Газотурбінний транспортний засіб

Газотурбінний транспортний засіб, що містить ходову частину з диференціалом, газову турбіну з Винахід має відношення до транспортного машинобудування і може бути використаний в будь - яких транспортних засобах, переважно малотоннажних та легкових автомобілях Відомий газотурбінний транспортний засіб (прототип ), що має ходову частину з диференційним ведучим мостом, газову турбіну з допоміжними агрегатами та механізм приводу ведучого мосту від газової турбіни, який виконано у вигляді об'ємної пневматичної передачі, компресор якої з'єднаний з валом турбіни, пневмомотор - з ведучим мостом, повітропровід нагнітання від компресора до пневмомотора обладнаний теплообмінником, встановленим у випускному тракті турбіни, а випускна труба пневмомотора з'єднана з камерою згорання газової турбіни (ас СССР, N 1361035, кл В 60 К 17/00, 1987) Недоліком транспортного засобу є низький коефіцієнт корисної дм (ККД) газової турбіни, особливо в режимі часткового навантаження, значні втрати енергії в пневматичній трансмісії завдяки пружним властивостям повітря, недостатні динамічні характеристики, обумовлені надзвичайно малим обертовим моментом турбіни при низькій швидкості обертання В основу винаходу поставлена задача вдосконалення газотурбінного транспортного засобу, в якому механізм приводу обладнано керованим варіатором, органи керування яким за допомогою сервоприводу з'єднані з акселератором, а також системою керування режиму руху, що забезпечує високі економічні, екологічні, ергономічні та експлуатаційні характеристики транспортного засобу допоміжними агрегатами та механізм приводу від газової турбіни, який відрізняється тим, що механізм приводу містить реверсивний мультиплікатор, керовану муфту та керований варіатор, органи керування яким підключені сервоприводом до акселератора, який з'єднаний з системою керування режимом руху транспортного засобу, що з'єднана з керованою муфтою, допоміжними агрегатами газової турбіни, контролером та ABS гальмівної системи Поставлена задача досягається тим, що транспортний засіб містить ходову частину з диференціалом, газову турбіну з допоміжними агрегатами та механізм приводу від газової турбіни, який, згідно винаходу містить реверсивний мультиплікатор, керовану муфту та керований варіатор, органи керування яким за допомогою сервоприводу з'єднані з акселератором, який з'єднаний з системою керування режимом руху транспортного засобу, яка з'єднана з керованою муфтою, допоміжними агрегатами газової турбіни, контролером та ABS гальмівної системи Використання керованої муфти та керованого варіатора забезпечує роботу газової турбіни в квазістацюнарному режимі з максимальним ККД незалежно від режиму руху транспортного засобу, чим обумовлені високі економічні та екологічні характеристики газотурбінного транспортного засобу Використання з'єднаної з акселератором, гальмівною системою, варіатором та муфтою системи керування транспортним засобом забезпечує можливість формування всіх режимів руху за допомогою акселератора та гальма, чим обумовлені ергономічні та експлуатаційні характеристики транспортного засобу Функціональна схема транспортного засобу зображена на фіг 1 Газова турбіна 1 з допоміжними агрегатами 2 з'єднана з обладнаним сервоприводом 3 варіатором 4, з'єднаним з обладнаною контролером 5 керованою муфтою 6, яка з'єднана через реверсивний мультиплікатор 7 з колісним диференціалом О (О 8 Газова турбіна має також електричний зв'язок з системою керування 9, яка з'єднана з керованими муфтою та варіатором, контролером швидкості 10 та сенсором 11 акселератора, контролером 12 та ABS 13 гальмівної системи Працює пристрій таким чином Квазістацюнарний режим газової турбіни Запуск газової турбіни 1 здійснюється звичайним способом за допомогою мотор-генератора, який також забезпечує живлення органів керування та електроспоживачів під час руху При досягненні газовою турбіною стаціонарного режиму (режиму з максимальним ККД) подача палива вимикається за командою системи керування 9 і турбіна продовжує обертатись за інерцією При швидкості обертання 50 - 80 тисяч обертів за хвилину сучасних автомобільних газових турбін потужністю 80 - 150кВт їх власна кінетична енергія в 1,5 - З рази перевищує кінетичну енергію легкового або малотоннажного автомобіля на крейсерській швидкості 90 - 120км за годину, що забезпечує можливість акумуляції кінетичної енергії транспортного засобу безпосередньо ротором турбіни при рекуперативному гальмуванні та надзвичайні динамічні характеристики транспортного засобу за рахунок використання кінетичної енергії турбіни При зменшенні внаслідок втрат кінетичної енергії швидкості обертання газової турбіни за командою системи керування 9 вмикається подача палива, газова турбіна досягає стаціонарного режиму і знову вимикається Процес буде повторюватись до моменту формування системою керування 9 інших режимів газової турбіни, забезпечуючи роботу газової турбіни в квазістацюнарному режимі навколо зони максимального ККД Схожий квазістацюнарний режим мінімальної токсичності викидів, максимального обертового моменту, максимальної СТІЙКОСТІ турбіни що до помпажу, максимальної потужності або форсажу встановлюється водієм в залежності від конкретних умов експлуатації транспортного засобу за допомогою системи керування 9 Режими руху транспортного засобу При натисканні на педаль акселератора за командою сенсора 11 вмикається муфта 6 і в залежності від стану реверсивного мультиплікатора 7 починається рух автомобіля, наприклад, вперед При цьому з'єднаний з акселератором сервопривод 3 .наприклад, електричний, взаємодіє з органами керування варіатора 4, що зменшує коефіцієнт передачі варіатора та збільшує швидкість транспортного засобу При досягненні бажаної швидкості водій відпускає акселератор, за командою сенсора 11 система керування 9 вимикає керовану муфту 6 і транспортний засіб рухається накатом Контролер 5 порівнює швидкість обертання ведучої та веденої частин керованої муфти 6 і за командою системи керування 9 сервопривод З змінює коефіцієнт передачі варіатора таким чином, що обидві частини муфти 6 обертаються з однаковою швидкістю незалежно від особливостей руху транспортного засобу При наступному натисканні на педаль акселератора муфта 6 знову вмикається і транспортний засіб продовжує рух Якщо на протязі 3 - 5 секунд стан контролера швидкості 10 не змінюється, система керування 9 автомати 47960 чно вмикає режим стаціонарного руху, порівнюючи миттєву швидкість транспортного засобу зі станом контролера швидкості 10 та змінюючи за допомогою сервопривода 3 коефіцієнт передачі варіатора 4 таким чином, щоб швидкість руху не змінювалась при квазістацюнарному режимі газової турбіни та ЗМІНІ дорожніх факторів (груїзконтроль) В разі повного використання діапазону варіатора 4 система керування 9 вимикає квазістацюнарний режим і подальше керування турбіною здійснюється загальноприйнятим способом за рахунок зміни подачі палива аж до режиму максимальної потужності, який може бути ввімкнено системою керування 9 за командою водія при участі транспортного засобу в спортивних змаганнях або під час руху в складних дорожніх умовах не зважаючи на значне погіршення економічних та екологічних характеристик Незалежно від режиму руху система керування 9 аналізує сигнали датчиків ABS 13 і автоматично змінює коефіцієнт передачі варіатора 4 при виникненні загрози буксування ведучих коліс транспортного засобу Режим гальмування При наявності команди сенсора 11 (стаціонарний режим руху) і натисканні педалі гальмів в межах вільного ходу за командою контролера 12 система керування 9 вимикає газову турбіну та вмикає режим рекуперативного гальмування Водій, зменшуючи натискання акселератора, контрольовано збільшує коефіцієнт передачі варіатора, що спричиняє підвищення швидкості обертання газової турбіни 1 та акумулювання и ротором кінетичної енергії транспортного засобу Система керування 9 аналізує сигнали датчиків ABS 13 і автоматично змінює коефіцієнт передачі варіатора 4 при виникненні загрози блокування коліс транспортного засобу При подальшому натисканні на педаль гальмів за командою контролера 12 система керування 9 вимикає режим рекуперації, керована муфта 6 вимикається незалежно від положення акселератора і режим гальмування визначається дією штатної гальмівної системи, якою обладнано транспортний засіб Зміна напряму руху здійснюється звичайним способом при перемиканні реверсивного мультиплікатора, Наявність мультиплікатора дозволяє дискретно змінювати інтегральний коефіцієнт передачі трансмісії для оптимізацм керування транспортним засобом в різних дорожніх умовах Таким чином, газотурбінний транспортний засіб завдяки використанню газової турбіни, що працює в квазістацюнарному режимі з максимальним ККД (до 70%), споживає будь - яке дешеве органічне або синтетичне паливо, не має схильних до зношення тертьових деталей та наявності високоефективної механічної керованої без ступеневої трансмісії з можливістю керованого режиму руху незалежно від режиму газової турбіни і контрольованого режиму рекуперативного гальмування з акумуляцією кінетичної енергії ротором турбіни має унікальні економічні, екологічні, ергономічні та експлуатаційні характеристики Так, в порівнянні з транспортними засобами, обладнаними двигунами внутрішнього згорання або газовими турбінами в класичному використанні, зменшення витрат палива та рівня шкідливих викидів завдяки використанню газової турбіни, що працює в квазістацюна 47960 рному режимі, складає 50 - 60%, завдяки високоефективній рекуперації кінетичної енергії - 25 30%, особливо в режимі часткових навантажень міського руху, а керована без ступенева механічна трансмісія забезпечує за рахунок використання кінетичної енергії турбіни динамічні характеристики з прискоренням до 6м/с Газова турбіна, виготовлена з використанням авіаційних технологій, але працююча зі значно меншим навантаженням, досить надійна і довговічна ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71