Стирлинг Азанова

Михаил Иванович Азанов

Михаил Иванович Азанов

Практически полностью новый взгляд на самую совершенную тепловую машину – классический двигатель Стирлинга. Автор предлагает новую концепцию привода, поршня-вытеснителя и теплообменника почти или полностью лишённого т. н. "мёртвого объёма". Предлагаемые изменения позволяют повысить и без того самый высокий среди всех известных тепловых машин коэффициент полезного действия.

Михаил Азанов

Стирлинг Азанова

Посвящается моей маме, Азановой Александре Михайловне, урождённой Куклиной, 1925 г. р., отдавшей мне всю свою жизнь без остатка…

Вместо предисловия

В настоящий момент патенты РФ № 2627760 и № 2674839 (см. сайт http://www1.fips.ru/ (http://www1.fips.ru/) раздел Информационные ресурсы/Открытые реестры) М. И. Азанова, автора этих строк, открывают возможность создания в России новой отрасли энергомашиностроения для производства энергоустановок, вырабатывающих электричество, тепло и холод для индивидуальных частных домохозяйств, подводного флота и космических аппаратов.

Однако, до сих пор в России даже от опытных экспертов и специалистов крупных компаний можно услышать такое странное мнение о Stirlingengine – двигателях Стирлинга вообще и о моих патентах по тематике двигателя Стирлинга в частности: «…данный тип двигателя больше не используется в промышленных целях ввиду низких удельных показателей». Кем не используется?!

Это при том, что шведская компания Kockums Naval Systems серийно производит для военно-морского флота субмарины, оснащённые стирлингами в качестве вспомогательной силовой установки, конкурирующие по продолжительности подводного хода с атомными подлодками. При том, что массово внедряются в домохозяйствах Европы и Японии т. н. micro-CHP – микро-ТЭЦ, работающие на природном газе, экономящие пользователям сотни долларов в год на счетах за электроэнергию. Компания Guyer Climate Energy проводит бесплатные демонстрации своих блочных микро-ТЭЦ, чтобы расширить рынок. Из чего можно сделать однозначный вывод о том, что прагматический интерес к тематике SCE – stirling cycle engines – тепловых машин, работающих по замкнутому термодинамическому циклу Стирлинга, только возрастает.

Да, классический стирлинг имеет не изжитые недостатки – громоздкие передаточные механизмы и значительные т. н. «мёртвые» объёмы. Первые приводят к большим массивным картерам, ухудшающим удельные характеристики. Вторые же снижают его КПД – коэффициент полезного действия. От этих «врождённых пороков» несвободны все известные на данный момент схемы и типы – альфа-, бета-, гамма-, гибридные схемы.

С решением проблемы компактного привода связан мой патент РФ № 2627760 на изобретение «ПРИВОД ПОРШНЕЙ ДВИГАТЕЛЯ СТИРЛИНГА», который, разумеется, не лишён недостатков, но он единственный из известных мне, позволяет реализовать необычное прерывистое движение поршней с короткими остановками в т. н. «мёртвых точках», что позволяет увеличить интегральную площадь рабочего цикла и, следовательно, производимую двигателем работу.

Ещё важнее решение проблемы «мёртвого» объёма – мой патент РФ № 2674839 на изобретение «ДВИГАТЕЛЬ СТИРЛИНГА С ЧАШЕОБРАЗНЫМ ПОРШНЕМ-ВЫТЕСНИТЕЛЕМ».

Дело в том, что объективная необходимость максимального удаления зоны нагрева от зоны охлаждения для обеспечения температурного градиента горячих и холодных стенок цилиндра вынуждает делать высоту поршня-вытеснителя в известных двигателях Стирлинга больше его диаметра в полтора, два раза и более, что обуславливает значительные габариты и вес как вынужденно пустотелого поршня-вытеснителя (иначе поршень был бы недопустимо тяжёлым), так и блока цилиндра, и двигателя в целом. При таком соотношении высот и диаметров цилиндра и поршня-вытеснителя площадь традиционно полусферической внутренней теплоподводящей поверхности цилиндра недостаточна для цикла нагрева рабочего тела, что вынуждает дополнительно увеличивать теплоподводящую поверхность применением нагревательных трубок, усложняющих и удорожающих конструкцию. Однако, внутренние объёмы известного поршня-вытеснителя и нагревательных трубок значительно увеличивает «мёртвый» объ