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.

> 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.

> pressurised to more than 100 atmospheres

Вот это — тоже из погони за уд.мощностью.

> three hot cylinder failures in four years.

А горячие цилиндры — это альфа-стирлинг.

> Stirling engines are typically less than 15% efficient

Странно. А вот, напр G.Walker в своей книге по стирлингам говорит о намного бОльших цифрах. Не в теории, а о фактических выпускавшихся. И удельные массы на кВт там упомянуты не тонны, а неск кг (угу, дизели впятеро легче, но кому от этого проще?)

До дизельных 45% не дотягивают потому что верхние Т цикла малы, т.к. при этой Т должен работать металлический теплообменник большой площади.

И тем не менее, стирлинг даже от солнца достигает 35%. Если что — гугл в курсе.

Так вот, возвращаясь к самому началу: я как раз и предложил способ, в котором «котёл» не нужен, выс.Т могут быть приложены к ненагруженным деталям (т.е. можно поднять Т), а все нагруженные могут работать в холодной зоне. Решает все вышеперечисленные проблемы.

Да, решение привязано в осн. к низким рабочим давлениям, что поднимает габариты (но это — объём, а не масса) и снижает требования к технологии (жестянки, ага).

Кста, вот мембранный стирлинг из жестянок: https://www.youtube.com/watch?v=dwfwIuxefSE
Где-то ещё есть видео прицепленного туда электрогенератора.
Думаю, по кпд он не блещет, ну так добавление нормального регенератора добавит ему не так уж и много массы.

Если кто считает, что сконструировать и рассчитать резонансный мембранный стирлинг-из-говна сложно — пусть первый бросит в себя камень. 🙂

Ну и про первый стирлинг

// A look at the Stirling brothers’ engine of 1845 reveals that it embodied a regenerator and was pressurized. Pressure variation is stated to have been between 10 and 15 atm, so the degree of pressurization was essentially that of Philips’ first ‘production’ air engine – the legendary MP1002CA.

// the Dundee foundry engine was replaced by a steam engine after three hot cylinder failures in four years.

// вот опять эта гонка за удельной мощностью. В космос, шоле, на нём летим?

Паровой движок начала 19 имел 1(хорошо 2) лошадиных сил на тонну. На пароходе он занимал порядка трети веса/пространства.

Стирлинги —
// The popular Rider-Ericsson (sold from 1876 to 1920), weighs 400kgm, develops 250watts (1/3hp) in the 5″ size and cost 2 years average NZ income.
1 лс на 1.2 тонны

В общем по удельной мощности отступать некуда.

// У стирлинга априори высокий кпд
// стирлинг легко доводится до _любого_ кпд в пределах карно

// Except for a few designs produced by major research laboratories at enormous expense using hydrogen or helium working fluid pressurised to more than 100 atmospheres, most well designed modern Stirling engines are typically less than 15% efficient and have low specific output (power for size). They compare unfavourably with compact petrol engines which approach 30% efficiency and diesels with more than 40%.
https://www.peterlynnhimself.com/About_Stirling_Engines.php

// Любые неравновесные относительно цилиндра/поршня газы просто «разрядятся» по теплу на стенки.

КПД большого четырехтактного Гемфри — 20 с лишним процентов.