Турбінний двигун внутрішнього згорання

Галузь техніки. Турбінний двигун внутрішнього згорання належить до двигунів внутрішнього згорання. Індекс МПК: F01D1/36. Рівень техніки. При перегляді каталогу описів патентів не виявлено опису патенту на двигун внутрішнього згорання з ознакою турбіни. Виявлений опис патенту на двигун внутрішнього згоранняз ДВЗ, поршневу машину індекс МПК: F01B1/00 під номером (21) 3580963/25-06 (22) 20.04.83 співавторів В.В.Альферовича і Б.Е.Мітіна (Білоруська ССР). Їх поршнева машина – прототип турбінного двигуна внутрішнього згорання ТДВЗ – містить циліндри, поршні, шатуни і інші елементи поршневого ДВЗ. ТДВЗ використовує силу тертя робочого тіла. Метою заявлюваного винаходу є підвищення коефіцієнта корисної дії, к.к.д. двигуна внутрішнього згорання. Це досягається відсутністю у заявлюваному винаході зворотно-поступального руху і відповідних елементів, що виключає втрати енергії палива на подолання інерційних сил. Отже має зрости к.к.д. заявлюваного ТДВЗ порівняно з існуючими поршневими ДВЗ. В ТДВЗ робочий орган - гази, розширюючись, приводять у рух безпосередню турбіну. Суть винаходу ТДВЗ складається з двох основних частин: корпуса 1 і турбіни 2, фіг. №1. В корпусі 1 фіг.1, в одній стороні його розміщенні камери згорання к.зг.3 двигуна по колу. В кожну к. зг. 3 через отвори вкручені: паливна форсунка 4, свічка запалення 5 і пусковий клапан 6. Соплом 7 к. зг. 3 з'єднується з порожниною між робочою поверхнею 8 турбіни 2 і робочою поверхнею 9 корпуса 1, робочим об’ємом р.о. Навколо к. зг. 3 і по всій довжині корпуса 1 в ньому виконані порожнини для охолоджуючої рідини 10. На другій стороні відносно к. зг. 3 корпуса 1 розміщені випускний колектор 11 і охолоджуючий колектор 12. Турбіна 2, фіг.2, розміщена всередині корпуса 1, фіг.№1, двигуна. На робочій поверхні 8 , фіг.№2, турбіни 2 розміщені активні стрічки 13. На внутрішній поверхні 14 турбіни 2 фіг. №1 навпроти активних стрічок 13 розміщені охолоджуючі стрічки 15. По краях турбіни розміщені ущільнюючі пояси 16. В протилежній від к. зг. 3 стороні двигуна, але на турбіні 2, розміщені вентилятор охолоджуючого повітря 17 і вал відбору потужності 18 Робота ТДВЗ Запуск двигуна в роботу здійснюється за допомогою зовнішнього джерела енергії: стартером від акумулятора, або стиснутим повітрям. Якщо двигун має запускатися в роботу стартером від акумулятора, то він виконується без пускових клапанів Під час запуску двигуна в роботу стиснутим повітрям через пускові клапани 6 фіг. №1 подається під тиском повітря. Воно проходить через к. зг. 3, через р.о. і випускний колектор 11. Під час проходження стиснутого повітря повз активні стрічки 13, внаслідок тертя між ними, турбіна 2 приводиться в рух 20. Сила, DJ × що приводить в рух турбіну 2 фіг. №3 визначається формулою Ньютона: F= m S D x де m - коефіцієнт DJ × в'язкості повітря, S - площа діючої поверхні 19 активних стрічок 13, а Dx - показник зміни швидкості руху повітря між сусідніми прошарками його. Після надання турбіні 2 фіг. №1 певної швидкості обертання, подача стиснутого повітря припиняється. Одночасно через паливні форсунки 4 подається паливна суміш і на свічі запалення 5 подається напруга. При запуску двигуна в роботу стартером від акумулятора, після надання турбіні 2 фіг.№2 певної швидкості обертання, також одночасно припиняється розкручування і через паливні форсунки 4 подається паливна суміш, а на свічі запалення 5 - напруга. Згораючи в к. зг. 3, паливна суміш розширюється, перетворюється в робочі гази і під тиском виходить через сопла 7 в р.о. Внаслідок тертя між робочими газами і діючою поверхнею 19 активних стрічок 13, виникає сила F, що діє на активні стрічки в напрямі, показанному на фіг.№3. DJ × m S Dx де m - коефіцієнт в'язкості робочого Величина цієї сили визначається формулою Ньютона: F= DJ × газу, S - площа діючої поверхні 19 активних стрічок 13, Dx - зміна швидкості руху робочих газів між сусідніми тонкими прошарками його. А оскільки активні стрічки 13 розміщені під кутом 45°. до напряму виходу робочого газу Fг фіг.№4 з сопла 7 фіг.№1, то внаслідок тертя виникають тангенсійні сили тертя F, фіг. №3, направлені по дотичній до діючої поверхні 19 активних стрічок 13, що змушують турбіну обертатися в напряму, показаному зноскою №20. Так як в'язкість газів з підвищенням температури росте, то ефективність двигуна фіг.№1 зростатиме при досягненні в к. зг. 3 найвищих температур і найбільшої різниці між швидкостями робочих газів в соплі 7 і на виході з випускного колектора 11. Ефективність двигуна зростатиме при збільшенні діаметра турбіни 2 і зменшенні просвітів між активними стрічками 13 і робочою поверхнею 9 корпусадвигуна 1. Ефективність двигуна зростатиме і при збільшенні площі діючої поверхні 19 активних стрічок 13 двигуна фіг.№2. Паливна суміш подається і горить в к. зг. 3 фіг.№1 постійно. Швидкість обертання турбіни 2 і потужність двигуна регулюється тиском подання паливної суміші і кількістю задіяних в роботу к. зг. 3. Потужність з двигуна відбирається валом відбору потужності 18. Корпус 1 двигуна під час його роботи охолоджується рідиною, що циркулює в порожнинах 10 фіг.№1. Турбіна 2 охолоджується теплопровідністю через охолоджуючі стрічки 15, які охолоджуються повітрям, що протягується вздовж уявної осі турбіни 2 і виганяється вентилятором охолоджуючого повітря 17. Перелік креслень: Фіг.№1. Турбінний двигун внутрішнього згорання. Розріз. Фіг.№2. Турбінний двигун внутрішнього згорання. Зовнішній вигляд турбіни. Фіг.№4. Турбінний двигун внутрішнього згорання. Графік діючих сил при роботі двигуна.