Принцип работы двигателя Эриксона
Двигатель Эриксона представляет собой тепловой двигатель внешнего сгорания, работающий по циклу, названному в честь его изобретателя. Принцип работы основан на последовательном выполнении четырех процессов: сжатие, нагрев, расширение и охлаждение рабочего тела (обычно воздуха).
Основные компоненты
- Поршневая группа - включает в себя поршень, который осуществляет сжатие и расширение воздуха
- Пневматический бак - служит для хранения сжатого воздуха
- Регенератор - специальный теплообменник для повышения эффективности
- Двухходовой клапан - управляет потоками воздуха между компонентами
- Камера расширения - пространство под поршнем, где происходит нагрев и расширение воздуха
Принцип действия
- Сжатие воздуха: холодный воздух поступает через обратный клапан в цилиндр, где сжимается движущимся вверх поршнем. Сжатый воздух направляется в пневматический бак.
- Нагрев и расширение: через двухходовой клапан сжатый воздух проходит через регенератор, где предварительно нагревается. Затем воздух попадает в подогреваемую камеру расширения под поршнем, где расширяется, совершая работу.
- Охлаждение: после расширения двухходовой клапан меняет положение, открывая выхлопное отверстие. Поршень движется вниз, выталкивая горячий воздух через регенератор, который забирает большую часть тепла.
- Выпуск: охлажденный воздух выходит через выхлопное отверстие, завершая цикл.
Особенности конструкции
- Внешний нагрев - тепло подводится через стенки камеры расширения
- Регенератор - позволяет использовать тепло отработанного воздуха для нагрева новой порции
- Возможность работы в открытом или закрытом цикле
- Параллельность процессов - сжатие и расширение происходят одновременно на разных сторонах поршня
Преимущества
- Высокий КПД - теоретически достигает значений, близких к циклу Карно
- Минимальное трение - мощность сжатия не проходит через кривошипный механизм
- Универсальность - возможность работы на различных видах топлива
- Экологичность - отсутствие прямых выбросов в атмосферу
Двигатель Эриксона является одним из наиболее эффективных тепловых двигателей внешнего сгорания, хотя его сложность и габариты ограничивают широкое применение в современных условиях.
Двигатель Эриксона рассматривался для применения в автомобильном транспорте, однако не получил практического применения.
Шведский инженер Джон Эриксон разработал несколько вариантов двигателей внешнего сгорания. В 1833 году он представил свою калорическую машину (Caloric Engine), работающую на принципе нагрева и охлаждения воздуха при постоянном давлении.
Хотя двигатель Эриксона показал себя достаточно эффективным в других сферах применения (работал в типографиях, на шахтах, судах, приводил в действие лифты и наполнял водонапорные баки), его использование в транспорте столкнулось с серьёзной проблемой — чрезмерной массой.
Эриксон пытался адаптировать свои двигатели для привода экипажей, но из-за большого веса конструкции эта идея не была реализована. В итоге более лёгкие, экономичные и надёжные двигатели внутреннего сгорания вытеснили двигатели Эриксона с транспортного рынка.
Стоит отметить, что двигатели Эриксона имели ряд преимуществ:
- Бесшумность работы
- Простота регулирования мощности
- Хорошие тяговые характеристики
- Универсальность в плане топлива (могли работать на разных видах топлива)
Однако эти преимущества не смогли компенсировать главный недостаток — большой вес конструкции, что сделало их неприменимыми для использования в автотранспорте.
Джон Эрикссон прожил 85 лет.
Дата рождения: 31 июля 1803 года
Место рождения: Лангбан, Вермланд, Швеция
Дата смерти: 8 марта 1889 года
Место смерти: Нью-Йорк, США
За свою долгую жизнь Эрикссон стал одним из самых влиятельных инженеров и изобретателей своего времени. Он разработал множество важных устройств и механизмов, среди которых:
- Паровой фрегат USS Princeton
- Поверхностный конденсатор для пароходов
- Гребной винт для кораблей
- Двигатель с горячим воздухом
- Военный корабль USS Monitor
- Солнечная машина с вогнутыми зеркалами
Эрикссон также получил признание в научном сообществе, став иностранным членом Шведской королевской академии наук в 1850 году, а позже — полноправным членом. Его изобретательская деятельность оказала значительное влияние на развитие судостроения, энергетики и военной техники XIX века.