PL208304B1 - Silnik strumieniowy - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest silnik strumieniowy nadający się do napędu wirników maszyn latających, a szczególnie wirników lekkich śmigłowców oraz śmigieł wentylatorowych.

Znane są ze stosowania silniki inercyjne, umieszczone na końcu wirników łopat, umożliwiające ich autorotację są silnikami rakietowymi lub silnikami rakietowymi z silnikiem strumieniowym. Używają tego pierwszego do rozpędzenia wirnika, który następnie jest napędzany oszczędniejszym silnikiem strumieniowym. Silnik strumieniowy na ma żądło ustawione na wlocie powietrza do komory sprężania skąd powietrze doprowadzane jest przez stabilizator płomienia do komory spalania, do której dostarczane jest paliwo. Mieszanka paliwa z powietrzem jest spalana w komorze spalania a spaliny wyprowadzone są dyszą odrzutową na zewnątrz. Silniki rakietowe zużywają nie tylko paliwo, ale i wielokrotnie więcej od niego utleniacza, który obniża udźwig napędzanej nimi maszyny latającej. Celem lepszego wykorzystania masy paliwa i utleniacza, spalanie paliwa w silniku rakietowym odbywa się przy bardzo wysokim ciśnieniu, które wywołuje dużą prędkość opuszczający go spalin o dużej energii kinetycznej, bezpowrotnie traconej. Znane silniki strumieniowe, potrzebują tylko dostarczania paliwa, ale muszą być rozpędzane i to do znacznej prędkości zwiększającej ich sprawność skutecznie dopiero, gdy przekroczy ona prędkości dźwięku. Do czego używane są silniki rakietowe. Poza tym silniki strumieniowe zwiększają opór wirnika, co w czasie jego autorotacji utrudnia jej skuteczność.

Istota silnika, według wynalazku, polega na tym, że składa się, z co najmniej jednej sekcji, z których każda ma komorę mieszania i jest osadzona w końcówce łopaty wirnika. Pierwsza sekcja ma przewód paliwowy zakończony dyszą paliwową umieszczoną w pierwszej komorze mieszania. Obok wylotu dyszy paliwowej jest usytuowany wlot powietrza, a po przeciwnej stronie dyszy paliwowej jest żądło usytuowane w pierwszym stożku. Pierwszy stożek poprzez zwężkę jest połączony z pierwszą dyszą głębokiego rozprężania usytuowaną w drugiej komorze mieszania drugiej sekcji. Ponadto w drugiej komorze mieszania jest usytuowany drugi wlot powietrza i żądło osadzone w drugim stożku, który przez drugą zwężkę oraz w drugą dyszę głębokiego rozprężania jest połączony z ostatnią komorą mieszania również z wlotem powietrza i żądłem w trzecim stożku, który z kolei przez zwężkę wysokiego sprężania jest połączony z ostatnim stożkiem wysokiego sprężania zakończonym stabilizatorami płomienia.

Silnik strumieniowy według wynalazku, składa się z układów zasysania powietrza i sprężania mieszanki paliwowej umieszczonych szeregowo w łopacie wirnika oraz komory spalania zakończonej dyszą odrzutową umieszczoną na jej końcu. W silniku wykorzystuje się iniektorowego działanie strumienia gazów do zasysania powietrza go otaczającego a energii tego strumienia do sprężania mieszanki paliwowej w komorze spalania silnika. Poza tym dzięki rozmieszczeniu elementów silnika szeregowo wzdłuż łopaty, jako całość działa on też, jako sprężarka odśrodkowa, co zwiększa ciśnienie w jego komorze spalania zwiększają c, przez to, jego sprawność.

Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia jego przekrój podłużny, fig. 2 - kład przesunięty przekroju łopaty przez ostatni układ zasysania powietrza, fig. 3 - kład przesunięty przekroju łopaty przez zwężkę zwiększającą ciśnienie mieszanki oraz fig. 4 - kład przesunięty przekroju łopaty przez komorę spalania.

Silnik strumieniowy umieszczony jest w końcówce łopaty wirnika i. Składa się on przewodu paliwowego 2, który łączy się z dyszą paliwową 3 w pierwszej komorze mieszania 4 z wlotem powietrza 5 i żądłem 6, która przechodzi w pierwszy stożek 7 oraz zwężkę 8 zwiększające ciśnienie mieszanki. Łączy się ona z dyszą głębokiego rozprężania 9, która ma wylot w następnej komorze mieszania 10 z wlotem powietrza 11 i żądłem 12, która przechodzi w stożek 13, zwężkę 14 oraz w dyszę głębokiego rozprężania 15 mającą wylot w ostatniej komorze mieszania 16 z wlotem powietrza 17 i żądłami 18. Komora mieszania 16 przechodzi w stożki 19, zwężki wysokiego sprężania 20 oraz stożki wysokiego sprężania 21 zakończone stabilizatorami płomienia 22 a ten w komorę spalania 23 formowaną ściągami 24 zakończonymi obustronnie radiatorami 25. Komora jak i końcówka łopaty wirnika zakończone są dyszą odrzutową 26.

Działanie silnika przepływowego według wynalazku jest następujące. Do końcówki łopaty wirnika i przewodem paliwowym 2, który łączy się z dyszą paliwową 3 dostarczane jest paliwo gazowe pod bardzo dużym ciśnieniem, które w pierwszej komorze mieszania 4 miesza się powietrzem wlatującym wlotem powietrza 5. Powstała przez to bardzo bogata mieszanka paliwowa jest za pomocą żądła 6, stożka 7 oraz zwężki 8 sprężana wstępnie. Następnie w nabiera ona prędkości w dyszy głębokiego rozprężania 9, która ma wylot w następnej komorze mieszania 10, gdzie mieszana jest z następną

PL 208 304 B1 porcją powietrza wlatującego wlotem powietrza 11. Tak zubożona mieszanka za pomocą żądła 12, stożka 11, oraz zwężki 14 jest sprężana a następnie rozpędzana w dyszy głębokiego rozprężania 15 mającą wylot w ostatniej komorze mieszania 16, gdzie miesza się z ostatnią porcją powietrza wlatującego wlotem powietrza 17. Skąd za pomocą żądła 18, stożka 19, zwężki wysokiego sprężania 20 oraz stożka sprężania 21 ostatecznie sprężona mieszanka paliwowa przepływa przez stabilizator płomienia 22 do komory spalania 23, gdzie jest spalana a spaliny wylatując dyszą odrzutowa 26 wytwarzają siłę ciągu napędzającą łopatę wirnika. Utrzymujące jej kształt ściągi 24 są chłodzone radiatorami 25, którymi są one obustronnie zakończone.

Silnik według wynalazku działa już od zerowej prędkości opływającego go powietrza i dlatego może samodzielnie rozpędzać wirnik. Wraz z wzrostem jego prędkości, wzrasta ciśnie dynamiczne powietrza zamieniane w komorach mieszania na statyczne, a stąd wzrasta jego ilość w komorze spalania, przez co można dostarczać więcej paliwa, co zwiększa siłę ciągu i sprawność działania silnika. Zmienia on tylko nieznacznie kształt końcówki łopaty wirnika a przez to nie utrudnia jego, autorotacji, co zwiększa bezpieczeństwo lotu maszyny latającej nim napędzanej oraz zmniejsza zużycie paliwa do komory spalania. Silnik, jako całość działa też, jako sprężarka odśrodkowa, a do tego wielostopniowy układ zasilania pozwala uzyskać dużo większe ciśnienie w komorze spalania silnika według wynalazku niż jest to uzyskiwane w znanych silnikach strumieniowych i przez to rozwijać większą siłę ciągu przy identycznym zużyciu paliwa.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Silnik strumieniowy, który za stabilizatorem płomienia ma komorę spalania i ponadto jest wyposażony w komorę mieszania i żądło, znamienny tym, że składa się, z co najmniej jednej sekcji każda z komorą mieszania (4, 10, 16) osadzoną w końcówce łopaty wirnika (1), z których pierwsza ma przewód paliwowy (2) zakończony dyszą paliwową (3) umieszczoną w pierwszej komorze mieszania (4), prostopadle do wylotu dyszy paliwowej (3) jest usytuowany wlotem powietrza (5), a po przeciwnej stronie dyszy paliwowej (3) jest żądło (6) usytuowane w pierwszym stożku (7), natomiast pierwszy stożek (7) poprzez zwężkę (8) jest połączony z pierwszą dyszą głębokiego rozprężania (9) usytuowaną w drugiej komorze mieszania (10) drugiej sekcji, ponadto w drugiej komorze mieszania (10) jest usytuowany drugi wlot powietrza (11) i żądło (12) osadzone w drugim stożku (11), który przez drugą zwężkę (14) oraz w drugą dyszę głębokiego rozprężania (15) jest połączony z ostatnią komorą mieszania (16) również z wlotem powietrza (17) i żądłem (18) w trzecim stożku (19), który z kolei przez zwężkę wysokiego sprężania (20) jest połączony z ostatnim stożkiem wysokiego sprężania (21) zakończonym stabilizatorami płomienia (22).