Двигатель Джеймса Стирлинга.

Джеймс Стирлинг - брат изобретателя Роберта Стирлинга, который запатентовал двигатель Стирлинга 27 сентября 1816 года.

В 1842 году Джеймс построил двигатель горячего воздуха в Данди. Этот двигатель приводил в движение оборудование на заводах Dundee Foundry Company в течение восьми или десяти месяцев.

Двигатель Джеймса Стирлинга, несмотря на технические преимущества, не получил широкой популярности по ряду причин, связанных с технологическими, экономическими и рыночными факторами. 

Технологические сложности

1. Материалоёмкость и высокая стоимость производства. Двигатель требовал использования жаростойких сталей и других дорогостоящих материалов, что значительно увеличивало себестоимость. Теплообменники, регенераторы и другие элементы конструкции нуждались в качественных материалах, устойчивых к высоким температурам и коррозии. 
2. Проблемы с уплотнениями и герметичностью. При работе под высоким давлением возникали сложности с уплотнениями поршней и сальников. Чугунные поршневые кольца не подходили из-за утечек масла, а сальниковые уплотнения для картера оказались неэффективны. 
3. Сложности с теплопередачей. Тепло подводилось через стенки теплообменника, которые имели ограниченную теплопроводность, что снижало КПД двигателя. Кроме того, из-за внешнего подвода тепла рабочий газ (воздух) участвовал в процессе только у стенок цилиндра, что ограничивало эффективность.
4. Большие габариты и вес. Для достижения сравнимой с ДВС мощности двигатель Стирлинга требовал значительных размеров и массы. Например, первые модели, построенные в Данди, имели цилиндр диаметром 12 дюймов (около 30 см) и позже - 16 дюймов (около 40 см). 

Экономические факторы

• Высокая стоимость эксплуатации. Дороговизна материалов и сложности производства делали двигатель менее конкурентоспособным по сравнению с более дешёвыми альтернативами. 
• Низкая рентабельность. В условиях, когда рынок уже был занят более простыми и дешёвыми паровыми машинами, а позже - двигателями внутреннего сгорания (ДВС), инвестиции в производство двигателей Стирлинга не окупались. 

Рыночные и конкурентные факторы

1. Превосходство ДВС. К началу XX века двигатели внутреннего сгорания стали доминировать на рынке благодаря более высокой мощности, компактности и экономичности. Они быстрее запускались, легче адаптировались к различным условиям эксплуатации и были проще в производстве. 
2. Отсутствие массового спроса. В то время промышленность и транспорт ориентировались на более привычные технологии. Переход на новую технологию требовал значительных инвестиций в переоснащение производств и обучение персонала, что сдерживало распространение двигателей Стирлинга.
3. Ограниченная область применения. Хотя двигатель мог работать на разных видах топлива, его универсальность не стала ключевым преимуществом в условиях, когда рынки были сегментированы под конкретные типы энергии (уголь, нефть и т. д.). 

Дополнительные проблемы

• Сложности с математическим моделированием. Термодинамический цикл Стирлинга сложно было адекватно рассчитать из-за нестационарности тепломассообмена во внутреннем контуре. Это затрудняло оптимизацию конструкции и доработку двигателей. 
• Медленный старт. Тепловая инерция, присущая двигателям внешнего сгорания, замедляла запуск, что делало их непригодными для применения в транспорте и других сферах, где требовался быстрый запуск или изменение скорости. 

Таким образом, сочетание технологических ограничений, экономических барьеров и конкуренции с более успешными технологиями привело к тому, что двигатель Джеймса Стирлинга не получил широкого распространения в XIX веке. Однако в последующие годы интерес к этой технологии периодически возрождался, особенно в контексте поиска альтернативных источников энергии и повышения экологических требований.