موتور استر لینگ 2

 

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

موتور استر لینگ

رابرت استر لينگ كه يك كشيش بود به همراه برادرش جيمزايده ي موتور جديدي كه در شكل زير ديده مي شود را مطرح كرد

اصول كاركرد اين موتوراز دو استوانه(سيلندر)كه يكي بزرگتر از ديگري است و اب بندي نيست (پيستون تعويض) ويك استوانه كوچكتر كه كاملآ اب بندي شده(پيستون نيرو) وگاز محبوس (سيال كاري) بين اين دو پيستون كه معمولآ هليم است(از هوا وهيدروژن هم استفاده مي شود)تشكيل شده است دو پيستون با هم اختلاف فاز90 درجه اي دارند يعني مثلآهرگاه پيستون تعويض در نقطه ي مرگ بالا باشد پيستون نيرو در نيمه راه خود قرار دارد شايد به فكرتان رسيده باشد كه در اين صورت دو پيستون قفل مي كنند ونمي توانند حركتي داشته باشند درست است ولي براي اينكه مانع قفل شويم در وسط شاتون پيستون تعويض يك لولا كار مي گذاريم تا حركت ادامه پيدا كند

  

سيكل استر لينگ:1- پيستون تعويض به پايين حركت مي كند وگاز محبوس به بالاي ان رانده مي شود وپيستون نيروبه بالا حركت مي كند

2-گاز فشرده بالاي پيستون تعويض گرم مي شودو پيستون تعويض را به پايين ميراند واين حركت به ميل لنگ منتقل مي شود( مشابه مرحله ي انفجاردر موتورهاي انفجاري)

3-وقتي پيستون تعويض به انتهاي مسير خود رسيد پيستون نيرو همچنان پايين مي ايد و به خاطر انرژي پتانسيلي كه ميل لنگ ذخيره شده پيستون تعويض دوباره به بالا رانده مي شود تا پيستون نيرو به انتهاي مسير خودش برسد( بعضي مراجع مرحله انفجار و كار را دومرحله جدا گانه در نظر مي گيرندو اگر ما هم بخواهيم تبعيت كنيم اين مرحله را بايد دو مرحله در نظر گرفت- مرحله بعد انفجار و مرحله كار-!)

4-پيستون نيرو به بالا حركت مي كند و پيستون تعويض را هم به سمت بالا مي راند تا دوباره به حالت 1 برگردد.

همانطور كه متوجه شديدموتور استر لينگ با سرد وگرم كردن گاز محبوس بين دو پيستون كار مي كند و چون بالا راندن گازي كه در بين راه حرارتش را از دست مي دهد به نيروي كمتراز نيرويي كه به پيستون وارد كرده نياز داريم پس انرژي باقي مانده ان باعث تداوم چرخه مي شود

شايد فهميده باشيد كه در موتور استر لينگ با هر بار چر خش ميل لنگ دو بار مرحله كار صورت مي گيرد يعني هر 180 درجه يكبار در حال حاظر چون موتورهاي استرلينگ نمود عيني قانون دوم تر موديناميك هستند بالاترين بازده را بين موتورهاي گرمايي دارند اگر اثرات محدود كننده مثل اصطكاك ،نقطه ذوب فلزات،هدايت گرمايي سيلندر،خزش،و استحكام كششي نبودند مي توانست به بالاترين بازده ممكن برسند پس وقتي اسباب بازيهايي مي بينيد كه با گرماي كف دست يا فنجان چاي داغ حركت مي كنند تعجب نكنيد

چون اين موتور يك موتور برون سوز است مي توان از هر نوع منبع حرارتي(شيميايي،هسته اي ،خورشيدي)استفاده كرد در مقايسه با ديگر موتورها گرماي موتورهاي استر لينگ تقريبآ هيچ صدايي ندارند كار كرد اساني دارند و بسيار قابل اطمينان ترند و معمولآ تا سالها نياز به تعمير ندارند

موتورهاي استر لينگ امروزه پيشرفت بسيار زيادي كرده اند و مي توانند به بازده بسيار بالايي دست يابند صرفنظر از نوع سوخت انها امروزه سه نوع از موتورها به نامهاي مدل الفا مدل بتا و مدل گاما دسته بندي شده اندكه در مدل الفا پيستون تعويض هم مانند پيستون نيرو اب بندي شده و به نامهاي پيستون گرم و پيستون سرد تغيير نام پيدا كرده اند

در مدل بتا مانند مدل اوليه اي كه توضيح داده شد و مدل گاما هم مثل مدل بتا فقط استوانه ( سيلندر) پيستون تعويض و نيرو جدا شده اند. از موتورهاي امروزي براي بازده بهتر از يك لايه به نام باز زا استفاده مي كنند كه گرماي گاز محبوس را مي گيرد وسپس دوباره پس مي دهد به اين صورت تا حدود زيادي هوا پيشگرم مي شود وبازده بالا مي رود

در نوع بتا وگاما فضايي به نام فضاي ضربه در زير پيستون نيرو گذاشته اند كه محفظه اي توخالي حاوي مقداري گاز تحت فشار است وقتي پيستون نيرو پايين مي رود گاز فشرده مي شود وموقع باز گشت مثل فنر باعث تسهيل بالا امدن پيستون مي شود بنابر اين مانند يك مكانيزم فنر و دمپر باعث نرم كاركردن موتور مي شود.

 

نا سا هم موتور استر لينگي براي كارهاي فضايي ساخته است اين موتور هيچ قطعه اي ندارد كه با قطعه ي ديگر سايش پيدا كند مشكل اب بندي گازها هم حل مي شود

چون منبع انرژي براي موتور هاي استر لينگ مهم نيست مي توان از انرژي خورشيدي ، هسته اي و شيميايي استفاده كرد مثلآ براي تامين برق روستا ها مي توان با سوزاندن فضولات حيواني اين موتور را به كار انداخت موتور استر لينگ چون نسبت به موتورهاي ديگر وزن زيادي دارد هنوز قابل استفاده در ماشينها نيست ولي براي ژنراتور برق و زير در يايي ها گزينه بسيار خوبي است و هم اكنون بيشتر در اين دو مورد استفاده مي شوند

موتورهاي استرلينگ هميشه در صحنه بوده اند و هيچگاه كاملا از رده خارج نشده اند همينطور كه هنوز جايگاه محكمي بين موتور ها پيدا نكرده اند ولي بيش از ساير موتورهايي كه در صحنه هستند به اينده شان اميد ميرود

حركتي كند ولي در مسير صحيح!