Турбовинтовой двигатель - RU2017128218A

1. Способ проектирования и изготовления рабочих колес, которые одновременно являются турбиной, импеллером с лопатками, которые являются полыми по всей длине и ведут в периферийные кольцевые камеры, которые функционируют в качестве работающего на топливе двигателя (THRA), отличающийся тем, что для каждой группы турбины, импеллера и двигателя (THRA) этот способ позволяет выстраивать с помощью полотен лопаток усовершенствованную секцию внутреннего канала лопаток импеллера, которые являются полыми по всей длине и опираются на профили нейтральных осей полотен лопаток, которые главным образом являются участками окружностей и строятся для входа в турбину и для входов в полые лопатки импеллеров и их подхода к камерам, и индивидуально конфигурируются с помощью изначально заданных значений для основных геометрических элементов и отслеживаются по конкретным геометрическим компоновкам на кольцевых дисках разных диаметров, которые размещают на разных уровнях рабочего колеса и устанавливают под углом на одной и той же оси независимо друг от друга, причем

конкретную компоновку основных геометрических элементов для каждого кольцевого диска получают посредством вписывания в окружность (С1), от центра (0) которой продолжается радиус (R) с заданным числовым значением, который пересекается с окружностью (С1) в предпочтительной точке (А) пересечения,

окружность С1 является поверхностью вращения, которая вычерчивается передней кромкой лопатки во время вращения рабочего колеса,

другое числовое значение задают для хорды дуги, которая является участком окружности нейтральной оси рассматриваемой лопатки, причем один из концов этой хорды начинается от предпочтительной точки (А) пересечения, а другой (Е) расположен внутри окружности на оси, которая начинается от предпочтительной точки (А) пересечения и образует угол 45° с радиусом (R),

положение, выбранное для этой оси справа или слева от радиуса, определяет требуемое направление вращения рабочего колеса (1 или 2), а другая точка (В) расположена на радиусе в направлении центра, и ее числовое значение является числовым значением радиуса окружности (С1), которая окружает рабочее колесо, минус числовое значение, которое является квадратным корнем из суммы квадратов двух 1/2 хорд (по теореме Пифагора),

прямая линия с числовым значением, идентичным числовому значению хорды, продолжается от точки (В), так что ее средняя точка выравнивается с серединой (М) хорды, к которой она перпендикулярна, и образует точку на другом ее конце (D),

точка (В), расположенная на радиусе, служит в качестве центра с числовым значением, равным числовому значению прямой линии (А В), для участка окружности, который продолжается между обоими концами хорды (А и Е) и который является дугой и является требуемым кольцевым профилем полотна лопатки, и

точка (D), расположенная на другом конце прямой линии, которая пересекает хорду в ее средней точке, служит в качестве центра для отслеживания участка окружности, который продолжается между двумя концами хорды (А и Е), и которая также является дугой и является другим требуемым симметричным кольцевым профилем лопатки,

отличающийся тем, что на перпендикулярной прямой линии (В D) расположены другие центры окружностей, и что они имеют значения диаметров больше или меньше, чем точки В и D, позволяющие им соединять или не соединять концы прямой линии (А Е) и образовывать участки окружностей с более пологими или более криволинейными профилями (PL1, PL2), но которые также могут быть использованы применительно к этому способу,

участок окружности (PL2) не связан с точками А и Е, причем прямая линия (А Е) также является профилем полотна лопатки, который можно использовать,

отличающийся тем, что профили, выстраиваемые с помощью этого способа и одинаковых числовых значений с каждой стороны радиуса, являются симметричными,

смешивание профилей полосы с помощью этого способа позволяет посредством изменения параметров выстраивать усовершенствованные лопатки с конкретными характеристиками,

отличающийся тем, что числовые значения профилей нейтральных осей, построенных по этому способу, являются математически измеримыми, и

отличающийся тем, что в одном и том же рабочем колесе можно использовать разные профили полотен лопаток турбин и разные профили полотен полых лопаток импеллера, которые определяют с помощью одного и того же способа, но с разными профилями на одном и том же колесе.

2. Способ проектирования и изготовления рабочих колес THRA по п. 1, отличающийся тем, что диски, которые принимают профили нейтральных осей, определяемые по способу, описанному в предыдущем пункте, выстраивают с различными числовыми значениями профилей, которые связаны, смешаны, частично перекрываются, переплетены, являются вогнутыми или выпуклыми или соединены друг с другом материалом диска, с целью построения профилей лопаток, необходимых для входа в турбину и полые лопатки импеллера и входа в периферийные кольцевые камеры, причем, когда полые лопатки больше не позволяют друг другу удерживаться на месте с помощью материала диска, для их закрепления добавляют кольцо (С1) вокруг наружной стороны диска (СО), и наоборот, когда лопатки импеллера не должны поддерживать друг друга, диск убирается вместе с полостями в лопатках, и только профили полотен лопаток, которые покрыты материалом, остаются и крепятся друг к другу.

3. Способ проектирования и изготовления рабочих колес THRA по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что полости в лопатках импеллера пересекаются участками окружностей, которые являются концентричными рабочему колесу и образуют взаимодействующие каналы внутри полых лопаток импеллера, каждый из которых ведет в независимую кольцевую камеру, которая окружает все рабочее колесо, и предпочтительно содержит проставки и кольцевую канавку с профилем в форме сопла.

4. Способ проектирования и изготовления рабочих колес THRA по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что в канал полой лопатки импеллера подведены трубки, которые идут от центрального вала, причем каждая трубка продолжается внутри полой лопатки или участков полых лопаток до их отдельных периферийных кольцевых камер.

5. Способ проектирования и изготовления рабочих колес THRA по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что неповоротная периферийная кольцевая камера помещена с некоторым зазором внутри камер, которые вращаются, и что эта камера разделена внутри на угловые сектора, которые герметично отделены друг от друга, причем в каждый сектор подается среда с помощью канала, идущего от неподвижного кольца, которое удерживается на валу с помощью подшипника и изменяет направление каналов к центральному месту, что позволяет направлять среду к каждому сектору.

6. Способ проектирования и изготовления рабочих колес THRA по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что рабочее колесо состоит из нескольких частей.

- первый отдельный взаимосвязанный узел образован первым диском, который соединен полотнами лопаток, необходимыми для подачи среды в турбину, со вторым диском, который имеет отверстия, необходимые для подачи среды в полые лопатки импеллера,

- второй отдельный взаимосвязанный узел образован третьим диском, от которого продолжаются только полотна полых лопаток импеллера, которые соединяются с четвертым отдельным диском, в котором помещены полотна полых лопаток импеллера, с отверстиями, необходимыми для подачи среды в периферийные кольцевые камеры,

- третий отдельный взаимосвязанный узел образован пятым диском, который закрывает узел кольцевых камер в соответствии с входами, предусмотренными четвертым диском, принимая во внимание, что камеры имеют очень широкий диапазон характеристик и варианты конструкций,

- по необходимости между лопатками рабочего колеса также могут быть установлены другие диски,

поворотные или неповоротные камеры выполнены из материалов, стойких к воздействию давления и температуры, что обеспечивается или посредством постепенного повышения характеристик материала, если его спекают, или посредством индивидуального изготовления камер и последующего их размещения на соответствующем диске.

7. Способ проектирования и изготовления рабочих колес THRA по одному из п.п. 1-6, отличающийся тем, что диски предпочтительно не являются плоскими дисками, а предпочтительно являются криволинейными в верхнем или нижнем направлении в форме полусферической чаши или чаши в форме усеченного конуса, в которую вписаны входы и выходы лопастей импеллера как можно ближе к соответствующим дискам.

8. Способ проектирования и изготовления рабочих колес THRA по п.п. 1-6, отличающийся тем, что поверхность входа внутреннего канала лопаток квантифицируют по уровню каждого диска, используя математико-геометрические способы по п. 1, и что поверхность входа каждой лопатки зависит от выбранного количества лопаток, которые покрывают поверхность диска, охватываемую импеллером, предпочтительно без лопаток, перекрывающих друг друга, и длиной хорды не превышающей размер лопатки, и что значение поверхности, эквивалентное значению поверхности входа канала, согласуется с выходом лопатки импеллера, когда она проходит в кольцевую камеру, причем эта поверхность потенциально имеет коэффициент, причем используются одни и те же математико-геометрические процессы для определения этой поверхности выхода; эти значения затем сравнивают друг с другом для определения профиля, который должен быть задан внутреннему каналу лопатки по его длине.

9. Способ проектирования и изготовления рабочих колес THRA по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что полотно нижней поверхности лопаток импеллера имеет хорду, которая расположена не более чем под углом 45°, и обеспечивает отделение, по необходимости, полотен верхней и нижней поверхности на уровне передней и задней кромок у входа и выхода канала лопатки, причем жесткость узла лопаток обеспечивается профилированными и ориентированными проставками (PL3, PL4) в форме запятой, расположенными между полотнами лопаток.

10. Способ проектирования и изготовления рабочих колес THRA по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что нейтральные оси покрыты материалом, используя принцип построения области лопатки, используя только 5 математических значений, относящихся к участкам геометрических фигур, которые имеют исходный центр и предпочтительно расположены согласно или близко к значениям, которые обеспечиваются нейтральными осями, которые образованы по этому способу.