|
Двигатель Стирлинга из бумаги
|
|
| nothings | Дата: Среда, 06.04.2016, 18:18 | Сообщение # 1 |
Группа: Мастера
Сообщений: 500
Репутация: 1853
Награды: 2
Статус: Offline
| Всем привет, вот решил сделать очередной подход к своему самому амбициозному проекту бумажного двигателя, а именно - попытаться построить действующий двигатель Стирлинга из бумаги.
Вобще о самом существовании таких двигателей узнал несколько лет назад, и прифигел был весьма удивлен их необычности и вроде как простоте. Вот пример видео , и вики о них.
Я уже сделал пару удачных небумажных экземпляров, и один неудачный бумажный  Но, как всегда, негативный опыт - это тоже опыт, некоторые уроки оттуда извлечены и сейчас постараюсь эти проблемы порешать в новой модели.
Модель планируется гамма-типа, низкотемпературная, чтобы можно было запускать на разнице температур кипятка и холодной воды со льдом. Размеры - примерно 15х15х15 см, чтоб можно было на кружку/миску поставить
Основные проблемы для таких моделей - это трение и герметичность, а к бумажной добавляется еще и прочность/жесткость стенок теплообменника. Я эти стенки планирую делать из офиски, т.к. нужна хорошая теплопередача, соответственно буду усиливать ребрами, а также покрывать суперклеем для придания жесткости и заодно водонепроницаемости.
Теплообменник с нижней стенкой:
 
Коллекция моих моделей
|
| |
|
|
| nothings | Дата: Четверг, 07.04.2016, 07:13 | Сообщение # 2 |
|
Группа: Мастера
Сообщений: 500
Репутация: 1853
Награды: 2
Статус: Offline
| Нижняя стенка покрыта суперклеем и усилена картонными ребрами:
 
Коллекция моих моделей
|
| |
|
|
| Bad_Santa | Дата: Четверг, 07.04.2016, 18:06 | Сообщение # 3 |
Группа: Опытные
Сообщений: 61
Репутация: 68
Награды: 0
Статус: Offline
| nothings, интересная конструкция, чего только пытливый инженерный ум не придумает 
Мои модели
Делай хорошо - плохо само получится.
|
| |
|
|
| nothings | Дата: Пятница, 08.04.2016, 06:13 | Сообщение # 4 |
|
Группа: Мастера
Сообщений: 500
Репутация: 1853
Награды: 2
Статус: Offline
| Bad_Santa, надеюсь так получится добиться требуемой жесткости
Верхняя стенка теплообменника:
 
В предыдущий раз когда пытался сделать стирлинг, пробовал рабочий цилиндр заменить бумажной "гармошкой", но получилась слишком упругая конструкция , а там как раз должно все двигаться легко. Поэтому в этот раз не буду выпендриваться, а буду пробовать делать в виде мембраны. Из бумаги придумал только такой вариант - салфетка, покрытая резиновым клеем вроде "Момент"-а. Пока сделал 2 варианта, с разными типами клея - какие-то "Монолит" и "Супер Монолит". Посмотрим, где будет лучше герметизация и гибкость:
Коллекция моих моделей
|
| |
|
|
| nothings | Дата: Суббота, 09.04.2016, 05:07 | Сообщение # 5 |
|
Группа: Мастера
Сообщений: 500
Репутация: 1853
Награды: 2
Статус: Offline
| Так-с, вроде вариант с просто "Монолит"-ом (который светлый, слева) получше будет, посему из него и сваял какое-то подобие мембраны:
Также сделал маховик (на него еще буду наклеивать по ободу некоторое количество картона для утяжеления) и штангу привода вытеснителя. Обычно в таких моделях делают вертикальный шток с кривошипом, но в бумажном варианте так не прокатит, по крайней мере я не придумал как это сделать герметично. А со штангой планирую что будет получше - она будет закреплена на куске офисной бумаги, поэтому сможет более-менее свободно качаться и герметичность не нарушится, надеюсь.
 
Коллекция моих моделей
Сообщение отредактировал nothings - Суббота, 09.04.2016, 05:19 |
| |
|
|
| nothings | Дата: Воскресенье, 10.04.2016, 06:07 | Сообщение # 6 |
|
Группа: Мастера
Сообщений: 500
Репутация: 1853
Награды: 2
Статус: Offline
| Двигаемся дальше, собран вытеснитель и водружен вместе со своим приводом на законное место:
 
На верхнюю крышку приклеил "рабочий цилиндр"
Саму крышку установил на теплообменник, и на нее - фермы для крепления коленвала с маховиком:
 
Коллекция моих моделей
|
| |
|
|
| Rada | Дата: Воскресенье, 10.04.2016, 14:39 | Сообщение # 7 |
Группа: Мастера
Сообщений: 479
Репутация: 22276
Награды: 3
Статус: Offline
| интересное решение с приводом вытеснителя, герметизация полная
Визитная карточка
Пусть у вас всё будет хорошо https://www.youtube.com/watch?v=TYK3uECr3hg
|
| |
|
|
| nothings | Дата: Понедельник, 11.04.2016, 06:54 | Сообщение # 8 |
|
Группа: Мастера
Сообщений: 500
Репутация: 1853
Награды: 2
Статус: Offline
| Rada, да, так с герметичностью получше, единственное - к сожалению из картона не получается такую же жесткость получить для штанги как из металла, но для таких нагрузок в принципе приемлемо.
По прогрессу пока печаль - собрал все в кучу...
...и провел первые испытания - безрезультатно. Видно что мембрана чуток шевелится, когда вытеснитель ходит вверх-вниз, но самоподдерживающегося вращения нет Пока мысли такие что не хватает мощности, поэтому решил запилить еще одну мембрану, благо заготовки две было. На данный момент конструкция обрастает доп. фермами:
Потом продлю общий коленвал и присоединю к нему шток от второй мембраны, поглядим что будет
Коллекция моих моделей
|
| |
|
|
| nothings | Дата: Вторник, 12.04.2016, 08:33 | Сообщение # 9 |
|
Группа: Мастера
Сообщений: 500
Репутация: 1853
Награды: 2
Статус: Offline
| Пока все нерадужно - дополнительный "цилиндр" не помог. Соответственно я его вырезал, дыру заклеил, и фермы от него поубирал. Попробовал добавить массы маховику - в общей сложности приклеил на обод еще лист картона, но тоже не помогло. Короче что-то не так, либо в принципе бумажный стирлинг нельзя сделать, либо чего-то не хватает.
Но т.к. что конкретно фиксить пока неясно, буду действовать по интуиции - думаю поставить мембрану более традиционного вида (круглая на усиленной жесткой основе), может она меньше сопротивления буедт давать; и еще когда пытался запустить, заметил что верхняя и нижняя стенки теплообменника сами "дышат"(а значит основную задачу он выполняет, т.е. воздух расширяется и сжимается, хоть это радует), поэтому добавлю еще дополнительные ребра жесткости.
Коллекция моих моделей
|
| |
|
|
| Rada | Дата: Вторник, 12.04.2016, 16:53 | Сообщение # 10 |
|
Группа: Мастера
Сообщений: 479
Репутация: 22276
Награды: 3
Статус: Offline
| А может всё что непонятно (на что есть подозрения) сделать с более традиционных материалов, а потом менять на бумажные?
Визитная карточка
Пусть у вас всё будет хорошо https://www.youtube.com/watch?v=TYK3uECr3hg
|
| |
|
|
| nothings | Дата: Среда, 13.04.2016, 06:59 | Сообщение # 11 |
|
Группа: Мастера
Сообщений: 500
Репутация: 1853
Награды: 2
Статус: Offline
| Rada, интересная мысль, спасибо. Возможно к такому способу и прибегну, если ничего не выйдет с текущей конструкцией(и останется желание еще что-то делать), потому как пока что воз и ныне там.
Поставил новую мембрану и дополнительные ребра жесткости, но тут вылезла новая беда - в одной из боковых стенок теплообменника я вставил еще раньше кусок прозрачного пластика, чтобы можно было наблюдать вытеснитель, так вот в ходе очередной попытки запуска случайно обнаружил что вытеснитель как-то вяло двигается. Выяснилось, что где-то внутрь проходит вода и естественно вытеснитель из офиски "увял".
Сейчас думаю - либо выкинуть уже эту модель и начать делать новую (возможно по совету от Rada с постепенным переходом к бумаге), либо все же пытаться с этой что-то сделать. Короче пока, как говорят врачи, у проекта "состояние стабильно тяжелое".
Коллекция моих моделей
Сообщение отредактировал nothings - Среда, 13.04.2016, 07:03 |
| |
|
|
| Kirill102 | Дата: Среда, 13.04.2016, 09:05 | Сообщение # 12 |
Группа: Опытные
Сообщений: 895
Репутация: 10736
Награды: 0
Статус: Offline
| "Бороться и искать..."
|
| |
|
|
| Rada | Дата: Среда, 13.04.2016, 09:25 | Сообщение # 13 |
|
Группа: Мастера
Сообщений: 479
Репутация: 22276
Награды: 3
Статус: Offline
| Можно ешё вот так попробовать сделать. Это правда совсем тругого типа двигатель. А так вариантов масса на самом деле, надо просто посмотреть что лучше применимо к бумаге
Визитная карточка
Пусть у вас всё будет хорошо https://www.youtube.com/watch?v=TYK3uECr3hg
Сообщение отредактировал Rada - Среда, 13.04.2016, 09:27 |
| |
|
|
| nothings | Дата: Пятница, 15.04.2016, 09:55 | Сообщение # 14 |
|
Группа: Мастера
Сообщений: 500
Репутация: 1853
Награды: 2
Статус: Offline
| Kirill102, спасибо, пока не сдаюсь, но по этому прожекту пока что в процессе исканий нахожу только снова борьбу
Rada, о да, я уж всяких моделей пересмотрел, и роторные тоже хотел попробовать, но с ними есть проблемы. Из своего опыта я уже понял, да и в принципе везде пишут что практически главный враг работы таких низкотемпературных стирлингов - это герметичность(ну и трение), а в роторном ось вращения маховика-вытеснителя должна проходить через стенку теплообменника, и я пока хз как это сделать герметично в бумаге. Были конечно мысли тоже соорудить что-то с качающейся штангой, но тогда если даже сработает, то вся конструкция будет внутри корпуса. А вторая проблема с роторными - это то что теплообменник надо делать как можно более плоским, а также жестким, что из бумаги сложновато. Там на видео заметно что даже из нормальных материалов с нормальным перепадом температур они вращаются медленно, потому что не плоские, и в них рабочее тело неэффективно нагревается/остывает из-за того что только небольшой объем его контактирует с поверхностями нагревателя/охладителя. К тому же когда у меня был первый приступ "стирлингомании", я пробовал и роторный сваять из бумаги - безрезультатно.
В общем пока я пришел к выводу что для бумажной модели оптимальна такая конструкция, как у классических низкотемпературных с внешним маховиком.
По прогрессу прогресс слабый - решил все-таки пробовать добить то что есть, препарировал теплообменник, вытеснитель в процессе еще больше помял- жалкое зрелище:
Вместо него поставил новый, в котором предусмотрел 4 отверстия, через которые должны были проходить стойки, соединяющие верх и низ теплообменника, т.к. заметил что даже с усиленными ребрами они все равно "дышат". Но тут снова небольшой облом - после сборки оказалось что видимо как-то не расчитал, и вытеснитель об эти стойки стал тормозиться, поэтому пришлось их удалить. Сам корпус изнутри еще покрыл суперклеем, чтобы точно нигде не прошла вода, и собрал обратно. Правда он от прошлой истории с водой покоробился, и сейчас выглядит не очень, но воздух/воду вроде не пропускает:
Однако испытания опять неудачные - не работает, зараза.
Осталось еще пару предположений, и тогда уж либо забью, либо начну новый. В этом попробую поменять мембрану, т.к. текущая имеет маловатый ход, поэтому может создавать доп. нагрузки. И все же попытаюсь идею с соединением верха и низа теплообменника воплотить - т.к. дырки в вытеснителе есть, пробъю стенки шилом и вставлю тонкие бумажные оси насквозь, закрепив их суперклеем, может получится так чтоб не задевали вытеснитель.
Коллекция моих моделей
|
| |
|
|
| Rada | Дата: Пятница, 15.04.2016, 12:18 | Сообщение # 15 |
|
Группа: Мастера
Сообщений: 479
Репутация: 22276
Награды: 3
Статус: Offline
| Просто в роторном можно всё сделать внутри герметичного корпуса и вывести тягу от поршня сквозную (с фиксацией на поршне) на второй коленвал. Это конечно мысли вслух, так как проблем тоже будет хватать (хотя бы как его запустить).
Очень хочется увидать рабочий экземпляр
Визитная карточка
Пусть у вас всё будет хорошо https://www.youtube.com/watch?v=TYK3uECr3hg
|
| |
|
|
