Детонационный шестерёнчатый двигатель - RU196106U1

Чертежи

Описание

Прототипом данной Полезной модели может служить газотурбинная установка простой схемы - компрессор, камера сгорания, турбина, полезная нагрузка. Такая установка работает по циклу Брайтона, когда горение происходит при постоянном давлении. В газотурбинной установке энергия движущегося сжатого и нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу. Преобразование энергии происходит в межлопаточных каналах рабочего колеса. Проектирование, изготовление и эксплуатация лопаточных машин связано со значительными материальными затратами. В предлагаемой Полезной модели роль рабочего колеса газовой турбины выполняет шестеренчатая пара с зубчатым зацеплением. Принцип работы аналогичен принципу работы шестеренчатого гидравлического насоса, но только зубчатые колеса не перемещают рабочее тело, а наоборот приводятся им в движение.

Предлагаемая Полезная модель работает по детонационному циклу. Преимущество пульсирующего детонационного устройства состоит в том, что в нем используется цикл, превосходящий по своим параметрам термодинамический цикл, как при постоянном давлении, так и при постоянном объеме (Рис. 1).

Использование детонационного режима горения в камере сгорания обеспечивает наиболее эффективное преобразование химической энергии топлива в кинетическую энергию продуктов сгорания. Давление продуктов сгорания при детонационном горении топлива в несколько раз выше, чем при обычном дефлаграционном сжигании. В пульсирующем детонационном устройстве цикл повторяется с определенной частотой.

Принципиальная схема детонационного шестеренчатого двигателя показана на рис. 2. Топливовоздушная смесь под давлением от компрессора, приводимого одним из двух валов двигателя, или от самовсасывания, подается в камеру сгорания (поз. 4). Детонация формируется при распространении пламени в результате ускорения и сжатия смеси перед фронтом пламени. При выходе из камеры сгорания устанавливается область постоянных параметров, соответствующая звуковому режиму течения с числом Маха 1. В расширяющейся части диффузора (поз. 5) течение газа будет сверхзвуковым со сложной конфигурацией ударных волн и поверхностями газодинамических разрывов.

Рабочей поверхностью, на которую будут воздействовать продукты сгорания и импульс давления, являются поверхности зубчатых колес с зацеплением. Колеса расположены на валах, закрепленных в корпусе (поз. 6), и вращаются, соответственно, в разных направлениях. Механическая работа для привода полезной нагрузки может сниматься с вала колеса (поз. 7) или колесо (поз. 8). Зазор между зубьями и стенками корпуса минимальный. Минуя зубчатое зацепление, продукты сгорания расширяются, охлаждаются и выбрасываются, проходя глушитель (поз. 9), в окружающее пространство. Камера сгорания заполняется следующим газовым зарядом и цикл повторяется.

Источники информации

1. Володин В.В. Исследование параметров детонационного горения при раздельной импульсной подаче компонентов топлива. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. М.: РАН ОИВТ ИТЭС.2005.

2. Пак О.В. Тепловая машина Пак О.В. ПАТЕНТ №TJ374. 2002.

На рисунке 1 представлено:

поз: 1 - Цикл Брайтона - горение при постоянном давлении;

поз: 2 - Цикл Хамфри - режим сгорания при периодическом сгорании;

поз: 3 - Детонационный цикл - используются преимущества двух предыдущих режимов.

На рисунке 2 представлено:

поз: 4 - периодическая детонационная камера сгорания кольцевого принципа работы;

поз: 5 - профилированное сопло - сопло Лаваля;

поз: 6 - корпус двигателя;

поз: 7 - зубчатое колесо (эвольвентное зацепление) для снятия полезной нагрузки;

поз: 8 - зубчатое колесо (эвольвентное зацепление) для синхронизации работы двигателя;

поз: 9 - каталитический глушитель.

Реферат

Полезная модель относится к области двигателестроения. Техническим результатом является повышение эффективности преобразования химической энергии топлива в кинетическую энергию продуктов сгорания. Сущность полезной модели заключается в том, что детонационный шестеренчатый двигатель включает в себя детонационную камеру сгорания и два ротора, образующих зубчатое зацепление. Рабочим телом является сжатый и нагретый газ, поступающий из камеры сгорания. Продукты детонационного сгорания воздействуют на рабочую поверхность, представляющую собой разность площадей полного профиля зубьев и площади перекрытых зубьев шестерен. При детонации резко возрастает температура и давление продуктов сгорания, и импульс давления воздействует на зубчатые колеса, приводя их в движение. Затем продукты сгорания расширяются, охлаждаются и выбрасываются, проходя глушитель, в окружающее пространство. Полезная нагрузка снимается с вала одного из зубчатых колес. По причине импульсного изменения давления в камере сгорания в расширяющейся части сопла будет формироваться сложная конфигурация ударных волн, кинетическая энергия которых полностью сработается в зубчатом зацеплении. 1 ил.

Формула