Княжич

Поломав немного голову, я все-таки решил идти от простого к сложному, поэтому и остановил свой выбор на поршневом двигателе внешнего сгорания – так называемом «двигателе Стирлинга». Главная причина такого выбора заключается в том, что двигатели внешнего сгорания предъявляют куда как меньшие требования к качеству материалов, точности подгонки деталей, немаловажный плюс – отсутствует клапанный механизм, в отличие от тех же паровых двигателей внутреннего сгорания (паровых машин). Клапанный механизм с соответствующей системой патрубков, примыкающих к цилиндрам, может потребоваться лишь для регулирования скорости работы двигателя, изменяя количество воздуха в двигателе или величину давления. Но мне сейчас очень далеко до высокого инженерного искусства, поэтому клапанный механизм регулирования скорости можно заменить простым подбором размеров зубчатых колес.

Конструктивно двигатель разделен на две рабочие полости – горячую и холодную, между которыми и циркулирует рабочее тело (воздух), перемещаемое поршнями. Как-то управлять этим потоком не требуется, разность давлений в полостях вырабатывается естественной механической работой при помощи возвратно-поступательных движений, совершаемых двигателем посредством системы поршень – цилиндр.

Собрал всех своих главных мастеров, в том числе и тех, кто принимал участие в создании водного колеса, приводных и нагнетающих воздух механизмов, строителей металлургических печей, присоединив к ним головастых учеников дворян. Среди этого собрания я планировал найти людей, которые искренне заинтересуются двигателем, свалив на их плечи всю работу не только по постройке, но и последующей доводке и модернизации действующего агрегата. Самолично и ежедневно ковыряться в железках мне «не позволяла религия», поэтому для себя я избрал непыльную роль консультанта.

Повесив на доску большой лист бумаги, типа ватмана, я принялся указкой тыкать в нарисованную мной схему двигателя, объясняя его устройство и принцип работы.

– Так вот, господа-товарищи, – аудитория внимала каждому моему слову, затаив дыхание. – Как из моих слов вы уже поняли, основа работы двигателя – это попеременный нагрев и охлаждение заключенного в цилиндре рабочего тела – воздуха.

Мне уже было понятно, что заставлять работать над двигателем никого не придется, а наоборот – надо следить, как бы они единовременно, все разом не забросили свои основные трудовые обязанности, увлекшись новым делом.

– Система поршень – цилиндр работает по простой схеме, – я показал указкой на своем чертеже их местонахождение. – Воздух изолирован от внешней среды цилиндром и поршнями. Поршни, в свою очередь, соединены с приводным механизмом. Вытеснительный поршень двигается вверх и вниз по цилиндру, перемещается сам и перемещает вслед за собой воздух между горячими и холодными полостями цилиндра. Такое свободное движение поршня обеспечивают приваренный сбоку цилиндра трубчатый теплообменник, регенератор, используемый как нагреватель и холодильник, разделенные стальной сеткой регенератора. Внизу, как вы видите, в холодной полости цилиндра расположен второй, так называемый рабочий поршень.

Сделав небольшой перерыв, чтобы уже сказанная мной информация улеглась в их головах, я продолжил:

– Вся эта система работает следующим образом. Рабочий поршень перемещаем в крайнюю верхнюю, мертвую, точку, для этого достаточно провернуть маховое колесо. Далее растапливаем топку и ждем, когда вытеснительный поршень под действием горячего воздуха начнет свое движение вниз, заодно перемещая воздух в теплообменник (в систему холодильник – регенератор – нагреватель) и далее в горячую полость. Вытеснительный поршень достигает рабочего поршня, и под давлением разогретого воздуха оба поршня вместе перемещаются вниз, пока они не займут свое крайне нижнее положение (в это время происходит поворот коленчатого вала). Рабочий поршень продолжает оставаться в крайне нижнем положении, а вытеснительный поршень перемещается вверх, вытесняя горячий воздух через теплообменник (систему нагреватель – регенератор – холодильник) в холодную полость цилиндра, и цикл завершается.

Система привода, назовем ее кривошипно-балансирной, через балансир, с помощью двух рычагов соединяется с рабочим и вытеснительным поршнями, а рабочий поршень приводится непосредственно от коленчатого вала. Главная задача этого приводного механизма – чтобы движения поршней на протяжении всего цикла не совпадали по фазе, иначе ничего работать не будет.