Двигун Стірлінга – вчора, сьогодні, завтра
За півстоліття до появи першого працездатного двигуна внутрішнього згоряння шотландський священик Роберт Стірлінг запатентував теплову машину під назвою "економайзер". Ця подія сталася у вересні 1816 року. Надалі цей винахід на честь свого автора отримав назву – двигун Стірлінга.
На рубежі століть
Новий двигун став серйозним проривом у науці та техніці того часу. Він яскраво виділявся на тлі інших теплових машин, що цілком закономірно, адже двигун Стірлінга мав вищий коефіцієнт корисної дії (ККД), був надійним та безпечним. На основі розробок Стірлінга було створено багато модифікацій двигуна, які успішно застосовувалися на початок XX століття.
Різко змінила ситуацію поява ДВС. Теплові машини та двигун Стірлінга у тому числі, поступалися ДВС за питомою потужністю, а також за низкою інших показників. Це стало вирішальним чинником у долі " економайзера " межі XIX-XX століть.
Про пристрій та принцип роботи
Двигун Стірлінга – це теплова машина замкнутого циклу, причому теплова енергія не виробляється, а надходить від зовнішнього джерела. Ця конструктивна особливість відрізняється від інших двигунів.
Принцип дії двигуна Стірлінга досить простий. Вся робота виконується з допомогою розширення газу (повітря, гелію, водню) під впливом температури. Конструктивно це виглядає так. Газ усередині камери під дією зовнішнього джерела тепла штовхає поршень-витіснювач, який знаходиться на одній осі з робочим поршнем. За рахунок кривошипно-шатунної схеми забезпечується рух поршнів та повернення їх у вихідне положення. При цьому нагріте повітря, проходячи через камеру, що охолоджує, опускається вниз.
Існує кілька типів конструкцій теплових машин, які відносять до двигунів Стірлінга. Це альфа-, бета-і гамма-конфігурації. Разом з тим розроблено й інші види двигунів Стірлінга, які не можна віднести до жодної з вищевказаних категорій.
Достоїнства і недоліки
До переваг двигунів Стірлінга слід віднести простоту конструкції, можливість використовувати різні джерела енергії, економічність, великий ресурс роботи. Що ж до недоліків, то це матеріаломісткість, габарити. Через використання зовнішніх джерел нагріву, частина енергії розсіюється на теплообмінниках, що знижує ККД. Для досягнення потужності, порівнянної з ДВЗ, необхідно використовувати не повітря, а гелій чи водень.
Наші дні та перспективи
ДВС домінували практично все XX століття, але на рубежі століть, коли гостро постало питання економії ресурсів, вчені та розробники згадали про двигуни Стірлінга. Насамперед вони знайшли своє застосування в енергетиці. Наприклад, у сонячних енергетичних установках.
У наші дні звернули увагу на двигуни Стірлінга розробники підводних човнів. Також планується їх використовувати у космонавтиці. Зокрема, у планах NASA щодо створення бази, що мешкає на Місяці, передбачається для живлення станції використовувати атомний реактор і електричні генератори, які будуть приводити в дію двигуни Стірлінга.