نحوه کار یک موتور استرلینگ پیستون آزاد (آموزشی)

موتور استرلینگ دوست عزیز، پسندیدن و دنبال کردن کانال رو فراموش نکنید :) لینک منبع : https://www.youtube.com/watch?v=Fl8iNXsjsbI معرفی لینک در حوزه موتور استرلینگ پیستون آزاد (فضایی + ساخت شرکتی + آموزشی + ساخت کارگاهی + ساخت خانگی) : - موتور استرلینگ پیستون آزاد : https://www.aparat.com/playlist/1272543 - کولر استرلینگ : https://www.aparat.com/playlist/1260736 ناسا از بازگشت به ماه گرفته تا ایجاد پایگاه‌هایی در مریخ، بیش از هر زمان دیگری به قدرت نیاز دارد. موتور استرلینگ چیست ؟ موتورهای استرلینگ پیستون سینماتیکی (آلفا، بتا، گاما) در طول سالیان، همواره توسط بسیاری بهبود یافت ، اما به دلیل محدودیت های فنی نتوانست سازگاری قابل توجهی در بازار کسب کند. یکی از محدودیت های فنی عمده در موتورهای استرلینگ حرکتی فوق ، مشکل در حفظ سطوح آب بندی اصطکاکی کم و قابلیت اطمینان اتصالات مکانیکی بود. در سال 1964 ، هنگام تدریس کلاس مهندسی مکانیک در دانشگاه اوهایو در آتن اوهایو ، ویلیام بیل به فکر موتور استرلینگ پیستون آزاد افتاد که به چه صورتی می تواند باشد! این طراحی جدید (موتور استرلینگ پیستون آزاد) باعث حذف سطح آب‌بندی و شفت موتور و بیشتر ارتباطات مکانیکی شد و همچنین درها را برای نوآوری‌های فنی دیگر باز کرد که باعث افزایش کارایی و قابلیت اطمینان موتور استرلینگ می شود. در طول سالیان بر روی موتورهای استرلینگ مخصوصا نوع پیستون آزاد مطالعات علمی گسترده ای انجام شد تا بتوانند بازده موتور را به بالاترین حد ممکن خود برسانند، و اکنون شاهد بکاری گیری موتور استرلینگ پیستون آزاد بعنوان پایدارترین، قابل اعتماد ترین و بهترین ژنراتورهای برق در فضاپیما، کاوشگر و مناطق صعب العبور و یا مکان های دیگر و حتی داخل برخی خانه ها بعنوان ژنراتور تامین ( برق و آب گرم ) هستیم. همچنین از موتور استرلینگ پیستون آزاد با شیوه معکوس کردن عملیات آن، به فریزرهای استرلینگ در صنایع پزشکی، نظامی و... با تولید دمای منفی 230 درجه سانتیگراد رسیدند. موتور استرلینگ به کار رفته در فضاپیما و کاوشگرهای ناسا : موتور ASRG (Advance Stirling Radioisotope Generator) , یک موتور رادیوایزوتوپی است که توسط مرکز تحقیقات ناسا بر مبنای عملکرد موتوراسترلینگ طراحی شده است. و برای تامین نیروی برخی از ماموریت های کاوشگر منظومه شمسی در نظر گرفته شده بود این موتور گرمای ناشی از تخریب مواد پرتوزا همراه با در نظر گرفتن سرمای فضا یا اتمسفر سیاره ای، را به برق موردنیاز برای فضاپیما بمدت 17 سال در فضا تبدیل می کند. این پروژه از سال 1965 به جریان انداخته شد و در طول زمان هر ساله بهبود یافت. در این موتور-ژنراتور انواع و اقسام تبدیل انرژی ها را می بینیم. در ابتدا یک ژنراتور با سوخت رادیو اکتیو قرار دارد که گرمای مورد نیاز موتور استرلینگ را فراهم می کند. این گرما در موتور استرلینگ باعث حرکت متناوب و شدید پیستون به میزان 100 بار در ثانیه شده که در نهایت باعث به جلو و عقب رفتن شدید هسته آهنربایی احاطه شده در یک کلاف سیمی می شود و بنا بر قانونی فارادی در فیزیک، میدان مغناطیسی متغیر , یک جریان الکتریکی را ایجاد می کند. و برق مورد نیاز کاوشگر را فراهم می کند. موتور استرلینگ جدید ناسا در سال 2019 به جای ژنراتور رادیوایزوتوپ از ژنراتور شکافت هسته ای استفاده کرد تا با فراهم آوردن شرایطی باثبات تر برای سالهای بسیار طولانی تر در جهت تامین برق بیشتر، قدمی بسیار بزرگ در تحقق رویای انسان جهت زندگی بر کره مریخ باشد. ابتکارات انجام شده بر روی این موتورها به کمک مهندسی مکانیک و الکترونیک: 1- استفاده از عایق بندی خوب در کنار گاز هلیوم 2- عدم اصطکاک و فرسایش بین قطعات داخل موتور به کمک یاتاق های گازی و استفاده از خمش فنرهای معلق . در نتیجه عدم نیاز به تعمیر، نگهداری و سرویس برای چند دهه 3- کنترل الکترونیکی . زیرا زمانی که به موتور حرارت میدهید شروع به ارتعاش می کند اما در صورت نیاز به برق، به آن برق نیاز خواهید داشت بنابریان خروجی شما باید بنحوی آن را کنترل کند. که این کار را توسط اثر هال انجام میشود. مزایای موتور استرلینگ پیستون آزاد : 1- بسیار قابل اعتماد 2- آگنواستیک بودن سوخت آن ! یعنی از هر نوع سوختی که گرما تولید می کند می توان استفاده کرد. 3- مقرون به صرفه بودن نسبت به ژنراتورهای معمولی در دوره زمانی طولانی نظیر 20 سال، بدلیل عدم نیاز به نگهداری، تعمیر و رسیدگی معایب : 1- وقتی شروع به کار می کند اینرسی و حرکت خاص خود را دارد و نمی توان مانند موتور خودرو به آن شتاب داد ! 2- هزینه خرید بالا بدلیل تکنولوژی آن. هدف فروش = آنهایی که قابل اعتماد بودن برایشان یک ضرورت است!