RU104242U1

RU104242U1 - POWER REACTIVE PISTON INSTALLATION

Info

Publication number: RU104242U1
Application number: RU2010152958/28U
Authority: RU
Inventors: Андрей Владимирович Бодров; Виктор Николаевич Лапушкин
Priority date: 2010-12-24
Filing date: 2010-12-24
Publication date: 2011-05-10

Abstract

Энергетическая реактивно-поршневая установка, включающая поршневой двухтактный двигатель внутреннего сгорания, размещенный на валу поршневого двигателя центробежный компрессор, выход которого соединен с впускным коллектором поршневого двигателя, камерой ионизации, вход которой соединен с выхлопом поршневого двигателя, а также пульсирующей реактивной камерой, вход которой соединен с выходом камеры ионизации, с эжекторным увеличителем тяги, установленным на выходе из выходного канала пульсирующей реактивной камеры, МГД-генератор, размещенный на внешней поверхности выходного канала пульсирующей реактивной камеры, отличающаяся тем, что центробежный компрессор оснащен вторым выходом, соединенным с установленной на ней второй камерой ионизации, на выходе которой установлена вторая пульсирующая реактивная камера, при этом вторая камера соединена с первой пироканалом, вторая пульсирующая реактивная камера также снабжена выходным каналом, на внешней поверхности которого размещен МГД-генератор, и эжекторным увеличителем тяги, установленным на выходе из выходного канала пульсирующей реактивной камеры. An energy reactive piston installation, including a piston two-stroke internal combustion engine, a centrifugal compressor located on the shaft of the piston engine, the output of which is connected to the intake manifold of the piston engine, an ionization chamber, the input of which is connected to the exhaust of the piston engine, and a pulsating reactive chamber, the input of which is connected with the exit of the ionization chamber, with an ejector traction enhancer installed at the outlet of the output channel of the pulsating reactive chamber, an MHD generator, located on the outer surface of the output channel of the pulsating reactive chamber, characterized in that the centrifugal compressor is equipped with a second output connected to a second ionization chamber mounted on it, the output of which has a second pulsating reactive chamber, while the second chamber is connected to the first pyrochannel, the second pulsating reactive the chamber is also equipped with an output channel, on the outer surface of which an MHD generator is located, and an ejector traction magnifier installed at the outlet of the output channel la pulsating reactive chamber.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к энергетическим установкам, в частности к авиационным энергетическим установкам и может быть использована, например, в качестве энергетической установки малоразмерного беспилотного летательного аппарата.The proposed utility model relates to power plants, in particular to aircraft power plants and can be used, for example, as a power plant of a small unmanned aerial vehicle.

Известна энергетическая реактивно-поршневая установка [1], включающая поршневой двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр, рабочий поршень, камеру сгорания, размещенный на валу поршневого двигателя центробежный компрессор, выход которого соединен с впускным коллектором поршневого двигателя, отличающаяся тем, что установка дополнительно снабжена камерой ионизации, вход которой соединен с выхлопом поршневого двигателя, а также пульсирующей реактивной камерой, вход которой соединен с выходом камеры ионизации, при этом пульсирующая реактивная камера снабжена выходным каналом, на внешней поверхности которого размещен МГД-генератор, и эжекторным увеличителем тяги, установленным на выходе из выходного канала пульсирующей реактивной камеры. Недостатком такой схемы является малый объем рабочего тела пропускаемого через ДВС, относительно создаваемого компрессором, что позволяет использовать не компрессор, рассчитанный на выбранный ДВС, а только меньший по мощности, что снижает КПД системы.A known power reactive piston unit [1], comprising a piston two-stroke internal combustion engine comprising a cylinder, a working piston, a combustion chamber located on a piston engine shaft, a centrifugal compressor, the output of which is connected to the intake manifold of the piston engine, characterized in that the installation is additionally equipped an ionization chamber, the input of which is connected to the exhaust of the piston engine, as well as a pulsating jet chamber, the input of which is connected to the output of the ionization chamber, when The pulsating reactive chamber is equipped with an output channel, on the outer surface of which a MHD generator is placed, and an ejector traction magnifier installed at the outlet of the output channel of the pulsating reactive chamber. The disadvantage of this scheme is the small volume of the working fluid passed through the internal combustion engine relative to that created by the compressor, which makes it possible to use not a compressor designed for the selected internal combustion engine, but only a smaller one, which reduces the efficiency of the system.

Целью данного изобретения является повышение высотности работы энергетической реактивно-поршневой силовой установки, т.е. обеспечение стабильной тяги на высоте 4000-6000 м над землей, способность быть основной двигательной установкой летательного аппарата массой до 30-40 кг, повышение полноты сгорания топлива, снижение удельного расхода горючего обеспечивающее длительность полета до 2-3 часов.The aim of this invention is to increase the altitude of the power of a reactive piston power plant, i.e. providing stable thrust at an altitude of 4000-6000 m above the ground, the ability to be the main propulsion system of an aircraft weighing up to 30-40 kg, increasing the completeness of fuel combustion, reducing specific fuel consumption ensuring a flight duration of up to 2-3 hours.

Поставленная цель достигается тем, что энергетическая реактивно-поршневая установка, включающая поршневой двухтактный двигатель внутреннего сгорания, размещенный на валу поршневого двигателя центробежный компрессор, выход которого соединен с впускным коллектором поршневого двигателя, камерой ионизации, вход которой соединен с выхлопом поршневого двигателя, а также пульсирующей реактивной камерой, вход которой соединен с выходом камеры ионизации, с эжекторным увеличителем тяги, установленным на выходе из выходного канала пульсирующей реактивной камеры, МГД-генератор размещенный, на внешней поверхности выходного канала пульсирующей реактивной камеры, центробежный компрессор оснащен вторьм выходом, соединенным с установленной на ней второй камерой ионизации, на выходе которой установлена вторая пульсирующая реактивная камера, при этом вторая камера соединена с первой пироканалом, вторая пульсирующая реактивная камера также снабжена выходным каналом, на внешней поверхности которого размещен МГД-генератор, и эжекторным увеличителем тяги, установленным на выходе из выходного канала пульсирующей реактивной камеры.This goal is achieved by the fact that the power reactive piston installation, including a piston two-stroke internal combustion engine, a centrifugal compressor located on the shaft of the piston engine, the output of which is connected to the intake manifold of the piston engine, an ionization chamber, the input of which is connected to the exhaust of the piston engine, as well as a pulsating a reactive chamber, the input of which is connected to the output of the ionization chamber, with an ejector thrust magnifier installed at the exit of the output channel is pulsating a reactive chamber, an MHD generator located on the outer surface of the output channel of the pulsating reactive chamber, the centrifugal compressor is equipped with a second output connected to a second ionization chamber mounted on it, the output of which has a second pulsating reactive chamber, while the second chamber is connected to the first pyrochannel , the second pulsating reaction chamber is also equipped with an output channel, on the outer surface of which a MHD generator is placed, and an ejector traction magnifier installed at the output from the output channel of a pulsating reactive chamber.

На фиг.1 изображена принципиальная схема реактивно-поршневой энергетической установки.Figure 1 shows a schematic diagram of a reactive piston power plant.

Энергетическая реактивно-поршневая установка состоит из поршневого двухтактного двигателя внутреннего сгорания 1 с установленным на его валу 2 центробежным компрессором 3. Впускной коллектор 4 двигателя 1 соединен с первым выходом центробежного компрессора 3, а выхлоп 5 поршневого двигателя 1 соединен с входом первой пульсирующей реактивной камеры 6 через камеру первую ионизации 7. Второй выход компрессора 3 через патрубок 12 соединен с входом второй пульсирующей реактивной камеры 15 через соответствующую камеру ионизации 13. Первая пульсирующая реактивная камера 6 снабжена калильной свечой 8, а вторая пульсирующая камера 15 соединена с первой пульсирующей реактивной камерой пироканалом 14. На внешних поверхностях выходных каналов 9 и 17 первой и второй пульсирующих реактивных камер 6 и 15 установлены МГД-генераторы 10 и 16, а на выходе выходных каналов 9 и 17 первой и второй пульсирующих реактивных камер 6 и 15 установлены эжекторные увеличители тяги 11 и 18.An energy reactive piston installation consists of a reciprocating two-stroke internal combustion engine 1 with a centrifugal compressor 3 installed on its shaft 2. The intake manifold 4 of engine 1 is connected to the first output of the centrifugal compressor 3, and the exhaust 5 of the piston engine 1 is connected to the input of the first pulsating reaction chamber 6 through the chamber the first ionization 7. The second output of the compressor 3 through the pipe 12 is connected to the input of the second pulsating reactive chamber 15 through the corresponding ionization chamber 13. The first pulsating The reactive chamber 6 is equipped with a glow plug 8, and the second pulsating chamber 15 is connected to the first pulsating reaction chamber by a pyrochannel 14. On the outer surfaces of the output channels 9 and 17 of the first and second pulsating reaction chambers 6 and 15, MHD generators 10 and 16 are installed, and the output of the output channels 9 and 17 of the first and second pulsating jet chambers 6 and 15 are installed ejector magnifiers thrust 11 and 18.

Установка работает следующим образом. При запуске поршневого двухтактного двигателя 1 от внешнего источника, центробежный компрессор 3, установленный на валу 2 двигателя 1, создает давление воздуха, который подается на вход поршневого двигателя 1 и в переходной патрубок 12.Installation works as follows. When starting the piston two-stroke engine 1 from an external source, the centrifugal compressor 3 mounted on the shaft 2 of the engine 1 creates air pressure, which is supplied to the inlet of the piston engine 1 and into the adapter pipe 12.

Далее компрессор 3 работает от поршневого двигателя 1. В поршневом двигателе 1 осуществляется двухтактный рабочий цикл. Продукты сгорания вместе с неиспользованной частью свежей продувочной смеси, попадают в камеру ионизации 7, куда одновременно подают раствор гидроксида калия (КОН). При этом выходящие из двигателя продукты обогащаются ионами К⁺. Обогащенная ионами К⁺ смесь продуктов сгорания и неиспользованной части свежей продувочной смеси подается в пульсирующую реактивную камеру 6. В камере 6 смесь поджигается с помощью калильной свечи 8, при этом происходит догорание оставшихся в смеси горючих компонентов. Далее продукты сгорания поступают в выходной канал 9 первой пульсирующей реактивной камеры 6. Ионы К+, содержащиеся в продуктах сгорания, проходя по выходному каналу 9, на внутреннюю стенку которой выведены стальные обкладки электродов МГД-генератора (на фиг. - не показаны), обеспечивают возникновение напряжения на клеммах МГД-генератора 10. Из выходного канала продукты сгорания поступают далее в эжекторный увеличитель тяги 11, где к ним добавляется эжектируемый (засаываемый) атмосферный воздух, за счет чего увеличивается масса рабочего тела, а, следовательно сила тяги, и снижается температура продуктов сгорания, выходящих из установки. Часть сжатого в компрессоре 3 воздуха через патрубок 12, попадает во вторую камеру ионизации 13, куда одновременно подается раствор гидроксида калия (КОН). При этом выходящий из компрессора воздух обогащаются ионами К⁺ и горючим. Обогащенная ионами К⁺ и горючим, топливно-воздушная смесь подается во вторую пульсирующую реактивную камеру 15. В камере 15 смесь поджигается от первой пульсирующей реактивной камеры 6 по пироканалу 14. Далее продукты сгорания поступают в выходной канал 17 второй пульсирующей реактивной камеры 15. Ионы К+, содержащиеся в продуктах сгорания, проходя по выходному каналу 17, на внутреннюю стенку которой также выведены стальные обкладки электродов МГД-генератора (на фиг. не показаны), обеспечивают возникновение напряжения на клеммах второго МГД-генератора 16. Из выходного канала 17 продукты сгорания поступают далее в эжекторный увеличитель тяги 18, где к ним добавляется эжектируемый (засаываемый) атмосферный воздух, за счет чего увеличивается масса рабочего тела, а, следовательно сила тяги, и снижается температура продуктов сгорания, выходящих из установки.Next, the compressor 3 runs on a piston engine 1. In a piston engine 1, a two-stroke duty cycle is performed. Combustion products, together with the unused portion of the fresh purge mixture, enter the ionization chamber 7, which simultaneously serves a solution of potassium hydroxide (KOH). At the same time, products leaving the engine are enriched with K ⁺ ions. Enriched with K ⁺ ions, the mixture of the combustion products and the unused portion of the fresh purge mixture is fed into the pulsating reaction chamber 6. In the chamber 6, the mixture is ignited using a glow plug 8, and the remaining combustible components in the mixture are burned out. Further, the combustion products enter the output channel 9 of the first pulsating reactive chamber 6. The K + ions contained in the combustion products passing through the output channel 9, onto the inner wall of which steel plates of the electrodes of the MHD generator (not shown) are provided, provide the occurrence of voltage at the terminals of the MHD generator 10. From the output channel, the combustion products enter further into the ejector traction enlarger 11, where ejected (filled) atmospheric air is added to them, thereby increasing the mass of the working fluid, and, consequently, traction, and the temperature of the combustion products leaving the installation is reduced. Part of the compressed air in the compressor 3 through the pipe 12, enters the second ionization chamber 13, which simultaneously serves a solution of potassium hydroxide (KOH). At the same time, the air leaving the compressor is enriched with K ⁺ ions and fuel. Enriched with K ⁺ ions and fuel, the air-fuel mixture is fed into the second pulsating reaction chamber 15. In the chamber 15, the mixture is ignited from the first pulsating reaction chamber 6 via the pyrochannel 14. Further, the combustion products enter the outlet channel 17 of the second pulsating reaction chamber 15. + contained in the combustion products, passing through the output channel 17, on the inner wall of which the steel plates of the electrodes of the MHD generator (not shown) are also brought out, provide voltage at the terminals of the second MHD gene herator 16. From the outlet channel 17, the combustion products go further into the ejector traction enlarger 18, where ejected (filled) atmospheric air is added to them, thereby increasing the mass of the working fluid, and hence the traction force, and the temperature of the combustion products leaving installation.

Соединение в единую энергетическую установку поршневого двигателя внутреннего сгорания, компрессора, двух пульсирующих реактивных камер с эжекторными увеличителями тяги позволяет обеспечить повышение высотности работы энергетической реактивно-поршневой силовой установки, т.е. обеспечение стабильной тяги на высоте 4000-6000 м над землей, способность быть основной двигательной установкой летательного аппарата массой до 30-40 кг, обеспечивающей длительность полета до 2-3 часов.The connection in a single power plant of a reciprocating internal combustion engine, a compressor, two pulsating jet chambers with ejector traction enhancers allows to increase the altitude of the power of the reactive piston power plant, i.e. ensuring stable thrust at an altitude of 4000-6000 m above the ground, the ability to be the main propulsion system of an aircraft weighing up to 30-40 kg, providing a flight duration of up to 2-3 hours.

Применение первой пульсирующей реактивной камеры позволяет осуществить дожигание несгоревшей, свежей продувочной смеси (повысить полноту сгорания топлива), что снижает удельный расход топлива, а применение второй пульсирующей реактивной камеры позволяет использовать компрессор более эффективно, что вместе с использованием двух МГД-генераторов повышает суммарный КПД энергетической реактивно-поршневой установки.The use of the first pulsating reactive chamber allows the burning of unburned, fresh purge mixture (to increase the completeness of fuel combustion), which reduces specific fuel consumption, and the use of a second pulsating reactive chamber allows the compressor to be used more efficiently, which, together with the use of two MHD generators, increases the total energy efficiency jet piston unit.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Патент RU 91599 U1 МПК F02B 33/001. Patent RU 91599 U1 IPC F02B 33/00

Claims

An energy reactive piston installation, including a piston two-stroke internal combustion engine, a centrifugal compressor located on the shaft of the piston engine, the output of which is connected to the intake manifold of the piston engine, an ionization chamber, the input of which is connected to the exhaust of the piston engine, and a pulsating reactive chamber, the input of which is connected with the exit of the ionization chamber, with an ejector traction enhancer installed at the outlet of the output channel of the pulsating reactive chamber, an MHD generator, located on the outer surface of the output channel of the pulsating reactive chamber, characterized in that the centrifugal compressor is equipped with a second output connected to a second ionization chamber mounted on it, the output of which has a second pulsating reactive chamber, while the second chamber is connected to the first pyrochannel, the second pulsating reactive the chamber is also equipped with an output channel, on the outer surface of which an MHD generator is located, and an ejector traction magnifier installed at the outlet of the output channel la pulsating reactive chamber.