Казалось бы, стоит конвертировать в полезную энергию (электричество либо вращение выходного вала) хотя бы часть бросового тепла — и общий КПД мотора либо электростанции приметно вырастет. Решений этой задачки мир лицезрел много (и термоэлектрические преобразователи, и дополнительные турбины на легкокипящих жидкостях), но ни одно из их не получило вправду широкого распространения.
Причина в том, что КПД дополнительных преобразователей не может быть высочайшим — несколько процентов, не больше, ведь разница меж температурой выхлопных газов и среды невелика. А раз так, появляется вопрос: "Стоит овчинка выделки?". И здесь главным моментом становится цена преобразователя.
Собственный маленький паровой движок изобретатель поставил и на лодку (фото с веб-сайта greensteamengine.com).
Если термическую машину получится сделать из меньшего числа деталей и более дешёвых материалов, может быть, смысл в утилизации бросового тепла и появится.
Один из уникальных проектов такового рода — маленькая паровая машина калифорнийского изобретателя Роберта Грина (Robert Green), основавшего компанию Green Steam Engine ("Паровая машина Грина" либо "Зелёная паровая машина" на выбор — оба варианта перевода подходят замечательно).
Построенные Грином эталоны весят приблизительно 2,3 килограмма, не считая маховика. Правда, выходной мощности изобретатель не докладывает, так что ассоциировать машинки не с чём. Но в любом случае видно, что они устроены проще, чем паровые машины прежних систем.
Главные узлы движка: 1 — маховик, 2 — коробка, 3 — паровые цилиндры, 4 — золотник, 5 — водяной насос, 6 — змеевик для подготовительного обогрева воды, 7 — точки опоры для цилиндров (они же — каналы для подачи пара). Другие элементы — к примеру, паровой котёл, — в кадр не попали (фото с веб-сайта greensteamengine.com).
Количество деталей тут невелико, а подвижных — даже очень невелико; малы скорости и нагрузки, невысоки требования к материалам (цилиндры выполнены из пластика, для начала работы движка требуется очень низкое давление пара), а ещё здесь уменьшено число пар трения и минимизированы требования к смазке.
Схема коробки с гибким стержнем. Пояснения см. в тексте (иллюстрация с веб-сайта patimg1.uspto.gov).
Но основным различием паровика Грина от предшественников является метод преобразования возвратно-поступательного движения поршней паровой машины во вращательное движение выходного вала. Занимается этим "коробка с гибким стержнем" (flexible rod transmission), на которую Роберт ещё в 2003-м получил патент.
Правда, тогда создатель гласил только об устройстве, которое конвертирует вращение вала в возвратно-поступательное движение. Причём изюминкой механизма являлась возможность от 1-го кривошипа двигать взад-вперёд сходу несколько рычагов, да ещё (по мере надобности) любой из их — со собственной амплитудой и случайной фазой. И всё это — при минимуме деталей.
На рисунке из патента показаны главные детали механизма: 11 — вал, 12 — кривошип, 15 — гибкий гибкий стержень, 17 — поперечные рычаги, 20 — продольные рычаги (тут их три, но число может быть хоть каким: 1, 2, 4, 6…).
Необходимо отметить, что стержень 15 может отклоняться в всякую сторону, но при всем этом не крутится вокруг собственной оси. Сочленение 14 позволяет ему свободно проворачиваться по отношению к кривошипу. Места же крепления гибкого стержня к корпусу механизма и узлу 14 — это жёсткие заделки. Также не крутится, а только наклоняется в различные стороны треугольник 22. При вращении вала рычаги 20 будут двигаться ввысь и вниз. Причём их можно располагать по окружности неравномерно — будет изменяться фаза их колебаний. А варьируя длину рычагов 17, можно поменять амплитуду колебаний рычагов 20.
Так крутится паровик Грина (ролик с веб-сайта greensteamengine.com).
Вот таковой уникальный механизм. Позже Грин сообразил, что это устройство отлично управится и с обратной задачей — преобразованием возвратно-поступательных движений во вращение, а здесь и мысль с маленькой паровой машиной подоспела.
В ней продольные рычаги оказались связаны с поршнями расширительной машины, а какой-то из них — с золотником, переключающим подачу пара меж цилиндрами. Тем же рычагом приводится в действие водяной насос.
Цилиндры паровой машины установлены на шаровых опорах, которые позволяют цилиндрам совершать маленькие колебания вверх-вниз и вправо-влево при вращении маховика и колебаниях треугольника (вообще-то эта деталь, связывающая кривошип и поперечные рычаги, может иметь всякую форму — прямоугольника, диска и т.д.).
Шаровые же опоры сразу являются полыми каналами, по которым в цилиндры подаётся пар.
Разные варианты паровика Грина приводят в действие ручной инструмент и генератор. Справа: паровик, дополненный конденсатором пара. Понизу: вариант с 3-мя паровыми цилиндрами и шестью продольными рычагами, по три на поршни паровой машины и на золотники (фото с веб-сайта greensteamengine.com).
Осталось только добавить змеевик для подготовительного обогрева воды за счёт отработанного пара и испаритель (на снимках не показан), да конденсатор для замыкания цикла.
Такая машинка могла бы отыскать применение в автомобилях. Но сам Грин считает, что его аппарат, сначала, может стать универсальным движком для вращения разных домашних машин — маленьких водяных насосов, малеханьких деревообрабатывающих либо шлифовальных станков, электронных генераторов для зарядки авто аккумов. А питаться паровик может фактически от хоть какого источника тепла — будь то спиртовка либо дровяная печка. Либо выброс огромного ДВС.
ужс я даже не могу представить как это больно 