Двигатель со спиралеобразными полостями

Двигатель, в соответствии с требованиями времени, должен отличаться от известных не просто отдельными параметрами, а значительным их улучшением: увеличением ресурса и эксплуатационной надежности, снижением затрат на создание, изготовление и эксплуатацию.
Другим направлением является совершенствование экологических характеристик. Несомненно, имеют перспективу только те технические решения, которые смогут преодолеть основные недостатки известных тепловых машин. Такой двигатель может быть разработан на основе управления процессом горения топлива.
Автор предлагает конструкцию двигателя (патент России № 2304225), в котором может быть реализован цикл нормального равномерного горения смесей.
Особенности конструкции
В корпусе такого роторно-волнового двигателя выполнены спиралеобразные полости, в которых размещены эксцентрично подобные спиралеобразные нагнетатели, установленные на общем для компрессорного и расширительного отсеков роторе, вращающемся на кривошипе вала.
Нагнетатели сдвигаются (качаются) в полостях по траектории кривошипа с помощью механизма вращения (с передаточным отношением, относительно корпуса, равным единице) – например, с помощью блока шестерен.
Центральными и периферийными спиральными поверхностями нагнетатели контактируют со спиральными поверхностями полостей в определенных точках (Т), образуя с обеих сторон агрегата замкнутые в виде волн динамические камеры с активными рабочими областями (V).
Волнообразные камеры в компрессионных полостях смещаются в сторону центра спирали, уменьшая объемы V, а в расширительных – смещаются в сторону увеличения радиуса спирали, увеличивая свои объемы. Коэффициент сжатия смеси зависит от геометрических параметров волнообразных камер компрессионного и расширительного отсеков.
Разделенная нагнетателем сгорающая смесь образует два волнообразных автономных потока, сдвинутых по фазе друг относительно друга.
Модульное исполнение двигателя позволяет создавать на основе его различные схемы горения топливной смеси.
Нормальное горение
В случае нормального горения камера сгорания, вместе с размещенными в ней форсунками и свечами зажигания, может располагаться между компрессорным и расширительным отсеками и занимать фиксированное положение.
Топливные форсунки здесь могут быть размещены перед компрессионным отсеком, в области впускного окна, и тогда топливо хорошо смешивается с воздухом – и только после этого поступает в камеру сгорания.
По сути, камера сгорания служит лишь для поджигания смеси, а сгорание топлива происходит в динамически расширяющихся камерах V.
После воспламенения смеси свеча зажигания отключается, а вновь поступающие волнообразные порции топливной смеси воспламеняются под влиянием горения смеси сопряженного потока. Длина расширительной спиралеобразной полости, число волн и длительность перемещения по ней волновых камер V рассчитывается из условия полного сгорания смеси. Это позволяет получить максимальный момент на валу и снизить до минимума выбросы газов в атмосферу.
Комбинированный цикл
В двигателе может быть реализован комбинированный непрерывный рабочий цикл, состоящий из двух известных: расширения сгорающей топливной смеси (газовый) и теплового расширения водяных паров (паровой).
Это достигается путем впрыскивания воды или водяного пара в отделенные от камеры сгорания, замкнутые точками Т, объемы V – при этом процесс возгорания в камере сгорания топливной смеси не затрагивается.
Объединение двух рабочих циклов в один непрерывный последовательно-параллельный обеспечивает срабатывание, в течение нескольких оборотов вала, всего избыточного давления и тепла рабочих газов и пара – а соответственно, обеспечивает их суммарный КПД.
Внешний подвод тепла
Спиралеобразные секции могут найти применение и в двигателях с внешним подводом тепла. В таком двигателе такты сжатия и расширения осуществляются в разных отсеках: компрессионном и расширительном, которые связаны между собой через компрессионную и расширительную магистрали. В компрессионной магистрали находится охладитель, а в расширительной – нагреватель.
Кроме того, на основе роторно-волнового может быть решена задача парового двигателя, в котором, как в турбине, пар поступает в спиралеобразную полость и, расширяясь, создает давление на нагнетатель.
Преимущества и возможности применения
В двигателе обеспечивается равномерный крутящий момент при низкой и высокой частоте вращения ротора, что позволяет, при его использовании в мобильных транспортных средствах, исключить необходимость применения многоступенчатых коробок передач.
Установка на роторе исполнительного механизма практически устраняет механические потери. Потенциальная энергия топлива через нагнетатель и ротор непосредственно преобразуется в кинетическую энергию движения исполнительного механизма.
Малая масса вращающихся деталей, их небольшое количество, сбалансированность инерционных сил характеризуют конструктивные параметры двигателя. Частота волн, а следовательно – и скорость вращения вала, может быть менее одного оборота в секунду или достигать нескольких сотен.
Двигатель может найти применение в авиационной промышленности (например, вертолетостроении и для оснащения беспилотных летательных аппаратов), в автомобилестроении (с передачей сил на вал и снижением выбросов до минимума), а также газовой, нефтяной и других отраслях.
Двигатель конструктивно прост. Габаритные размеры могут быть от нескольких десятков миллиметров до размеров мощных стационарных установок. Технология изготовления, в силу небольшого количества деталей, несложна и недорога. Модульное исполнение позволяет легко создавать необходимые конфигурации. Волновой характер процессов воспламенения и горения легко управляем. А возможность полного сгорания топлива и расширения его за несколько оборотов вала способствует повышению экономичности. Два автономных потока повышают надежность работы. И наконец, полное сжигание топлива позволяет говорить о положительном экологическом эффекте.
Отправить на Email
-
13.02.2021 07:17:14 Елена МИШИНАЭнергетический переход - драйв или слом?
231
Или другими словами: «Что делает частный и государственный бизнес для реализации седьмой цели устойчивого развития (ЦУР): доступность недорогостоящей и чистой энергии?» Международные эксперты ответили на этот вопрос в ходе on-line Global Impact Conference, ключевой темой которой стал вопрос «Устойчивое развитие: где мы сейчас?»
Развитие энергетики, Экология, Атомная энергетика, Водородная энергетика, Топливо
13.02.2021 03:41:58 Славяна РУМЯНЦЕВАРабочее колесо для Туполангской ГЭС199
На Ленинградском Металлическом заводе (ЛМЗ) завершено изготовление первого рабочего колеса гидротурбины в рамках проекта по обновлению Туполангской ГЭС в Узбекистане. Колесо предназначено для гидроагрегата (ГА) № 3. Завершение изготовления полного комплекта оборудования для модернизации ГА №3 запланировано на второй квартал 2021 года.
Гидроагрегат, Турбины, АСУ ТП, Гидроэнергетика
26.01.2021 05:18:31 Славяна РУМЯНЦЕВАВодород из энергии ветра280
«Сименс Энергетика» и «Сименс Гамеса» создадут решения для производства водорода из энергии ветра. Проекты станут первым шагом в области создания промышленной системы, способной производить «зеленый» водород, используя энергию ветра морской ветровой электростанции. Около 120 млн евро за пять лет планируется инвестировать в проекты морских решений для производства водорода из энергии ветра.
Водородная энергетика, Ветроэнергетика, Возобновляемые источники энергии (ВИЭ), Топливо
26.01.2021 05:11:27 Славяна РУМЯНЦЕВАСтавка на водород478
Рост конкуренции на мировых рынках среди производителей углеводородов заставляет подключаться к поиску более эффективных источников получения энергии все новые страны, а постоянное развитие технологий становится критически важным фактором сохранения своих позиций. В связи с этим Россия делает ставку на создание фактически новой отрасли — водородной, которая становится одной из приоритетных для российской энергетики. Об этом заявил замес...
Топливо, Водородная энергетика
25.01.2021 23:47:54 Елена ВОСКАНЯНРоссия в тренде энергетической трансформации389
«Не может быть такого, что вчера был один энергетический уклад, а завтра наступил другой, всегда есть переходный период от привычного уклада к новому. В настоящее время мы как раз находимся в таком периоде. Сколько лет он будет, спрогнозировать трудно».
Экология, Возобновляемые источники энергии (ВИЭ), Топливо, Альтернативная энергетика, Развитие энергетики
-
14.01.2015 Антон КАНАРЕЙКИНФинны пообещали город будущего
1174
Финский Центр технических разработок VTT намерен построить в пригороде Санкт-Петербурга «Экоград».
Кабельная арматура, Солнечная батарея, Турбины, Электроэнергия
14.01.2015Сегмент, приближенный к строительству: период стабильности1068
СРО, Кабельная арматура, Провод
14.01.2015 Виктория ГОЛУБЕВАНемецкая общественность против сланцевого газа1357
Немецкие природозащитные организации выступают против планов американской ExxonMobil по добыче сланцевого газа на северо-западе Германии.
СРО, АЭС, Кабельная арматура, Сланцевый газ, Сланцы
14.01.2015 Руслан НОВОРЕФТОВУроки Фукусимы, или Не выплеснуть ребенка вместе с водой1874
Авария на японской АЭС «Фукусима Дайичи» многими используется как аргумент против дальнейшего развития атомной энергетики.
На самом деле она лишь подтвердила уже известную аксиому: реакторы «дочернобыльского» типа должны выводиться из работы и замещаться современными атомными энергоблоками.Электрические сети, Атомная энергетика, АЭС, Радиация, Топливо, Трансформаторы, Энергоснабжение, Электроэнергия, Энергия, Кабельная арматура, Машиностроение, СРО
-
12.05.2018 05:55:14Цифровизация: от концепции – к практическим решениям
25746
Круглый стол «Цифровые технологии в управлении энергетическими системами», организованный «Энергетикой и промышленностью России» в рамках Российского международного энергетического форума, мы стремились сориентировать на предельно конкретные вопросы. В начале мероприятия модератор – главный редактор «ЭПР» Валерий Пресняков отметил, что участникам предоставляется возможность рассказать о своих практических решениях, так или иначе нацелен...
Инновации
12.06.2018 19:59:26 Славяна РУМЯНЦЕВАЦифровизация энергетики: от «интеллектуальных» турбин до «умных» сетей24402
Никогда прежде мир не был так тесно связан и настолько «оцифрован», как сегодня. Дигитализация уже превратилась в неотъемлемую часть настоящего.
Цифровизация, Smart Grid, Инновации, Турбины
19.06.2018 13:52:08 Павел ШАЦКИЙ, первый заместитель генерального директора ООО «Газпром энергохолдинг»ДПМ-2: драйвер роста или обуза для потребителей?21653
Философский вопрос о первичности «курицы или яйца» в случае с перспективами российской энергетики звучит так: стимулировать ли инвестиции в энергетику с целью технологического прорыва в целом ряде секторов экономики или сдерживать тарифы, чтобы дать фору для развития несырьевым секторам?
Электроэнергетика, Инвестиции
21.10.2018 06:54:56К обновлению с КОММодом: роли и декорации очередной модернизации14454
ДПМ-2, ДПМ-штрих и, наконец, новое, пока неизвестное широкой отраслевой публике понятие – КОММод, обозначают одну программу, цели и суть которой заключаются в модернизации генерирующих мощностей отечественной энергетики. Все просто и сложно одновременно, поскольку профессиональное сообщество разделилось на тех, кто ждет от грядущей программы прорывных результатов, и на тех, кто осторожно заявляет о назревших рисках.
Модернизация в энергетике
28.06.2018 19:04:06 Зуев А. Г., Главный инженер по технической поддержке ИБППреимущество модульной архитектуры при выборе источника бесперебойного питания (ИБП)11927
Одно из требований, стоящих перед современными ИБП, наряду с качеством электрических параметров оборудования – его надежность и экономические показатели. Попытаемся разобраться с особенностью применения разных типов ИБП, отличающихся архитектурой построения.