Двигун вихоро-імпульсний (дві)

Двигун вихоро-імпульсний, який містить камеру згоряння із соплом, наповнювач, робоче колесо з лопатками, вал, на якому нерухомо закріплені наповнювач і робоче колесо, який має опору на кулькових підшипниках, нерухома камера згоряння (КЗ) знаходиться посередині між наповнювачем та робочим колесом, має живлення паливом у камеру безпосередньо, який відрізняється тим, що має n-ну кількість однакових камер, які вмонтовані на однаковій відстані від центра та між собою в периферійній частині перегородки, яка нерухомо закріплена в корпусі двигуна, та мають однаковий об'єм 4,5см 3 кожна, перегородка з камерами згоряння та корпусом підшипника передньої опори 3 34208 ня, які обертаються разом з ним. Не може належати до турбореактивних двигунів, які мають постійне горіння з утворенням тяги, але не найбільше спільних ознак має саме з цим двигуном. Тому за аналог взято загальновідомий турбореактивний двигун ТР-1 [На ука и жизнь №10 за 1984г., автор ТР-1 A.M. Люлька, в подальшому просто аналог], який має турбокомпресор, це наповнювач аксіальної дії, нерухому камеру згоряння прямоточної дії з соплом та вал, на якому нерухомо закріплені турбокомпресор та турбіна, яка розташована в гирлі сопла, та яка рухає турбокомпресор. Має нерухому камеру згоряння, яка зумовлює подачу палива без поверхонь, які потребують механічного ущільнення. Нерухома камера згоряння розташована між наповнювачем та турбіною. Родова назва вихоро-імпульсний двигун походить від того, що має наповнення камер згоряння КЗ (Фіг.1, поз.3.) за допомогою турбулентності (або простіше вихору), а робоча дія має імпульсну складову, чим вигідно відрізняється від аналогу, в якому з робочим тілом дві третини енергії палива утилізується у вигляді тепла в атмосферу. Приклади застосування вихору загальновідомі, це циклони очищення повітря від пилу та звичайні свистки. На відміну від аналогу, який має одну велику камеру згоряння, в ДВІ їх довільна кількість (в запропонованому на Фіг.2 їх три). Вони однакові за об'ємом та об'єднані в блок КЗ (Фіг.1, поз.2). Назва "блок" походить від подібної в поршневих двигунах "блок циліндрів". Всі камери згоряння вмонтовані на однаковій відстані від центру та між собою в периферійній частині перегородки, яка нерухомо закріплена в корпусі, поз.1, двигуна, мають однаковий об'єм від 3,5 до 4,5см 3 кожна. На відміну від камери згоряння прямоточної дії в аналогові ДВІ має камери (в подальшому "камеру") непрямоточної дії, в якій наповнення відбувається від стінок до центру, а робоча дія імпульсу має вектор від дна камери через сопло, поз.21. Вектор є віссю обертання паливної суміші. Таким чином, вибухова хвиля, яка відбивається від стінок до центру і яка діє миттєво, дає можливість безперешкодно наповнюватись сумішшю для нового вибуху. Згусток енергії вибуху, який з прискоренням проходить через сопло, подібно до дії поршня, утворює в камері від'ємний тиск, що теж сприяє безперешкодному заповненню сумішшю. Стиснена, відносно холодна паливна суміш, вектор якої передкамерою поз. 12 спрямований по дотичній до стінок круглої порожнини камери, змушена тим самим притискатись до гарячих від попереднього вибуху стінок, випаровуючись, тим самим покращува ти вибухову спроможність суміші та тим самим створювати адіабатні умови при яких камера не потребує о холодження. На відміну від аналогу кожна КЗ має передкамеру 12, отвір 27 в дні 19 передкамери. Передкамера з трубкою подачі палива 15 є інжектором. Порожнина КЗ в поздовжньому перерізі Фіг.4 подібна до гільзи від набоїв для вогнепальної зброї, яка складається з великої циліндричної та малої циліндричної порожнини 21, що є соплом, які сполучені між собою конусною поверхнею. В попе 4 речному перерізі (В-В, Фіг.3) вона подібна до внутрішньої порожнини свистка, має свічку запалювання, яка розташована на копусі КЗ якомога ближче до передкамери. Блок КЗ в центрі має корпус підшипника з елементами ущільнення та закріплення. Відмова від одної великої камери зумовлена тим, що в ній неможливо досягти необхідної частоти імпульсів наповнення та робочих імпульсів, які зумовлюють плавну роботу двигуна. Подібне технічне рішення разом з відцентровим наповнювачем поз.4 та робочим колесом поз.9 відповідної конструкції дозволили в кілька разів зменшити довжину та масу двигуна ДВІ, рівного з аналогом по потужності, залишивши той самий діаметр двигуна. Співвідношення довжини до діаметру ДВІ дорівнює 1:1, тоді як у аналога - 3,4:1, відповідно маса ДВІ менша у 3,4 рази. Па відміну від аксіальної системи наповнення в аналогові, ДВІ має відцентрово-радіальну систему, яка має поділ на сектори, де кількість секторів дорівнює кількості камер згоряння. Наповнювач 4 має корпус з маточиною, яка нерухомо закріплена на валу, має лопатки, які суцільні з корпусом (Фіг.1 та Фіг.2), має серію отворів. 22, по кількості камер згоряння, які взаємодіють з передкамерами (довжина передкамер та кількість отворів формують потрібну тривалість наповнення), має дифузор 5 з отвором посередині, закріплений нерухомо до корпусу наповнювача. Кожух 6, який закриває наповнювач, спрямовує повітря до центру в отвір. Кожух герметично закріплений до блоку КЗ і утворює порожнину в якій обертається наповнювач. Наповнювач розташований подібно до наповнювача аналогу на передньому кінці валу поз.11. Між ним та робочим колесом знаходяться нерухомі камери згоряння, між якими зазор - 1,2-1,5мм. Діє наповнювач таким чином: тиск повітря, утворений за допомогою відцентрових сил наповнювача 4 при тимчасово закритих отворах 22, які миттєво відкриваються, утворює імпульс повітря в порожнину передкамери 12, вектор якого спрямований до дна передкамери. Одночасно з цим наповнювач, обертаючись, надає цьому імпульсу прискорення, вектор якого спрямований паралельно рухові наповнювача. Одночасно з цим імпульс через отвір 27 в дні передкамери 19 тисне на діафрагму (на Фіг.3 не показана), та через шток, пересилюючи дію пружини, відкриває закритий клапан подачі палива з магістралі на інжектор. Подібний автоматичний пристрій широковідомий та застосовується зокрема в карбюраторах, тому немає потреби в докладному описі. При закритих отворах тиск в камері падає та подача паливу в камери припиняється. Трубка 15 закінчується жиклером, отвір якого розрахований на максимально потрібну потужність камери згоряння при максимальному тискові, який дорівнює 8-10МПа. Керування обертами двигуна забезпечується за рахунок зміни тиску палива від нуля до максимуму. Робоче колесо - це турбіна спеціальної конструкції. На відміну від загальновідомої парової турбіни, де сопла розташовані радіально до лопаток, в ДВІ сопла камер згоряння розташовані аксі 5 34208 ально до лопаток 13 та 16. Лопатка 13 виконує двояку дію: рухає робоче колесо та одночасно відштовхує відпрацьовані гази з попереднього сопла. Лопатка 16 подовжує робочу дію. Розташовані лопатки строго напроти сопла на маточині поз. 9 і мають висоту, яка дорівнює діаметру сопла. Зверху лопатки закриті маточиною турбіни поз.8, яка охолоджує робоче колесо та допомагає виходу через отвори 24 відпрацьованих газів. Утворені таким чином порожнини між лопатками обмежують розширення об'єму робочого тіла і сприяють повному використанню енергії палива. Подібно діє і турбіна 10, яка створює розрідження в порожнині 25, за рахунок чого через отвори 23 ця порожнина заповнюється охолодженим повітрям. Між секторами робочого колеса та наповнювача є залежність. Наповнення повітрям починається тільки тоді, коли на свічку запалювання 18 від генератора імпульсів запалювання, подібного до магнето, подано імпульс високої напруги, і пролунав вибух, та почав діяти імпульс робочого тіла на лопатку 13 (див. переріз А-А, Фіг.4). Імпульси запалювання синхронізовано, подібно тому, як це 6 відбувається в поршневих двигуна х, в яких теж використано імпульси запалювання. На відміну від аналога, ДВІ має розсіювач звуку 7, який закріплено до корпусу 1 та дифузор 17, який спрямовує до отворів 24 відпрацьовані гази. Має елементи кріплення до механізму. Технічні характеристики ДВІ, що переважають в кілька разів параметри сучасних двигунів: це менша маса, більш повне використання енергії палива, конструктивна простота, відсутність системи мащення та охолодження - дають підстави вважати, що винайдено двигун нового покоління – вихоро-імпульсний, який некритичний до виду палива. Паливом може слугувати спирт, газ, бензин, гас та інші маслоподібні речовини (олії) в пароподібному стані. Немає технічних перешкод щодо використання водню. Галузь застосування. Двигуни подібного типу не мають ніяких обмежень в використанні в будьякій галузі, де потрібна механічна потужність. Матеріали, з яких побудовано двигун - звичайні, як і для поршневих двигунів, це - сталь, чавун, алюміній. 7 Комп’ютерна в ерстка C. Литв иненко 34208 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601