Молодежь и наука - третье тысячелетие 2018

248 Для автоматизации процесса внутрь помещен вытеснитель, роль которого перегонять воздух из горячей области в холодную, а также перекрывать пооче- редно холодную и горячую полость. Чтобы процесс стал цикличным, использу- ется кривошипно-шатунная схема, связывающая вытеснитель с рабочим порш- нем. Цикл вращения поддерживается благодаря маховику. При сборке двигателя необходимо соблюсти ряд требований, без учета ко- торых работа двигателя Стирлинга невозможна. Это: герметичность, мини- мальная масса вытеснителя, минимальное трение, отцентрированный маховик, максимальная «грузоподъемность» на поршне. Для того чтобы добиться герметичности соединения большого цилиндра с металлическими пластинами, а также соединение с малым цилиндром промаза- ли герметиком. Для достижения следующего критерия, были испробованы раз- ные материалы для вытеснителя. В конечном итоге остановили свой выбор на пенополистироле, так как он достаточно легкий, масса вытеснителя получилась около 3 г, обладает малой теплопроводностью и не теряет геометрию при на- греве. Достижение следующего критерия является самым сложным. Он подра- зумевает подбор материала для сальника, в котором ходит шток вытеснителя. Так как шток должен не только ходить в нем с минимальным трением, но также этот узел не должен пропускать воздух. После множества пробных эксперимен- тов выбор остановился на полиэтилене. В качестве маховика использовали CD–диск. Рабочий поршень представ- ляет собой мембрану из полиэтиленового пакета, так как он достаточно эла- стичный и является доступным (рис. 2). Рис. 2 В результате экспериментов было установлено, что минимальная сила не- обходимая для перемещения штока примерно равна 0,2 Н, следовательно, уси- лие которое может создать поршень должен иметь большее значение. Для его определения помещаем грузики известной массы на поршень, вручную пере- мещаем вытеснитель и измеряем величину перемещения поршня. В пробных экспериментах при разности температур в 80 °С получили усилие равное 0,23 Н,