FyzWeb  články
Novinky Kalendář Články Odpovědna Pokusy a materiály Exkurze Výročí Odkazy Kontakty


Licence Creative Commons (Uveďte autora - Nevyužívejte komerčně - Zachovejte licenci)
Středoškolská soutěž: „Vyrob si svůj Stirlingův motor“2012-04-10 

Soutěž se zrodila z mojí potřeby propojit teorii s praxí  během Vánoc 2006. V té době jsem učil jak mechaniku, tak v technologických laboratořích a nově i ve školních dílnách. Inspirací mi byly originály teplovzdušných Stirlingových motorů a tvořivost nadšenců z technického skanzenu v Solvayových lomech. První motorek jsem si vyrobil pro potěšení z jeho chodu, ten druhý s plánem jak z toho vytvořit školní soutěž. Inspiraci jsem měl bohatou – ze soutěží „Napájeni sluncem“, které pořádá VŠB Ostrava. Základem jsou vždy stejné příkony a díky tvořivé činnosti soutěžících značně rozdílné výkony.

V mojí soutěži jsou podmínky pro funkční modely motorů dané průměrem a výškou komory, což je většinou plechovka od konzervy. Všechny ostatní polotovary součástek a součástky, které  soutěžící dostanou, mohou být zaměněny, vymyšleny a udělány lépe. Soustružené díly vyrábí žáci naší školy v rámci výuky v soustružně.  Soutěž je postavena tak, aby si studenti mohli vyrobit svůj motor pouze ručním zpracováním (řezání, pilování, vrtání, řezání závitů a lepení). Samozřejmě, pro výrobu těch špičkových motorů studenti soustružili i frézovali, někde i na CNC strojích.

Obr. 1 – základní sada (říjen 2008)

Hodnocené disciplíny jsou od počátku stejné:

1. Otáčky za minutu – zde se projeví promyšlenost a přesnost výroby, vyváženost i úprava pro použití helia.

2. Technické vylepšení – tady odborná porota nejvíce oceňuje novinky, které ještě nikdo neudělal – např. jiný mechanismus (Rossův tříbodový – ve 3. ročníku, použití helia – ve 4. ročníku)

Obr. 2 – Rossův mechanismus

3. Design – Zde je hodnocen cit pro eleganci a čisté provedení. Ano, i stroje jsou krásné a ošklivé. Od loňska je v porotě výtvarnice.

4. Nová je disciplína „Pohon“ – u stroje nezáleží na otáčkách, ale co dokáže motorek pohánět – co soutěžící vymyslel a udělal. V loňském ročníku vítězný stroj poháněl sám sebe na kolečkách s lihovým kahanem a dálkovým ovládáním. Tato disciplína je nepovinná.

Obr. 3 – Momentka ze soutěže – Vojta Čermák

Soutěž probíhá ve dvou kolech, většinou v dubnu a v květnu. V prvním kole, nepovinném – aby mimopražští nemuseli dvakrát dojíždět, se hodnotí pouze otáčky.

Průběh všech šesti ročníků je zaznamenán v internetovém blogu www.betlemska-stirling.blog.czKromě průběhu zde vkládám různé podněty k inovacím, odkazy na jiné stránky, fotografie, fotografie detailů jako inspirace, rady a návody k řešení problémů, poděkování sponzorům atd.

Na soutěž se mi zatím vždy, kromě letošního roku podařilo získat grant na nákup odměn (většinou kutilské nářadí), materiálu a potřebných nástrojů či měřidel. Bez dalších sponzorů by to ovšem nešlo. Ložiska dostávám zejména od firmy SKF. Pro první místa se mi doufám podaří získat fotoaparát a stavebnice.

Největší odměnou je samozřejmě vlastnoručně vyrobený funkční motorek.

Obr. 4 –  Výsledky soutěže v roce 2011 – přehled motorů

Soutěž „Vyrob si svůj Stirlingův motor“ neustále roste. Podívejte se na nejvyšší naměřené otáčky v jednotlivých ročnících:

  1. ročník (2007) - 423 ot/min (Jirka Holek – SPŠ Betlémská)
  2. ročník (2008) - 580 ot/min (Rosťa Fikáček – SPŠ Masná)
  3. ročník (2009) - 645 ot/min (Pavel Skořepa – SPŠ Masná)
  4. ročník (2010) - 729 ot/min, resp. 1080 ot/min (první kolo – bez helia, resp. druhé kolo - s heliem, obojí David Kolář – SPŠ Žďár n. Sázavou)
  5. ročník (2011) - 748 ot/min – s heliem (K. Braun, Jan Matoušek – SPŠ Plzeň)
  6. ročník (2012) - 714 ot/min – bez helia (první kolo, Jan Vincenci – SPŠ Chrudim)

Rostou nejen otáčky a provedení motorů, ale i prostředí. Od loňského ročníku se druhé kolo pořádá v prostorách Národního technického muzea, soutěžní i přípravné kahany jsou obklopeny originály motorů.

Letošním rokem soutěž povyrostla o další rozměr. Otáčky již nejsou nejsou zaznamenávány ručním otáčkoměrem, ale měřidlem firmy Vernier, které průběh otáček zaznamenává do počítače a vyhodnocuje maximum. Mohou-li žáci pracovat s tímto měřidlem, zřetelně vidí změny otáček např. při promazání, vstřiknutí helia, či změně vyvážení.. Při druhém kole chci předvést kromě otáček zároveň snímání průběhu tlaků a příští rok připojit i teploměr. Z malého motorku se tak může stát zajímavý laboratorní přístroj inspirující k tvořivé konstrukční činnosti.

Obr. 6 – měření otáček optickou závorou Vernier, otáčky průběžně dopočítávány v programu Logger Lite

Letos po prvním kole soutěže proběhla ve školní knihovně přednáška Ing. Jana Novotného z ČVUT na aktuální témata Stirlingových motorů. (problematika helia a regenerátoru). A Ing. Jiřího Tomana – praktické rady.

Měřicí přístroje ukazující průběhy v čase a odborné rady dávají soutěži „Vyrob si svůj Stirlingův motor“ velké přísliby do budoucna.

Autorem článku je Ing. Jiří Toman (SPŠS Betlémská, Praha)





Doporučit článek

Od:
Komu:
Antispam: