Hoe een warmtemotor precies werkt is moeilijk uit een tekstboek te leren. De showmodellen van Nieuw-Zeelandse student Jack Williams maakt de werking van motoren tastbaar.

 

Voor wie niet regelmatig onder de motorkap duikt zal de werking van een motor waarschijnlijk een raadsel blijven. Daarin hoopt student Jack Williams verandering te brengen met zijn glimmende modellen van stirlingmotoren die hij via lanceringsplatform Kickstarter verkoopt.
 

Eureka is de rubriek voor 'productontwerpen voor morgen' uit het maandblad De Ingenieur.


Stirlingmotor

De stirlingmotor is een specifiek type warmtemotor die vlak voor de stoommachine (ook een warmtemotor) werd uitgevonden. De stoommachine zou al snel veel efficiënter blijken, waardoor de stirlingmotor nooit ‘groot’ is geworden.

Al is de stirlingmotor nooit helemaal vergeten: bedrijven als NASA, Philips en General Motors hebben miljoenen geïnvesteerd in innovatieve oplossingen om de stirlingmotor op de markt te krijgen, vooralsnog zonder succes.


Werking van warmtemotoren

Nu duikt de stirlingmotor weer op in bureaumodellen, die inzicht geven in de werking van warmtemotoren in het algemeen. Williams bouwde de motor eigenhandig na, eerst in de werkplaats van zijn vader en later met hulp van de Massey University in Nieuw-Zeeland. ‘Dat heeft me meer inzicht gegeven in warmtemotoren dan alle vakken over thermodynamica en vloeistofmechanica uit mijn studie samen.’

In het model van William verwarmt een vlam een cilinder van titaan. Daardoor ontstaat een temperatuurverschil in de motor, het principe waarop de stirlingmotor is gebaseerd. Dat temperatuurverschil verwarmt en koelt de lucht in de motor waardoor de interne luchtdruk stijgt en daalt. Een zuiger zet die drukveranderingen vervolgens om in mechanische arbeid waardoor het vliegwiel gaat draaien.



Titanium, aluminium en roestvrij staal

Toegegeven, het bouwen van stirlingmotormodellen is niet uniek. Wat nieuw is aan Williams model is het gebruik van titanium, aluminium en roestvrij staal in plaats van messing of brons waardoor de modellen bestand zijn tegen verkleuring.

En ook over de stirlingmotor in de ‘echte’ wereld is het laatste woord nog niet gezegd, volgens Williams. ‘De motor is schoon, efficiënt en gaat heel lang mee. Dat is ook de reden dat ruimtevaartorganisatie NASA nog steeds gebruikmaakt van stirlingmotoren. Met een extra innovatieslag zouden ze ook vandaag de dag nog nuttig kunnen zijn.’

Tekst: Sija van den Beukel
Foto: Jack Williams