の燃料の価格が上昇し、石油埋蔵量の枯渇や石油資源の枯渇などの問題を考慮すると、それらはますます重要になる可能性があります。 気候の変化。
このプロジェクトで皆様にお届けするのは、 簡単な指示非常にシンプルなものを作成するには エンジン DIY 試験管と注射器を使ったスターリング .
簡単なスターリング エンジンの作り方 - ビデオ
スターリングモーターの部品と作り方
1. 広葉樹または合板
これがエンジンの基礎となります。 したがって、エンジンの動きに対応できる十分な剛性が必要です。 次に、写真のように小さな穴を3つ開けます。 合板や木材などを使用することもできます。 
2.大理石またはガラス玉
スターリング エンジンでは、これらのボールが重要な機能を果たします。 このプロジェクトでは、大理石が熱風を追い出す役割を果たします。 温かい側試験管を低温側に置きます。 大理石が熱気を追い出すと冷却されます。
3. スティックとネジ
ピンとネジを使用して試験管を快適な位置に保持し、中断することなくあらゆる方向に自由に動かすことができます。
4. ゴム片
消しゴムを買って切ってみる 以下のフォーム。 試験管をしっかりと保持し、密閉性を維持するために使用されます。 チューブの口部に漏れがないこと。 この場合、プロジェクトは成功しません。
5. シリンジ
注射器は最も重要かつ可動部品の 1 つです。 シンプルなエンジンスターリング。 プランジャーがバレル内で自由に移動できるように、シリンジ内に潤滑剤を追加します。 試験管内で空気が膨張すると、ピストンが押し下げられます。 その結果、シリンジバレルが上方に移動します。 同時にビー玉はこちらに向かって転がっていきます ホットサイド試験管に熱を移し、熱気を押しのけて冷却（体積の減少）させます。
6. 試験管 試験管は、単純なスターリング エンジンの最も重要で動作するコンポーネントです。 試験管は耐熱性の高い特定の種類のガラス（ホウケイ酸ガラスなど）でできています。 そのため、高温まで加熱することができます。
スターリングエンジンはどのように動作するのでしょうか?
スターリングエンジンは単純だという人もいます。 これが本当であれば、物理学の偉大な方程式 (例: E = mc2) と同じように、それらは単純です。表面的には単純ですが、より奥深く、より複雑で、理解するまでは非常に混乱する可能性があります。 スターリング エンジンは複雑であると考えるほうが安全だと思います。多くの非常に悪質な YouTube ビデオでは、スターリング エンジンを非常に不完全で満足のいく方法で簡単に「説明」する方法が示されています。
私の意見では、単にスターリング エンジンを組み立てたり、外側からどのように動作するかを観察したりするだけでは、スターリング エンジンを理解することはできません。エンジンが通過するステップのサイクル、内部のガスに何が起こるか、どのように異なるのかについて真剣に考える必要があります。従来の蒸気エンジンで何が起こるかから。
エンジンの作動に必要なのは、高温部分と低温部分の温度差だけです ガス室。 工場出荷時のエンジンは数百度の温度差があっても動作する可能性がありますが、モデルは 4 °C の温度差でのみ動作できるように構築されています。 これらのエンジンは、 効果的なフォーム内燃エンジン。
スターリングエンジンと集中エンジン 太陽光エネルギー
スターリング エンジンは、熱エネルギーを発電機を駆動できる運動に変換する優れた方法を提供します。 最も一般的な設計は、放物面鏡の中心にモーターを配置することです。 追跡装置にはミラーが取り付けられます。 太陽の光エンジンに焦点を当てた。
*受信機としてのスターリングエンジン
学生時代に凸レンズで遊んだことがある人もいるかもしれません。 太陽エネルギーを集めて紙やマッチを燃やすのですよね？ 新しいテクノロジーは日々開発されています。 集光型太陽熱エネルギーは、近年ますます注目を集めています。
上のビデオは、ディスプレーサとしてガラスビーズを使用し、強制ピストンとしてガラス注射器を使用した単純な試験管モーターの短いビデオです。
この単純なスターリング エンジンは、ほとんどの学校の理科実験室で入手可能な材料から作られており、単純な熱エンジンの実証に使用できます。
サイクルあたりの圧力と体積の関係図
プロセス1→2 試験管のホットエンドで作動ガスが膨張し、熱がガスに伝わり、ガスが膨張して体積が増加し、シリンジのプランジャーを押し上げます。
プロセス 2 → 3 ビー玉が試験管の熱い端に向かって移動すると、ガスが試験管の熱い端から冷たい端に押し出され、ガスの移動に伴って熱が試験管の壁に伝わります。
プロセス3→4 作動ガスから熱が奪われて体積が減少し、シリンジのピストンが下降します。
プロセス4→1でサイクルが完了します。 作動ガスは、ビー玉が移動するにつれて試験管の冷たい端から熱い端に移動し、移動中に試験管の壁から熱を受け取り、それによってガスの圧力が増加します。
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スターリングエンジンの動作説明。
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まずはフライホイールのマーキングから始めます。
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６ホール失敗した。 穴は小さく、穴の間の体は薄いことがわかります。
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クランクシャフトのカウンターウェイトを一度に研ぎます。 ベアリングが圧入されます。その後、ベアリングが押し出され、その位置に M3 ネジが切られます。
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私はフライス加工しましたが、ヤスリを使っても良いでしょう。
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これはコンロッドの一部です。 残りはPSRで半田付けします。
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シーリングワッシャーの上でリーマーを使用して作業します。
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スターリングベッドの穴あけ。 ディスプレーサと作動シリンダーを接続する穴。 M6ネジ用の4.8ドリル。 その後、それをオフにする必要があります。
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作動シリンダーライナーにリーマ加工用の穴あけ加工。
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M4ネジ用の穴あけ加工。
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それはどのように行われたのか。
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寸法は変換を考慮して示されています。2 つの 10 mm シリンダーとピストンのペアが作成されました。 そして15mmずつ。 シリンダーを15mmに設定した場合は両方ともテストされました。 ピストンストロークは11～12mmとなります。 そしてそれは機能しません。 ただし10mm。 ストローク24mm。 ちょうどいい。
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コネクティングロッドの寸法 Ф3mmの真鍮線がハンダ付けされています。
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コネクティングロッド取り付けアセンブリ、ベアリング付きバージョンは機能しませんでした。 コネクティングロッドが締め付けられると、ベアリングが変形し、さらなる摩擦が発生します。 ベアリングの代わりにAlを作りました。 ボルト付きブッシュ。
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一部の部品の寸法。
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フライホイールの寸法。
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シャフトへの取り付け方法やジョイントのサイズにより異なります。
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クーラーと燃焼室の間に2〜3mmのアスベストガスケットを配置します。 また、両方の部品を固定するボルトの下に、パロナイトガスケットまたは熱伝導率の低いものを配置することをお勧めします。
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ディスプレーサはスターリングの心臓部であり、軽くて熱伝導が少ない必要があります。 ストックは同じ古いハードドライブから取得されました。 非常に適した硬化クロムメッキのリニアモーターガイドです。 糸を切るために、濡れた布を真ん中に巻き、端が赤くなるまで加熱しました。
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作動シリンダー付きコンロッド。 全長108mm。 このうち 32mm は直径 10mm のピストンです。ピストンがシリンダー内にスムーズに移動し、目立った擦り傷はありません。確認するには、下から指でしっかりと閉じ、上からピストンを挿入します。ゆっくり。
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これを計画していましたが、途中で変更がありました。 作動シリンダーのストロークを調べるために、ディスプレーサーを冷凍室に移動し、作動シリンダーを25 mm延長します。 作動シリンダーの下に定規を注意深く置き、データを記憶します。 。 ディスプレーサを急激に押し込むのですが、作動するシリンダーがどれだけ動くかというこの大きさが非常に重要な役割を果たします。
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作動シリンダーの様子。 コネクティングロッドの長さは83mm。 ストロークは24mmです。ハンドルはM4ネジでシャフトに取り付けられています。 彼の頭が写真に写っています。 このようにして、ディスプレーサコンロッドのカウンタウェイトが取り付けられます。
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ディスプレーサコンロッドを見た図 ディスプレーサを含む全長は214mmです。 コネクティングロッドの長さは75mm。 ストローク24mm。 Uの溝に注目 比喩的な形パワーテイクオフ用に作られたもので、フライホイールパイロンの寸法は68x25x15です。 上部は片側の深さ7mm、長さ32mmまでフライス加工されており、ベアリングの中心は底部から55mmの位置にあります。 パイロンの中心間距離は126mmで、下からM4ボルト2本で固定されています。
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燃焼室とクーラーのビュー。パイロンの寸法は 47x25x15、着陸用の凹みは 2 本の M4 ボルトでボードに取り付けられています。
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ランプ40mm。 直径高さ35mm。 シャフトに8mm埋め込みます。 中央の下部にはM4ナットがあり、下からボルトで密閉され固定されています。
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完成した外観。 オークベース300x150x15mm。
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ネームプレート。
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長い間探していました 作業図。 見つけたのですが、いつも装備に問題があるか、素材に問題があるかのどちらかで、クロスボウのようにすることにしました。 多くのオプションを検討し、在庫があるものと、自分の機器を使用して何ができるかを考えた後、すぐに寸法を把握しました。 組み立てられたデバイス広すぎて気に入らなかった。 シリンダーフレームを短くする必要がありました。 また、フライホイールは 1 つのベアリング (1 つのパイロン) に配置する必要があります。フライホイール、コネクティング ロッド、カウンターウェイト、シーリング ワッシャー、ランプ、作動シリンダーの材質は青銅です。パイロン、作動ピストン、シリンダー フレーム クーラー、およびネジ付きワッシャーはブロンズです。ヒートチャンバーはアルミニウム製、ディスプレーサーロッドはステンレス製です。 そして、あなたが判断できるようにそれを展示します。
スターリングエンジンは、熱エネルギーを利用して作動するエンジンの一種です。 この場合、エネルギー源はまったく重要ではありません。 重要なことは違いがあるということです 温度体制、この場合、そのようなエンジンが機能します。 ここでは、コカ・コーラの缶からこのような低温エンジンのモデルを作成する方法を見ていきます。
素材と付属品
次に、自宅でエンジンを作成するために必要なものを見てみましょう。 スターリングのために必要なもの:
- バルーン。
- コーラの缶が３本。
- 専用端子、5個(5A)。
- 自転車のスポーク取り付け用ニップル（2個）。
- 金属ウール。
- 長さ 30 cm、断面 1 mm の鋼線。
- 大きな鋼片や 銅線直径1.6～2mm。
- 直径20mm（長さ1cm）の木製ピン。
- ボトルキャップ（プラスチック）。
- 電気配線（30cm）。
- 特殊な接着剤。
- 加硫ゴム（約2センチ）。
- 釣り糸（長さ30cm）。
- バランスをとるためのいくつかの重り (ニッケルなど)。
- CD（3枚組）。
- 特別なボタン。
- 火室を作るためのブリキ缶。
- 耐熱シリコンと水冷用ブリキ缶。
作成プロセスの説明
ステージ 1. 瓶の準備.
まず、缶を2つ取り、切り取ります。 上部。 上部をハサミで切り落とした場合、生じた傷はヤスリで削る必要があります。
ステージ 2. ダイヤフラムを作成します。
ダイヤフラムとして使用できます バルーン加硫ゴムで補強する必要があります。 ボールを切って瓶の上に引っ張る必要があります。 次に、振動板の中央部分に特殊なゴムを接着します。 接着剤が固まった後、ダイヤフラムの中心に、ワイヤーを取り付けるための穴を開けます。 これを行う最も簡単な方法は、組み立てるまで穴に入れたままにしておくことができる特別なボタンを使用することです。
ステップ 3: 蓋を切って穴を開けます。
レバーの回転軸を取り付けるために、カバーの壁にそれぞれ 2 mm の穴を 2 つ開ける必要があります。 蓋の底に別の穴を開ける必要があり、そこにワイヤーを通し、ディスプレーサーに接続します。
最終段階では蓋を切り取る必要があります。 これはディスプレーサワイヤがカバーの端に引っかかるのを防ぐためです。 このような作業には、家庭用ハサミを使用できます。
ステージ 4. 穴あけ。
ベアリング用にジャーに 2 つの穴を開ける必要があります。 私たちの場合、これは 3.5 mm ドリルを使用して行われました。
ステージ 5. 観察窓を作成します。
エンジンハウジングに切り抜き加工が必要です 特別な窓口。 これで、デバイスのすべてのコンポーネントがどのように動作するかを観察できるようになりました。
ステージ6。 端子の改造.
端子を取り出し、そこからプラスチック絶縁体を取り除く必要があります。 それならドリルを持ってやってみましょう 穴を通して端子の端にあります。 合計 3 つの端子に穴を開ける必要があります。 2 つの端子は穴を開けずにそのままにしておきます。
ステージ 7. レバレッジを作成する。
レバーの素材は直径わずか1.88mmの銅線です。 編み針を曲げる方法をインターネットで正確に調べてみる価値があります。 鋼線を使用することもできますが、銅線の方が作業が簡単です。
ステージ 8. ベアリングの製造。
ベアリングを作るには、自転車用ニップルが 2 つ必要です。 穴の直径を確認する必要があります。 著者は 2 mm のドリルを使用して穴を開けました。
ステージ9。 レバーとベアリングの取り付け.
レバーは観察窓から直接設置できます。 ワイヤーの一方の端は、フライホイールがその上に乗るように長くする必要があります。 ベアリングはしっかりと固定されている必要があります 適切な場所。 遊びがある場合は接着可能です。
ステージ 10. ディスプレーサの作成。
ディスプレーサは研磨用のスチールウールを使用しています。 ディスプレーサを作るには、鋼線を取り出し、その上にフックを作成し、その後、一定量の脱脂綿をワイヤに巻き付けます。 ディスプレーサは、ジャー内でスムーズに移動できるように、同じサイズでなければなりません。 ディスプレーサ全体の高さは 5 センチメートルを超えてはなりません。
綿ウールの片側の端に綿毛から出ないようにワイヤーの螺旋を作る必要があり、ワイヤーの反対側にループを作ります。 次に、このループに釣り糸を結び、その後、ダイヤフラムの中央部分を通して釣り糸を引き込みます。 加硫ゴムは容器の中央にある必要があります。
ステージ 11. 圧力タンクの作成
底から約2.5 cmが残るように、瓶の底を特定の方法でカットする必要があります。 ディスプレーサはダイヤフラムとともにタンクに移動する必要があります。 この後、この機構全体が缶の端に移されます。 ダイヤフラムを少し締める必要があります垂れないように。
次に、穴が開けられていない端子を取り出し、そこに釣り糸を通す必要があります。 結び目は動かないように接着する必要があります。 ワイヤーにはオイルを適切に塗布し、同時にディスプレーサーがワイヤーを簡単に後ろに引っ張ることができることを確認する必要があります。
ステージ 12. プッシュロッドを作成します。
これらの特別なロッドはダイヤフラムとレバーを接続します。 これは長さ15cmの銅線から作られています。
ステージ13。 フライホイールの作成と取り付け
フライホイールを作るには、3 枚の古い CD を使用します。 木の棒を中心にしてみましょう。 フライホイールを取り付けた後、フライホイールが脱落しないようにクランクシャフトロッドを曲げてください。
最終段階では、機構全体が完全に組み立てられます。
最後のステップ、Firebox の作成
これで、エンジン作成の最後のステップに到達しました。
かつて有名だったスターリングエンジンは、次のような理由で長い間忘れ去られていました。 広く普及している別のエンジン（内燃機関）。 しかし今日、私たちは彼について聞くことが増えています。 もしかしたら、彼にはもっと人気が出て、現代社会の新たな変化の中で自分の居場所を見つけるチャンスがあるのではないだろうか？
話
スターリングエンジンは19世紀初頭に発明された熱機関です。 明らかなように、著者はロバートという名のスターリングというスコットランド出身の司祭でした。 この装置は外燃機関であり、密閉された容器内で物体が動き、その温度が常に変化します。
別のタイプのモーターの普及により、ほとんど忘れ去られました。 それにもかかわらず、その利点のおかげで、今日、スターリングエンジン（多くのアマチュアが自宅で自分の手でそれを組み立てています）が再び復活しつつあります。
内燃機関との主な違いは、熱エネルギーが外部から来るものであり、内燃機関のようにエンジン自体で生成されるものではないことです。
動作原理
膜、つまりピストンを備えたハウジング内に密閉された空気の容積を想像してみてください。 ハウジングが加熱されると、空気が膨張して働き、ピストンが曲がります。 その後冷却が起こり、再び曲がります。 これが機構の動作サイクルです。
多くの人が自宅で熱音響スターリング エンジンを自作するのも不思議ではありません。 これには、誰の家にもある最低限の道具と材料が必要です。 2つ考えてみましょう 違う方法作成するのがいかに簡単か。
仕事用の材料
スターリングエンジンを自分の手で作るには、次の材料が必要です。
- 錫;
- スチールスポーク。
- 真鍮管;
- 弓のこ。
- ファイル;
- 木製スタンド。
- 金属製のはさみ。
- 固定部品。
- はんだごて;
- はんだ付け。
- 半田;
- 機械。
これですべてです。 残りは簡単なテクニックの問題です。
実行する方法
ベース用の火室と2つのシリンダーがブリキで作られ、自分の手で作られたスターリングエンジンが構成されます。 寸法は、このデバイスが意図されている目的を考慮して、個別に選択されます。 モーターがデモ用に作られていると仮定します。 そうすれば、メインシリンダーの発達は20から25センチメートルになり、それ以上にはなりません。 残りの部分はそれに適応する必要があります。
シリンダーの上部にはピストンを動かすための直径4～5ミリの突起と穴が2つ開けられています。 これらの要素は、クランク デバイスの位置のベアリングとして機能します。
次にモーターの作動液（普通の水になります）を作ります。 円筒にはんだ付けされたブリキが丸められ、パイプ状に成形されます。 穴を開け、長さ25～35センチメートル、直径4～5ミリの真鍮管を挿入します。 最後に、チャンバーに水を満たして、どの程度密閉されているかを確認します。
次はディスプレーサの出番です。 製造のために、木製のブランクが取られます。 この機械を使って正円筒の形を整えます。 ディスプレーサはシリンダの直径よりわずかに小さい必要があります。 最適な高さスターリングエンジンを自らの手で作った後、それを選びます。 なぜなら、オンだから この段階では長さにはある程度の余裕を持たせてください。
スポークはシリンダーロッドになります。 中央揃え 木製コンテナロッドに合わせた穴を開けて差し込みます。 ロッドの上部には、コンロッド装置用のスペースを設ける必要があります。
次に、長さ4.5センチメートル、直径2.5センチメートルの銅管を取り出します。 円形のブリキがシリンダーにはんだ付けされています。 壁の側面に穴を開け、コンテナとシリンダーを接続します。
ピストンも調整済み 旋盤内側から大きなシリンダーの直径まで。 ロッドは上部でヒンジ式に接続されています。
組み立てが完了し、機構の調整が行われます。 これを行うには、ピストンをシリンダーに挿入します。 大きいサイズそして後者を別の小さなシリンダーに接続します。
大きなシリンダーの上にクランク機構が組み込まれています。 エンジン部分をはんだごてを使って固定します。 主要な部品は木製のベースに固定されています。
シリンダーには水が満たされ、底の下にろうそくが置かれます。 最初から最後まで手作業で作られたスターリング エンジンは、性能がテストされます。
2番目の方法: 材料
エンジンは別の方法でも作ることができます。 これを行うには、次の材料が必要です。
- 錫;
- フォーム;
- ペーパークリップ;
- ディスク。
- ボルト2本。
実行する方法
発泡ゴムは簡単な家を作るのによく使われます 強力なエンジン DIYスターリング。 それからモーター用のディスプレーサが作成されます。 泡の円を切り取ります。 直径はそれより少し小さいはずです 缶詰、高さは半分強です。
カバーの中央に将来のコンロッド用の穴が開けられます。 スムーズに動作するように、ペーパー クリップはらせん状に巻かれ、蓋にはんだ付けされています。
真ん中の泡丸が貫通している 細いワイヤーネジで固定し、その上からワッシャーで固定します。 次に、ペーパークリップをはんだ付けして接続します。
ディスプレーサは蓋の穴に押し込まれ、半田付けによって缶に接続されて密閉されます。 ペーパークリップに小さな輪を作り、蓋に別の大きな穴を開けます。
ブリキ板を筒状に丸めて半田付けし、亀裂が入らないように缶に貼り付けます。
ペーパークリップはクランクシャフトに変わります。 間隔は正確に 90 度である必要があります。 筒の上の膝部分は少し大きめに作られています。
余ったゼムクリップはシャフトスタンドになります。 メンブレンは次のようにして作られます。シリンダーをポリエチレンフィルムで包み、プレスして糸で固定します。
コネクティングロッドはゴムの中に挿入されたペーパークリップから作られ、完成した部品は膜に取り付けられます。 コネクティングロッドの長さは、シャフトの下部点で膜がシリンダー内に引き込まれ、最高点で膜が伸びるように作られています。 コネクティングロッドの 2 番目の部分も同じ方法で作成されます。
次に、1 つはメンブレンに接着され、もう 1 つはディスプレーサに接着されます。
瓶の脚もペーパークリップで作ってはんだ付けすることもできます。 クランクにはCDを使用しています。
これでメカニズム全体の準備が整いました。 残っているのは、その下にろうそくを置いて火をつけ、フライホイールを押すだけです。
結論
これは低温スターリングエンジン（自作）です。 もちろん、 産業規模このようなデバイスはまったく異なる方法で作られています。 ただし、原理は同じです。つまり、空気量が加熱されてから冷却されます。 そしてこれが常に繰り返されます。
最後に、スターリング エンジンのこれらの図面を見てください (特別なスキルがなくても自分で作ることができます)。 おそらくあなたはすでにアイデアを持っていて、同様のことをしたいと思っていますか？
現代の自動車産業は、基本的な要素がなければ、 科学研究従来の内燃エンジンの設計において根本的な改善を達成することはほとんど不可能です。 この状況により、設計者は次の点に注意を払う必要があります。 代替発電所の設計。 一部のエンジニアリングセンターは、ハイブリッドおよびハイブリッドの連続生産の作成とそれに適応することに注力しています。 電気モデル、他の自動車メーカーは、再生可能資源からの燃料を使用したエンジン（たとえば、菜種油を使用したバイオディーゼル）の開発に投資しています。 将来、自動車の新しい標準推進システムとなる可能性のあるパワーユニットプロジェクトは他にもあります。 車両.
考えられる情報源の中には 力学的エネルギー未来の自動車については、19 世紀半ばにスコットランド人のロバート スターリングによって熱膨張エンジンとして発明された外燃エンジンと名付けるべきでしょう。
仕事のスキーム
スターリング エンジンは、外部から供給される熱エネルギーを、次のような方法で有用な機械的仕事に変換します。 作動流体の温度変化密閉された空間内を循環する（気体または液体）。
で 一般的な見解この装置の動作図は次のとおりです。エンジンの下部では、作動物質 (空気など) が加熱され、体積が増加してピストンを押し上げます。 熱風エンジンの上部に浸透し、ラジエターで冷却されます。 作動流体の圧力が低下すると、ピストンは次のサイクルに向けて下降します。 この場合、システムは密閉されており、作動物質は消費されず、シリンダー内を移動するだけです。
スターリング原理を使用したパワーユニットにはいくつかの設計オプションがあります。
スターリング改造「アルファ」
エンジンは 2 つの別々のパワー ピストン (ホットおよびコールド) で構成されており、それぞれが独自のシリンダー内に配置されています。 熱は熱いピストンによってシリンダーに供給され、冷たいシリンダーは冷却用熱交換器内に配置されます。
スターリング改造「ベータ」
ピストンを含むシリンダーは、一端で加熱され、反対側の端で冷却されます。 パワーピストンとディスプレーサがシリンダ内を移動し、作動ガスの体積を変化させるように設計されています。 再生器は、冷却された作動物質をエンジンの高温のキャビティ内に戻します。
スターリング改造「ガンマ」
設計は 2 つのシリンダーで構成されます。 1 つ目は完全に冷えた状態でパワー ピストンが動き、2 つ目は片側が熱く、もう一方が冷たい状態でディスプレーサを動かす役割を果たします。 冷たいガスを循環させるための再生器は、両方のシリンダーに共通であるか、ディスプレーサ設計の一部であることができます。
スターリングエンジンのメリット
ほとんどの外燃機関と同様に、スターリングの特徴は次のとおりです。 多燃料: エンジンは、原因に関係なく、温度変化によって作動します。
興味深い事実！かつて、20 種類の燃料オプションで動作する設備が実証されました。 エンジンを停止することなく、ガソリン、軽油、メタン、原油、 植物油- パワーユニットは安定して動作し続けました。
エンジンには、 デザインのシンプルさそして必要ありません 追加のシステムおよびアタッチメント（タイミングギア、スターター、ギアボックス）。
このデバイスの機能により、10 万時間以上の連続動作という長い耐用年数が保証されます。
スターリングエンジンはシリンダー内で爆発が起こらず、排気ガスを除去する必要がないため、静かです。 ひし形クランク機構を備えた「ベータ」モディファイは、動作中に振動のない完璧なバランスのシステムです。
エンジンシリンダー内で悪影響を及ぼす可能性のあるプロセスは発生しません。 環境。 適切な熱源 (太陽エネルギーなど) を選択することにより、スターリングは完全に熱源を供給できます。 環境にやさしいパワーユニット。
スターリング設計の欠点
あらゆる優れた特性にもかかわらず、スターリング エンジンを直ちに大量に使用することは、次の理由により不可能です。
主な問題は、構造の材料消費量です。 作動流体を冷却するには大容量のラジエーターが必要となり、設備のサイズと金属の消費量が大幅に増加します。
現在の技術レベルでは、100気圧以上の圧力下で複雑なタイプの作動流体（ヘリウムまたは水素）を使用することによってのみ、スターリングエンジンの性能が最新のガソリンエンジンと同等になることが可能です。 この事実は、材料科学の分野とユーザーの安全確保の両方において深刻な疑問を引き起こします。
重要な操作上の問題は、熱伝導率と熱伝導率の問題に関連しています。 温度耐性金属 熱は熱交換器を通じて作業空間に供給されるため、損失が避けられません。 さらに、熱交換器は次の材質で作られている必要があります。 耐熱金属～に強い 高血圧. 適切な材料非常に高価で、加工が難しい。
スターリングエンジンのモード変更の原理も従来のものとは根本的に異なり、特別な制御装置の開発が必要となります。 したがって、動力を変化させるには、シリンダ内の圧力、ディスプレーサとパワーピストンの間の位相角を変化させるか、作動流体を収容するキャビティの容量に影響を与える必要がある。
スターリング エンジン モデルでシャフトの回転速度を制御する 1 つの方法は、次のビデオで見ることができます。
効率
理論計算では、スターリングエンジンの効率は作動流体の温度差に依存し、カルノーサイクルに従って70%以上に達することがあります。
ただし、金属で実現された最初のサンプルは、次の理由により効率が非常に低かったです。
- 最大加熱温度を制限する非効率的な冷却剤 (作動流体) オプション。
- 部品の摩擦やエンジンハウジングの熱伝導率によるエネルギー損失。
- 高圧に耐える建築材料の不足。
エンジニアリング ソリューションにより、パワー ユニットの設計が常に改善されました。 こうして 20 世紀後半には、4 気筒自動車が登場しました。 菱形ドライブを備えたスターリング エンジンは、テストで 35% の効率を示しました温度 55 °C の冷却水上での実験。慎重な設計開発、新しい材料の使用、作業ユニットの微調整により、実験サンプルの効率は 39% であることが保証されました。
注記！ 同様の出力の最新のガソリン エンジンの効率は 28 ～ 30%、ターボチャージャー付きディーゼル エンジンの効率は 32 ～ 35% 以内です。
アメリカの会社 Mechanical Technology Inc によって作成されたものなど、スターリング エンジンの最新の例では、最大 43.5% の効率が実証されています。 そして、耐熱セラミックスなどの生産の発展により、 革新的な素材作業環境の温度を大幅に上昇させ、60％の効率を達成することが可能になります。
自動車スターリングの導入成功例
あらゆる困難にもかかわらず、自動車産業に適用できる効率的なスターリング エンジン モデルが数多く知られています。
車への搭載に適したスターリングへの関心は、20 世紀の 50 年代に現れました。 この方向への取り組みは、フォード・モーター・カンパニー、フォルクスワーゲン・グループなどの関係者によって実行された。
UNITED STIRLING社（スウェーデン）は、自動車メーカーが製造するシリアルコンポーネントやアセンブリを最大限に活用したスターリングを開発しました（ クランクシャフト、 連接棒）。 結果として生まれた4気筒Vツインエンジンは、 比重 2.4kg/kWと小型ディーゼルエンジン並みの特性です。 このユニットは、7 トンの貨物バン用の発電所としてのテストに成功しました。
成功したサンプルの 1 つは、オランダ製の 4 気筒スターリング エンジン、モデル「Philips 4-125DA」です。 車。 エンジンの作動出力は173馬力でした。 と。 寸法は古典的なガソリンユニットと同様です。
ゼネラルモーターズのエンジニアは、70 年代に標準的なクランク機構を備えた 8 シリンダー (4 つの作動シリンダーと 4 つの圧縮シリンダー) V 字型スターリング エンジンを構築することで、大きな成果を上げました。
1972 年の同様の発電所 限定シリーズのフォード トリノ車に装備、その燃料消費量は、クラシックなガソリン V 字型 8 と比較して 25% 減少しました。
現在、50社以上の外国企業が、自動車産業のニーズに合わせてスターリングエンジンを大量生産に適応させるために、その設計の改善に取り組んでいます。 そして欠点を解消できれば このタイプのエンジンがその利点を維持しながら、ガソリン内燃エンジンに取って代わるのはタービンや電気モーターではなくスターリングです。
