Електрогазотурбінний двигун егтд-1

Реферат: Електрогазотурбінний двигун складається з корпусу, в якому розташований вал на підшипниках, з турбіною, багаторядними дисками з робочими нагнітальними аеродинамічними лопатками на їх периферійних колах, а між дисками з нагнітальними аеродинамічними лопатками, вбудовані в корпус аеродинамічні багаторядні диски з направляючими аеродинамічними лопатками, утворюючи осьовий компресор, що створює повітряний струмінь, в розташовані поруч, вбудовані в корпус, камери згоряння. Вал двигуна розділений на дві частини: на одній центральній частині розташовані підшипники, вбудовані в корпус, і внутріпорожнистий вал, робоча турбіна, електрогенератор змінного струму, муфта зчеплення. На поверхні другої частини вала, яка є внутріпорожнистою, розташовані підшипники, вбудовані в корпус, багаторядні дискові вуглепластикові магнітопроводи з залізним наповнювачем, з короткозамкненою клітиною всередині, утворюючи ротор, і на периферичній частині його кола вбудовані робочі нагнітальні аеродинамічні лопатки, між якими вбудовані в корпус дискові багаторядні направляючі аеродинамічні лопатки, де на їх внутрішньому колі вбудовані вуглепластикові із залізним наповнювачем і обмоткою магнітопроводи статора, утворюючи осьовий компресор що живить повітрям, розташовані поруч, камери згоряння, вбудовані в корпус. UA 82030 U (12) UA 82030 U UA 82030 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до комбінованих двигунів і може знайти застосування в повітряних, надводних, наземних транспортних засобах. Відомий газотурбінний двигун ТРДАМ5, описаний у книзі "Двигуни літальних апаратів" Авторів А.А. Горького, О.В.Чайковський, С.І.Ловінска, "видавництва машинобудування" м. Москва, ТЗЗФ80906, стр. 276, використаний як прототип. Відомі газотурбінні двигуни мають одні й ті ж недоліки, що погіршують характеристики газотурбінних двигунів. Конструкція двигунів передбачає жорстке з'єднання турбіни з осьовим компресором за допомогою вала. При збільшенні навантаження на компресор, збільшується навантаження на турбіну і при цьому збільшується поздовжня і поперечна деформація скручування вала. При цьому збільшується аеродинамічний опір на ділянці турбіни, супроводжуваний зменшенням кінетичної енергії стисного газового струменя, після камери згоряння. При збільшенні навантаження на камеру згоряння, тобто збільшення подачі палива в камеру, що супроводжується збільшенням реактивного, аеродинамічного опору на межі повітря - продукти горіння є постійні, повинен зберігатися коефіцієнт надлишку повітря. При порушенні цього коефіцієнта, збільшується витрата палива в камеру згоряння, погіршується режим горіння і може з'явитися помпаж, супроводжуваний зупинкою двигуна, частковим руйнуванням деталей двигуна, зменшенням ККД. Це є результатом жорсткого з'єднання турбіни, вала, компресора. При цьому виходить, що встановилося горіння з правильним співвідношенням коефіцієнта надлишку повітря в камері і при додатковій подачі палива відбувається запізнювання подачі додаткового повітря через інерцію маси. У цей час багато палива йде в атмосферу. Тільки при досягненні необхідних обертів компресора додається необхідна кількість повітря в камеру згоряння і відновлюється баланс горіння. Описаний процес веде до перевитрати палива, зменшення ККД, зменшення ресурсу двигуна. В основу корисної моделі поставлена задача зменшити необґрунтовану витрату палива, зменшити температуру перед робочою турбіною, збільшити ресурс і ККД, ліквідувати втрати крутного моменту, створюваного на робочих лопатках турбіни і передавальної через диск турбіни на вал і з вала на диск лопаток осьового компресора з значними втратами. Поставлена задача вирішується тим, що вал двигуна розділений на дві частини: на одній центральній частині розташовані підшипники, вбудовані в корпус, і внутріпорожнистий вал, робоча турбіна, електрогенератор змінного струму, муфта зчеплення, а на поверхні другої частини вала, яка є внутріпорожнистою, розташовані підшипники, вбудовані в корпус, багаторядні дискові вуглепластикові магнітопроводи з залізним наповнювачем, короткозамкненою клітиною всередин, утворюючи ротор, і на периферічній частині його кола вбудовані робочі нагнітальні аеродинамічні лопатки, між якими вбудовані в корпус дискові багаторядні направляючі аеродинамічні лопатки, де на їх внутрішній окружності вбудовані вуглепластикові із залізним наповнювачем і обмоткою магнітопроводи статора, утворюючи осьовий компресор, який живить повітрям, розташовані поруч, камери згоряння, вбудовані в корпус. Задача центрального вала полягає в тому, щоб спільно з турбіною і генератором перетворити навантаження турбіни в частоту і напругу, отже турбіна буде розвантажена, і як наслідок, зменшиться опір на ділянці турбіни, збільшивши кінетичну енергію газової струї після камери згоряння. Задача внутріпорожнистого вала полягає в тому, щоб перетворити електричну енергію генератора в механічну, крутний момент, синхронний крутному моменту центрального вала генератора, тому на внутріпорожнистому валу знаходиться електричний осьовий компресор з точкою докладання крутного моменту на периферічній окружності ротора в області робочих нагнітаючих лопаток. Система виходить гнучкою для автоматичного регулювання. Пропоноване технічне рішення представлене на кресленнях: Фіг. 1 - електрогазотурбінний двигун в розрізі Фіг. 2 - осьовий компресор в розрізі Фіг. 3 - статорний блок в корпусі з напрямними аеродинамічними лопатками і магнітопроводами з вуглепластика з залізним наповнювачем, обмоткою і муфтою зчеплення в розрізі Фіг.4 - роторний блок з внутріпорожнистим валом, магнітопроводами з вуглепластика із залізним наповнювачем і короткозамкненою клітиною всередині, а на периферійній окружності вбудовані робочі аеродинамічні лопатки з муфтою зчеплення в розрізі. Фіг. 5 - центральний вал з турбінами, генератором змінного струму і муфтою зчеплення в розрізі. Фіг. 6 - роторна частина генератора з постійними магнітами, центральним валом, муфтою зчеплення, корпус в розрізі Фіг. 7 - статор генератора в корпусі з обмоткою в розрізі Електрогазотурбінний двигун, що заявляється, складається з клем 1, які дають можливість комутації дискових статорів. Статори 2 дискові, де їх магнітопроводи виготовлені з вуглепластика з залізним наповнювачем і обмоткою, дискові ротори 3 виготовлені з 1 UA 82030 U 5 10 15 20 25 30 35 вуглепластика з залізним наповнювачем і дворядною короткозамкненою клітиною всередині, лопатка 4 ротора 3, напрямна лопатка 5 статора 2, муфта 6 зчеплення, внутріпорожнистий вал 7, підшипники 8 внутріпорожнистого вала, підшипники 9 центрального вала 10, корпус 11 генератора змінного струму, обмотка статора 12, генератора 11 змінного струму, постійні магніти 13, клеми 14 генератора, корпус 15 електрогазотурбінного двигуна, направляючі лопатки 16 турбін 17, камери згоряння 18, повітровід 19. Електрогазотурбінний двигун, що заявляється, працює таким чином: при подачі змінної напруги на запаралелені клеми 1 статорів 2 в обмотках виникає обертове магнітне поле, при цьому магнітні силові лінії розподілені так, що між Північним полюсом лівої сторони і Південним полюсом правої сторони утворюються обертові перпендикулярні магнітні силові лінії. Т.к. ротор 3 знаходиться між Північними і Південними полюсами і між ними знаходиться перпендикулярні магнітні силові лінії, то вони перпендикулярно перетинають короткозамкнуту сітку ротора 3, в якій індукується ЕРС, таким чином виникає магнітне поле, якє входить у взаємодію з обертовим магнітним полем статора 2, при цьому виникає крутний момент всього компресор, що знаходиться на внутріпорожнистому валу 7. Т.к. на периферічній частині окружності ротора 3 вбудовані нагнітаючі робочі лопатки 4 і направляючі лопатки 5 вбудовані в корпус 15, то відбувається збільшення швидкості повітряного потоку повітроводу 19. Під час стартової подачі струму на обмотки статора 2 одночасно включається муфта зчеплення 6 внутріпорожнистого вала 7 і центрального вала 10, на якому вбудовані магніти 13, індукуючі змінний струм в обмотки статора 12, вбудовано в корпусі 11 генератора. При певній швидкості обертання внутріпорожнистого вала 7 компресора в корпусі 15 і центрального вала 10 подається паливо в камери 18 згоряння, де збільшений об'єм продуктів горіння спрямовується в бік направляючих лопатей 16 і лопатей турбін 17. Турбіни 17, створивши крутний момент на валу 10 продовжують працювати з автоматичним роз'єднаним валом 7 за допомогою муфти зчеплення. Струм від генератора 11 змінного струму з клеми 14 автоматично подає напругу на статорі компресора. Таким чином, компресор бере все навантаження створення потоку повітря в камеру згоряння 18, а внутріпорожнистий вал несе навантаження обертової маси в підшипниках 8, 9. Турбіна 17 з генератором 11 забезпечує компресор необхідною потужністю струму. У зв'язку з тим, що турбіна 17 розвантажена, то на ділянці направляючих лопаток 16 і турбіни 17 виникає невеликий аеродинамічний опір, що викликає прискорену кінетичну енергію газів. Т.к. гази після камери 18 згоряння не зустрічають великого опору, то на невеликий аеродинамічний опір, що викликає прискорену кінетичну енергію газів. Т.к. гази після камери 18 згоряння не зустрічають великого опор, то на ділянці повітроводу 19 зменшується і реактивний опір, а це впливає на витрату палива, зменшення температури перед турбіною, а також ліквідується радіальний момент, передавальний від вала на нагнітаючі робочі лопатки. Такий радіальний важіль вимагає дуже великих витрат в сучасних газотурбінних двигунах. При виниклих збуреннях камери 18 згоряння, пов'язаних з подачею палива, реагує на це турбіни 17 змінюючи швидкість обертання і частоту змінного струму індукованого генератором, яке управляє швидкістю обертання осьового компресора, що створює потік стисного струменя повітря у повітроводі 19. 40 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 Електрогазотурбінний двигун, що складається з корпусу, в якому розташований вал на підшипниках з турбінами, багаторядними дисками з робочими нагнітальними аеродинамічними лопатками на їх периферійних колах, а між дисками з нагнітальними аеродинамічними лопатками, вбудовані в корпус аеродинамічні багаторядні диски з направляючими аеродинамічними лопатками, утворюючи осьовий компресор, що створює повітряний струмінь, в розташовані поруч, вбудовані в корпус, камери згоряння, який відрізняється тим, що вал двигуна розділений на дві частини: на одній центральній частині розташовані підшипники, вбудовані в корпус, і внутріпорожнистий вал, робоча турбіна, електрогенератор змінного струму, муфта зчеплення, а на поверхні другої частини вала, яка є внутріпопорожнистою, розташовані підшипники, вбудовані в корпус, багаторядні дискові вуглепластикові магнітопроводи з залізним наповнювачем, з короткозамкненою клітиною всередині, утворюючи ротор, і на периферичній частині його кола вбудовані робочі нагнітальні аеродинамічні лопатки, між якими вбудовані в корпус дискові багаторядні направляючі аеродинамічні лопатки, де на їх внутрішньому колі вбудовані вуглепластикові із залізним наповнювачем і обмоткою магнітопроводи статора, утворюючи осьовий компресор, що живить повітрям, розташовані поруч, камери згоряння, вбудовані в корпус. 2 UA 82030 U 3 UA 82030 U 4 UA 82030 U 5 UA 82030 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6