Спосіб роботи реактивної установки малої тяги з поршневим двигуном та пристрій, що його реалізує
Номер патенту: 66220
Опубліковано: 15.04.2004
Автори: Амброжевич Майя Володимирівна, Потапенко Олександр Олександрович
Формула / Реферат
1. Спосіб роботи реактивної установки малої тяги з поршневим двигуном, що працює за узагальненим циклом, при якому повітря, попередньо стиснуте у дифузорі повітрозабірника, поділяють на потоки, що входять до робочого циліндра, та потік, що обтікає його зовнішню поверхню, які потім змішують і вони спільним потоком надходять до реактивного сопла, який відрізняється тим, що повітря, попередньо стиснуте у дифузорі повітрозабірника, подають до ресивера і поділяють на п'ять потоків, які додатково стискують у компресорах, і підводять додатково теплоту нагріву, охолоджуючи внутрішні поверхні робочих поршнів, після чого повітря першого потоку подають для надування робочого циліндра, а до решти потоків перед їх змішуванням з випускними газами робочих циліндрів ще раз підводять додаткову теплоту нагріву, що надходить від охолодження зовнішніх поверхонь відвідних патрубків та двох робочих циліндрів, які по черзі стискають повітря один в одному і п'яти компресорах, повністю витрачаючи свою корисну потужність від здійснення узагальненого циклу з надуванням і несиметричною діаграмою газорозподілу.
2. Реактивна установка малої тяги з поршневим двигуном, до складу якої входить робочий циліндр зі щілинною схемою газообміну, в якому знаходяться два східчастих робочих поршні, що керують фазами газообміну і за допомогою штоків з'єднані з поршнями компресорів, які перебільшують їх за діаметром і розміщені у компресорних циліндрах, що знаходяться на одній осі з робочим циліндром по обидва боки від нього, яка відрізняється тим, що на одній осі з дифузором повітрозабірника, з'єднаного з ресивером, розміщені три компресорних циліндри з впускними вікнами компресорів зі щілинною схемою повітрообміну, в кожному з яких встановлено по додатковому компресорному поршню, між якими розташовані робочі циліндри з циліндрами оболонок охолодження, до яких прикріплений випускний колектор з реактивним соплом, і на одному з циліндрів оболонки охолодження через 120° відносно один до одного встановлені кривошипно-шатунні механізми, кривошипи яких зміщені на кут, що відрізняється на 10-20° від 180°, і з'єднані шатунами з цапфами, які встановлені в компресорні поршні і за допомогою тяг об'єднані у дві групи, одна з яких зв'язана з робочими поршнями, що керують фазами впуску, а друга зв'язана з робочими поршнями, що керують фазами випуску газу з робочих циліндрів.
Текст
Запронований винахід відноситься до галузі двигунобудування, точніше до реактивних установок з двигунами поршневого типу, і може використовуватися для літальних апаратів (ЛА) та теплосилових установок різного призначення. Відомий спосіб підвищення ефективного к.к.д. реактивної установки, який реалізований у двоконтурному турбореактивному двигуні зі змішанням потоків контурів і спільним реактивним соплом [Теория воздушнореактивных двигателей. Под ред. С.М. Шляхтенко, М.:Машиностроение. - 1975, С.568], при якому все повітря, яке надходить до двигуна, після послідовного стиснення в дифузорі повітрозабірника і вентиляторної ступені компресора, поділяється на два потоки. Перший потік стискається в компресорі високого тиску, а потім надходить до камери згоряння. Туди ж крізь форсунку надходить паливо. Згоряння проходить при постійному тиску. Продукти згоряння розширюються в газовій турбіні, яка приводить до руху компресор. Робота газу в турбіні дорівнює роботі повітряного компресора. Відпрацьовані в турбіні гази змішуються з додатковою масою повітря, яке надходить з вентилятора до другого контуру, а потім розширюються в спільному реактивному соплі. Проте, при рівних ступенях підвищення тиску ефективний к.к.д. реактивної установки з підводом теплоти по узагальненому циклу буде вище, ніж при постійному тиску. Крім того, при малих тягових зусиллях двигуна значно зменшується витрата повітря (газу) крізь лопаткові машини, що зменшує їх е фективний ккд і двигуна взагалі. Найбільш близьким до заявленого способу роботи реактивної установки є спосіб, захищений Patentampt Patentechrift №961583 Klasse 46g Gruppe 2/01 Intemat Klasse F02 P.Schmidt, 1959. В цій установці повітря, попередньо стиснуте в дифузорі, розподіляється на два потоки. Перший потік крізь відчинений автоматичний клапан в передньому по ходу торця циліндра надходить до камери стиску, де стискується поршнем, який рухається з протилежної сторони циліндра. Паливо вприскується до камери згоряння і від запалювального пристрою суміш загоряється. Процес згоряння проходить по узагальненому циклу. Після закінчення згоряння поршень, який рухається тепер у зворотному напрямі, відчиняє випускні вікна і, продовжуючи свій рух, стискує повітря, яке знаходиться в буфері. Тиск в циліндрі падає і крізь відчинені випускні клапани свіжий заряд повітря надходить до циліндра. Після відчинення випускних вікон продукти згоряння, які вийшли з циліндра, змішуються з масою повітря, яке надходить з другого контуру, і вони спільним потоком надходять до реактивного сопла. Найбільш близьким технічним рішенням є симетричний вільнопоршневий двигун привода компресорів (ВПДК) з повітряним буфером [В.К. Кошкин, Б.Р. Левин. Двигатели со свободно движущимися поршнями. М.Гос. науч.тех. издат. маш. лит. 1954, С.176]. В склад ВПДК входить робочий циліндр зі щілинною схемою газообміну, в якому розміщені два східчастих робочих поршні, які керують фазами газообміну. Робочі поршні за допомогою штоків з'єднані з поршнями компресорів. Діаметр компресорного поршня перебільшує діаметр робочого поршня. З протилежної сторони компресорні поршні з'єднані з поршнями буферних циліндрів за допомогою штоків. Поршні компресорів розміщені в компресорних циліндрах, які знаходяться на одній осі з робочим циліндром і розміщені з обох сторін від нього. Порожнини компресорних циліндрів, які направлені до робочого циліндра, являють собою два компресори для продувального повітря, в яких є автоматичні клапани впуску та випуску. Випуск повітря, стиснутого в продувальних компресорах, виконується у ресивер. Ресивер для продувального повітря являє собою замкнуту порожнину між продувальними компресорами і оболонкою водяного охолодження робочого циліндра. Порожнини компресорних циліндрів, протилежні продувальним компресорам, обмежені у центральній частині штоками буферних поршнів і утворюють повітряні компресори зовнішнього споживача, які також мають автоматичні клапани впуску та випуску. Поршні буферних циліндрів розташовані у відповідних циліндрах, з'єднаних з компресорними циліндрами. Недоліками відомого способу і пристрою є низький тиск повітря в камері стиску двигуна, вузький діапазон режимів роботи, обумовлений коливаннями тиску повітря на вході у ди фузор, наявність опору впускних автоматичних клапанів, які знижують відносний внутрішній к.к.д. циклу, низький теплозйом з зовнішньої поверхні циліндра внаслідок низької густини потоку повітря після дифузора. При збільшенні потужності за рахунок збільшення частоти робочих циклів (більш ніж 2500 циклів/хв.) порушується безперебійна робота автоматичних клапанів. Зі зміною навантаження двигуна змінюється хід поршнів, якість продування та наповнення робочого циліндра. Внаслідок цього при повному навантаженні двигуна і найбільшому ході поршнів фази газорозподілу не є оптимальними. Для стійкої роботи двигуна при зміні навантаження слід мати незалежні повітряні подушки, які утворюються в спеціальних повітряних буферах. При цьому ускладнюється конструкція двигуна і погіршується його компактність. Спільна робота двох ВПДК потребує встановлення додаткових регуляторів, які теж ускладнюють конструкцію. В основу винаходу поставлено завдання розробки способу підвищення ефективного к.к.д. реактивної установки малої тяги з поршневим двигуном, що працює за узагальненим циклом з надуванням, корисна потужність якого витрачається на стиск повітря в компресорах, які здійснюють стиснення надувального повітря першого потоку, що надходить до робочого циліндра, та повітря другого контуру, яке охолоджує внутрішні поверхні робочих поршнів, зовнішні поверхні робочих циліндрів та відвідних патрубків, що завдяки підвищення густини повітря охолодження інтенсифікує теплообмін з вище переліченими поверхнями і до якого підводиться додаткова теплота, перед його змішуванням з газом , що надходить з випускних патрубків робочих циліндрів у випускному колекторі, до моменту їх спільного надходження до реактивного сопла. Крім того, при створенні цього винаходу було поставлене завдання розробки пристрою з підвищеним ефективним к.к.д. стиску і несиметричною діаграмою газорозподілу, корисна потужність якого повністю витрачається на стиснення повітря, що надходить до двигуна, з підвищеною частотою робочих циклів і постійним ходом поршнів, на які не діють бокові зусилля від шатунів, зі зменшеною залежністю параметрів двигуна від коливань тиску на вході у дифузор повітрозабірника, з низькими гідравлічними втратами в органах газорозподілу, з розширеним діапазоном сталих режимів роботи двигуна, з підвищеним середнім рівнем ефективного тиску реактивної установки, низькими лобовим опором та масогабаритними параметрами. Поставлене завдання вирішується тим, що в способі роботи реактивної установки малої тяги з поршневим двигуном, що працює за узагальненим циклом, при якому повітря, попередньо стиснуте у ди фузорі повітрозабірника, поділяють на перший потік, що входить до робочого циліндра, та другий потік , який обтікає його зовнішню поверхню, які потім змішують і вони спільним потоком надходять до реактивного сопла, згідно з винаходом, повітря, попередньо стиснуте у дифузорі повітрозабірника, подають до ресивера і поділяють на п'ять потоків, котрі додатково стискують у компресорах і підводять додатково теплоту нагріву, що надходить від охолодження внутрішніх поверхонь робочих поршнів, після чого повітря першого потоку подають для надування робочого циліндра, а до решти потоків перед їх змішуванням з випускними газами робочих циліндрів, ще раз підводять додаткову теплоту нагріву, що надходить від о холодження зовнішніх поверхонь відвідних патрубків та двох робочих циліндрів, які по черзі стискають повітря один в одному і п'яти компресорах повністю витрачаючи свою корисну потужність від здійснення узагальненого циклу з надуванням і несиметричною діаграмою газорозподілу. Підвищена густина охолоджуючого повітря сприяє інтенсифікації теплообміну його з вище переліченими поверхнями відносно відомого способу. В результаті теплообміну до о холоджуючого повітря підводиться додаткова теплота перед його змішуванням у випускному колекторі з випускними газами, які надходять до нього з робочих циліндрів, і яка складає від 10 до 30% теплоти палива, що згоріло в робочих циліндрах. Таким чином, завдяки способу, який заявляється, ефективний ккд реактивної установки підвищується на відповідну величину. Заявлений спосіб здійснюється за допомогою реактивної установки малої тяги з двигуном, у якому на одній осі з дифузором повітрозабірника, з'єднаного з ресивером, розміщені три компресорних циліндри, поміж якими розташовані два робочих циліндри з циліндрами оболонок охолодження, до яких прикріплений випускний колектор з реактивним соплом, що зменшує лобовий опір і покращує масогабаритні параметри реактивної установки. Застосування поршневих компресорів для додаткового стиску повітря є найбільш ефективним, зменшує залежність параметрів двигуна від коливань тиску на вході у дифузор повітрозабірника і розширює діапазон сталих режимів роботи, а також підвищує середній рівень ефективного тиску реактивної установки. Впускні вікна для повітря, що зроблені в компресорних циліндрах, в поєднанні з розміщеними в них компресорними поршнями, з'єднаними з робочими поршнями, і з трьома додатковими компресорними поршнями, що розміщені по одному в кожному з компресорних циліндрів, утворюють компресори зі щілинною схемою повітрообміну. Завдяки цьому утворені компресори мають низькі гідравлічні втрати в органах газорозподілу і дозволяють підвищити частоту робочих циклів. Розподіл повітря на потоки здійснюється при його надходженні до надувальних компресорів робочих циліндрів (перший потік) та компресорів охолоджуючого повітря. На зовнішній поверхні циліндра оболонки охолодження, найближчого до повітрозабірника, через 120° відносно один до одного, встановлені кривошипно-шатунні механізми, кривошипи яких зміщені на кут, що відрізняється на 10-20° від 180°, і з'єднані шатунами з цапфами, які установлені в компресорні поршні і за допомогою тяг об'єднані в дві групи, одна з яких зв'язана з робочими поршнями, що керують фазами впуску, а друга зв'язана з робочими поршнями, що керують фазами випуску газу з робочих циліндрів. Таким чином вдається здійснити роботу робочих циліндрів за узагальненим циклом з надуванням і несиметричними діаграмами газорозподілу, що не тільки покращує процеси газообміну та наповнення, а і процеси згоряння палива. Крім того, вдається здійснити такий розподіл навантаження на групи поршнів, при якому кривошипно-шатунні механізми розвантажені і працюють як синхронізатори та стабілізатори ходу гр уп поршнів, а також уникнути дії бокових зусиль від шатунів, зменшити знос робочих циліндрів і поршнів, підвищити механічний к.к.д. і середній рівень тиску в робочих циліндрах, здійснити черговість робочих тактів робочих циліндрів і зв'язаних з ними компресорів. На фігурі 1 представлена схема розподілу і переміщення повітря і газу після проходження його крізь дифузор повітрозабірника в реактивній установці. На фігурі 2 представлена конструктивна схема реактивної установки малої тяги з поршневим двигуном. На фігурі 3 представлено продовження малюнку, зображеного на фігурі 2; та поперечний розріз компресора А-А на фіг.4. Поставлене завдання здійснюють наступним чином. В момент, коли поршні двигуна знаходяться в положенні, зображеному на фіг.2, повітря, яке надходить до ресивера, попередньо стиснутим у дифузорі повітрозабірника, поділяється на п'ять потоків. Перший потік надходить до надувального компресора К2, другий потік надходить до компресора охолоджуючого повітря К5, третій потік - до компресора охолоджуючого повітря К7, четвертий - К8, п'ятий - К10 (див. фіг.1). Водночас до робочого циліндра 8 надходить повітря першого потоку, стиснуте в попередньому такті надувальним компресором К9. В наступний момент в робочому циліндрі 5 розпочинається робочий хід. Під час робочого ходу в робочому циліндрі 5 в компресорах К2, К5, К7, К8, К10 зачиняються впускні вікна і здійснюється стиснення повітря. Після одночасного зачинення впускних і випускних вікон, чому сприяє кінематика руху поршнів, в робочому циліндрі 8 теж здійснюється стиснення повітря. В кінці робочого ходу після відчинення випускних вікон в робочому циліндрі 5 випускний газ надходить до випускного колектора. Після падіння тиску в робочому циліндрі 5 до рівня тиску надувального повітря, відчиняються впускні вікна вище вказаного робочого циліндра, і здійснюється процес газообміну. До цього моменту тиск повітря в компресорах К2, К5, К7, К8, К10 досягає необхідного рівня і, повітря, після відчинення випускних вікон, по відповідним каналам надходить з надувального компресора К2 (перший потік) для охолодження внутрішньої поверхні робочого поршня і отримує додаткову теплоту нагріву, далі - до робочого циліндра 5, з компресора К5 (другий потік) для охолодження внутрішньої поверхні другого робочого поршня і отримує додаткову теплоту нагріву, до оболонки охолодження О1 для охолодження зовнішніх поверхонь робочого циліндра 5 і його відвідного патрубка і ще раз отримує додаткову теплоту нагріву, потім - в випускний колектор, де змішується з випускними газами, з компресора К7 (третій потік) для охолодження внутрішньої поверхні робочого поршня, що керує випускними фазами газообміну робочого циліндра 8 і отримує додаткову теплоту нагріву, до оболонки охолодження О2 для охолодження зовнішніх поверхонь робочого циліндра 8 і його відвідного патрубка і ще раз отримує додаткову теплоту нагріву, далі - в випускний колектор, де змішується з випускними газами, з компресорів К8, К10 (четвертий та п'ятий потік) для охолодження внутрішньої поверхні робочого поршня, що керує фазами впуску робочого циліндру 8 і отримує додаткову теплоту нагріву, до оболонки охолодження О2 для охолодження зовнішніх поверхонь робочого циліндра 8 і його відвідного патрубка і ще раз отримує додаткову теплоту нагріву, потім - в випускний колектор, де змішується з випускними газами. Водночас відчиняються впускні вікна компресорів К1, К3, К4, К6, К9, і повітря, яке надходить до ресивера, попередньо стиснуте у ди фузорі повітрозабірника, знов поділяється на п'ять потоків. Перший потік надходить до надувального компресора К9, другий потік - до компресора охолоджуючого повітря К6, третій потік - до компресора охолоджуючого повітря К4, четвертий та п'ятий потоки - до компресорів охолоджуючого повітря К3, К1. В кінці процесу стиснення повітря першого потоку в робочому циліндрі 8 до нього впорскують паливо. Згоряння у результаті самозапалювання палива проходить в процесі близькому до згоряння при постійному об'ємі, чому також сприяє здійснена кінематика руху поршнів. К цьому моменту робочі поршні, що розміщені в робочих циліндрах 5 і 8, займуть положення, , протилежне вихідному і, під тиском продуктів згоряння в робочому циліндрі 8, почнуть рухатися у зворотному напрямку, здійснюючи черговий робочий хід. Під час робочого ходу в робочому циліндрі 8 в компресорах К1, К3, К4, К6, К9 після зачинення впускних вікон здійснюється стиснення повітря. Після одночасного зачинення впускних і випускних вікон в робочому циліндрі 5 здійснюється стиснення повітря першого потоку, яке надійшло до нього в процесі газообміну з компресора К2. В кінці робочого ходу після відчинення випускних вікон в робочому циліндрі 8 випускний газ надходить до випускного колектора, де змішується з повітрям охолодження. Після падіння тиску в робочому циліндрі 8 до рівня тиску надувального повітря, відчиняються впускні вікна вище вказаного робочого циліндра, і здійснюється процес газообміну. До цього моменту тиск повітря в компресорах К1, К3, К4, К6, К9 досягає необхідного рівня і, повітря, після відчинення випускних вікон, по відповідним каналам надходить з надувального компресора К9 (перший потік) для охолодження внутрішньої поверхні робочого поршня, що керує фазами впуску в робочому циліндрі 8 і отримує додаткову теплоту нагріву, далі - до ви ще вказаного робочого циліндра, з компресора К6 (другий потік) для охолодження внутрішньої поверхні робочого поршня, що керує фазами випуску робочого циліндра 8 і отримує додаткову теплоту нагріву, до оболонки охолодження О2 для охолодження зовнішніх поверхонь робочого циліндра 8 і його відвідного патрубка і ще раз отримує додаткову теплоту нагріву, потім - в випускний колектор, де змішується з випускними газами, з компресора К4 (третій потік) для охолодження внутрішньої поверхні робочого поршня, що керує випускними фазами газообміну робочого циліндра 5 і отримує додаткову теплоту нагріву, до оболонки охолодження О1 для охолодження зовнішніх поверхонь робочого циліндра 5 і його відвідного патрубка і ще раз отримує додаткову теплоту нагріву, далі - в випускний колектор, де змішується з випускними газами, з компресорів К3, К1 (четвертий та п'ятий потік) для охолодження внутрішньої поверхні робочого поршня, що керує фазами впуску робочого циліндра 5 і отримує додаткову теплоту нагріву, до оболонки О1 для охолодження зовнішніх поверхонь робочого циліндра 5 і його відвідного патрубка і ще раз отримує додаткову теплоту нагріву, потім - в вип ускний колектор, де змішується з випускними газами. Водночас відчиняються впускні вікна компресорів К2, К5, К7, К8, К10, і повітря, яке надходить до ресивера, попередньо стиснуте у дифузорі повітрозабірника, знов поділяється на п'ять потоків. Робочі поршні двигуна займають вихідне положення. Починається черговий робочий хід робочого циліндра 5, описаний вище. Реактивна установка малої тяги з поршневим двигуном, за допомогою якої здійснюється вище описаний спосіб, складається з повітрозабірника 1, з'єднаного з повітряним ресивером 2, на одній осі з яким розміщений поршневий двигун 3. Поршневий двигун 3 складається з послідовно розташованих і з'єднаних поміж собою компресорного циліндра 4, в якому утворені компресори К1, К2, К3 (див. фіг.1), робочого циліндра 5, навколо якого розміщена оболонка охолодження О1, яка обмежена циліндром 6, компресорного циліндра 7, в якому утворені компресори К4, К5, К6, К7, робочого циліндра 8, навколо якого розміщена оболонка охолодження О2, яка обмежена циліндром 9, та компресорного циліндра 10, в якому утворені компресори К8, К9, К10. Вільні торці компресорних циліндрів 4 та 10 закриті однаковими кришками 11, які обмежують порожнини компресорів К1, К10, а з боків робочих циліндрів 5 і 8 торці компресорних циліндрів 4 і 10 закриті однаковими кришками 12, які обмежують порожнини компресорів К3 і К8 відповідно. Такими ж кришками 12 закриті обидва торця компресорного циліндра 7, які обмежують порожнину компресора К4 зі сторони робочого циліндра 5, а зі сторони робочого циліндра 8 - порожнину компресора К7. Робочі циліндри 5 і 8 мають ребристі зовнішні поверхні з виконаними в них впускними 13 та випускними 14 вікнами, до яких приєднані відвідні патрубки 15, що проходять крізь оболонки охолодження О1, О2 і отвори 16, що вирізані в циліндрах 6 і 9 до випускного колектора 17, на виході з якого встановлено реактивне сопло 18. В центральній частині робочих циліндрів між вікнами 13 і 14 розміщені форсунки для впорскування палива 19 і клапани повітропуску 20. Перед впускними вікнами 13 в робочих циліндрах 5 і 8 прорізані випускні вікна 21 компресорів К3, К8 і вікна 22 для перепуску повітря, стиснутого в компресорах К2 і К9, по обвідному каналу 23 до робочих циліндрів, а також прорізані вікна 24 для перепуску повітря, яке стиснуте в компресорах К1, К3 і К8, К10 до оболонок охолодження О1, О2 відповідно. За випускними вікнами 14 в робочих циліндрах 5 і 8 прорізані вікна 25 і 26 для перепуску повітря, яке стиснуте в компресорах К4, К5 і К6, К7, до оболонок охолодження О1, О2, а також прорізані випускні вікна 27 компресорів К4 і К7 відповідно. Робочі циліндри 5 і 8 розташовані таким чином, що випускні вікна 14 повернуті до компресорного циліндра 7. В робочих циліндрах 5 і 8 розміщені робочі поршні 28, які керують фазами відчинення та зачинення впускних вікон 13, і робочі поршні 29, які керують фазами відчинення і зачинення випускних вікон 14. Робочі поршні 28 та 29 порожнистими штоками 30, заглушеними з кінців, з прорізаними в них перепускними вікнами 31, 32, 33, 34 з'єднані з компресорними поршнями 35 і 36, що розміщені в компресорних циліндрах 4, 10 і 7. В компресорних циліндрах 4, 10, крім вказаних поршнів 35, розміщені компресорні поршні 37, які утворюють між компресорними поршнями 35 та 37 порожнини компресорів К2 і К9 відповідно, а в компресорному циліндрі 7 між компресорними поршнями розміщений компресорний поршень 38, який утворює порожнини компресорів К5 і К6. Компресорні поршні 37 і 38 виконані з порожнистими штоками 39, в яких прорізані випускні вікна 40 компресорів К1, К2, К5, К6, К9, К10, і являються циліндрами, в яких вільно переміщуються штоки 30. В компресорні поршні 35, 36, 37, 38 під кутом 120° відносно один до одного встановлені цапфи 41, що проходять крізь прорізані в компресорних циліндрах 4, 7, 10 пази 42, які є впускними вікнами відповідних компресорів. Цапфи 41 компресорних поршнів 35 і 38 з'єднані тягою 43, а компресорних поршнів 36 та 37 - тягою 44. Компресорні поршні 36, які розміщені у компресорному циліндрі 7, з'єднані між собою штоками 30. Таким чином, утворені дві групи поршнів, одна з котрих вміщує в собі компресорні поршні 35 і 38, що з'єднані з робочими поршнями 28, які керують фазами відчинення і зачинення впускних вікон 13, а друга вміщує в собі компресорні поршні 36 та 37, що з'єднані з робочими поршнями 29, які керують фазами відчинення і зачинення випускних вікон 14 робочих циліндрів 5 і 8. В площинах установки цапф 41 з зовнішньої сторони циліндра 6 встановлені три кривошипно-шатунних механізми (КШМ). Цапфи 41 компресорного поршня 35, який розміщений в компресорному циліндрі 4, з'єднані з шатунами 45, котрі в свою чергу з'єднані з шатунними шийками центрального коліна валу 46. Цапфи 41 компресорного поршня 36, який розміщений в компресорному циліндрі 7, з'єднані з розвилкуватими шатунами 47, котрі в свою чергу з'єднані з шатунними шийками двох колін валу 46. Кривошипи групи впускних поршнів і групи випускних поршнів зміщені на кут, що відрізняється на 10-20° від 180°. Реактивна установка малої тяги з поршневим двигуном, яка заявляється, працює наступним чином. Пуск двигуна при положенні поршнів, зображених на фіг.2, здійснюється шляхом подачі до нього стиснутого повітря зовнішнього балону. Стисн уте повітря з балону клапаном повітропуску 20 подається в порожнину між робочими поршнями 28 і 29 робочого циліндру 5. В результаті розширення стиснутого повітря, яке надійшло до робочого циліндра 5, робочі поршні 28 і 29 здійснюють робочий хід. В кінці робочого ходу після відчинення випускних вікон 14 випускний газ по відвідному патрубку 15 надходить до випускного колектора 17, а потім до реактивного сопла 18. При здійсненні робочого ходу в циліндрі 5 в компресорах К2, К5, К7, К8, К10 і робочому циліндрі 8, повітря, яке знаходиться в них, стискується. В кінці процесу стиснення, повітря з компресорів К2, К5 проходить крізь випускні вікна 40 в штоках 39 компресорних поршнів 37, 38 і крізь перепускні вікна 33, 31 в порожнистих штоках 30 охолоджує внутрішні поверхні робочих поршнів 28 і 29. Потім, проходжуючи крізь перепускні вікна 22 в робочому циліндрі 5, повітря з компресора К2 по обвідному каналу 23 надходить до впускних вікон 13 і після їх відчинення в порожнину робочого циліндра 5, де здійснюється процес газообміну. Повітря з компресора К5 проходить крізь перепускні вікна 26 в робочому циліндрі 5 і надходить до оболонки охолодження О1 робочого циліндра 5, охолоджує його зовнішню ребристу поверхню і поверхню відвідного патрубка 15. Потім крізь отвір 16 в циліндрі 6 повітря надходить до випускного колектора 17, де змішується з випускними газами, що надійшли в нього і далі надходить до реактивного сопла 18. В кінці процесу стиску повітря з компресорів К7, К8, К10 проходжуючи крізь випускні вікна 27, 21 в робочому циліндрі 8 і вікна 40 в штоці 39 компресорного поршня 37, а також крізь перепускні вікна 32, 31 і 34, 31 в порожнистих штоках 30 компресорних поршнів 36 і 35 охолоджує внутрішні поверхні робочих поршнів 29 і 28 відповідно. Потім повітря проходить крізь перепускні вікна 25, 24 в робочому циліндрі 8 і надходить до оболонки охолодження О2, охолоджує його зовнішню ребристу поверхню і поверхню відвідного патрубка 15. Після цього повітря крізь отвір 16 в циліндрі 9 надходить до випускного колектора 17, де змішується з газами, що знаходяться там і далі надходить до реактивного сопла 18. Водночас з закінченням процесу стиснення в вище вказаних компресорах відчиняються впускні вікна 42 компресорів К1, К3, К4, К6, К9 і здійснюється наповнення їх повітрям, з ресивера 2, яке пройшло крізь дифузор повітрозабірника 1. В кінці процесу стиснення в робочому циліндрі 8 в нього форсункою 19 впорскується паливо. Згоряння здійснюється у результаті самозаймання палива і проходить в процесі близькому до згоряння при постійному об'ємі. Після проходження робочими поршнями 28 і 29 робочого циліндра 8 верхньої об'ємної мертвої точки (ВОМТ), тиск в робочому циліндрі 8 досягає максимальної величини і рух обох гр уп поршнів змінює своє направлення на зворотне. Під дією цього тиску робочі поршні 28 і 29 виконують робочий хід. В кінці робочого хода, коли робочий поршень 29, що керує фазами відчинення і зачинення випускних вікон 14 робочого циліндра 8 відчинить вікна 14, випускний газ по відвідному патрубку 15 надходить до випускного колектора 17, а потім до реактивного сопла 18. По досягненні тиску в робочому циліндрі 8 величини, що дорівнює тиску надування, робочий поршень 28 відчиняє впускні вікна 13 і пропускає до нього повітря, яке стиснуте в компресорі К9, після зачинення впускних вікон 42 і випускних вікон 40, 21 і 27 в компресорах К1, К3, К4, К6, К9 і в робочому циліндрі 5 вікон 13 і 14 здійснюється стиснення повітря, що надійшло до них. В кінці процесу стиснення, повітря з компресорів К9, К6 проходить крізь випускні вікна 40 в штоках 39 компресорних поршнів 37, 38 і крізь перепускні вікна 33, 31 в порожнистих штоках 30, охолоджує вн утрішні поверхні робочих поршнів 28 і 29. Потім, проходжуючи крізь перепускні вікна 22 в робочому циліндрі 8, повітря з компресора К9 по обвідному каналу 23 надходить до вп ускних вікон 13 і після їх відчинення - в порожнину робочого циліндра 8, де здійснюється процес газообміну. Повітря з компресора К6 проходить крізь перепускні вікна 26 в робочому циліндрі 8 і надходить до оболонки охолодження О2 робочого циліндра 8, охолоджує його зовнішню ребристу поверхню і поверхню відвідного патрубка 15. Потім крізь отвір 16 в циліндрі 9 повітря надходить до випускного колектора 17, де змішується з випускними газами, що надійшли в нього і далі надходить до реактивного сопла 18. В кінці процесу стиснення повітря з компресорів К4, К3, К1, проходжуючи крізь випускні вікна 27, 21 в робочому циліндрі 5 і вікна 40 в штоці 39 компресорного поршня 37, а також крізь перепускні вікна 32, 31 і 34, 31 в порожнистих штоках 30 компресорних поршнів 36 і 35, охолоджує внутрішні поверхні робочих поршнів 29 і 28 відповідно. Потім повітря проходить крізь перепускні вікна 25, 24 в робочому циліндрі 5 і надходить до оболонки охолодження О1, охолоджує його зовнішню ребристу поверхню і поверхню відвідного патрубка 15. Після цього повітря крізь отвір 16 в циліндрі 6 надходить довипускного колектора 17, де змішується з газами, що знаходяться там і далі надходить до реактивного сопла 18. Водночас з закінченням процесу стиснення в вище вказаних компресорах відчиняються впускні вікна 42 компресорів К2, К5, К7, К8, К10 і здійснюється наповнення їх повітрям, яке пройшло до ресивера 2 крізь дифузор повітрозабірника 1. В кінці процесу стиснення в робочому циліндрі 5 в нього форсункою 19 впорскується паливо. Згоряння здійснюється у результаті самозаймання палива і проходить в процесі близькому до згоряння при постійному об'ємі. Після проходження робочими поршнями 28 і 29 робочого циліндра 5 ВОМТ, тиск в робочому циліндрі 5 досягає максимальної величини і рух обо х гр уп поршнів змінює своє направлення на зворотне. Під дією цього тиску робочі поршні 28 і 29, що розміщенні в робочому циліндрі 5 здійснюють наступний робочий хід, аналогічний описаному вище.
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюMethod for operation of low-propulsion jet unit with piston engine and appliance for its realization
Автори англійськоюPotapenko Oleksandr Oleksandrovych
Назва патенту російськоюСпособ работы реактивной установки малой тяги с поршневым двигателем и устройство для его реализации
Автори російськоюПотапенко Александр Александрович
МПК / Мітки
МПК: F02K 5/00
Мітки: пристрій, реалізує, спосіб, малої, поршневим, установки, реактивної, двигуном, роботи, тяги
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/6-66220-sposib-roboti-reaktivno-ustanovki-malo-tyagi-z-porshnevim-dvigunom-ta-pristrijj-shho-jjogo-realizueh.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб роботи реактивної установки малої тяги з поршневим двигуном та пристрій, що його реалізує</a>
Попередній патент: Спосіб виробництва прісної води з повітря
Наступний патент: Спосіб досягнення породного потенціалу передзабійної живої маси, м’ясної продуктивності і одержання високоякісної пісної яловичини у бичків симентальської породи
Випадковий патент: Спосіб заточування гвинтових передніх поверхонь різального інструмента