Автор проекта: Афанасьев Марк (9 лет), Санкт-Петербург, инженерно-технологическая школа № 777.

Наставник: Терешкова Любовь Федоровна.

Один из победителей сезона конкурса ШУСТРИК 2022–2023 гг.

Марк выбрал задание «14.1. Система автономного энергообеспечения для Арктики», которую предоставил «Центр Морских Исследований МГУ»:

«Разработай концепцию и создай прототип системы автономного энергообеспечения приборов мониторинга с учетом природных особенностей арктической зоны».

Целью проекта было создать двигатель внешнего сгорания, вырабатывающий электричество в объеме, достаточном для зарядки телефонов и других маломощных электрических приборов с потреблением 5В. Кроме того, данный двигатель должен был работать автономно, от газового баллона, причем в условиях Арктики.

💬 Изготовление двигателя я начал с деталей узлов:

• Рабочие цилиндры спаяны газовой горелкой из пустых банок туристических газовых баллонов.
• Изготовил новый корпус из фанеры, вырезал отверстия под концентратор тепла и радиатор.
• Концентратор тепла и радиатор сделал из 3х жестяных банок из-под ананасов, обрезав на нужную высоту и проделав отверстия под Двигатель.

«Радиатор изготовил из медных трубок, фитингов и жестяных банок. Принцип его изготовления основан на системе отопления «Ленинградка».

На схеме видно движение антифриза (охлаждающей жидкости) в системе.

Сами емкости радиатора также отдают лишнее тепло, но за счет внедрения расширительных бачков, удалось достичь стабильности показателей в течение времени.

Излишнее давление воздуха, которое образуется при нагревании, сбрасывается с помощью спускного клапана».

«Протестировал Двигатель в лабораторных условиях с разным расходом газа, измеряя обороты и силу тока Мультиметром».

«Как мы уже говорили, двигатель эффективно работает при существенной разнице температур между нагревателем и охладителем. Чем ниже температура окружающей среды, тем эффективнее должен работать радиатор.

Я решил проверить эту гипотезу в боевых условиях, приближенных к Арктическим. Тестировал в феврале на Лахтинском разливе, при температуре минус 18 градусов, влажности 90% и сильном пронизывающем ветре.

Эксперимент подтвердил эту гипотезу и показал некоторые особенности такой эксплуатации. Двигатель на морозе нужно дольше прогревать, перед тем как тронуть маховик.

Нужно ждать примерно 3-4 минуты против 15-20 секунд в лаборатории. Нужно предусмотреть ветрозащиту камеры нагрева, в противном случает пламя становится менее эффективным, вплоть до прекращения горения.

Тестирование длилось около 20 минут. Было очень холодно, я просто замерз».

«Полученные показатели можно увидеть в таблице не следующем слайде.

Внедрение принципов системы отопления «Ленинградка» в качестве системы охлаждения Двигателя позволила достичь стабильной работы на максимальной мощности, достаточной, для зарядки телефона или пауэрбанка.

Мощность Двигателя за 30 минут работы изменилась в пределах погрешности, которой можно пренебречь».

Комментарий экспертов о проекте:

«Конструктивно сложный и оригинальный проект, выполненный третьеклассником, что дополнительно выделяет данную работу.

В презентации подробно изложена теория работы двигателя Стирлинга и ход работ по проекту, приложены фотографии автора на всех этапах работы, видна эволюция проекта по мере реализации.

Представлена полностью функциональная законченная модель двигателя, проведена серия испытаний в разных условиях. Полученные данные свидетельствуют о возможности подзарядки гаджетов при работе устройства.

Также определены направления развития проекта, повышения КПД и надежности двигателя».