RO123404B1

RO123404B1 - Motor termic, cu reacţie pe traiectorie circulară

Info

Publication number: RO123404B1
Application number: ROA200700525A
Authority: RO
Inventors: Adrian Dumitrescu
Original assignee: Adrian Dumitrescu
Priority date: 2007-07-24
Filing date: 2007-07-24
Publication date: 2012-02-28
Also published as: RO200700525A8

Abstract

Invenţia se referă la un motor termic cu reacţie pe traiectorie circulară, folosit pentru acţionarea diferitelor maşini mecanice şi utilaje din industrie. Motorul conform invenţiei are în componenţă un rotor format dintr-un arbore (4) asamblat, un butuc (5) în care sunt montate nişte braţe (2) având nişte volanţi (3), nişte reactoare (1) ce sunt montate pe braţe (2), prin intermediul unor şuruburi (38 şi 42), al unor piuliţe (40, 41, 43 şi 44) şi al unor şaibe (39) conice, butucul (5) fiind montat pe arborele (4) asamblat cu ajutorul unor bucşe (6), arborele (4) asamblat fiind lăgăruit în nişte rulmenţi (7 şi 11), având montată pe extremităţi o roată (10) dinţată dublă, ce acţionează o roată (17) balador, şi o roată (14) dinţată ce acţionează o elice, rigidizate pe arborele (4) asamblat prin flanşe (24), rulmenţii (7 şi 11) fiind fixaţi în nişte semilagăre ale unor cartere (8 şi 9) inferior şi, respectiv, superior, cu capace (13) lagăr, pe capetele arborelui (4) asamblat fiind dispuse racorduri (18 şi 19) rotative aer răcire şi, respectiv, aer ardere, casete (20 şi 21) de distribuţie circuite automatizare şi, respectiv, kerosen, pompe (22) de injecţie şi tubulaturi (48 şi 49) de alimentare aer ardere şi, respectiv, aer răcire, debitul de aer ardere şi, respectiv, aer răcire fiind produs de nişte compresoare (16) şi, respectiv, de nişte ventilatoare (12), gazele arse fiind aspirate din cartere (8 şi 9) prin nişte difuzoare (25), de către ventilatoare (26) axiale, şi expulzate prin nişte tubulaturi (47) de evacuare, carterele (8 şi 9) inferior şi superior fiind răcite de ansambluri (28 şi 34) de răcire, pentru pornire f

Description

Invenția se referă la un motor termic cu reacție pe traiectorie circulară (M.T.R.T.C.), conceput pentru acționarea diferitelor mașini mecanice și utilaje din industrie.

Acest motor este destinat a echipa nave maritime, platforme marine, utilaj pentru foraj, utilaj petrolier, centrale electrice, pentru clasa de puteri 1 -100 MW.

Sunt cunoscute în momentul de față motoarele termice care produc cuplu motor din domeniul tehnicii de puteri cuprinse între 1 și 100 MW, cum ar fi: motoarele Diesel cu randament de 50% ce utilizează combustibil motorina, și motoarele cu turbină cu randament de 50% funcționând cu kerosen.

Motoarele turbină care consumă combustibili lichizi, au randamentul sensibil superior comparativ cu motoarele Diesel, având și avantajul unor gabarite masice și volumice mai mici, la aceleași puteri.

Din brevetul US 2680950 se cunoaște un motor termic cu reacție pe traiectorie circulară, care dezvoltă și furnizează putere și mișcare de rotație necesară unor dispozitive, cum ar fi elice de avion, elice de vapor, roți de automobil sau locomotivă, sau chiar de tip staționar, compus din niște motoare statoreactoare care pot funcționa atât în regim pulsatoriu, cât și continuu, având o traiectorie circulară, fiind montate pe un rotor prin intermediul unor suporturi solidarizate de un disc, prevăzut central cu un butuc lăgăruit prin rulmenți într-un corp de lagăr, butuc prevăzut și cu un tren de roți dințate conice, prin care se poate transmite mișcarea de rotație.

Motorul termic cu reacție pe traiectorie circulară rezolvă problema tehnică propusă, prin aceea ce este compus din niște reactoare montate pe niște brațe, încastrate la partea inferioară într-un butuc, lăgăruit cu ajutorul unor rulmenți pe un carter, reactoarele fiind alimentate cu combustibil lichid de la un grup pompă printr-o casetă de distribuție, niște tuburi kerosen și niște conducte poziționate de-a lungul brațelor, care împreună cu niște volanți și niște bucșe sunt solidarizate de arborele asamblat, constituind astfel un rotor alimentat cu aer de la niște compresoare ce comprimă aerul de combustie care ajunge la fiecare reactor printr-un racord rotativ și prin niște tuburi, rotor alimentat cu aer de răcire cu niște ventilatoare ce direcționează aerul de răcire care ajunge la fiecare reactor, prin niște racorduri rotative de aer, printr-o gaură axială din arborele motor și printr-un tub braț, iar gazele arse sunt evacuate din carter de ventilatoare axiale prin difuzoare de aspirație și o tubulatură de evacuare în atmosferă, iar carterul inferior este răcit de un ansamblu de răcire, respectiv, carterul superior este răcit de un alt ansamblu de răcire, iar motorul este condus cu un ansamblu electric de distribuție și o buclă de reacție compusă dintr-un ansamblu automatizat, fiind în legătură mecanică și cu un generator. Kerosenul intră în reactor printr-un racord combustibil, iar aerul de ardere intră în reactor printr-un spațiu dintre un difuzor și o carcasă difuzor, după care trece într-un stator difuzor spre o cameră de combustie, care este formată dintr-un subansamblu injecție combustibil, un combustor inelar, o bujie aprindere, un suport inferior și un suport superior, apoi jetul de gaze incandescent trece prin spațiul dintre un efuzor central și un efuzor exterior spre ajutajul coinelar, iar debitul aerului de răcire intră în reactor printr-un spațiu dintre carcasa difuzor și o carcasă frontală, fiind dirijat între efuzorul exterior, și o carcasă exterioară spre un tub răcire ajutaj, reactorul fiind susținut la partea anterioară de un suport, cuprinzând o carcasă frontală prinsă cu niște șuruburi și niște șaibe, iar statorul difuzor este fixat în carcasa difuzor cu niște șuruburi, iar carcasa frontală și tubul răcire ajutaj sunt montate pe carcasa exterioară prin niște șuruburi și niște piulițe, iar camera de combustie este montată de carcasa difuzor prin intermediul unor șuruburi de efuzorul exterior, iar efuzorul exterior de ajutajul coinelar cu ajutorul unor șuruburi și niște piulițe, cablajul de automatizare fiind conectat cu niște senzori temperatură, niște senzori presiune aer difuzor, și niște senzori presiune combustibil, montați în reactor.

RO 123404 Β1

Motorul termic cu reacție pe traiectorie circulară prezintă următoarele avantaje: 1

- randament energetic performant 70-72%;

- se pot utiliza turboreactoare a căror resursă de zbor s-a epuizat, care pot fi 3 transformate în reactoare funcționale cu randament superior în mișcare de rotație.

- deoarece reactoarele utilizate funcționează fără piese în mișcare, vor avea o 5 fiabilitate superioară.

Se dă în continuare un exemplu de realizare, în legătură și cu fig. 1...10, care 7 reprezintă:

- fig. 1, desen - 01.00. -1. - desenul de ansamblu al motorului termic;9

- fig. 2, desen - 01.00. - II. - secțiune transversală prin motorul termic;

- fig. 3, desen - 01.00. - III. - secțiune longitudinală prin sistemul lateral de alimentare 11 cu combustibil, aer ardere, aer răcire;

- fig. 4, desen - 01.01. -I/A. - secțiune longitudinală prin reactor;13

- fig. 5, desen - 01.01- ll/A. - detaliu A din fig. 4, semnificând o secțiune longitudinală prin difuzor și camera de combustie;15

- fig. 6, desen - 01.01. - III - secțiunea A -A din fig. 4;

- fig. 7, desen - 01.02. -I - vedere din lateral a brațului;17

- fig. 8, desen - 01.04. -1. - vedere longitudinală în secțiune a arborelui;

- fig. 9, studiul accelerațiilor centrifugă și coriolis asupra debitului de aer și a jetului 19 de gaze arse din reactor;

- fig. 10, studiul accelerațiilor centrifugă și coriolis asupra debitelor pentru ardere și 21 răcire, ce trec prin braț.

Motorul termic cu reacție pe traiectorie circulară este compus din două, trei sau patru 23 reactoare, care sunt dispuse pe brațele unui arbore motor, astfel ca reactoarele să se deplaseze fiecare pe aceeași traiectorie circulară de diametru Drt. 25

Mișcarea fiecărui reactor este continuă și contribuie la rotirea uniformă a arborelui motor orizontal, obținând astfel energie sub formă mecanică, care poate fi folosită la 27 acționarea diferitelor mașini mecanice și utilaje industriale.

Viteza actualelor motoare turbofan din aviația civilă este cuprinsă între 700 și 960 km/h 29 și au randamentul termic de 80%, având denumirea de motoare turboventilator. Motorul turboventilator este o îmbunătățire a turboreactorului de bază, parte din aerul de admisie este 31 comprimat în compresor și apoi trecut prin camera de combustie, turbină și ajutaj. Arderea combustibilului are loc în camera de combustie aflată între compresor și turbină. Aici gazelor 33 arse li se imprimă o viteză de 1300...1600 m/s, apoi trec prin turbină unde își reduc energia cu 15...17%, după care trec prin ajutaj unde, datorită micșorării secțiunii de trecere, viteza 35 gazelor ajunge la 3700...4800 m/s, obținând astfel forța de propulsie a reactorului. Limita maximă a vitezei de ieșire a gazelor prin secțiunea minimă a ajutajului este de 4800 m/s, 37 impusă de rezistența termică tehnologică a materialului din care este confecționat ajutajul. Motoarele turbofan proiectate și produse de General Electric, Rolls Royce, Pratt & Whitney, 39 după 1980 dețin randamentul termic performant de 80...84%, transformând 80...84% din energia combustibilului ars în energie mecanică utilă, 16,8% este consumată pentru 41 comprimarea aerului de alimentare, 0,2% pentru pulverizarea combustibilului, iar restul de 3% sunt pierderi calorice în turboreactor. 43

Debitul aerului de ardere la aceste motoare este cuprins între 24 și 58 Nmc β = 2...5 pentru un kilogram de kerosen, în funcție de regimul de funcționare al motorului în timpul 45 zborului. Motorul are randamentul performant în timpul zborului de croazieră. Considerăm o valoare medie de 34 Nmc aer ardere pentru un kilogram kerosen, rezultând în urma arderii 47 o cantitate de căldură de 10.234 kcal și o masă de gaze arse de 44,95 kg. Aceste cantități kerosen-aer ardere le vom aplica pentru reactorul 1. 49

RO 123404 Β1

Cercetările actuale în motoarele turbojet și turbofan sunt direcționale la ajungerea operării mult mai eficiente a compresoarelor și a turbinelor, la găsirea unui sistem special de răcire a paletelor de turbină, care să permită admisia în turbină a temperaturilor înalte, respectiv la reducerea nivelului de zgomot al motorului. Reactorul 1 nu are turbină și permite astfel admisia temperaturilor înalte în efuzor și ajutaj, conferind astfel gazelor de ardere energii cinetice mari la trecerea prin ajutaj și obținerea de forțe de propulsie ridicate, ajungând în final la randament performant, comparabil cu al motorului turbofan, dacă folosim același combustibil, kerosenul.

Pentru reactorul motorului cu reacție pe traiectorie circulară, vom folosi de la motorul turbofan doar camera de combustie cu sistemul de pulverizare al combustibilului, și efuzorul exterior cu ajutajul de ejectare al gazelor arse.

Reactorul 1 va primi aerul de ardere și de răcire la presiunea necesară de la grupul compresor 16 și grupul ventilator 12, situate în exteriorul MTRTC, lipsind astfel compresorul, ventilatorul, turbina din componența acestuia. Reactorul va avea în circuitul aerului de ardere un difuzor 103, poziționat înaintea camerei de combustie 63, pentru omogenizarea și direcționarea curentului de aer corespunzător secțiunii camerei de ardere. Aerul de răcire este produs de către ventilatorul 12, aflat în exteriorul motorului, și vehiculat prin interiorul arborelui motor 4 și al brațului 2 către carcasa exterioară 64. Aerul de ardere produs de grupul compresor 16 este vehiculat prin interiorul arborelui motor 4 și al brațului 2 către difuzorul 103 reactorului. Debitul aerului de răcire, la reactorul 1, este de 57% din debitul aerului de ardere.

Combustibilul este pulverizat în camera de combustie 63 de injectoare 70 la presiunea nominală aceeași ca a motorului turbofan, și jetul de combustibil direcționat de-a lungul curentului de aer comprimat ce trece prin camera de ardere. Gazele arse primesc energia combustibilului ars și își măresc viteza jetului trecând prin efuzor 65, 71 și, ajungând la intrarea în ajutaj 60 la viteza wia = 1300...1400 m/s, iar în secțiunea de ieșire minimă a ajutajului, la viteza jetului w_Ar= 3800 m/s. La ieșirea jetului din ajutajul 60, se obține forța de propulsie a reactorului, conform principiului conservării impulsului:

F = m_gaxW_Ar/t. (N) m_ga- masa de gaze arse ce trece într-o oră prin ajutaj (kg);

W_Ar - viteza jetului de gaze la ieșirea din ajutajul reactorului (m/s);

t - timpul; t = 3600s.

Forța de propulsie a reactorului este proporțională cu cantitatea de combustibil consumată într-o oră în camera de combustie. Pentru kerosen având β = 2,95, cantitatea de combustibil arsă în reactor într-o oră, pentru obținerea unei forțe de propulsie Fp = 100.000 N, este mcr_100KN= 2110 kg. De exemplu, dacă avem nevoie de un reactor care să dezvolte o forță de propulsie de 108 kN, consumul orar de combustibil va fi de: mcb_r =108 kN/100kN x 2110 kg = 2279 kg.

Formula de echivalență mcr_100kn = 2110 kg kerosen, între forța de propulsie și consumul de combustibil orar al reactorului MTRTC, este valabilă când avem reactorul 1 echipat cu: camera de combustie 63, combustorul inelar 66, subansamblul injecție combustibil 67, injectoarele 70, efuzorul exterior 65 și ajutajul 60, ale unui motor turbofan din aviație cu randament de 80%, producție General Electric, Rolls - Royce, Williams sau Pratt & Whitney.

Formula de echivalență între forța de propulsie și consumul de combustibil caracterizează toate motoarele turbofan cu randament de 80...84% ce echipează avioanele de transport civil de capacitate 10...555 persoane și viteze de 700...920 km/h, proiectate și fabricate după 1980. Pentru motoarele turbofan din aviația civilă, mcr_100kN =2270...2370 kg, dedus din consumul de combustibil orar al motoarelor General Electric, Rolls -Royce, Williams, Pratt & Whitney.

RO 123404 Β1

Motorul cu reacție pe traiectorie circulară este compus dintr-un arbore 4, pe butucul 1 5 căruia se află montate brațele 2 motoare în același plan de rotație, iar în extremitatea fiecărui braț motor, este dispus un reactor 1, care se deplasează pe o traiectorie circulară 3 de diametru Drt cuprins între 3 m, pentru un reactor cu forța Fpr = 6,3 kN, și 16 m pentru reactor cu forța Fp_r =123 kN. Numărul de brațe ce se rotesc în același plan de rotație este 5 de două, trei sau patru, în funcție de energia utilă pe care trebuie să o producă motorul. Motorul poate avea reactoarele dispuse într-un singur plan de rotație sau în două planuri, 7 practic, pentru a avea o echilibrare dinamică eficientă, este impusă proiectarea MTRTC cu un singur plan de rotație, pentru Drt > 3 m. 9

Este necesar ca ansamblul braț - reactor să aibă centrul de greutate Crb astfel poziționat, încât să avem un moment motor și nu un moment de frânare, stabilindu-se astfel 11 valoarea unghiului θ din fig. 7 - desen. 01.02 -1.

Structura motorului termic cu reacție pe traiectorie circulară. 13

Motorul cu reacție pe traiectorie circulară MTRTC este compus din următoarele subansambluri principale: 15

Reactorul 1 plasat în extremitatea brațului motor 2 și compus din difuzor 103 omogenizare și direcționare debit aer ardere, camera de combustie 63 cu injectoare 70 și 17 bujie de aprindere 99, efuzor exterior 65, efuzor central 71, ajutaj coinelar 60 ejectare gaze arse, carcasă difuzor 96 cu carcasă exterioară 64 admisie și direcționare aer răcire reactor. 19

Pentru dimensionarea reactorului, se pornește de la un motor turbofan, ce are randament de 80%, un anumit consum de combustibil și o anumită forță de propulsie, de la care 21 vom folosi: camera de combustie cu sistemul de injecție, debitele, presiunile combustibilului și ale aerului de ardere, precum și secțiunile și lungimile efuzorului și ale ajutajului de 23 ejectare a gazelor arse, pe care le va avea și reactorul 1. Prototipul reactorului va fi testat la început pe standul de probe, pentru determinarea randamentului termic și ai parametrilor 25 tehnici de funcționare, asemănător probelor pentru motoarele turbojet și turbofan.

Reactorul va fi testat în diferite regimuri de funcționare, prin alimentarea cu 27 combustibil la diferite trepte de alimentare, cuprinse între 0,60 și 1 din consumul maxim, și urmărind pănă la ce treaptă minimă avem randamentul performant. Se vor trasa diagramele 29 de funcționare ale reactorului: forța de propulsie Fp_r în funcție de consumul de combustibil mcb_r, energia utilă Eu_rîn funcție de consumul de combustibil mcb_r, randamentul reactorului 31 q_r în funcție de consumul de combustibil mcb_r, randamentul de propulsie al reactorului η_ρΓ în funcție de mcb_r. Se consideră randamente performante pentru reactorul 1 la testarea pe 33 standul de probe, următoarele valori: pentru randamentul reactorului q_r = 78...82,5%, iar pentru randamentul de propulsie q_pr = 92,5...97%. Se consideră randamente admisibile 35 pentru reactorul 1, la testarea pe bancul de probe, următoarele valori: pentru randamentul reactorului q_ra = 65,5%, iar pentru randamentul de propulsie q_pra = 80%. Sub aceste valori 37 admisibile ale randamentului reactorului pe standul de probe nu este economică omologarea de motoare MTRTC, pentru că avem randament teoretic neconcludent, aproximat la η_ΜΤ = 39

57%.

După perfecționarea lui pe standul de probe la randamentul maxim obținut peste 41 valoarea admisibilă q_ra, reactorul va fi probat în mișcare de rotație pe prototipul MTRTC, trasând diagramele de funcționare ale motorului: energie utilă Eu_M în funcție de consumul 43 de combustibil mcb, cuplu motor Mtîn funcție de consumul de combustibil mcb, randament motor η_ΜΤ în funcție de consumul de combustibil mcb, turație n în funcție de consumul de 45 combustibil mcb (mcb = n_t x m_cr)

Din calcule, pentru a avea valori minime ale accelerației coriolis și accelerației centri- 47 fuge, acestea conducând la valori reduse ale deviației jetului de gaze din reactor, se impune a avea viteze de rotație maxime W_max = 6,5 rad/s, pentru D_rt = 16 m. Aceste valori ale vitezei 49 de rotație se obțin prin montarea a doi volanți 3 pe butucul 5 al arborelui 4. Pentru viteza de rotație w = 5,9 rad/s, deviația maxima a jetului, calculată la ieșirea din efuzor este d₂ = 51

17,81 mm, pentru reactorul cu Fpr =108 KN.

RO 123404 Β1

Prin reducerea vitezei de rotație a arborelui motor, se obțin efecte minime ale forței coriolis și forței centrifuge asupra jetului de gaze din efuzorși ajutaj, precum și asupra curentului de aer de răcire, obținând în final pierderi energetice minime, cauzate de aceste forțe.

Reactorul 1 are un regim maxim de funcționare când dezvoltă forță de propulsie și energie utilă la nivel maxim; și un regim minim de funcționare 70% din regimul maxim, producând forță de propulsie și energie utilă la nivel minim.

Pentru buna direcționare a jetului de aer spre camera de combustie 63, difuzorul 103 are practicate pe suprafața sa aripioare longitudinale. Pentru primul prototip al reactorului 1, se va testa difuzorul 103 fix cu aripioare, iar apoi difuzorul rotativ cu ventilator, se va alege varianta optimă.

Arborele asamblat 4, format din: arborele motor 120 tubular, tub aer comprimat 124, racorduri rotative 19 aer comprimat ardere, racorduri rotative aer răcire 18, tub combustibil 121, tub protecție cablaj 122, cablaj automatizări 123, rulmenți lagăre 7, 11, clopot I 125 direcționare debite aer ardere, clopot 11126 direcționare debite aer răcire. Arborele asamblat 4, împreună cu butucul 5, brațele reactoare 2, reactoarele 1, volanții 3 și roțile dințatei 0,14, formează rotorul MTRTC. Acest ansamblu are moment de inerție mecanic mare și trebuie prevăzut cu un sistem de frânare pe arborele secundar al reductorului 30, pentru micșorarea timpului de frânare la oprirea motorului.

De asemenea, subansamblurile care compun ansamblul rotor vor fi cântărite cu precizie, pentru a avea o echilibrare dinamică eficientă. Lagărele motorului au rulmenți 7 și 11 radiali oscilanți cu role butoi SKF, pentru că au pierderi energetice mici prin frecare, preiau încărcări dinamice mari și au posibilitatea preluării sarcinilor axiale în cazul tangajului la motoarele de navă.

Subansamblul carter motor compus din carter inferior 8 și carter superior 9 cuprinde: lagăre rulmenți, carcasă motor, suport motor, suport radiator, suport pompă injecție, sistem izolare fonică motor. Distanța între peretele carterului și reactorul 1 se va alege pentru a avea un nivel minim al vibrațiilor, etanșare fonică eficientă, evacuare optimă a căldurii disipate, iar jetul incandescent să nu afecteze pereții carterului.

Sistemul de alimentare cu combustibil, format din: două grupuri pompă injecție 22, casete combustibil 21, conducte transport combustibil 121, 118 prin interiorul arborelui asamblat 4 și al brațelor 2 către reactoarele 1, și injectoarele 70. Pompa de alimentare, bateria de filtrare combustibil și rezervorul considerăm că fac parte din grupul pompă injecție 22. Grupul pompă injecție 22 vehiculează combustibilul din rezervor spre caseta kerosen 21, care direcționează debitul în interiorul tubului kerosen 121 prin arborele asamblat 4, apoi debitul intră în conducta kerosen 118 ce trece prin braț 2 și ajunge în reactorul 1 prin racordul combustibil 102. în reactorul 1, kerosenul sub presiune trece prin subansamblul injecție combustibil 67, ajungând în injectoarele 70, care îl pulverizează în camera de combustie 63, cu presiunea nominală apreciată de 30 at.

Sistemul de alimentare cu aer ardere, compus din: două grupuri compresoare aer 16, amplasate în exteriorul MTRTC având presiunea nominală pc = 8 at, care debitează aerul comprimat prin tubulatura aer ardere 48, racord rotativ 19, tub aer comprimat 124 din arbore motor, tub aer comprimat 119 din braț motor, spre reactor 1. Aerul de ardere ajunge în camera de ardere 63 a reactorului 1 la presiunea de 7,5 at, identic cu motorul turbofan. Grupurile compresor 16 sunt compuse din compresoare axiale. Pentru reducerea pierderilor prin frecare, tubulatura și racordurile vor avea rugozitatea de maximum 0,04 pm, acest lucru fiind valabil și pentru sistemul de răcire.

RO 123404 Β1

Sistemul de răcire cu aer al reactorului 1 este format din: două grupuri ventilatoarei 2 1 de aer amplasate în exteriorul motorului, care debitează aerul de răcire cu pr = 2500 mm col. apă, prin: tubulatură aer răcire 49, racord rotativ 18, arborele motor 120, tub braț 110 spre 3 reactor 1, răcindu-l, ajungând în carcasa exterioară 64 reactor la presiunea prc = 1000 mm col. apă. Debitul aerului de răcire este de 10 ori mai mic decât la motoarele turbofan, 5 deoarece nu avem turbină care să necesite un debit mare de aer pentru răcire, iar viteza aerului când trece în porțiunea de răcire din carcasa exterioară 64 este de 5...8 m/s, de zece 7 ori mai mică decât la motoarele turbofan, obținând astfel o creștere de temperatură ΔΤ = 30°C, suficient de mare astfel încât să avem o răcire eficientă. La testarea reactorului pe 9 bancul de probe, se poate determina cu exactitate debitul de răcire necesar.

Sistemul de evacuare al gazelor arse format din: difuzoare aspirație gaze 25 arse din 11 carter, tubulatură evacuare gaze arse 47, ventilatoare axiale 26 evacuare gaze arse.

Ansamblul de lubrifiere a lagărelor 27 cu rulmenți, compus din: pompă de ungere, 13 bazin de ulei, sistem filtrare ulei, radiator ulei, conducte circuit ulei, subansamblu ungere rulmenți. 15

Sistemul de răcire carter motor, format din: ansamblu răcire carter inferior 28 și ansamblu răcire carter superior 34. Fiecare din aceste ansambluri este compus din: pompă 17 de apă, radiatoare răcire, radiatoare încălzire apă în carter, conducte circulație apă, ventilator. 19

Sistemul electric format din: generatorul electric 29, ansamblul electric distribuție 32, cablaj electric alimentare acționări. Reductorul 30 antrenează generatorul electric 29, produ- 21 când energie electrică, care este distribuită de ansamblul electric 32 tuturor acționărilor motoarelor electrice ale MTRTC. Grupurile compresoare 16, grupurile ventilatoare 12, 23 grupurile pompă injecție 22, ventilatoarele axiale 26, ansamblul lubrifiere lagăre 27, ansamblurile răcire carter 28, 34 sunt acționate de motoare electrice alimentate de generatorul 25 electric 29.

Ansamblul automatizat 33 de conducere proces, funcționare motor și urmărire 27 parametrii tehnici de funcționare motor. Prin acest sistem se conduce funcționarea optimă a motorului și se urmăresc: energia orară utilă puterea; cuplul motor; turația arborelui; debitul 29 și presiunea combustibilului de alimentare; debit, presiune aer ardere; temperatura și viteza gazelor din reactor; temperatura carcasei reactorului; temperatura și debitul lubrifiantului din 31 lagăre; temperatura și presiunea apei din circuitul de răcire; amplitudinea vibrațiilor din lagărele motorului. Prin acest ansamblu automatizat 33, se conduce procesul de funcționare 33 al MTRTC, împreună cu mașinile mecanice și electrice care îl compun: compresoare, ventilatoare, pompe, generator electric, motoare electrice, ansamblu electric distribuție, 35 reductor turație.

Combustibilii care pot fi folosiți la acest tip de motor sunt: 37

- combustibili lichizi: kerosen, benzină, gpl;

- combustibili gazoși: hidrogen, gaz metan. 39

Dezavantaje: necesită la început fonduri de investiție importante pentru fabricarea unui prototip, nivel de zgomot ridicat, gabarit mare comparativ cu motoarele turbină pentru 41 gama de puteri 1...100 MW.

Pentru MTRTC de energii utile cuprinse între 1 și 100 MW, având în vedere expe- 43 riența în proiectarea, producția și datele tehnice ale motoarelor turbofan folosite în aviație, în ceea ce privește reactorul 1 al MTRTC, precum și tehnologiile existente în domeniul fabri- 45 cației turbinelor hidraulice cu gabarite și turații asemănătoare, este sigură posibilitatea fabricării de motoare MTRTC cu randament performant de 60...70%, având combustibil 47 kerosenul.

RO 123404 Β1

Reactorul 1 folosește elemente tipizate și de proiectare ale motoarelor turbofan, cum arfi: camera de combustie cu sistemul de injecție, efuzorul va fi reproiectat eliminând rotorul turbinei, ajutajul de ejectare a gazelor va fi păstrat identic; protecția termică a componentelor reactorului, senzori și elemente automatizare; precum și elemente de dimensionare (secțiuni, lungimi și parametrii tehnici presiuni, debite, temperaturi, viteze jet).

De asemenea, compresorul motorului turbofan are randament performant, putând fi adaptat să funcționeze independent de reactorul 1, în exteriorul MTRTC, acționat de un motoreductor electric, debitând aer comprimat pentru alimentarea reactoarelor. Debitul aerului de ardere al reactorului va fi egal cu al motorului turbofan echivalent, când acesta se află la începutul zborului la altitudinea de croazieră, fiind menținut constant indiferent de nivelul de funcționare, minim sau maxim.

Primul prototip al reactorului MTRTC va fi echivalentul unuia dintre cele mai mici motoare turbofan: FJ 44 - 3A Williams care are Fp_t = 12,5 KN, iar prin transformarea lui în reactor, vom obține forța de propulsie reactor Fp_r = 10 KN cu costuri minime pentru proiectarea, testarea și perfecționarea pe standul de probe. Acest fapt conduce la cheltuieli minime și cu primul prototip MTRTC, care va avea următorii parametri:

Eu = 2,7 MW, w = 20 rad/s, Mm = 30.000 Nm, Drt = 3 m, q_t = 2, η_ΜΜΤ— 70,3%, q_mMT= 65%, gabaritul volumic 3,9 x 3,9 x 2,6 m, și gabaritul masic 201. Alegerea acestui motor ca prototip a fost determinată de găsirea unor date tehnice complete pentru turbofanul FJ 44 3A Williams.

Funcționarea motorului termic cu reacție pe traiectorie circulară.

în continuare vom studia modul de funcționare al motorului cu reacție pe traiectorie circulară cu patru reactoare 1, dispuse în același cerc de rotație și decalate echidistant la 90°. Arborele asamblat 4 este tubular, în trepte, permițând alimentarea cu combustibil, aer alimentare și aer răcire, pe o parte, a două reactoare 1, decalate la 180° iar în cealaltă extremitate permite alimentarea celorlalte două reactoare.

Alimentarea cu aer și combustibil a două reactoare se face cu un grup compresor 16, format din două compresoare și o pompă de injecție 22, dispuse într-o extremitate a arborelui motor, iar în cealaltă extremitate avem un grup compresor 16 și o pompă de injecție 22 pentru alimentarea celorlalte două reactoare 1.

Aerul pentru răcirea reactoarelor este dat de două grupuri de ventilatoare 12, situate în exteriorul motorului, un grup ventilator pentru două reactoare opuse, decalate la 180°.

Acest motor are posibilitatea de a funcționa cu două sau cu patru reactoare. Atunci când motorul funcționează cu două reactoare 1, practic el furnizează jumătate din energia utilă nominală a motorului având regim de lucru la jumătate din capacitate, alimentarea cu combustibil și aer făcându-se numai pe o singură parte a arborelui asamblat 4. Arborele asamblat 4 este astfel proiectat, încât să permită alimentarea separată cu combustibil, aer alimentare și aer răcire a două perechi de reactoare 1 opuse.

Când motorul funcționează cu toate cele patru reactoare, el este la întreaga capacitate de lucru.

Pentru pornirea motorului, este necesar să avem în funcțiune un singur compresor din grupul compresor 16, acest compresor având și posibilitatea să fie pornit separat de grupul electrogen 51, și pompa de injecție 22 de pe aceeași parte cu compresorul, pompa de injecție debitând combustibilul progresiv la pornire, astfel obținând pornirea MTRTC în două reactoare 1, cu ajutorul jetului progresiv de gaze, din cele două reactoare care produc forța de propulsie ce dezvoltă cuplul motor ce crește progresiv și angrenează în mișcare de rotație arborele motor 4. Această pompă de injecție 22 este acționată electric, funcționând cu un debit de 55% din debitul maxim. Este necesar să fie pornite pompa de ungere lagăre 27, un ventilator din grupul ventilator 12 de răcire și șase din cele treizeci și patru ventilatoare 26 de evacuare a gazelor arse din carter, acționate de grupul electrogen 51.

RO 123404 Β1

Dacă MTRTC acționează o navă maritimă, la pornirea sa se poate folosi grupul 1 electrogen 51, disponibil pe navă, pentru acționarea unui compresor 16, a unui ventilator 12, a unei pompei de injecție 22, a pompei de ungere 27, a ventilatoarelor 26 menționate, a 3 ansamblurilor răcire carter 28, 34, până la intrarea în lucru a generatorului 29.

Progresiv, motorul ajunge în regim de lucru cu două reactoare, pune în mișcare 5 generatorul electric 29, care debitează energie electrică pentru acționarea tuturor mașinilor mecanice ale motorului MTRTC, astfel motorul ajunge la parametrii de funcționare la relanti, 7 având viteza de rotație w = 3 rad/s, un consum de combustibil de aproximativ 25...30% din consumul maxim, asigurând astfel energia electrică necesară, pentru acționarea tuturor 9 consumatorilor motorului cu reacție pe traiectorie circulară, la parametrii nominali; intră în funcțiune al doilea compresor 16, al doilea ventilator 12, precum încă unsprezece ventilatoare 11 26, pentru evacuarea gazelor arse din carterul motor, iar mașinile mecanice acționate la pornire de grupul electrogen 51 al navei sunt trecute la acționarea de către generatorul 13 electric 29 al MTRTC.

Pentru a avea funcționarea la capacitate cu patru reactoare a motorului, se pun în 15 regim de lucru și celelalte două reactoare, prin pornirea pompei de injecție 22, a grupului compresor 16 și a grupului ventilator 12 răcire, acționate electric și situate în partea opusă. 17 Vor fi acționate restul de șaptesprezece ventilatoare 26, după care MTRTC este cuplat ia acționarea mașinii mecanice sau a utilajului pe care a fost proiectat să-l propulseze, 19 consumul de combustibil crescând la valoarea regimului de funcționare stabilit, motorul intrând în regimul programat de lucru. Debitele de combustibil ale pompelor de injecție 22 21 vor crește de așa manieră, astfel încât viteza de rotație w să nu depășească niciodată 6,5 rad/s, acest lucru fiind realizat prin ansamblul automatizat 33 al MTRTC; viteza de rotație 23 fiind un parametru de funcționare controlat și condus automatizat.

După regimul de lucru al utilajului la care este conectat, MTRTC poate să funcționeze 25 în treapta II cu patru reactoare sau cu două reactoare la jumătate din capacitate, în treapta I.

De exemplu, dacă MTRTC acționează o navă maritimă de transport marfă, atunci când nava 27 este încărcată la capacitate, MTRTC funcționează cu patru reactoare, iar când nava este neîncărcată, motorul funcționează cu două reactoare. 29

Tipuri constructive de motoare cu reacție pe traiectorie circulară.

Clasificarea din punct de vedere constructiv a MTRTC se distinge în funcție de: 31

- numărul de traiectorii de rotație, care este unul sau două;

- numărul de reactoare aflate pe o traiectorie de rotație, care pot fi două, trei sau 33 patru;

- alimentarea pe o singură extremitate a arborelui motor sau pe ambele extremități 35 ale arborelui, această ultimă opțiune oferind posibilitatea alegerii funcționării motorului la jumătate sau la întreaga capacitate. 37

Indicarea modulul în care invenția poate fi exploatată industrial.

în continuare, vom prezenta câteva valori proiectate ale MTRTC, împărțindu-le în 39 două categorii, după cum urmează: MTRTC în gama de puteri 1...25 MWși MTRTC în gama de puteri 25...100 MW. Parametrii principali ai acestor motoare sunt trecuți în tabelele 41 următoare.

MTRTC în gama de puteri 1...25 MW

MTRTC		2,7 MW	5,4 MW	6,5 MW	13 MW
nt	b	2	4	2	4
ntc	b	1	1	1	1
mcb	kg	324,8	6496	750	1500
turbofan	tip	FJ 44 - 3A	FJ44-3A	AE 3007 CI	AE 3007 CI
Fpt	KN	12,5	125	30	30
EciM	KN	10	10	20	20

RO 123404 Β1

Tabel (continuare)

MTRTC		2,7 MW	5,4 MW	6,5 MW	13 MW
qcr_M	l/s	0,05638	0,05638	0,1301	0,1301
Qaar	Nm³/s	2,496	2,496	4,837	4,837
QarrM	Nm³/s	0,9	0,9	2,2	2,2
mr	kg	400	400	1000	1000
mb	kg	150	150	1000	1000
	kgm²	10350	20700	109740	219480
Drt	m	3	3	6	6
Mm„	Nm	30000	60000	120000	240000
Mt_M	Nm	135700	271400	664343	1328687
Eu_m	MW	2,7	5,4	6,47	12,94
ⁿM	rot/m	190	190	93	93
Πμμτ	%	70,2	70,2	72,5	72,5
OmMT	%	65	65	67	67
gabarit v	m³	4,2x4,2x2,6	4,2x4,2x3	8x8x3,3	8x8x4
gabarit m	t	20	30	76	110

nt- număr reactoare motor; ntc- număr traiectorii de rotație; mcb-consum combustibil orar motor; turbofan - tipul motorului turbofan echivalent cu reactorul 1; Fpt-forță propulsie motor turbofan echivalent; Fpr_M - forță propulsie reactor în regim maxim de funcționare MTRTC; qcr_M - debit combustibil reactor în regim maxim motor; Qaar debit aer ardere reactor; Qarr_M - debit aer răcire reactor în regim maxim motor; mr - masă reactor; mb - masă braț; J_arm - momentul de inerție mecanic total al rotorului MTRTC; Drt -diametru rotire reactoare;

Mm_M - moment motor în regim maxim MTRTC;

Mt_M - cuplu motor în regim maxim MTRTC;

Eu_m - energie utilă dezvoltată de MTRTC în regim maxim de funcționare;

n_M - turație motor în regim maxim de funcționare;

η_ΜΜΤ - randament MTRTC în regim maxim de funcționare;

q_mMT - randament MTRTC în regim minim de funcționare;

Gabarit volumic - dimensiunile de gabarit ale MTRTC;

Gabarit masic -greutatea MTRTC.Mm_M = n_t x Fpr_M x 0,5Drt; (Mt_M = Eu_M/w)

MTRTC în gama de puteri 25...100 MW

MTRTC		35 MW	52,3 MW	76 MW	87,2 MW
nt	b	4	4	4	4
ntc	b	1	1	1	1
mcb	kg	4136	6110,4	9116	10347,2
turbofan	tip	BR710	CFM56-3B	V2500A5	PW2000
Fpt	KN	66	97,9	147	165,7
F_DrM	KN	49	72,4	108	122,6
QcrM	l/s	0,3502	0,5174	0,7913	0,8762
Qaar	Nm³/s	9,7655	14,427	21,494	24,43
Qarr_M	Nm³/s	5,468	8,079	12,1	13,68
mr	kg	2000	2500	2900	3500
mb	kg	1400	2700	4779	5200
Jarm	kgm ²	632200	2259929	3391374,6	3822901
Drt	m	8	16	16	16
Mm_M	Nm	784000	2316800	3456000	3923200
Mt-	Nm	6153219	9080513	13260200	15139975

RO 123404 Β1

Tabel (continuare) 1

MTRTC		35 MW	52,3 MW	76 MW	87,2 MW
Eu_m	MW	35,44	52,3	76,7	87,2
ⁿM	rot/min	55	55	55	55
Πμμτ	%	72	72	70,79	70,8
OmMT	%	67	67	65	65
gabarit v	m³	10x10x5	20x20x9	20x20x9,5	20x20x10
gabarit m	t	250	396	590	670

Prezentarea pe scurt a fiecărui desen

Prezentarea fig. 1 - desen - 01.00. -I. - desenul de ansamblu al motorului termic. 11 Rotorul acestui motor este compus din: arbore asamblat 4, butucul 5 în care se află montate brațele 2 cu volanții 3, iar reactoarele 1 sunt montate pe brațele 2, prin intermediul 13 șuruburilor 38, 42, al piulițelor 40, 41, 43, 44 și șaibelor conice 39. Butucul 5 este fixat pe arborele asamblat 4, cu ajutorul bucșelor 6. Arborele asamblat 4 este lăgăruit în rulmenții 7, 15

11, având montat pe extremități: roata dințată dublă 10 de angrenare roată balador 17, și roata dințată14 acționare utilaj, solidarizate pe arborele 4 prin flanșele 24. Volanții 3 sunt 17 rigidizați de brațele 2 cu șuruburile 36, 37 și șaibele 46. Rulmenții 7, 11 sunt montați în semilagărele carterului inferior 8 și carterului superior 9, rezemați cu capacele lagăr 13, 19 având și ansamblu lubrifiere lagăre 27. Pe capetele arborelui asamblat 4, avem următoarele: racorduri rotative aer răcire 18, racorduri rotative aer ardere 19, casetă distribuție circuite 21 automatizare 20, casete distribuție kerosen 21, grupuri pompe injecție 22, tubulaturi alimentare aer ardere 48, tubulaturi alimentare aer răcire 49. Debitul de aer ardere este 23 produs de grupurile compresoare 16, iar debitul de aer de răcire este produs de grupurile ventilator 12. Gazele arse sunt aspirate din carter prin difuzoarele 25 de către ventilatoarele 25 axiale 26 și expulzate prin tubulaturile evacuare 47. Carterul inferior 8 este răcit de ansamblul răcire carter inferior 28, iar carterul superior 9 de către ansamblul răcire carter 27 superior 34.

Pentru pornirea MTRTC, avem nevoie de grupul electrogen 51, iar în funcționare, 29 motorul folosește generatorul electric 29, care este acționat de reductorul 30, prin intermediul volantului 52. Consumatorii electrici ai motorului sunt alimentați de ansamblul electric 31 distribuție 32, iar procesul de funcționare este automatizat de către ansamblul automatizat 33 conducere motor. Motorul dispune de grup rotire 31 în timpul reparațiilor. 33

Prezentarea fig. 2 - desen - 01.00. - II - secțiune transversală prin motorul termic.

Se prezintă modul de dispunere al reactoarelor 1 pe brațele 2, urmând traiectoria de 35 rotație de diametru Drt= 16 m. Distingem volantul 3 împărțit în patru și rigidizat cu șuruburile 56, 57 și piulițele 58, 59. în carcasa carterului inferior 8 și carterului superior 9 se află 37 panourile radiatoare ale ansamblurilor răcire 28, 34 carter și difuzoarele 25 aspirație gaze.

Prezentarea fig. 3 - desen - 01.00. - III. - secțiune longitudinală prin sistemul lateral 39 de alimentare cu combustibil, aer ardere, aer răcire.

Pe extremitățile arborelui asamblat 4, avem montate: racorduri rotative aer răcire 18,41 racorduri rotative aer ardere 19, caseta distribuție circuite automatizare 20 și casete distribuție kerosen 21. Flanșele I și II 24 de fixare a roților dințate 10, 14 sunt rigidizate pe 43 arborele asamblat 4, cu ajutorul șuruburilor 23.

Prezentarea fig. 4 - desen -01. 01. -I/A - secțiune longitudinală prin reactorul 1.45

Reactorul 1 este constituit din următoarele componente principale:

I. ansamblul difuzor;47

I. ansamblul combustie;

RO 123404 Β1

III. ansamblul efuzor;

IV. ansamblul ajutaj;

V. ansamblul răcire.

Debitul de kerosen intră în reactorul 1 prin racordul combustibil 102. Debitul aerului de ardere intră în reactorul 1 prin spațiul dintre difuzorul 103 și carcasa difuzor 96, după care trece în statorul difuzorului 84 spre camera de combustie 63. Camera de ardere 63 este compusă din: subansamblul injecție combustibil 67, combustor inelar 66, bujie aprindere 99, suport inferior 81 și suport superior 83. Jetul de gaze incandescent trece prin spațiul dintre efuzorul central 71 și efuzorul exterior 65 spre ajutajul coinelar 60. Debitul aerului de răcire intră în reactorul 1 prin spațiul dintre carcasă difuzor 96, carcasă frontală 72 , spre efuzorul exterior 65, ajutajul coinelar 60, carcasa exterioară 64, și tubul răcire ajutaj 94. Suportul 105 susține partea anterioară a reactorului 1, cuprinzând carcasa frontală 72 prinsă cu șuruburile 74 și șaibele 73 . Statorul difuzor 84 este fixat în carcasa difuzor 96 cu șuruburile 80. Carcasa frontală 72 cu tubul răcire ajutaj 94 sunt solidarizate pe carcasa exterioară 64 prin șuruburile 91 și piulițele 92. Camera de combustie 63 este montată de carcasa difuzor 96 prin intermediul șuruburilor 80, respectiv, de efuzorul exterior 65, prin șuruburile 82, iar efuzorul exterior 65, de ajutajul coinelar 60, prin șuruburile 61 și piulițele 93 . Cablajul de automatizare 101 este conectat cu: senzorii temperatură 98 reactor, senzorul presiune aer difuzor 100, senzorul presiune combustibil 104 și bujia 99.

Greutatea de echilibrare dinamică 97 este poziționată sub reactor 1, pe brațul 2.

Prezentarea fig. 5 - desen -01.01- II /A, detaliu A din fig. 4, semnificând o secțiune longitudinală prin difuzor și camera de combustie.

Difuzorul 103 este montat pe efuzorul central 71, cu ajutorul șaibei dilatație 77, al piuliței 75 și al piuliței joase 76, iar frontal are capacul 85 fixat prin șurubul 90. Difuzorul 103 este rigidizat de statorul difuzor 84 prin șuruburile 108 , statorul difuzor 84 fiind premontat de camera de ardere 63 prin șuruburile 95. Camera de combustie 63 este solidarizată de carcasa exterioară 64 prin suporturile inferioare 81, respectiv, superioare 83 și șuruburile 68, 62.

Camera de combustie 63 este compusă din: combustorul inelar 66 care este fixat de suportul combustor 69 prin șuruburile 78 și rigidizat de camera de ardere cu șuruburile 88. De asemenea avem subansamblul injecție combustibil 67, injectoarele 70, protecția termică 89 montată pe efuzorul central 71 prin șuruburile 79; protecția termică 106 cameră ardere, bujia 99. Această variantă constructivă a ansamblului difuzor I prezintă avantajul admisiei optime a jetului de aer comprimat în camera de combustie 63 prin lipsa arborelui difuzor ce traversa jetul. Difuzorul 103 are aripioare longitudinale direcționare jet aer combustie.

De remarcat că injectorele 70 sunt de tip injectoare cu două duze, adică cu două debite separate de kerosen, brevet General Electric.

Prezentarea fig. 6 - desen - 01.01. - III - secțiunea A -A din fig. 1.

în această secțiune se distinge poziția concentrică a efuzorului exterior 65 de care este solidarizată protecția termică 86, față de carcasa exterioară 64, de asemenea, tot aici, observăm sistemul de prindere a reactorului 1 de brațul 2, prin intermediul șuruburilor 38, șaibelor 39, piulițelor 40, 41, în locașul șurub 87.

Prezentarea fig. 7 - desen - 01.02. -I - vedere din lateral a brațului.

Brațul 2 are componentele principale: tubul braț 110 cu montantul 111, care sunt solidarizați de butucul 5 cu ajutorul ramforsării 1,109, al ramforsărilor II, 112 și al plăcii spate

113 , apoi în partea superioară de prindere a reactorului 1, avem: flanșa braț 115, guseele

114 și 116. Prin brațul 2, debitul aerului de ardere circulă prin tubul aer comprimat 119, iar

RO 123404 Β1 debitul de combustibil prin conducta kerosen 118, apoi cablajul de automatizare 117 este conectat la cablajul automatizare 101 reactor. Pe acest desen avem poziționate: centrul de greutate reactor Cr, centrul de greutate braț Cb și centrul de greutate ansamblu reactor-braț Crb.

Prezentarea fig. 8 - desen - 01.04. -1. - vedere longitudinală în secțiune a arborelui.

Arborele asamblat 4 este compus din arborele motor 120, care are montate în interiorul său: tubul kerosen 121, tuburile protecție 122, tubul aer comprimat 124, clopotul

125, clopotul II 126 și cablajul automatizare 123. în acest desen, se disting: traseul kerosenului, traseul debitului aer ardere, traseul debitului aer răcire, traseul cablajului de automatizare prin interiorul arborelui asamblat 4, respectiv montajul butucului 5 pe arborele motor 120 prin intermediul bucșelor butuc 6 și al șuruburilor 50, respectiv al șuruburilor 45 cu șaibele 54; de asemenea, avem montajul rulmenților 7 și 11 prin intermediul ansamblurilor fixare 15 și 35 pe arborele motor 120, iar în semilagărele carterului 8 și 9, rulmenții 7 și 11 sunt fixați cu capacele 13 rigidizate prin șuruburile 55. Volanții 3 sunt solidarizați de brațele prin șuruburile 36, 37 și șaibele conice 46.

Listă inventar

126	Clopot II
125	Clopot I
124	Tub aer comprimat (0 312 x 0 356)
123	Cablaj automatizare
122	Tub protecție (0 125 x 0150)
121	Tub kerosen (0 21 x 0 80)
120	Arbore motor (35 CN 25)
Poz	Denumire reper

Fig. 8 - desen - 01.04. planșa I - Arborele motor asamblat

119	Tub aer comprimat (0 195 x 0 219)
118	Conducta kerosen (0 15x 0 30)
117	Cablaj automatizare
116	Guseu I 24
115	Flanșă braț
114	Guseu
113	Placă spate
112	Ramforsare 2
111	Montant
110	Tub braț 0 436 x 0 508
109	Ramforsare 1
Poz	Denumire reper

Fig.7 - desen - 01.02. planșa I - Braț

108	Șurub imbus M 10 x 45
107	Piulița racord aer
106	Protecție termică cameră ardere
105	Suport
104	Senzor presiune combustibil
103	Difuzor

RO 123404 Β1

Tabel (continuare)

102	Racord combustibil
101	Cablaj automatizare
100	Senzor presiune aer difuzor
99	Bujie
98	Senzor temperatură reactor
97	Greutate echilibrare dinamică
96	Carcasă difuzor
95	Șurub M 16x40
94	Tub răcire ajutaj
93	Piuliță M 18
92	Piuliță joasă M 10
91	Șurub imbus M 10 x 50
90	Șurub imbus M 18x60
89	Protecție termică
88	Șurub imbus M 8x20
87	Locaș șurub
86	Protecție termica efuzor exterior
85	Capac difuzor
84	Stator difuzor
83	Suport superior
82	Șurub imbus M 16x43
81	Suport inferior
80	Șurub M16x 65
79	Șurub imbus M 8x25
78	Șurub conic M 8 x 15
77	Șaibă dilatație
76	Piuliță joasă M 84
75	Piuliță M 84
74	Șurub hex. M 14x30
73	Șaibă plată 0 15 x 0 24 x 2,5
72	Carcasă frontală
71	Efuzor central
70	Injector
69	Suport combustor
68	Șurub imbus M 16x40
67	Subansamblu injecție combustibil
66	Combustor inelar
65	Efuzor exterior
64	Carcasă exterioară
63	Cameră combustie
62	Șurub imbusM 16x30
61	Șurub imbus M 18x60
60	Ajutaj coinelar
Poz	Denumire reper

Fig. 4, 5 și 6 - desen - 01.01. planșele l/A, ll/A, III - Reactor

RO 123404 Β1

Tabel (continuare)

59	Piuliță hex. joasă M 42 x 3
58	Piuliță hex. cu guler M 42 χ 3
57	Șurub hex. M 42 x 3 x 600
56	Șurub hex. M 42 χ 3 χ 650
55	Șurub imbus M 30 x 140
54	Șaibă grower N 72
53	Ambreaj
52	Volant generator
51	Grup electrogen pornire
50	Șurub imbus M 48 x 3 x 180
49	Tubulatură alimentare aer răcire
48	Tubulatură alimentare aer ardere
47	Tubulatură evacuare gaze arse
46	Șaibă conică M 36
45	Șurub imbus M 72 x6 x 140
44	Piuliță hex joasă M 30 x 2
43	Piuliță hex. M 30 x2
42	Șurub hex. M 30 x 2 x 155
41	Piuliță hex. joasă M 33 x 2
40	Piuliță hex. M 33 x2
39	Șaibă conică M 33
38	Șurub cu cap pătrat M33 x 2 x 110
37	Șurub M 30 χ2 χ 80
36	Șurub M 30 x2 x 55
35	Ansamblu fixare rulmenți 2
34	Ansamblu răcire carter superior
33	Ansamblu automatizat conducere motor
32	Ansamblu electric distribuție
31	Grup rotire in timpul reparațiilor
30	Reductor cu 1 treaptă, 4 tur.
29	Generator electric
28	Ans. răcire carter inferior
27	Ans. lubrifiere
26	Ventilator axial
25	Difuzor aspirație gaze arse
24	Flanșă 1 și 2
23	Șurub imbus M 24 x 90
22	Grup pompă injecție
21	Casetă distribuție kerosen
20	Casetă distribuție circuite automatizare
19	Racord rotativ aer ardere
18	Racord rotativ aer răcire
17	Roată dințată balador
16	Grup compresoare
15	Ansamblu fixare rulmenți 1

RO 123404 Β1

Tabel (continuare)

14	Roată dințată
13	Capac lagăr 1 si 2
12	Grup ventilatoare
11	Rulment 239/1180 CAF / W33 - SKF
10	Roată dințată dublă
9	Carter superior
8	Carter inferior
7	Rulment 239/1060 CAF/ W33 - SKF
6	Bucșă butuc
5	Butuc brațe
4	Arbore asamblat
3	Volant
2	Braț
1	Reactor
Poz	Denumire reper

Fig. 1, 2 și 3 - desen - 01.01. planșele I, II, III.

Prezentarea detaliată a obiectului invenției

Acest capitol va descrie modul de calcul al motorului MTRTC de 76 MW cu patru reactoare, o traiectorie de rotație, alimentare pe ambele părți, care are reactorul 1 echivalent cu motorul turbofan IAE. V 2500 - A5 ce echipează avioanele AIRBUS A 321.

Metodă de echivalare a reactorului MTRTC, din motorul turbofan IAE. V 2500 - A5 al avionului AIRBUS A 321.

Datele inițiale ale avionului AIRBUS A 321:

turbofan: IAE. V 2500 - A5; Fpt_d = 147kN; Fpt_d - forță propulsie la decolare (maximă), ascensiune a turbofanului; n_m= 2, număr motoare; e_v = 1,61 m, diametrul ventilator turbofan; r_b = 4,5 raport bypass; r_b - raportul dintre debitul de aer ce trece prin exteriorul carcasei turbofanului și debitul de aer de ardere ce trece prin interiorul turbofanului; m_at = 99644,36 kg/h, masă aer ardere motor; densitate aer la 12.000 m altitudine p_a = 0,3111513958 kg/mc; combustor inelar cu 20 injectoare; l_t= 3200 mm;

Va = 875 km/h = 243,05 m/s, viteză croazieră avion;

Vaa = 630 km/h =175 m/s, viteză avion în ascensiune;

M_d = 93500 kg, masă totală avion la decolare;

M_A1 = 92126 kg, masă avion la începutul zborului la 11887 m altitudine;

M_A2 = 80348 kg, masă avion la jumătatea zborului;

M_A3 = 68600 kg, masă avion la sfârșitul zborului la 11887 m altitudine;

Masă totală combustibil la decolare m_cd = 24931 kg;

Altitudinea de zbor H = 11887 m; număr pasageri n_p = 185;

Lungime totală cursă L = 5600 km;

Lungime cursă la altitudine L_a = 5411 km; timp zbor alt. ζ = 6,184 h;

Lungime cursă ascensiune L_u = 189 km;timp ascensiune t_u = 0,3 h;

Combustibil consumat în ascensiune de turbofan mc_tu = 687 kg;

mct_a2 = (m_cd - 2mc_tu)/2t_a mct_a2 = 1905 kg - consum orar mediu kerosen, la jumătatea cursei;

mct_a1 = (M_A1 x mct_a2)/M_A2 mct_a1 = 2184 kg - consum orar kerosen turbofan, la începutul zborului la altitudine (11887 m);

mct_a3 = (M_A3 x mct_A2) / M_A2

RO 123404 Β1 mct_A3 = 1626 kg - consum orar kerosen turbofan, la sfârșitul zborului la altitudine. 1 Fpt - reprezintă forța de propulsie a turbofanului în zbor;

Fpb - reprezintă forța de propulsie a turbofanului pe standul de probe, cu randament 3 de 80%, având același consum de combustibil și aer ardere ca și când ar fi în zbor;

Fpb = η x ec x met / Va5 η - randament turbofan, η = 0,8;

ec - energia calorică 1 kg kerosen, ec = 11888 W; Va - viteză avion, Va = 243,05 m/s; 7 Fpt = m'_gt x W_At- m'_atx Va + r_bx m'_at (Vv - Va);

m'gt -debitul masic de gaze arse la ieșirea din ajutajul turbofanului, în kg/s;9

W_At - viteza jetului de gaze arse la ieșirea din ajutajul turbofan, în m/s;

m'_at - debitul masic de aer ardere la intrarea în combustorul turbofanului, în kg/s; 11 r_b - raport bypass, r_b= 4,5;

Vv - viteza absolută a aerului ventilat de ventilatorul turbofan, în m/s;13

Vv - Va = 80 m/s - valoare recomandată pentru calcule;

m'gt = (m_at + m_ct) / 360015 m_at - masă aer arsă într-o oră de turbofan, în kg;

W_At = (Fpb + m'_at x Vaj/m'gt17

Valorile forțelor de propulsie Fpt, Fpb de-a lungul zborului sunt:

Fpbt = 96140,9 N; Fptt = 106105,1 N; început zbor altit. 11887 m; Fpb₂ = 83844,6 N; 19 Fpb₃ = 93808,9 N; jumătate cursă; Fpb₃ = 71577,4 N; Fpt₃ = 81541,8 N; existând posibilitatea reprezentării variației grafice Fpt, Fpb de-a lungul zborului, în funcție de timp. 21

RO 123404 Β1

Diagrama 2

Diagramele Fpt -t, Fpb -t, de funcționare ale motorului turbofan V 2500, pentru un zbor de 5600 km, al aeronavei Airbus A 321.

Pe intervalul orar 0...0,3 h, avionul se află în ascensiune, motorul turbofan V 2500 având forța de propulsie Fp^ = 147 kN, respectiv Fpb_d = 137 kN, apoi avionul ajunge la altitudinea de 11887 m și începe zborul de croazieră, motorul având Fptj, respectiv Fpb^ Pe măsură ce motoarele consumă kerosen, avionul își reduce din greutate, iarforța de propulsie Fpt se micșorează proporțional, aeronava menținând viteza Va = 875 km/h constantă, astfel că la jumătatea cursei, avem Fpb₂, Fpb₂, iar la sfârșitul croazierei, avem Fpt₃, Fpb₃. Metoda de echivalare a reactorului MTRTC constă din:

- de pe diagrama Fpb -t se alege valoarea forței de propulsie maxime pentru reactorul 1, Fpr_M = 0,735 Fpt_d = 108,045 kN, adică Fpr_M = 108 kN. Practic pentru reactorul 1, s-a ales un regim de funcționare maxim de 73,5% din regimul maxim de funcționare al motorului turbofan;

- pentru ca reactorul 1 să fie echivalent cu motorul turbofan, trebuie să aibă aceeași forță de propulsie, Fpr_M = Fpb =108 kN, același debit masic de gaze arse (m'_gr = m'_gt), respectiv viteza de ejectare a gazelor arse va avea valoarea W_Ar = W_Atb. Motorul turbofan V 2500, pentru forța de propulsie Fpb =108 kN, are un consum de kerosen echivalent mc_te= 2453,4 kg;.

- se stabilesc parametrii de funcționare ai motorului turbofan V 2500 când Fpb = 108 kN și mc_te = 2453,4 kg pe oră;

m_at = 99644,36 kg aer ardere pe oră; m'_at = m_at/3600 = 27,67898 kg/s;

^mgt ^{= m}at^{+ mc}te ⁼ 102097,76 kg gaze arse pe oră;

m'gt = m_gt/3600 = 28,360488 kg/s; W_Atb = 3808,11 m/s:

W_Atb- viteza jetului de gaze la ieșirea din ajutajul motorului turbofan pe standul de probe, când are Fpb =108 kN, mcte = 2453,4 kg;

RO 123404 Β1

- pentru reactorul 1, echivalent cu turbofanul V 2500, se calculează parametrii de 1 funcționare echivalenți:

mc_rM= (0,9 x mc_te)/0,97 = 2276,35 kg, alegem mc_rM = 2279 kg pe oră; m_ar = m_gt - mc_rM 3 = 99818,76 kg aer ardere pe oră; avem debitul de aer ardere Q_aar = m_ar/p_aer = 99818,76/1,29 = 77379 Nmc/oră; m'_gr = m'_gt= 28,360488 kg/s; w_Ar = Fpr/m'_gr = 3808,11 m/s; w_Ar< 4800 m/s - 5 viteza maximă admisibilă pentru jetul de gaze din ajutaj, impusă de condițiile de material.

Parametrii de funcționare echivalenți, în regim maxim, pentru reactorul 1, sunt: Fpr 7 = 108 kN, forța propulsie reactor; mc_rM=2279 kg, debit orar kerosen reactor; Q_aar = 77379 Nmc/oră, debit orar aer de ardere reactor; Q_arr = 0,56 x Q_aar = 43332 Nmc/oră, debit 9 orar aer de răcire reactor. Se calculează consumul specific de aer ardere pentru un kilogram de kerosen, pentru regimul maxim de lucru al reactorului: q_M = Q_aar / rnc_rm = 33,953 Nmc/kg. 11

Din faptul că reactorul 1 consumă orar 2279 kg kerosen și dezvoltă o forță de propulsie de 108 kN, se deduce formula de echivalență mc_r100KN = 2110 kg, adică pentru a 13 dezvolta o forță de propulsie Fpr =100 kN, avem nevoie de un consum orar de combustibil ^mcnookN = 2110 kg. Această formulă de echivalență va fi determinată cu precizie la testarea 15 reactorului pe standul de probe.

O altă metodă de calcul pentru w_Ar este ținând cont de faptul că avionul în zbor are 17 viteza Va=243,05 m/s, iar viteza de ieșire a gazelor după ce au părăsit ajutajul motorului de avion trebuie să fie mai mare decât Va, pentru MTRTC se va face o micșorare a debitului de 19 combustibil, astfel încât să avem viteza gazelor după ieșirea din ajutajul reactorului 1, calculată astfel: w_Ar = w_at - Va +10. Reglarea vitezei w_Ar este necesară pentru a ajusta 21 lungimea jetului incandescent la ieșirea din reactorul 1. Aceste calcule se pot face cu precizie numai în funcție de diagramele respectiv nomogramele de funcționare, aflate în baza23 de date a producătorului motorului turbofan.

Dimensionarea reactorului 1. (fig. 4, 5 și 6 - desen - 01.01. planșele I, II, III).25

Reactorul 1 păstrează de la turbofanul V 2500 -A5 următoarele repere: cameră combustie 63, combustor inelar 66, sbs. injecție combustibil 67, injectoare70, efuzor exterior27

65, ajutaj coinelar60. Reactorul 1 nu păstrează: ventilator, compresor LP joasă presiune, compresor HP înaltă presiune, turbina LP și turbina HP. Pe baza dimensiunilor unui turbofan 29 V 2500 - A5, secțiune longitudinală, cunoscând diametrul ventilator o_v = 1,61 m, lungime turbofan l_t = 3,2m, masa turbofanului m_t = 3400 kg, respectând proporțiile, am dimensionat 31 reactorul 1, respectiv: camera de combustie 63, combustorul inelar 66, efuzorul exterior 65, ajutajul coinelar 60 . 33

Cunoscând debitul aerului de ardere Q_aar și presiunea acestuia p = 7,5 at de intrare în camera de combustie 63, s-a dimensionat difuzorul 103, carcasa difuzor 96, statorul 35 difuzor 84, susținute prin suporturile inferioare 81 și suporturile superioare 83 de carcasa exterioară 64. 37

Reactorul 1 a fost prevăzut cu carcasa exterioară 64 cu rol de suport reactor, și tubulatură de răcire reactor. în funcție de dimensiunile apreciate ale arborelui turbinei 39 turbofanului, s-a dimensionat efuzorul central 71. Materialele folosite pentru fabricarea reperelor reactorului 1 vor fi identice cu cele utilizate la motorul turbofan. Temperatura 41 maximă a jetului de gaze în efuzor este de 1400° K, identică motorului turbofan.

Lungimea reactorului 1 este de l_r = 2,5 m, masa acestuia este apreciată la m= 43 2900 kg, forța de propulsie maximă Fpr_M = 108 kN.

Pentru reactorul 1 aflatîn rotație cu viteza w = 5,8 rad/s pe Drt = 16 m, avem moment 45 mecanic de inerție Jr = 185962,5 kg m².

Determinarea debitelor de combustibil, aer ardere, aer răcire, în braț și arbore, 47 respectiv evacuare gaze arse din carter, și a secțiunilor de transport ale acestora.

RO 123404 Β1

- debit combustibil alimentare reactor:

q_cr = mc_rM /(d_c x 3600) = 0,7913 l/s; d_c = 0,8 kg/l

- debit total combustibil:

q_c4= 3,1652 l/s, MTRTC lucrează cu 4 reactoare;

q_c2= 1,5826 l/s, MTRTC lucrează cu 2 reactoare;

- viteza combustibilului în conductă braț:

v_c = (2xgxh )^1/2 = 221,47 m/s, h= 2500 m; g = 9,81 m/s;

- secțiune minimă conductă combustibil pentru un reactor:

A_cmin = q_cr/ V_c = 3,5729 mm²; d_cmin= 2,132 mm;

- se alege constructiv: d_ic = 15 mm; d_ec = 30 mm;

(viteza combustibilului ajunge v_c = 44,77 m/s)

- în arbore secțiunea conductei este de: d_ica = 21 mm; d_eca = 80 mm fiind dimensionată pentru alimentarea a două reactoare, concomitent;

- se dimensionează tubul central al arborelui:

tub cablaj automatizare: d, = 80 mm; d_e = 125 mm;

tub central: d, = 125 mm; d_e = 150 mm;

- dimensionare secțiuni aer ardere, răcire în arbore:

A_al = 0,38 q_aa/ p_a ^1/2 = 0,38x42,988/83000^1/2 = 0,0567 m² q_aa [Nmc/sj; p_a [mm col. H₂O]

D_ita= [4/n(A_a, + π de²/4)]^1/2 = 0,307 m, aproximam constructiv:

D_ita = 312 mm; D_eta = 356 mm;

presiune aer răcire în arbore P_ra = 2300 mm H₂O

A_rac= 0,38 q_ar/ p_ra ^1/2 = 0,38 x 24,2 / 2300^1/2 = 0,1917 m²

D_inta = [4/n(A_rac+ π D_eta ²/4)]^1/2 = 0,610 m; D_inta = 610 mm;

- dimensionare secțiuni aer alimentare, răcire în braț reactor:

A_alb = 0,38 q_aar/ p_ab ^1/2 = 0,38 x 21,494/ 80000^1/2 = 0,02887 m²;

se aleg diametrele tub alimentare braț: d_int= 195 mm; d_ext= 219 mm;

- calculul secțiunii de transport aer răcire în braț reactor:

A_rac = 0,38 q_rb/ p_rb ^1/2 = 0,38 x 12,1/1750^1/2 = 0,1099 m²

D_intb = [4/n (A_rac + π d_ext ²/4)]^1/2 = 0,4339 m, alegem constructiv:

D_intb= 436 mm; alegem constructiv: D_extb= 508 mm;

- calculul debitului de gaze arse ventilate:

Q_ga4 = (4 x mc_rM x q) / 3600 + 4 x q_arr

Q_ga4 = [9116x(22,453+12,3)]/3600+ 48,4

Q_ga4= 136,402 Nmc/s; Q'_ga4 = Q _gan/P = 124,0021 mc/s.

- secțiune ventilare gaze arse:

A_ga = 0,38 x Q'_ga4/p_ga ^1/2 = 1,49 m² echivalent cu:

tuburi cu d_int = 235 mm, pentru evacuare gaze din carter, montate pe evacuarea din ventilatoare, iar admisia ventilatorului este cu Dint = 255 mm.

Dimensionarea brațului 2 (fig.7, desen 01.02,-1.).

Brațul 2 are rolul de a susține reactorul 1 pe traiectoria de rotație. Brațul are două repere de bază: montantul 111 cu tubul braț 110 care constituie structura de rezistență a brațului. Brațul are la partea superioară flanșa 115 pe care se fixează reactorul 1 cu treizeci și două șuruburi M 33, 38, piulițe 40, 41 și șaibe 39.

Rigidizareaflanșei 115 pe montantul 111 și tubul braț 110 se realizează prin guseele 114, respectiv guseele 116. în zona flanșei 115, temperatura ajunge la maximum 400°C, impunând utilizarea unui oțel refractar, cum ar fi 10 Ti Al Cr Ni 320, care are temperatura limită fluaj convențională de 600°C, pentru fabricarea brațului 2. La partea inferioară a brațului 2, avem montajul prin sudură al tubului braț 110, și montantului 111 de butucul 5 compus din: ranforsare I, 109 , ranforsări II, 112 și placă spate 113.

RO 123404 Β1

Brațul 2 permite trecerea debitelor de kerosen, aer ardere, aer răcire prin: conductă 1 kerosen 118 , tub aer comprimat 119, tub braț 110 de la arborele asamblat 4 spre reactorul 1. Brațul 2 împreună cu elementele componente au fost dimensionate și verificate conform 3 calculelor de proiectare din mecanică, rezistența materialelor și organe de mașini, folosite în construcția de mașini. Pentru brațul 2 aflat în mișcare de rotație pe diametrul D_rb = 8 m cu 5 viteza w = 5,8 rad/s, avem: lungime braț l_b = 6,7 m, masa calculată braț m_b = 4779 kg, moment mecanic de inerție J_b = 88397 kgm². 7

Dimensionarea arborelui asamblat 4. (-fig. 8, desen-01.04.-I; - fig. 1, desen-01.00.

-I și - fig. 3, desen - 01.00.-III.).9

Arborele asamblat 4 este astfel conceput încât să permită trecerea prin interiorul său a debitelor de kerosen, aer ardere, aer răcire de la: casete distribuție kerosen 21, racorduri11 rotative aer ardere 19, racorduri rotative aer răcire 18; prin: tub kerosen 121, tub aer comprimat 124, clopot I, 125, arbore motor 120, clopot II, 126; spre brațele reactoare 2. Pentru13 aceasta, arborele motor 120 are practicată o gaură axială longitudinală 0 610 mm pe toată lungimea sa, și patru găuri radiale echidistante 0 436, în secțiunea centrală a sa. Caseta 15 distribuție kerosen 21 este astfel proiectată, încât permite admisia, sub presiunea debitată de pompa de injecție 22, combustibilului în tubul 121. 17

De asemenea, racordul rotativ aer ardere 19 este proiectat să permită admisia, sub presiunea debitată de compresorul 16, debitului de aer în tubul 124. Asemenea avem cu 19 racordul aer răcire 18 și presiunea debitată de ventilatorul 12 . Arborele motor 120 este un arbore tubular, în trepte, găurit radial. Arborele motor 120, tubul kerosen 121, tuburile 21 protecție 122, tubul aer comprimat 124, clopotul I 125, și clopotul II 126 formează un ansamblu îmbinat prin sudură. Tubul kerosen 121 și cablajul automatizare 123 sunt rigidizate 23 cu rășini sintetice în tuburile protecție 122.

Arborele asamblat 4 cu elementele componente au fost dimensionate și verificate 25 conform calculelor de proiectare din mecanică, rezistența materialelor și organe de mașini, utilizate în construcțiile de mașini. 27

Arborele motor 120 este solicitatîn principal la torsiune, trebuind să transmită la roata dințată 14 o putere Eu = 76,721 MW și un cuplu motor Mt = 13.264.350 Nm.29

Caracteristicile rulmenților sunt:

lagăr 1 lagăr 231

- rulment SKF seria: 239/1060 CAF/W 33; 239/1180 CAF/W33;

- diametru interior: d_ir1 = 1.060 mm; d_ir2 = 1.180 mm;33

- diametru exterior: d_er1 = 1.400 mm; d_er2= 1540 mm;

- lățime rulment: l_r1 = 250 mm; l_r2=272 mm35

- capacit. radială din: C_rd1 = 9.550 kN; C_rd2 = 11.100 kN

- capacit. statică rul: C_s1 = 26.000 kN; C_s2 = 31.000 kN;37 în porțiunea de cuplaj a butucului 5 pe arborele motor 120 avem canelura evolventică de modul m = 4,5 cu z = 414 dinți, pe lățime de 1060 mm.39

Roata dințată 14 este montată pe capătul drept al arborelui motor 120 prin canelură evolventică de modul m = 3 cu z = 373 dinți, pe lățime de 403 mm. Roata dințată dublă 1041 este montată pe capătul stâng al arborelui motor 120 prin canelura evolventică de modul m = 3 cu z = 338 dinți, pe lățime de 83 mm.43

Marca de oțel pentru confecționarea arborelui motor 120 este 35 CN 25, iar masa sa rn_am = 33699 kg, respectiv masa arborelui asamblat 4 m_as = 35414 kg. Pentru arborele motor 45 120, se recomandă un tratament termic de îmbunătățire la duritatea de 38...40 HRC. Momentul de inerție mecanic arbore asamblat 4 este Ja = 11796,2 kgm² (exclusiv bucșele 47 butuc 6).

RO 123404 Β1

Dimensionare butuc brațe 5, volanți 3 (fig. 1, desen: - 01.00,-1 și fig. 8, desen - 01 Ό4.-Ι.) Butuc brațe 5.

Cele patru brațe 2 se află încastrate în butucul 5, pe care îl antrenează în mișcare de rotație cu viteza w = 5,8 rad/s, iar acesta, la rândul său, prin intermediul canelurilor evolventice m = 4,5; z = 414, rotește arborele asamblat 4. Butucul 5 este un butuc cu umăr, având: diametrul exterior o_ebu = 2500 mm, diametrul umăr 0_ubu = 2300 mm, diametrul divizare interior 0_dibu = 1863 mm, lățime l_bu = 1060 mm, lățime umăr l_ubu = 539 mm, masă butuc m_bu= 13068 kg, moment inerție mecanic J_bu = 15199 kgm².

Volanți 3.

Pe butucul 5 sunt montați volanții 3 cu ajutorul șuruburilor imbus 45 și al șaibelor grower 54, realizând un ansamblu robust. Volanții 3 au rolul de a crește momentul de inerție mecanic al rotorului MTRTC, astfel obținând reducerea turației arborelui asamblat 4 la valoarea optimă. Volantul este compus din: coroană, obadă și butuc. Volantul are următoarele caracteristici: diametrul exterior 0_ev = 14 m, diametrul interior 0_ev = 2,3 m, diametrul interior coroană 0_icv = 10 m, diametrul exterior butuc 0_ebv = 3,2 m, lățime coroană l_cv = 45 mm, lățime obadă l_ov = 16 mm, lățime superioară butuc l_sbv = 45,5 mm, lățime inferioară butuc l_ibv = 30 mm, masă volant m_v = 36784 kg, moment inerție mecanic J_v= 1.110.055 kgm².

în proiectul de execuție, datorită dimensiunilor agabaritice, volanții 3 vor fi prevăzuți și confecționați din mai multe subansambluri demontabile, care să se solidarizeze eficient de butucul 5 și de brațele 2 .

Ansamblul rotor.

Ansamblul rotor este format din: arbore asamblat 4, butuc brațe 5 , bucșe 6, brațe 2, volanți 3, reactoare 1, roată dințată dublă 10, roată dințată 14. Ansamblul rotor are următoarele caracteristici: masă rn_arm = 169.724 kg, forță greutate Fg_arm = 1.664.992 N, moment inerție mec. J_arm = 3.391.374,6 kgm². Echilibrarea dinamică a rotorului MTRTC se realizează cu ajutorul vibrometrului prin greutățile de echilibrare 97.

Influența accelerației centrifuge și accelerației coriolis asupra debitelor de aer și a jetului de gaze arse din reactorul 1, respectiv a debitelor de aer din braț 2, și calculul pierderilor energetice cauzate de aceste accelerații.

Studiul accelerațiilor centrifugă și coriolis asupra debitelor de aer și a jetului de gaze arse din reactorul 1 .

Vom determina vectorii și mărimea accelerațiilor centrifugă, respectiv coriolis.

—> —>

V_r - vector viteză jet în reactor (aer sau gaze arse); V - vector viteză momentană a reactorului; w - vector viteză de rotație; a_c -vector accelerație centrifugă; a_co - vector accelerație coriolis, R- raza de rotație.

Influența accelerației centrifuge și accelerației coriolis asupra debitului de aer ardere din incinta difuzorului.(fig. 4 - desen - 01.01. -I/A, incinta I - ansamblul difuzor).

Debitul de aer de ardere, având masa mar = 99818,76 kg/oră, ajunge în incinta difuzorului de admisie a reactorului 1 cu presiunea p_ar =7,6 at și viteza ν_ή = 108 m/s. Asupra masei de aer aflată în incintă acționează accelerația centrifugă și accelerația coriolis în direcție radială, conform fig. 9. Avem următoarele date inițiale:

w = 5,9 rad/s(valoare acoperitoare pentru w = 5,784 rad/s); R = 8 m; m_ar = 99818,76 kg; ν_ή= 108 m/s; lungimea incintei, β = 350 mm; aria de acțiune a accelerației centrifuge și accelerației coriolis în incintă A₁ = 0,11 m².

RO 123404 Β1

Memoriu de calcul:1 aq = R w² = 278,48 m/s²; aco-i = 2w νή = 1274,4 m/s²; at1= aq + aco-j a_t1 =

1552,88 m/s² - accelerația totală; t₄= l₄ / V₁ = 0,00324s - timpul de trecere al jetului prin incintă;3 d₁ = (at, xt,²) / 2 = 8,15 mm - deviația jetului de aer față de axa reactorului la ieșirea din incintă;

m_ar1 ⁼ (^mar^x l·) / (3600 x V² _d) = 0,0898575 kg - masa instantanee de aer aflată în incinta5 difuzorului; V_t1 = at, xtj = 5,031 m/s viteză transversală jet aer la ieșirea din incintă; E_c1 = (m_arx V² _t1)/2 = 1.263.420 J E_ct = 0,35 kW - pierdere energetică orară în incinta I; F_t1 = m_ar1 x a_t1 7 = 140 N, forța exercitată de ac. centrifugă și ac. coriolis; Δρ_ή = F_t1 /A₁ = 1268 P_a = 128 mm col. apă - creșterea de presiune pe suprafața Α_ή datorită accelerației centrifuge și accelerației 9 coriolis.

Datorită accelerațiilor coriolis și centrifugă ce acționează asupra debitului de aer ce 11 trece prin difuzor, apare deviația d₁ = 8,15 mm, se consumă o energie suplimentară E_c1 = 0,35 kW, iar presiunea aerului crește cu Δρ_ή = 128 mm H₂O pe suprafața A_v Admitem teoretic 13 că deviația d.j = 8,15 mm nu afectează buna funcționare a reactorului.

Influența accelerației centrifuge și accelerației coriolis asupra jetului de gaze arse în 15 incinta efuzorului.(fig. 4 - desen - 01.01. -I/A, incinta III - ansamblul efuzor).

în efuzor viteza jetului de gaze arse crește ajungând la ieșire la 1400 m/s. Considerăm17 în calcule viteza medie, adică V₂ = 700 m/s.

Date inițiale: w = 5,9 rad/s; R = 8 m; m_gr = 102097,76 kg/oră - debit19 orar gaze arse; V₂ = 700 m/s; l₂ = 1430 mm; A₂ = 0,5148 m².

Memoriu de calcul:21 ac₂ = R x w² = 278,48 m/s²; a_co2 = 2w x V₂ = 8260 m/s²;

at₂ = 8538,5 m/s²; t₂ = l₂ / V₂ = 0,00204285s; d₂ = (at₂ x t₂ ²)/223 d₂ = 17,81 mm; λ₂ = arctg (d₂/l₂) = 0,713° - unghiul de deviație a jetului față de axa reactorului;25 m_g2 = (m_gr x l₂)/(3600 x V₂) = 0,057936 kg;

V_t2 = at₂ x t₂ = 17,44 m/s; E_c2 = (m_g2 x V² ₁₂)/2 = 15531746,9 J27

E_c2 = 4,31 kW; F_t2 = m_g2 x a_t2 = 494,6 N; Δρ₂ = F_t2/A₂ = 960 Pa

Δρ₂ = 97 mm H₂O.29

Datorită accelerațiilor centrifugă și coriolis ce acționează asupra jetului de gaze arse ce trece prin efuzor, se consumă o energie suplimentară E_c2 = 4,31 kW, presiunea jetului în 31 această incintă crește cu Δρ₂ = 97 mm H₂O, iar jetul este deviat la ieșirea din efuzor cu deviația d₂ = 17,81 mm, sub unghiul de deviație λ₂ = 0,713°. Deviația d₂ de jet poate produce o uzură 33 suplimentară la ieșirea din efuzor și intrarea în ajutaj. Admitem teoretic că deviația d₂ = 17, 81 mm nu afectează buna funcționare a reactorului. 35

Influența accelerațiilor centrifugă și coriolis asupra jetului de gaze în incinta ajutajului.(fig.4 - desen - 01.01. -I/A, incinta IV, ansamblul ajutaj). 37

La trecerea jetului de gaze prin ajutaj, datorită micșorării secțiunii acestuia de 2,8 ori, viteza jetului crește de la 1400 m/s la intrarea în ajutaj, la 3800 m/s la ieșirea din ajutaj. 39 Considerăm în calcule viteza medie în ajutaj V₃ = 2600 m/s. Date inițiale: w = 5,9 rad/s; R = 8 m; l₃=225 mm; A₃ = 0,045 m²; m_gr = 102097,76 kg/oră; V₃ = 2600 m/s. 41

Memoriu de calcul:

ac₃ = R x w² = 278,48 m/s²; aco₃ = 2w x V₃ = 30680 m/s²; 43 at₃ = 30958,48 m/s²; t3 = l3 /V3 = 0,00008653 s; d3 = (at3 x t3²)/2 d3 = 0,0001158 m =

0,1158 mm; λ₃ = 0,029°; V_t3 = 2,678 m/s; m_g3 = 0,0024542 kg; Ec3 = (m_grx V² _t3)/2 =366335 J 45 = 0,102 kW; F_t3 = m_g3 x a_t3 = 75,98 N; Δρ₃ = F_t3 /A₃ = 1688 Pa = 171 mm H₂O.

Datorită accelerațiilor centrifugă și coriolis ce acționează asupra jetului de gaze arse 47 ce trece prin ajutaj, se consumă o energie suplimentară Ec₃ = 0,102 kW, jetul are la ieșire din ajutaj deviația d₃ = 0,1158 mm, sub unghiul λ₃ = 0,029°, iar presiunea gazelor se mărește 49 cu Δρ₃ = 171 mm H₂O.

RO 123404 Β1

Admitem că deviația d₃ nu afectează buna funcționare a reactorului.

Influența accelerației centrifuge și accelerației coriolis asupra debitului de aer răcire ce trece prin incinta V.(- fig. 4 - desen - 01.01. -I/A, incinta V- ansamblul răcire).

La trecerea aerului de răcire prin incinta V, viteza debitului său este V₄ = 40 m/s. Date inițiale: w = 5,9 rad/s; R = 8 m; m_rr = 56192,4 kg; V₄ = 40 m/s; l₄ = 2300 mm; A₄ = 0,517 m². în urma calculelor avem următoarele valori:

ac₄ = 278,48 m/s²; aco4 = 472 m/s²; at4 = 750,48 m/s²; t₄ = 0,0575 s; d₄ = 1,24 m; Ă₄ = 28,33°; m_r4 = 0,89751kg; V_t4 = 43,15 m/s; E_c4 = 14,53 kW; F_t4 = 673,5 N; Δρ₄ = 132 mm H₄O.

Datorită accelerațiilor centrifugă și coriolis ce acționează asupra debitului de aer răcire ce trece prin incinta V, se consumă o energie suplimentară E_c4 =14,53 kW, debitul este deviat cu d₄ = 1,24 m sub unghiul λ₄ = 28,33°, iar presiunea aerului crește cu Δ_ρ4 = 132 mm H₂O.

Deviația debitului de aer d₄ fiind prea mare, conducând la răcirea ineficientă a carcasei reactorului, se va proceda la compartimentarea incintei de răcire în 8 sectoare.

Calculul pierderilor energetice în reactorul 1.

Pierderile energetice în reactor sunt: Ec = Ec₄ + Ec₂ + Ec₃ + Ec₄, Ec = 19,292 kW, iar pentru toate cele 4 reactoare avem E_tr4 = 77,168 kW. Pentru a avea pierderi energetice mici și deviații de jet cu valori minime, care să nu influențeze buna funcționare a reactorului este necesar a se calcula valoarea maximă a vitezei de rotație. în acest caz când avem raza de rotație R = 8 m și lungimea reactorului de 2,5 m, viteza maximă de rotație este w_max = 6,5 rad/s, iar deviația jetului de gaze efuzor este d₂ = 17,81 mm. Se acceptă teoretic deviația maximă în efuzor d_2max = 20 mm, conducând la w_max = 6,5 rad/s.

Studiul accelerațiilor centrifugă și coriolis asupra debitelor de aer ardere și aer răcire ce trec prin braț 2.

V₂ - vector viteza debit aer (ardere sau răcire) în braț; V_b -vectorviteză momentană braț; wvectorviteză rotație; a_c - vector accelerație centrifugă; a _co -vector accelerație coriolis; Rbrază rotație braț.

I nfluența accelerațiilor centrifugă și coriolis asupra debitului de aer de ardere ce trece prin braț 2.

Mai precis, debitul trece prin tubul de aer comprimata 195/o 219, cu viteza V2 = 111,78 m/s și presiunea p = 8 at, accelerațiile acționând conform fig. 10.

Date inițiale: w = 5,9 rad/s; R_b = 4m, rază rotație braț; m_ar = 99818,76 kg, masă orară aer ardere ce trece prin braț; V₂ = 111,78 m/s, viteza debitului de aer ardere prin braț; l_c = 6,8 m, lungimea tubului de aer comprimat; A_a = 0,55 m², aria de acțiune a a_co în tubul de aer comprimat, A_t = 0,0298 m², aria transversală a tubului aer comprimat;

Q_a = 21,494 Nmc/s, debit aer comprimat.

Memoriu de calcul: a_c1 = R_b x w² = 139,24 m/s²; aco1 = 2w x V2 aco1 = 1319 m/s²; tj = lc/V₂ = 0,06085s, timpul de trecere a debitului de aer prin tub 0 195/o 219; V_c1 =a_c1 xt, =8,472 m/s, viteza cauzată de accelerația centrifugă; m_a1 = (m_arx l_c) / (3600 x V₂) = 1,687 kg - masa instantanee de aer ardere aflată în tub;

E_c1 = (m_ar x V² _c1)/2

E_c1 = 3582235 J = 0,995 kW - pierdere energetică cauzată de accelerația centrifugă;

F_co1 ^{= m}ai ^{x a}coi⁼ 2225 N - forța coriolis ce acționează pe peretele anterior al tubului, comprimând aerul din tub cu o presiune suplimentară Δρ_1οο = F_co1/A_a = 4045 Pa = 408,78 mm H₂O;

RO 123404 Β1

E_co1 = (Q_a χΔρ_1οο) /102 = 86,13 kW- pierdere energetică orară cauzată de accelerația 1 coriolis; E_t1 = E_c1 + E_co1 = 87,125 kW- pierdere energetică totală în tub aer comprimat (0 195/ 0 219). 3

Datorită accelerației centrifuge din tubul aer comprimat avem o pierdere energetică

E_c1, și o creștere a vitezei debitului de ardere cu V_c1. Accelerația coriolis produce o pierdere 5 energetică E_co1, și o presiune suplimentară a aerului de ardere în zona peretelui anterior Ap_1co

Influența accelerațiilor centrifugă și coriolis asupra debitului de aer răcire ce trece prin 7 tub braț 119. Accelerațiile centrifugă, respectiv coriolis acționează ca în fig. 10.

Date inițiale: w = 5,9 rad/s; R_b = 4m; m_rr = 56192,4 kg/oră; V₂ = 93 m/s; l_t = 6,8 m; A_a2 =9

0,1099 m²; At2 = 1,48 m²; p = 1750 mm H2O; Qr = 12,1 Nmc/s - debit aer răcire în tub braț(0 436). Memoriu de calcul: a_c2 = R_bx w² = 139,24 m/s²; aco2 = 2wx V2 aco2 = 1097,4 m/s²; t2 =11 l_t/ V₂ = 0,07257 s; V_c2 = a_c2 x t₂ = 10,1 m/s; E_c2 = (m_rr x V₂ ²) / 2 = 2868731 J = 0,796 kW; m_a2= (m_rr x l_t)/(3600xV₂) m_a2 = 1,1413 kg; F_co2 = m_a2 x a_co2 = 1252 N; Ap_2co = F_co2 / A_t2= 847 Pa Ap_2co13 = 85,6 mm H₂O; E_co2 = (Qr x Ap_2co)/102 = 10,15 kW. E_t2 = E_c2 + E_co2 = 10,95 kW, pierdere energetică totală în tub braț (0 436/0508), datorată accelerațiilor centrifugă și coriolis ce15 acționează asupra debitului de aer de răcire. în urma acțiunii accelerației centrifuge în tub braț, avem pierderea energetică E_c1, și creșterea de viteză cu V_c1 a debitului de aer răcire. 17 Accelerația coriolis produce o pierdere energetică E_co2, și o creștere de presiune cu Δρ_2οο a aerului de răcire. 19

Calculul pierderilor energetice totale în brațe 2.

E_tb = E_t1 + E_t2 = 98 kW, pentru 4 brațe avem Etb4= 392 kW. 21

Determinarea temperaturii carcasei carterului MTRTC.

T_ma = 28°C - temperatura aerului din mediul ambiant; T_aa - temperatură aer ardere la ieșirea 23 din compresor, respectiv intrarea în reactor; T_ar- temperatură aer răcire la ieșirea din ventilator, respectiv intrarea în reactor T_gr - temperatura gazelor la ieșirea din reactor; T_gc - temperatura 25 gazelor la ieșirea din carter, C_ar = 0,24 kcal/kg°C - căldură specifică aer; C_ga = 0,23 kcal/kg°C căldură specifică gaze arse; m_ar = 99818,76 kg; m_rr = 56192,4 kg; m_gr = 102097,76 kg; m_a4 27 = 93293,1 kg - cantit. apă vehiculată orar de instalația de răcire; C_r = 699699 kcal, pierderile calorice din reactor. Pentru calculul T_aa considerăm că 75% din pierderile calorice din compresor 29 sunt preluate de debitul de aer, iar restul de sistemul de răcire al compresorului. E_cc = E_ca4 E_ta4 = 1895 kW = 1631443 kcal, pierderile calorice totale în compresoare. AT_a = 0,75 E_cc/(4 31 m_ar x C_ar), ATa = 12,8°C, deci T_aa = T_ma + AT_a = 41 °C.

Pentru calculul lui T_ar, considerăm că toată pierderea calorică din ventilatoare este 33 preluată de aerul de răcire. E_cv = E_cr4 - E_tr4 = 82 kW E_cv = 70595 kcal, pierderi calorice în ventilatoare. ΔΤ_Γ = E_cv/(4m_rr x C_ar) ΔΤ_Γ = 1,31 °C, deci T_ar = T_ma + ΔΤ_Γ = 30°C. 35

Debitele de aer ardere și aer răcire preiau pierderile calorice din reactor.

Cr. Cr = AT_Axm_grxC_ga + AT_Rxm_arxC_ar;AT_R-AT_A=11 °C; rezolvând sistemul anterior avem: 37

ΔΤ_α = 15°C, AT_r = 26°C, T_gr = T_aa + ΔΤ_Α = 56°C.

Apreciem că sistemul de răcire cu apă preia o diferență de temperatură Δ₍ = 20°C cu 39 o cantitate de căldură C_a4 = 1865962 kcal. Temperatura pe care o pierd gazele la trecerea prin radiatoarele instalației de răcire cu apă este AT_g = C_a4 /(4(m_gr + m_ar) x c_ga) = 13°C. Prin 41 urmare temperatura gazelor la ieșirea din carterul motor este T_gc = T_gr-AT_g = 43°C. Temperatura carcasei carterului MTRTC este T_c = 43°C. 43

Determinarea consumurilor energetice, a energiei utile Eu, și a randamentului MTRTC.

Calculul consumurilor energetice, a energiei utile, și a randamentului MTRTC, când 45 acesta funcționează la capacitate, cu cele 4 reactoare.

Consumul energetic pentru alimentarea cu aer de ardere, E_ca4. 47

RO 123404 Β1

Considerăm cazul în care comprimarea aerului de ardere este realizată cu compresoare axiale performante, de tipul celor ale motoarelor turbofan, dar acționate de motoare electrice prin intermediul unui reductor.

Date inițiale: Q_aa4 = 5158,6 Nmc/min - debitul total; p₂ = 9,5 ata presiunea aerului debitată de compresor; p₃ = 1 ata; r_c = 0,87 - randament adiabatic compresor, r_r = 0,9 - randament reductor; L_ef = 23030 χ ρ_ή x l_g (p₂ /p₃) = 22516,97 [kgm/m³] - lucrul mecanic necesar pentru comprimarea unui metru cub de aer, la presiunea p₂;

E_ta4 ⁼ (Uf^x Q_aa4)/(60 x 102) = 18980 kW -energia teoretică;

E_ca4 = Eta4 /r_c ^{x r}r = 24240 kW - energia electrică consumată orar de grupurile compresoare 16.

Consumul energetic pentru alimentarea cu aer de răcire, E_cr4. Date inițiale: Q_ar4 = 48,4 Nmc/s - debitul total de aer răcire;

h = 2500 mm H₂O - presiunea debitată de ventilatoare; p_v = 1,25 ata - presiunea absolută; r_v = 0,92 - randament ventilator.

Q'ar4 = Q ar4 / Pv = 38,72 mc/s;

Etr4 = (Q'_ar4 x h)/102 = 949,01 kW; - energia teoretică;

Ecr4 = Etr4/rv = 1031 kW - energia electrică orară consumată de grupurile ventilatoare 12.

Consum energetic pentru ventilarea gazelor arse din carter, E_ga4. Date inițiale: Q_ga4= 136,402 Nmc/s - debit total gaze arse; presiune ventilare h_g =300 mm H₂O; presiune absolută p_g = 1,03 ata; r_v = 0,92. Q'_ga4 = Q_ga4/pg = 132,43 mc/s;

E_tg4 = (Q'_gax h_g)/102 = 389,49 kW; - energie teoretică;

E_ga4 = E_tg4/ r_v = 423 kW - energie electrică consumată orar de ventilatoarele axiale 26. Consumul energetic pentru alimentarea cu kerosen, E_cc4.

Date inițiale: q_c4 = 3,1652 l/s - debit total kerosen; p_c = 40 at-presiunea kerosenului debitată de pompa de injecție;

h_c = 500 m col. kerosen - presiunea statică echivalentă cu p_c; r_t -randamentul total al circuitului de kerosen, r_t = 0,036, dc = 0,8 kg/l -densitate combustibil.

Etc4 = (dc x qc4 x hc)/102 = 12,4 kW - energia teoretică;

E_cc4 = E_tc4/r_t = 344 kW- energia electrică orară consumată de grupurile pompe injecție 22.

Consumul energetic pentru răcirea carterului MTRTC, E_crm. Considerăm că 2/3 din pierderile calorice totale ale reactoarelor sunt evacuate din carter prin sistemul de răcire cu apă 28, 34, iar restul de 1/3 de gazele arse vehiculate de ventilatoarele axiale 26.

Date inițiale: C_a4 = 1.865.862 kcal - cantitatea de căldură vehiculată orar de sistemul de răcire 28,34; ca = 1 kcal/kg°C - căldură specifică apă; At = 20°C - diferența de temperatură a apei; h = 20 m - înălțimea de pompaj a pompei; r_ti = 0,07057 - randamentul hidraulic total al instalației; d = 1 kg/l.

m_a4 = c_a4 (ca xAt) = 93293,1 kg - cantitate apă vehiculată pe oră; q_a4 = m_a4/ 3600 = 25,9147 l/s; E_t4 = (d x q_a4x h) /102 = 5,0813 kW; E_crm = 72 kW - energia electrică orară consumată de ansamblurile de răcire carter 28, 34.

Consumul energetic prin frecare în lagărele motorului, E_fr4.

Consumul energetic prin frecare în lagăre este determinat de pierderile din rulmenții 7, respectiv 11.

Date inițiale: lagărul 1, P1 = 11.763.709 N -sarcina dinamică în lagăr; n_rt = 2 - nr. rulmenți în lagărul 1; d_mr1 = 1230 mm-diametrul mediu rulment 7; t, =0,0006-factor de calcul moment frecare Μ_ή; f₀ = 2,5 - factor de calcul Mo; lagărul 2, P2 = 14.222.863 N - sarcina dinamică în lagăr; d_mr3 = 1360 mm - diametrul mediu rulment 11; n_r2 = 2; W₄ = 5,8 rad/s;

RO 123404 Β1

Momentul de frecare în lagărul 1.1

Μ_Ή = Ț x P1 xd_mr1 = 8681,617 Nm; M_o1 = (n_r1 x 1,6xf_oxd³mr1)/1O⁵; M01 = 148,869 Nm; M_fr1= Μ_Ή + M_o1 = 8830,486 Nm.3

Momentul de frecare în lagărul 2.

M₁₂ = Ț x P2 x d_mr2 = 11605,856 Nm; M₀₂ = nr₂ x 1,6 x f₀ x d³mr2)/10⁵, Mo2 = 201,2365

Nm M_fr2= M₁₂ + M₀₂ = 11807,092 Nm M_fr = M_fr1 + M_fr2 = 20637,578 Nm - momentul de frecare total; E_fr4 = M_frxw = 119,69kWaproximam E_fr4= 120 kW-pierderea energetică totală în lagăre. 7

Consumul energetic pentru lubrifierea lagărelor, E_pu. Ungerea rulmenților se face prin ansamblul lubrifierea lagăre 27. Date inițiale: cu = 0,47 kcal/kg - căldură specifică ulei; At =9

30°C - diferență temperatură în circuitul de ulei; d_u = 0,9 kg/l - densitate ulei; p = 2 at = 22,2275 m coloană ulei - presiunea debitată de pompă; r_t= 0,02 - randamentul total al instalației 11 de lubrifierea. C_f, = E_fr4x 860,92 = 103310 kcal - căldura disipată în lagăre; m_u4 = C_f,/(cuxAt) = 7327 kg; q_u4 = m_u4/(d_u x 3600) = 2,2614 l/s - debitul de ulei necesar; E_t = (d_uxq_u4x p)/102 13 = 0,4435 kW; E_pu = E_t/ r_t= 22 kW - energie electrică necesară lubrifierea lagăre.

Pierderi energetice datorate accelerațiilor centrifuge și coriolis ce acționează asupra 15 debitelor de aer și jetului de gaze din reactor, respectiv asupra debitelor de aer din braț, E_tcco4.

Conform capitolului privind accelerația centrifugă și accelerația coriolis avem pierderile 17 energeticeîn reactoare E_tr4 = 77,168 kWși pierderile energetice în brațe E_tb4 = 392 kW, datorate accelerațiilor amintite; rezultând: E_tcco4 = E^ + E_tb4 = 469 kW. Pierderea energetică totală datorată 19 acțiunii ac. centrifugă și coriolis este: E_tcco4 = 469 kW.

Pierderi energetice datorate frecării rotorului MTRTC cu gazele din carterul motorului, 21 ^Efa4Date inițiale: n_t = 4 - nr. reactoare; n_b = 4-nr. brațe; n_v = 2 - nr.23 volanți; m_r = 2900 kg; m_b = 4779 kg; m_v = 36784 kg; D_rt = 16 m;

n = 55,1 rot/min; μ = 0,001 -coeficient frecare cu gazele; g = 9,81 m/s²;25

E_fr = n_t x m_r x g x π x D_rt x n x 60 x μ = 18974459 J = 5,3 kW

E_fb = n_b x m_b x g x π x (D_rt /2) x n x 60 x μ = 15634299,6 J = 4,3 kW27

E_k = n_v x m_v x g x π x (D_rt/2) x 60 x μ = 60168663 J = 16,7 kW

E_fa4 = E_fr + E_fb + E_fv = 27 kW - pierderi datorate frecării cu gazele29

Pierderi energetice calorice în reactoarele MTRTC, C_o4.

Pierderile calorice din reactoare sunt apreciate la 3% din energia combustibilului ars 31 în reactor. E_ka4 = 108371 kW.

C_c4 = 0,03 x E_ka4 = 3251 kW33

Pierderi energetice în circuitele și acționările electrice, E_ce4. Aceste pierderi sunt apreciate la 2,2% din puterea electrică totală a consumatorilor și se compun din: pierderile 35 generatorului electric 29, pierderile ansamblului electric distribuție 32, pierderile ansamblului automatizat conducere motor 33, pierderile în cablurile electrice de alimentare (pierderile 37 energetice ale motoarelor electrice au fost incluse în randamentele instalațiilor respective, cu o valoare pentru randamentul unui motor electric η = 0,96). 39

Puterea totală a consumatorilor este:

^Ee4 = ^Eca4 ^{+ E}cr4 ^{+ E}ga4 ^{+ E}cc4 ^{+ E}crm ^{+ E}pu = 26132 kW 41

E_ce4 = 0,022 x E_e4 = 575 kW

Pierderi energeticeîn reductorturație 30, E_rt4. Reductorul 30 cu o treaptă și patru turații 43 are rolul de a menține constantă turația generatorului 29 pentru patru regimuri distincte de funcționare ale MTRTC: maxim, nominal 1, nominal 2 și minim. (Există posibilitatea înlocuirii 45 reductorului 30 cu un redresor de reglare a frecvenței curentului debitat de generatorul 29; se va alege varianta optimă). 47

Randamentul reductorului cu o treaptă și patru turații, având roți dințate cu dinți drepți, cu coeficienți minimi de corijare, este apreciat la valoarea q_r = 0,97. 49

RO 123404 Β1

E_rt4 = (1 - q_r)(E_e4 + E_ce4) = 801 kW.

Pierderile energetice în angrenajul roată dințată dublă 10, roată dințată balador 17, ^Ear4Acest angrenaj oferă posibilitatea obținerii turațiilor necesare la arborele generatorului electric 29 atunci când MTRTC funcționează cu patru reactoare la capacitate (treapta II), ori cu numai două reactoare (treapta I) la jumătate din capacitate. Randamentul angrenajului cu roți dințate cu dinți drepți necorijați este q_a = 0,99.

’ E_ar4 = (1 - q_a)(E_e4 + E_ce4 + E_rt4) = 275 kW

Calculul energiei totale consumate, E_c4.

^Ec4 ~ ^Eca4 ^Ecr4 ^Ega4 ^Ecc4 ^Ecrm ^Efr4 ^Epu ^Etcco4 ^E fa4 *^c4 ^4_Ece4 *^Ert4 ^Ear4 ^Ec4 = 31650 kW.

Calculul energiei utile produse de MTRTC, E_u4.

E_u4 = E_ka4 - E_c4 = 76721 kW

E_ka4 = 108371 kW

Calculul randamentului MTRTC, η_ΜΤ.

Πμτ ⁼ E_u4 / E_ka4 = 0,7079 η_ΜΤ4 = 70,79 %

Calculul turației arborelui MTRTC, n₄ și a cuplului motor Mt. Viteza de rotație a arborelui se determină din ecuația:

0,5 x J_arm x W₄ + M_m4 x W₄ - E_u4 — 0 , J_arm — 3391374,6 kgm ,

M_m4 = 4 x F_prM x (D_rt/2) = 3456000 Nm - moment motor;

E_U4 = 76721000 W.

După rezolvarea ecuației rezultă: W₄ = 5,784 rad/s, conducând la o turație r_u = 55,23 rot/min.

Cuplul motor M_t4 = E_u4 / W₄= 13264350 Nm.

E_U41 = M_m4 x W₄ = 19989500 W; E_u42= 0,5 x J_arm x w₄ ² = 56731500 W;

E_u41 - energia produsă de momentul motor reprezintă 26,06% din E_u4;

E_u42- energia produsă inerțial de volanți reprezintă 73,94% din E_u4

E_U4 ~ E_u41 + E_u42

Calculul puterii E_rd și a cuplului motor M_ta, pe care MTRTC le transmite prin roata dințată dublă 10, reductorului 30.

^Erd = ^Ee4 ^{+ E}ce4 ^{+ E}rt4 ^{+ E}ar4 = 27783 kW

M_ta = E_rd/w₄ = 4803423 Nm.

Determinarea consumurilor energetice, a randamentului și turației MTRTC, când acesta funcționează la jumătate din capacitate cu două reactoare.

în urma unui algoritm identic cu cel din capitolul precedent avem:

E_ca2 = 12120 kW; E_cr2 = 515,5 kW; E_ga2 = 211,5 kW; E_cc2 = 172 kW; E_crm, = 72 kW;

E_fr2 = 60 kW; E_pu =24 kW; E_tcco2=135 kW; E_fa2= 20 kW; C_c2 = 1625,5 kW; E_ce2 =289 kW; E_rt2 = 402 kW;

E_ar2= 138 kW. Consumul energetic total E_c2= 15784,5 kW; energia utilă E_u2 = 38401 kW; energia combustibilului ars E_ka2= 54185,5 kW; randamentul motorului η_ΜΤ2= 0,70869; viteza de rotație W₂ = 4,276 rad/s; turația n₂ = 40,83 rot/min; cuplul motor M_t2 = 8580589 Nm.

E_u21 = 7396kW=19,26% E_u2; E_u22 = 31005 kW = 80,74%E_u2.

Regimurile de funcționare ale MTRTC.

Regimul minim (m) de funcționare este de 70% din regimul maxim (M) astfel: F_prm = 0,7 F_prn; Mrn_m = 0,7 M_mM; rnc_rm = 0,7 mc_rM; rn_obm = 0,7 m_obM. Se aleg pentru reactorul 1 patru regimuri de funcționare distincte care depind de valorile forței de propulsie, și anume: F_prM= 108 kN, F_pr1 = 97,2kN, F_pr2 = 86,4kN, F_prm = 75,6kN, selectate în concordanță cu diagrama Fpb -t adica diagrama 1.

Aceste regimuri distincte de funcționare ale reactorului 1 vor antrena MTRTC în patru regimuri distincte pentru treapta I de funcționare, respectiv patru regimuri distincte pentru treapta II de funcționare.

Claims

Revendicări 1

1. Motor termic cu reacție pe traiectorie circulară, compus din reactoare (1) montate 3 pe brațe (2) încastrate la partea inferioară într-un butuc (5) lăgăruit cu rulmenți (7 și 11) pe un carter, reactoarele (1) fiind alimentate cu combustibil lichid de la un grup pompă (22) printr-o 5 casetă (21) de distribuție, tuburi kerosen (121) și conducte (118) poziționate de-a lungul brațelor (2), caracterizat prin aceea că brațele (2) împreună cu niște volanți (3) și niște bucșe (6) 7 sunt solidarizate de arborele asamblat (4), constituind astfel un rotor ce este lăgăruit cu rulmenți (7 și 11) puși în legătură cu un ansamblu (27) de lubrifiere și montați într-un carter inferior 9 (8) și un carter superior (9), arborele asamblat (4) alimentat cu aer de la niște compresoare (16) ce comprimă aerul de combustie care ajunge la fiecare reactor (1) printr-un racord (19) 11 rotativ și prin niște tuburi (124 și 119), arborele asamblat (4) alimentat cu aer răcit de niște ventilatoare (12) ce direcționează aerul de răcire care ajunge la fiecare reactor (1), prin niște 13 racorduri (18) rotative de aer, printr-o gaură axială din arborele motor (120) și printr-un tub braț (110), iar gazele arse sunt evacuate din carter de ventilatoare axiale (26) prin difuzoare 15 de aspirație și o tubulatură (47) de evacuare în atmosferă, iar carterul (8) inferior este răcit de un ansamblu (28) de răcire, respectiv, carterul (9) superior este răcit de un alt ansamblu 17 (34) de răcire, iar motorul este condus cu un ansamblu electric de distribuție (32) și o buclă de reacție compusă dintr-un ansamblu (33) automatizat, fiind în legătură mecanică și cu un 19 generator (29).
2. Motor termic cu reacție pe traiectorie circulară, conform revendicării 1, caracterizat 21 prin aceea că kerosenul intră în reactorul (1) printr-un racord combustibil (102), iar aerul de ardere intră în reactor (1) printr-un spațiu dintre un difuzor (103) și o carcasă difuzor (96), după 23 care trece într-un stator difuzor (84) spre o camera de combustie (63), care este formată dintr-un subansamblu (67) injecție combustibil, un combustor (66) inelar, o bujie aprindere (99), un 25 suport inferior (81) și un suport superior (83), apoi jetul de gaze incandescent trece prin spațiul dintre un efuzor central (71) și un efuzor exterior (65) spre ajutajul coinelar (60), iar aerul de 27 răcire intră în reactorul (1) printr-un spațiu dintre carcasa difuzor (96) și o carcasă frontală (72), fiind dirijat spre efuzorul exterior (65), printre ajutajul coinelar (60), o carcasă exterioară 29 (64) și un tub (94) răcire ajutaj, reactorul (1) fiind susținut la partea anterioară de un suport (105), cuprinzând o carcasă frontală (72) prinsă cu niște șuruburi (74) și niște șaibe (73), iar 31 statorul difuzor (84) este fixatîn carcasa difuzor (96) cu niște șuruburi (80), iarcarcasa frontală (72) și tubul răcire ajutaj (94) sunt montate pe carcasa exterioară (64) prin niște șuruburi (91) 33 și niște piulițe (92), iar camera de combustie (63) este montată de carcasa difuzor (96) prin intermediul unor șuruburi (80) de efuzorul exterior (65) prin niște șuruburi (82), iar efuzorul 35 exterior (65) de ajutajul coinelar (60) cu ajutorul unor șuruburi (61) și niște piulițe (93), cablajul de automatizare (101) fiind conectat cu niște senzori temperatură (98), niște senzori presiune 37 (100) aer difuzor și niște senzori presiune (104) combustibil, montați în reactorul (1).