Осевая машина, работающая на текучей среде, и способ получения энергии - RU2016122127A
Код документа: RU2016122127A
Формула
1. Осевая машина, работающая на текучей среде, для получения энергии от рабочей текучей среды, перемещающейся со сверхзвуковой скоростью, для привода вала, содержащая:
кольцевой канал с центральной осью, ограниченный внутренней стенкой (308, 408, 501) и концентричной внешней стенкой (409, 502), содержащий входное отверстие (301, 401, 508) на первом конце указанного канала, предназначенный для ввода указанной рабочей текучей среды, и выходное отверстие (410) на противоположном конце указанного канала;
по меньшей мере один ротор, соосный с указанным кольцевым каналом и содержащий роторную поверхность, по существу, расположенную заподлицо с указанной внутренней стенкой или указанной внешней стенкой так, что указанная внутренняя стенка или указанная внешняя стенка, по меньшей мере, образована указанной поверхностью ротора, причем указанный ротор функционально связан с валом для передачи вращательного движения на этот вал;
причем свободное пространство занимает по меньшей мере 75% расстояния между указанной поверхностью ротора и противоположной внутренней стенкой или внешней стенкой указанного кольцевого канала,
отличающаяся тем, что указанное входное отверстие (301, 401, 508) определяет направление потока указанной рабочей текучей среды, которая перемещается по меньшей мере, в основном, параллельно указанной центральной оси, при этом указанное входное отверстие (301, 401, 508) ведет непосредственно в указанный кольцевой канал.
2. Осевая машина по п. 1, отличающаяся тем, что указанное входное отверстие (301, 401, 508) имеет кольцевое поперечное сечение и соединено непосредственно с указанным кольцевым каналом, причем указанное входное отверстие (301, 401, 508) расположено соосно с указанным кольцевым каналом.
3. Осевая машина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что указанная поверхность ротора не содержит рабочих лопаток.
4. Осевая машина по п. 1, отличающаяся тем, что указанная поверхность ротора имеет структуру поверхности, выбранную из гладкой, шероховатой (распределенной или локализованной), пористой, с углублениями, волнистой, или комбинации таких структур поверхности, для изменения вязкостных взаимодействий между указанной рабочей текучей средой и указанной поверхностью ротора.
5. Осевая машина по п. 1, отличающаяся тем, что указанная поверхность ротора обеспечена на указанной внешней стенке кольцевого канала, причем свободная сторона поверхности ротора обращена к указанной внутренней стенке.
6. Осевая машина по п. 1, отличающаяся тем, что указанная поверхность ротора обеспечена на указанной внутренней стенке кольцевого канала, причем свободная сторона поверхности ротора обращена к указанной внешней стенке.
7. Осевая машина по п. 1, отличающаяся тем, что обеспечен по меньшей мере первый ротор, имеющий поверхность ротора, проходящую вдоль указанной внутренней стенки, и по меньшей мере второй ротор, имеющий поверхность ротора, проходящую вдоль указанной внешней стенки.
8. Осевая машина по п. 1, отличающаяся тем, что выше по потоку от указанной поверхности ротора указанный кольцевой канал содержит по меньшей мере форсунку для впрыска топлива и, предпочтительно, систему зажигания для инициирования горения рабочей текущей среды, включающей в себя указанное топливо.
9. Осевая машина по п. 1, отличающаяся тем, что приспособлена для интегрирования в авиационный или ракетный двигатель, включает в себя дозвуковую и/или сверхзвуковую камеру сгорания, с дефлаграционным и/или детонационным горением.
10. Осевая машина по п. 1, отличающаяся тем, что приспособлена для интегрирования в системы выработки энергии, включает в себя дозвуковую и/или сверхзвуковую камеру сгорания, с дефлаграционным и/или детонационным горением.
11. Способ получения энергии от рабочей текучей среды, в котором поток текучей среды создают через кольцевой канал с центральной осью, от входного отверстия по направлению к выходному отверстию, между внутренней стенкой и концентричной внешней стенкой указанного кольцевого канала, вдоль осевого направления указанного канала,
причем указанный поток имеет по меньшей мере одну осевую составляющую скорости, ориентированную вдоль указанного осевого направления, и тангенциальную составляющую скорости, при этом при прохождении указанной рабочей текучей среды по указанному кольцевому каналу происходят вязкостные взаимодействия между указанной текучей средой и по меньшей мере одной поверхностью ротора, проходящей заподлицо с указанной внутренней стенкой и/или указанной внешней стенкой,
в результате указанных вязкостных взаимодействий при прохождении указанной рабочей текучей среды по указанному кольцевому каналу возникает сила вязкого сопротивления, действующая на указанную поверхность ротора, таким образом, что указанная тангенциальная составляющая скорости преобразуется во вращательное движение указанной поверхности ротора вокруг указанной центральной оси,
при этом в указанной рабочей текучей среде образуются скачки (418) уплотнения, усиливающие вязкостные взаимодействия между указанной рабочей текучей средой и указанной поверхностью ротора,
указанная рабочая текучая среда затем выходит из указанного кольцевого канала через указанное выходное отверстие,
вращательным движением указанной поверхности ротора приводится в действие по меньшей мере один ведущий вал.
12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что указанная осевая составляющая скорости больше указанной тангенциальной составляющей скорости.
13. Способ по п. 11 или 12, отличающийся тем, что указанная рабочая текучая среда проходит по указанному кольцевому каналу со сверхзвуковой скоростью.
14. Способ по п. 11, отличающийся тем, что в качестве указанной рабочей текучей среды применяют плазму, газ, жидкость или их гетерогенную смесь.
15. Способ по п. 11, отличающийся тем, что указанная рабочая текучая среда, имеющая тангенциальную составляющую скорости, создает тангенциальную составляющую (417) силы вязкого сопротивления, действующую на указанную поверхность ротора так, чтобы эта поверхность ротора вращалась с тангенциальной скоростью, которая меньше тангенциальной составляющей (403) скорости указанной рабочей текучей среды.
16. Способ по п. 11, отличающийся тем, что указанная рабочая текучая среда проходит над указанной поверхностью ротора для создания фрикционных сил между поверхностью ротора и рабочей текучей средой так, чтобы возникал крутящий момент, передаваемый на указанный ведущий вал.
17. Способ по п. 11, отличающийся тем, что в указанном кольцевом канале, в частности, между указанной поверхностью ротора и противоположной внутренней или внешней стенкой осуществляют горение (305) рабочей текучей среды.
18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что указанное горение инициируется выше по потоку от указанной поверхности ротора.
