вертикальные котлы с дымогарными трубами хорошо подходят там, где нужна портативность, а кроме того, лучше работают при наклонах котла, что актуально, например, для парового трактора или тягача. Однако требуют большей осторожности ввиду риска прогара верхних участков труб, не окруженных водой, при излишней интенсивности горения топлива
https://www.gutenberg.org/cache/epub/35916/images/illo368.png

//tubes are formed of the best rolled brass, and their thickness in the engine, to which we now refer, is 1/13 of an inch. After the brass plating is bent into the form of a tube, and being overlapped, is properly soldered together, and the edges smoothed off, the tubes are made perfectly cylindrical by being drawn through a circular steel die.
The tube-plates (as those parts of the boiler ends in which the tubes are inserted are called) are bored with holes in corresponding positions, truly cylindrical, and corresponding in magnitude to the tubes, so that the tubes, when passed into them, will be just in contact with them. The length of the tubes is so regulated, that when extending from end to end of the boiler, and passing through the holes, they shall project at each end a little beyond the holes. The manner of fastening them so as to be water-tight is as follows:—A steel hoop or ferrule, made slightly conical, a section of which is exhibited at C. fig. 105., the smaller end of which is a little less than the internal diameter of the tube, but which increases towards the outer end, is driven in as represented in the figure. It acts as a wedge, and forces the tube into close contact with the edges of the hole in the tube-plate.
https://www.gutenberg.org/cache/epub/42602/images/i_391.png
When particular tubes in a boiler are worn out, and require to be replaced, their removal is easily effected. It is only necessary to cut the steel ferrule on the inside, and to bend it off from contact with the tube, by which means it can be loosened and withdrawn, and the tube removed.//

//The substitution of brass for copper tubes, which has been already mentioned as so great an improvement in the construction of locomotive engines, is ascribed to Mr. Dixon, who suggested them in 1833, being then the resident engineer of the Liverpool and Manchester Railway. They are said to last six or eight times as long as copper tubes of the same dimensions.
When tubes fail, they are usually destroyed by the pressure of the water crushing them inwards: the water enters through the rent made in the tube, and flowing upon the fire extinguishes it. When a single tube thus fails upon a journey, the engine, notwithstanding the accident, may generally be made to work to the end of its journey by plugging the ends of the broken tube with hard wood; the water in contact with which will prevent the fire from burning it away.
Tubes of the dimensions here referred to weigh about sixteen pounds, and lose from six to seven pounds before they are worn out. Their cost is about one pound each//

В котле узкое место — передача тепла от воздуха к стенкам. В ПуВРД эта передача интенсифицируется движением воздуха, для которого не нужны никакие доп вентиляторы. Так что надо просто подвести воду к внешней стенке.

http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/pulsejet/comment-page-1/#comment-153345

> (1.5^((k-1)/k)-1)

Так, что-то я тут намутил. Степень д.б. отрицательная, и соотв разница с единицей обратная.
Вот так: 1 — 1.5^(-(k-1)/k)

Но цифры от этого примерно те же.

> Видно что КПД ДВС и Стирлинга автор полагает сравнимыми.

Уже говорил: это от технологий зависит; и ДВС зависит сильнее. По уровню технологий 1970х кпд выходили примерно равны (уд.мощность — да, в пользу дизеля). А вот, например, на сегодня, дизель можно где-то до 50% вылизать, а стирлинг уже отстаёт.

Хотя вот с нагревом через регенератор — цифр не видел. Может там можно что выиграть (рост Тmax и снижение паразитного объёма). А их не делают из за громоздкости (да и материалоёмкость таки выше дизеля).

> Снобизм не позволял викторианцам насыпать щебенку?
Тут я сильно подозреваю технологическую, а не теоретическую проблему.

Х.з… История техники показывает, что иногда случаются большие тупизмы с теоретическим пониманием, особенно при передаче идеи с уровня теоретика на уровень массовой инженерии.
А ещё ведь не совсем тривиальные схемы нормально расчитывать научились только с появлением компов.

Но вообще-то ведь схему Эрикс[с]она на практике использовали, а это ж примерно оно — клапаны переключают регенератор (но по холодной стороне), постоянный воздухообмен есть, соотв ничего не мешает устроить горение топлива прямо в цилиндре. А вот реально жгли в цилиндре или таки тупили с использованием внешнего горения — сходу не помню.

> На стр 56 там же есть пример расчета.
>4 литра […] 3 Гц и давление до атм — получаем треть киловатта.

Не вижу. Там конец раздела про компьютерные методы расчёта. На стр 57 есть формула, по которой при 4л 1ат 3Гц выходит 180Вт. И это похоже на правду.
Если прикинуть прямоугольный цикл: Т300 1ат нагреть до Т600 не меняя объёма — выйдет 2ат; пусть паразитный объём равен вытесняемому, тогда 1.5ат; адиаб.расширение с 1.5 до 1ат снимет (1.5^((k-1)/k)-1)*600*20.8Дж/моль/К ~= 1.3кДж/моль, ~200Дж/4л.н.у (на самом деле такое расширение аж до 1ат требует рабочего хода где-то на 20% больше объёма вытеснения, но похерим); непрямоугольность даст что-то типа /1.41 и на всякие мех.потери и газодинамику спишем половину; т.о. в итоге где-то около ~70Дж/цикл. А, ещё же среднее давление выше вышло, ну значит при среднем 1ата — как раз как по той формуле.
Ну да ладно, не об этом вопрос…

> Через мембрану за такт проходит сотня джоулей, при ходе даже в те же 10 см что упомянуты в примере(а для мембранного варианта ход придется уменьшить) это сила в сотню кгс. Из чего мембрану делать?

И что такого в 100кгс? Вполне себе терпимые усилия, если их не к точке прикладывать. Мембрана — это же м.б. жесткий диск, а гибкая часть только кольцом по периметру; так почти всё усилие к диску приложено.
Только я бы поигрался рабочим ходом в сторону уменьшения, чтобы всякие инерции снизить (взамен площадь нарастить — если прочее не менять).

Для попаданца — из любого эластичного материала, хоть кожа.
«На коленке» на сегодня — армированная резина (выпечена сразу под нужную форму). Или из листа с кольцевыми гофрами (и лучше бы поднять частоту и уменьшить ход). И м.б. проще не металлическую, а композитную.

Для кожи или резины — наверное оптимальной формой будет что-то среднее между плоской и чулочной, примерно как половинка тора, срезанная в плоскости большого радиуса. Так материал в осн. «перекатывается» и работает почти только на растяжение, мало сдвиговых деформаций в плоскости материала (т.о. меньше потерь в нём и внутреннего износа на усталость). Но и при исходно плоском листе примерно то же и выйдет, только «чулочность» мала (ход надо делать меньше и скомпенсировать площадью).

И никаких коленвалов. Всё вывешено на поддутых объёмах под диафрагмами — работают как пружины (регулируемой жесткости!) и заодно обеспечивают натяжение диафрагм (чтобы не «звенели»).

А если полупромышленно делать… ну, тут уж лучше таки дизель. 🙂
Если промышленно и именно что-то стирлингообразное обязательно, то для промышленности поршневые, видимо, роднее будут. Но тоже можно диафрагмами поиграться, и по максимуму всё подряд штамповкой и вытяжкой делать.

Для попаданца, кстати, вопрос резины — не обязательно недостижимый хайтек. Ну, разве что для полных гуманитариев. 🙂

// Уокер Г. — «ДВИГАТЕЛИ СТИРЛИНГА». М.Машиностроение.1985. стр.176 — примерный график уд.мощности зависимо от мощности.

Спасибо. Всегда приятно говорить с человеком работавшим с материалом. График начинается от 10 кВт, но все равно — не ожидал что удельная мощность вырастет так быстро.

Но давайте посмотрим на график сбоку от упомянутого вами
http://dl.dropboxusercontent.com/s/7kfubehiosojxu5/stirling_power_efficiency.png

Видно что КПД ДВС и Стирлинга автор полагает сравнимыми.

// > 1 лс на 1.2 тонны
// Огромный трубчатый т/о с топкой — это примерно как паровозный котёл. Неудивительно, что удельная мощность выходит того же порядка.

Теплообмен к середине 19 века понимали не хуже нас. Я не сомневаюсь что попаданец может пробить изобретение задолго до реала если имел место теоретический затык, как с тем же конденсатором. Но регенератор был известен еще в 1816 году. Что мешало стирлингу занять место получше чем в реале уже тогда? Снобизм не позволял викторианцам насыпать щебенку?

Тут я сильно подозреваю технологическую, а не теоретическую проблему.

Сам Стирлинг в 1876 возлагал надежды на бессемеровскую сталь — те по его мнению была большая проблема с материалами.

Любители работают с ними и сейчас. Я уже приводил ссылку на одного. Вот его шуточная статейка про уровни любительских стирлингов https://www.peterlynnhimself.com/SE_Power_Scale.php

// мембранный

// > Осталось только вывести мощность.
// Куча вариантов. Хотя, конечно, удобство зависит от частоты.

Ну попробуем представить.

На стр 56 там же есть пример расчета.

4 литра, 750 кВт, 30 Гц, 200 атм гелий — если мы понижаем частоту до 3 Гц и давление до атм — получаем треть киловатта.

Через мембрану за такт проходит сотня джоулей, при ходе даже в те же 10 см что упомянуты в примере(а для мембранного варианта ход придется уменьшить) это сила в сотню кгс. Из чего мембрану делать?

Уокер Г. — «ДВИГАТЕЛИ СТИРЛИНГА». М.Машиностроение.1985. стр.176 — примерный график уд.мощности зависимо от мощности. И далее в книге много примеров, в общем, подтверждающих график.

Впрочем, мы вроде не рекордный хайтек должны смотреть, а более дубовые конструкции. И как раз там вылезет бонус от сильной зависимости от технологий у ДВС и слабой — у стирлингов (при условии равных требований к кпд и ресурсу).
А при росте технологий материалов и обработки — ессно, что ДВС становятся удобней.

> Если что — джентльменов тут нет.

И это правильно. 🙂

>> стирлинг даже от солнца достигает 35%
> https://www.researchgate.net/publication/239402706_Dish-Stirling_Systems_An_Overview_of_Development_and_Status
// Dish-Stirling systems have demonstrated the highest efficiency of any solar power generation system by converting nearly 30% of direct-normal incident solar radiation into electricity

Гм… возможно я сглючил. Помню «что-то эдакое», а цифру на-глаз написал, из того, что помнится. Говорила мне прабабушка: «не пиши комментов невыспавшись». 🙂

Но вообще-то 30% — это для всей «SPG system». В которой есть и потери зеркала, и прочие потери по мелочи. Так что 35% для самого того стирлинга — запросто (а может и все 40).

>> резонансный мембранный
> Термоакустику что-ли?

Нет. Термоакустика — это хоть и резонансный, но резонанс массой газа, а не поршня/мембраны.
В обычном: размеры газовых путей много меньше длины волны ==> инерция газа пренебрежима ==> во всех точках системы давление ~одинаково (с точностью до потерь).

Впрочем, и термоакустика м.б. интересна — как по «без движущихся деталей», так и (для случая попаданца) «ноу-хау», которое хрен кто повторит, разве что сверхточным копированием (да в общем-то и сейчас не особо умеют).

> Осталось только вывести мощность.

Куча вариантов. Хотя, конечно, удобство зависит от частоты.

PS. Вспомнился опыт: горение водородной свечки в длинной трубе — и громко же выходит, зззараза. 🙂
Хотя кпд там смешной… ну, при такой простоте конструкции…

PPS. А, бесклапанный ПуВРД — это ж тоже термоакустика.
И тоже громкий. 🙂

// удельные массы на кВт там упомянуты не тонны, а неск кг

Серийно производившийся MP1002CA — 180 ватт 30 кило. Итого 125 кило на лс., 170 кг на кВт http://www.oldengine.org/members/croft/images/MP1002CA.pdf стр. 6

// Если что — гугл в курсе.

Если что — джентльменов тут нет.

// стирлинг даже от солнца достигает 35%

https://www.researchgate.net/publication/239402706_Dish-Stirling_Systems_An_Overview_of_Development_and_Status
// Dish-Stirling systems have demonstrated the highest efficiency of any solar power generation system by converting nearly 30% of direct-normal incident solar radiation into electricity

Уже ПОЧТИ 30 процентов. Если покопать то как раз и обнаружатся «enormous expense using hydrogen or helium working fluid pressurised to more than 100 atmospheres»

Для двс тоже можно найти рекорсменов «Toyota Gasoline Engine Achieves Thermal Efficiency Of 38 Percent»

// сконструировать и рассчитать резонансный мембранный стирлинг-из-говна сложно

Термоакустику что-ли? Осталось только вывести мощность.

// А горячие цилиндры — это альфа-стирлинг.

В бете холодное УПЛОТНЕНИЕ. Часть цилиндра таки в любой схеме остается горячей. Так что бета попаданцу не сильно поможет — от УГ металл цилиндр развалится через год.