Імпульсний детонаційний двигун

1. Імпульсний детонаційний двигун (І), який працює з детонуючою паливно-повітряною сумішшю, що містить: щонайменше одну жарову трубу (2) з поперечною нижньою частиною (18), виконану рухомою відносно останньої з можливістю займати два граничних положення, при цьому перше положення відповідає фазі детонації детонуючої суміші в камері (7) згоряння жарової труби (2), а друге положення відповідає фазі подачі у камеру (7); щонайменше один впуск (20А, 20В) для детонуючої суміші, розташований в бічній стінці (5) жарової труби (2), який відрізняється тим, що: містить зовнішній корпус (3) навколо жарової труби (2), створюючий периферійний кільцевий простір (4) вздовж бічної стінки (5) жарової труби (2), забезпечуючи можливість протікання повітряного потоку з повітрозабірника двигуна; в периферійному кільцевому просторі (4) розташовані фіксовані напрямні (11, 12, 13, 14) потоку для утворення проточних каналів (10) в такому просторі, і передбачений щонайменше один рухомий блок (25), розташований в кільцевому просторі (4) і з'єднаний з рухомою нижньою частиною (18) для переміщення вздовж бічної стінки (5) жарової труби (2), при цьому рухомий блок (25) виконаний з можливістю блокування при занятті рухомою нижньою частиною (18) 2 (19) 1 3 94886 4 льшений переріз у другому положенні нижньої частини (18). 7. Двигун за будь-яким з пп.1-6, який відрізняється тим, що містить щонайменше одну переддетонаційну трубу (6), розташовану збоку відносно камери (7) згоряння, щонайменше приблизно вздовж останньої. 8. Двигун за п.7, який відрізняється тим, що: рухомий виступ (29) входить в зачеплення з другим отвором (20В); рухомий виступ (29) з'єднує внутрішню поверхню кінців однієї з фіксованих напрямних потоку при займанні рухомої нижньої частини (18) першого положення для утворення поперечного проходу, що створює з'єднання по текучому середовищу переддетонаційної труби (6) і камери (7) згоряння, зокрема, для забезпечення можливості передачі вибухових хвиль, і один з кінців поперечного проходу відповідає проточному отвору (35) другого впуску (20В), що має зменшений переріз, при займанні рухомою нижньою частиною (18) першого положення, а інший кінець відповідає розташованому вище по потоку отвору (9), спрямованому до повітрозабірника, переддетонаційної труби (6). 9. Двигун за будь-яким з пп.1-8, який відрізняється тим, що містить множину, щонайменше дві, переддетонаційних труб (6) в бічних положеннях, діаметрально протилежних відносно камери (7) згоряння. 10. Двигун за будь-яким з пп.1-9, який відрізняється тим, що щонайменше одна з фіксованих напрямних (13) має форму виделки (16) із зубцями (15), спрямованими до повітрозабірника. 11. Двигун за будь-яким з пп.1-10, який відрізняється тим, що в жаровій трубі (2) передбачені пружні засоби повернення для переміщення рухомої нижньої частини (18) з першого положення назад у друге положення. 12. Двигун за п.11, який відрізняється тим, що пружні засоби повернення містять щонайменше одну пружину (32), що здійснює вплив на поперечну стінку (22) нижньої частини (18). Даний винахід стосується імпульсного детонаційного двигуна з пялівно-повітряною детонуючою сумішшю. Такий тип двигуна застосовується, серед інших, але не виключно в космічній і військовій авіаційній галузях для оснащення літаків, ракет, реактивних снарядів і т. д. Робочий цикл такого двигуна може бути зменшений до трьох наступних тактів: - перший такт, що стосується фази подачі детонуючої суміші в двигун; - другий такт, який стосується детонаційної фази, що забезпечує . стиснення і випуск хімічної енергії, утвореної сумішшю; і - третій такт, що стосується фази розширення детонуючих продуктів. Хід різних фаз робочого циклу двигуна являє собою потенційно критичний момент, і, зокрема, керування фазами подачі і детонації, може дуже сильно впливати на продуктивність такого двигуна. З патенту ЕP 1482162 вже відомий імпульсний денотаційний двигун, конструкція якого утворена жаровою трубою, закритою на одному кінці рухомою поперечною нижньою частиною (яка називається тяговою стінкою), з якою взаємодіють продукти, утворені детонацією детонуючої суміші, для створення тяги. Такий двигун вимагає роботи обох фаз подачі і детонації двигуна, завдяки його рухомості, відкривання і закривання впускного отвору, дозволяючи обійтися без складних клапанних подавальних пристроїв або тому подібного. Мета даного винаходу полягає в тому, щоб удосконалити вищевказаний імпульсний детонаційній двигун, мінімізуючи під час детонаційної фази блокування повітряного потоку з повітрозабірника для того, щоб обмежити опір. у утвореній повітрозабірником. Для цієї мети, відповідно до винаходу, імпульсний детонаційний двигун, який працює на палівно-повітряній детонуючій суміші і містить: - щонайменше одну жарову трубу з поперечною нижньою частиною, виконаною рухомою відносно останньої з можливістю займати два граничних положення, при цьому перше положення відповідає фазі детонації детонуючої суміші в камері згоряння, а друге положення відповідає фазі подачі у вказану камеру; - щонайменше один впуск для детонуючої суміші, розташований в бічній стінці вказаної жарової труби; який відрізняється тим, що: - двигун містить зовнішній корпус навколо жарової труби, утворюючий периферійний кільцевий простір вздовж бічної стінки жарової труби, забезпечуючи протікання повітряного потоку з повітрозабірника двигуна; - в периферійному кільцевому просторі розташовані фіксовані напрямні потоку для утворення каналів для повітряного потоку в такому просторі, і - передбачений щонайменше один рухомий блок, розташований в кільцевому просторі і з'єднаний з рухомою нижньою частиною для переміщення вздовж бічної стінки жарової труби, при цьому вказаний рухомий блок виконаний з можливістю блокувати при занятті рухомої нижньої частини другого положення один з проточних каналів для напрямку частини повітряного потоку в напрямку впуску, і розблокувати вказаний проточний канал при перебуванні нижньої частини в першому положенні. Таким чином, завдяки винаходу, блокування повітряного потоку, що проходить з повітрозабірника, мінімізується під час детонаційної фази, оскільки повітряний потік може циркулювати в проточних каналах кільцевого простору, обходячи 5 рухомі блоки, коли впускний(і) отвір(и) заблокований(і), призводячи до обмеженого опору, утвореного гювітрозабірником. Більш того, двигун може обійтися без складних керуючих пристроїв рухомого(их) блока(ів), оскільки є поперечна нижня частина, яка вимагає переміщення рухомих блоків в результаті її рухомості. Конструкція двигуна також дозволяє передбачити циліндричне сопло, наприклад, ежекційного типу, співвісне з камерою згоряння, і, таким чином, здобути користь з переваг двоконтурного турбореактивного двигуна. Переважно, що фіксовані напрямні потоку можуть бути розташовані паралельно одна одній концентрично навколо бічної стінки жарової труби. За допомогою цього проточні канали кільцевого простору виконані паралельними один одному, сприяючи протіканню повітряного потоку при детонаційній фазі вздовж бічної стінки жарової труби. Наприклад, переміщення рухомого блока може являти собою бічне ковзання вздовж бічної стінки жарової труби. Більш того, рухомий блок, переважно, може з'єднувати зовнішню поверхню кінців навпроти двох сусідніх фіксованих напрямних потоку для блокування проточного каналу, частково утвореного двома вказаними фіксованими напрямними потоку при занятті рухомої нижньої частини другого положення. Додатково, рухома нижня частина, яка ковзає між першим і другим положенням, переважно, може мати форму поршня з його поперечною стінкою, спрямованою до вказаної камери, і з бічною юбкою, взаємодіючою зі стінкою жарової труби, і корона, яка містить щонайменше один подавальний отвір для детонуючої суміші, в такому випадку, може бути одним цілим з поперечною стінкою поршня і взаємодіяти з бічною стінкою жарової труби для блокування щонайменше частково впуску в другому положенні рухомої нижньої частини. Переважно щонайменше один перший впуск, що має проточний отвір з постійним перерізом, блокується в першому положенні рухомої нижньої частини і розблоковується у другому положенні нижньої частини і щонайменше один другий впуск, виконаний з можливістю розміщувати рухомий виступ, має проточний отвір із змінним перерізом, при цьому вказаний отвір має зменшений переріз в першому положенні рухомої нижньої частини і збільшений переріз у другому положенні нижньої частини. Імпульсний детонаційний двигун, переважно, може містити щонайменше одну переддетонаційну трубу, розташовану збоку відносно камери згоряння, щонайменше приблизно вздовж останньої, роблячи більш простою подачу повітря і палива в переддетонаційну(і) трубу(и). Більш того, рухомий виступ може входити в зачеплення з другим отвором і з'єднувати внутрішню поверхню кінців однієї з фіксованих напрямних потоку при занятті рухомої нижньої частини першого положення для утворення поперечного проходу, що створює з'єднання по текучому середовищу переддетонаційної труби і камери згорян 94886 6 ня, зокрема, для забезпечення можливості передачі вибухових хвиль, і один з кінців поперечного проходу, в такому випадку, відповідає проточному отвору другого впуску, який мас зменшений переріз, при занятті рухомої нижньої частини першого положення, а інший кінець відповідає розташованому вище по потоку отвору, спрямованому до повітрозабірника, передцетонаційної труби. У переважному варіанті здійснення даного винаходу, імпульсний детонаційний двигун містить множину, щонайменше дві, переддетонаційних труб в діаметрально протилежних бічних положеннях відносно камери згоряння. Таким чином, двигун набагато надійніший, ніж двигун з однією переддетонаційною трубою, більш конкретно, значно поліпшуючи поширення детонації в камері. Відповідно до іншої переважної ознаки, щонайменше одна з фіксованих напрямних потоку може мати форму виделки із зубцями, спрямованими до повітрозабірника для того, щоб при фазі подачі спрямовувати повітряний потік в один або більше розблокованих впусків. Більш того, в жаровій трубі передбачені пружні засоби повернення для переміщення рухомої нижньої частини з першого положення назад у друге положення. Такі пружні засоби повернення містять, наприклад, щонайменше одну пружину, яка здійснює вплив на поперечну стінку вказаної нижньої частини. Здійснення винаходу буде краще пояснене за допомогою фігур прикладених креслень. На цих фігурах, аналогічні посилальні позиції стосуються аналогічних елементів. Фіг.1 являє собою збільшений схематичний вигляд в подовжньому перерізі ілюстративного варіанта здійснення імпульсного детонаційного двигуна відповідно до даного винаходу, що показує рухому нижню частину в першому положенні. Для цілей ясності, рухомі блоки, рухомий виступ, напрямні отвори і впуски, приховані за головкою поршня, показані на збільшеному докладному вигляді штрих пунктирними лініями. Фіксовані напрямні потоку і переддетонаційна труба, приховані бічною стінкою жарової труби, оскільки це стосується розкриття винаходу, показані лініями уявного контура. Фіг.2 являє собою вигляд, аналогічний Фіг.1, який показує рухому нижню частину у другому положенні. На Фіг.3 і 4 схематично показаний докладний вигляд зовнішньої бічної поверхні жарової труби, відповідно, в першому і другому положеннях рухомої нижньої частини. Відповідно до переважного варіанта здійснення цього винаходу, імпульсний детонаційний двигун, схематично і частково показаний на Фіг.1 і 2, містить циліндричну жарову трубу 2 з подовжньою віссю А і зовнішній корпус 3, що закриває жарову трубу 2 і утворює периферійний кільцевий простір 4 вздовж бічної стінки 5 вказаної труби 2. Більш того, двигун І містить, в такому переважному варіанті здійснення, дві переддетонаційні труби 6, кількість яких, однак, може бути іншою, розташовані збоку відносно камери 7 згоряння жарової труби 2, в діаметрально протилежних по 7 ложеннях відносно останньої. У такому варіанті здійснення, передній кінець 8, спрямований до повітрозабірника, переддетонаційних труб 6 (зліва на Фіг.1 і 2) відкривається в периферійний кільцевий простір 4 через отвір 9, тоді як розташований далі по ходу кінець вказаних труб 6 (не показаний на фігурах) відкривається назовні. Кожна переддетонаційна труба 6 може містити центральний запальний пристрій (не показаний на фігурах), який забезпечує можливість підтримання тиску протягом досить великого проміжку часу на рівні переднього кінця 8 труби 6 після вибуху. Більш того, відповідно до винаходу і як показано на Фіг.3 і 4 напрямні 11, 12, 13 і 14 потоку прикріплені, переважно, концентрично, до бічної стінки 5 жарової труби 2 в кільцевому просторі 4 таким чином, щоб утворювати в такому просторі паралельні проточні канали 10 вздовж жарової труби 2. Кожний проточний канал 10, наприклад, обмежений двома парами напрямних при цьому одна пара напрямних потоку містить розташовану нижче по потоку напрямну 13 або 14 (праворуч на Фіг.3 і 4) і відповідну розташовану вище по потоку напрямну 11 або 12 (зліва на тих же фігурах). Відповідно до такого переважного варіанта здійснення, деякі розташовані нижче по потоку напрямні 13, які називаються першими напрямними потоку, можуть мати форму виделки 16 з двома зубцями 15, спрямованими до відповідної розташованої вище по потоку напрямної 11, яка називається третім напрямним пристроєм. Інші розташовані нижче по потоку напрямні 14, які називаються другими напрямними потоку, більш конкретно, призначені для розташування перед розташованим вище по потоку отвором 9 переддетонаційних труб 6, можуть містити дві паралельні незалежні гілки17, виступаючі кінці яких спрямовані до відповідної розташованої вище по потоку напрямної 12, яка називається четвертою напрямною потоку. Двигун І також містить поперечну нижню частину 18, належним чином розміщену всередині жарової труби 2. Така поперечна нижня частина 18 обмежує, разом з бічною стінкою 5 жарової труби 2, камеру 7 згоряння, здатну циклічно сприймати подачу палива, зображену за допомогою стрілки 19 на Фіг.2, що проходить від живильного пристрою, який є в кільцевому просторі, але не показаний на фігурах, що подає паливно-повітряну детонуючу суміш. Поперечна нижня частина 18 задає тягову стінку, на яку впливають продукти детонації детонуючої суміші для створення тяги. Відповідно до переважного варіанта здійснення, поперечна нижня частина 18 встановлена з можливістю переміщення, але не виключно, відносно жарової труби 2 двигуна 1 і може переміщуватися мі-к двома окремими граничними положеннями, першим положенням (Фіг.1 ІЗ), ізолюючим камеру 7 згоряння від периферійного кільцевого простору 4, відповідним фазі детонації детонуючої суміші, і другим положенням (Фіг.2 і 4), що створює з'єднання по текучому середовищі камери 7 згоряння і периферійного кільцевого простору 4, відповідним фазі подачі детонуючої суміші в камеру З цією метою, перший впуск 20А детонуючої суміші в камеру 7. що має проточний отвір з не 94886 8 змінним перерізом, розташований в бічній стінці 5 жарової труби 2, переважно, між зубцями 15 перших напрямних 13 потоку, при цьому перший впуск 20А повністю блокується, коли рухома поперечна нижня частина 18 знаходиться в своєму першому положенні, і розблокується, коли вона займає своє друге положення. Другий впуск 20В також передбачений в бічній стінці 5 жарової труби 2 між гілками 17 других напрямних 14 потоку. Такий другий впуск 20В має особливість, що полягає в наявності проточного отвору 35 для текучого середовища із змінним перерізом, при цьому проточний отвір 35 має зменшений переріз в першому положенні рухомої нижньої частини 18, що забезпечує передачу вибухових хвиль від переддетонаційних труб 6 в камеру 7 згоряння через поперечний прохід (який буде додатково описаний нижче), і збільшений переріз у другому положенні рухомої нижньої частини 18, для забезпечення можливості подачі детонуючої суміші в камеру 7 згоряння і переддетонаційні труби 6. Як показано на Фіг.1 і 2, переміщення рухомої нижньої частини 18 між її двома положеннями, в такому переважному варіанті здійснення, являє собою тип ковзання відповідно до подовжньої осі А, але воно може бути іншим (наприклад, спіральний тип). У показаному варіанті здійснення, рухома нижня частина 18 з конструктивної точки зору має форму поршня 21, який містить поперечну стінку 22, спрямовану до камери 7 згоряння, з бічною юбкою 23, належним чином взаємодіючу з бічною стінкою 5 жарової труби 2. Рухома нижня частина 18 додатково містить корону 23А, виконану як одне ціле з поперечною стінкою 22 поршня 21 і належним чином взаємодіючу з бічною стінкою 5 жарової труби 2 для повного блокування першого впуску 20А і частково другого впуску 20В, що має проточний отвір 35 із зменшеним перерізом, коли рухома нижня частина 18 займає друге положення. Бічні подавальні отвори 24 передбачені в бічній стінці корони 23А поршня 21. Такі подавальні отвори 24 взаємодіють з першими 20А і другими 20В впусками, коли рухома нижня частина 18 займає друге положення, для з'єднання по текучому середовищу кільцевого простору 4 і камери 7 згоряння при фазі подачі. Більш того, відповідно до винаходу, рухомі блоки 25 розташовані всередині проточних каналів 10 між першими 13 і другими 14 напрямними потоку і прикріплені, переважно, концентрично, до корони 23А поршня 21. Такі рухомі блоки 25 передбачені, відповідно до винаходу, для бічного ковзання в напрямних отворах 26, передбачених в бічній стінці 5 жарової труби 2, але можуть розглядатися інші типи переміщення блоків 25. Таким чином, як показано на Фіг.3, кожний рухомий блок 25 зміщений, праворуч на Фіг.3, відносно кінців зубців 15 перших напрямних 13 потоку і гілок 17 других напрямних 14 потоку, коли рухома нижня частина 18 займає перше положення, для того, щоб повітряний потік повітрозабірника, зображений за допомогою стрілки 27, міг вільно циркулю 9 вати в проточних каналах 10 вздовж стінки жарової труби 2, обходячи рухомі блоки 25. Як показано на Фіг.4, рухомі блоки 25 належним чином з'єднують зовнішню поверхню кінців навпроти зубців 15 і гілок 17, коли рухома нижня частина 18 займає друге положення, для того, щоб одержати проточні канали 10 і спрямувати повітряний потік повітрозабірника, позначений за допомогою стрілки 28 на Фіг.2 і 4, в напрямку першого розблокованого впуску 20А і проточного отвору 35 із збільшеним перерізом другого впуску 20В. Більш того, рухомі виступи 29, виконані з заглибленням на їх розташованій нижче по потоку бічній поверхні 30, прикріплені до корони 23А поршня 21 і можуть ковзати, переважно, паралельно відносно рухомого блока 25, у другому впуску 20В, поруч з переддетонаційними трубами 6. Як показано на Фіг.3, рухомі виступи 29 належним чином з'єднуються з внутрішньою поверхнею кінців протилежних гілок 17, в першому положенні рухомої нижньої частини 18, і, таким чином, задають поперечний прохід, що забезпечує можливість передачі вибухової хвилі від переддетонаційних труб 6 в камеру 7 згоряння, при цьому один з кінців поперечного проходу відповідає проточному отвору 35 із зменшеним перерізом, а інший кінець - розташованому вище по потоку отвору 9 переддетонаційних труб 6. На розташованій нижче по потоку бічній поверхні четвертих напрямних 12, розташованих навпроти переддетонаційних труб 6 виконана порожнина 31 для розміщення рухомих виступів 29, коли рухома нижня частина 18 знаходиться у другому положенні. Додатково, між поперечною рухомою нижньою частиною 18 і жаровою трубою 2 передбачені пружні засоби повернення для безпосереднього переміщення вказаної нижньої частини 18 з її другого положення (Фіг.2) назад в її перше положення (Фіг.1). Наприклад, такі засоби просто задані працюючою на стиснення пружиною 32, передбаченою між розташованою вище по потоку поверхнею поперечної стеки 22 поршня 21, навпроти камери 7 згоряння, і поперечною опорою 33, передбаченою в жаровій трубі 2. Звичайно напрямний стрижень 34 пружини 32, прикріплений до розташованої вище по потоку поверхні поперечної стінки 22 поршня 21, може бути зв'язаний з вказаною пружиною 32. Робочий цикл такого імпульсного детонаційного двигуна І, як описаний вище, викладений нижче. Передусім, передбачається, що двигун І знаходиться в конфігурації, як показана на Фіг.1 і 3, при якій рухома поперечна нижня частина 18 знаходиться в її першому положенні, тобто: - рухомі блоки 25 зміщені праворуч на Фіг.3 для того, щоб забезпечити можливість для повіт 94886 10 ряного потоку циркулювати вздовж бічної стінки 5 жарової труби 2; - рухомі виступи 29 з'єднані з внутрішньою поверхнею кінців гілок 17 навпроти других напрямних 14, для того, щоб утворити поперечні проходи, що забезпечують можливість з'єднання текучого середовища між переддетонаційними трубами 6 і камерою 7 згоряння. Переддетонаційні труби 6, таким чином, відділені від входу детонуючої суміші; і - перший впуск 20А повністю блокується бічною стінкою корони 23А для того, щоб ізолювати камеру 7 згоряння від входу детонуючої суміші. При імпульсі вибухових хвиль, утворених в переддетонаційних трубах 6, і його передачі через поперечні проходи, в камері 7 відбувається детонація реактивної суміші, що знаходиться під тиском, Коли тиск сильно збільшується в камері 7, рухома нижня частина 18 починає переміщуватися назад (ліворуч на Фіг.1), одночасно призводячи до відкривання першого впуску 20А, збільшення перерізу отвору 35 другого впуску 20В і ковзання рухомих блоків 25, у напрямку до кінців зубців 15 і гілок 17, а рухомих виступів 29 - у напрямку до порожнин 31 четвертих напрямних 12 потоку. Тиск в камері 7 згоряння тимчасово падає в результаті заднього розширення продуктів детонації, але в результаті його інерції і придбаній швидкості, поршень 21 продовжує переміщуватися назад проти пружини 32, доти, доки рухома нижня частина 18 не досягне свого другого положення. Коли рухома нижня частина 18 займає друге положення, перший розблокований впуск 20А і другий впуск 20В, отвір 35 яких мас збільшений переріз, взаємодіють з подавальними отворами 24 корони 23А. Більш того, рухомі блоки 25 блокують проточні канали 10, з'єднуючи зовнішню поверхню кінців протилежних зубців 15 і гілок 17, і рухомі виступи 29 розташовуються з упором в їх відповідній порожнині 31. Потім, явище самовсмоктування, яке виникає за рахунок зниження тиску, викликаного надмірним розширенням продуктів детонації, забезпечує можливість незалежного заповнення камери 7 згоряння і переддетонаційних труб 6 детонуючою паливно-повітряною сумішшю. Потім, під дією працюючої на стиснення пружини 32, рухома нижня частина 18 посилається назад в камеру 7 згоряння, при цьому корона 23А поршня 21 повністю блокує перший впуск 20А і частково другий впуск 20В, при цьому їх отвір 35 має зменшений переріз, тоді як рухомі блоки 25 прилягають до напрямних отворів 26 і рухомі виступи 29 з'єднують внутрішню поверхню кінців протилежних частин 17. Потім може починатися новий робочий цикл двигуна І. 11 Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 94886 Підписне 12 Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601