RU109233U1

RU109233U1 - TURBINE

Info

Publication number: RU109233U1
Application number: RU2011111011/06U
Authority: RU
Inventors: Борис Андреевич Шахов
Original assignee: Борис Андреевич Шахов
Priority date: 2011-03-23
Filing date: 2011-03-23
Publication date: 2011-10-10

Abstract

Реактивный двигатель, содержащий диски компрессора и вал, соосно установленные с возможностью вращения в канале с внутренней профилированной обечайкой по ходу от входного направляющего аппарата до реактивного сопла, диски и вал снабжены лопатками, установленными с углом атаки, отличающийся тем, что диски компрессора и вал снабжены пустотелыми взаимосопрягающимися цилиндрами, снабженными электромагнитами как статоры и роторы электродвигателя, причем статоры расположены в роторах, концентрически и эквидистантно, электромагниты размещены на образующих статоров и роторов, которые установлены с возможностью противоположного друг другу вращения, при этом один из дисков компрессора скреплен с валом, другой - с обечайкой канала, которая также установлена с возможностью вращения и дополнительно снабжена лопатками на профилированной поверхности обечайки, причем лопатки обечайки размещены между лопатками вала поочередно с углом атаки, противоположным углу атаки лопаток вала. A jet engine containing compressor disks and a shaft coaxially mounted for rotation in a channel with an internal profiled shell along the inlet guide to the jet nozzle, the disks and shaft are equipped with blades mounted with an angle of attack, characterized in that the compressor disks and the shaft are equipped hollow interlocking cylinders equipped with electromagnets as stators and rotors of the electric motor, and the stators are located in the rotors, concentrically and equidistantly, the electromagnets wrenches on the forming stators and rotors, which are mounted with the possibility of rotation opposite to each other, while one of the compressor disks is fastened to the shaft, the other to the channel shell, which is also mounted for rotation and is additionally equipped with blades on the profiled surface of the shell, and the shell blades placed between the shoulder blades alternately with the angle of attack opposite to the angle of attack of the shaft blades.

Description

Полезная модель относится к двигателестроению и может быть использовано для летательных аппаратов, в том числе беспилотных, вспомогательных силовых установок, нагнетателей воздуха (газовой среды).The utility model relates to engine building and can be used for aircraft, including unmanned, auxiliary power plants, air blowers (gas environment).

Известен газотурбинный двигатель (ГТД), содержащий соосно установленные с возможностью вращения диски компрессора, турбинный вал, установленные в канале турбины с внутренней профилированной обечайкой по ходу от входного направляющего аппарата до реактивного сопла диски и турбинный вал снабжены лопатками, установленными с углом атаки (см. Политехнический словарь. - М. 1976, стр.101).A gas turbine engine (GTE) is known, containing compressor disks coaxially mounted for rotation, a turbine shaft installed in a turbine channel with an internal profiled shell along the inlet guide to the jet nozzle, the disks and the turbine shaft are equipped with blades mounted with an angle of attack (see Polytechnical Dictionary .-- M. 1976, p. 101).

Недостатком такого технического решения является ограниченная эффективность работы, обусловленная ограничениями конструкции ГТД как теплового двигателя по к.п.д., скорости вращения и вращающему моменту.The disadvantage of this technical solution is the limited operational efficiency due to the limitations of the design of a gas turbine engine as a heat engine in terms of efficiency, rotation speed and torque.

Задачей, решаемой полезной моделью, является повышение эффективности работы.The task solved by the utility model is to increase work efficiency.

Поставленная задача достигается тем, что реактивный двигатель, содержащий диски компрессора и вал, соосно, установленные с возможностью вращения в канале с внутренней профилированной обечайкой по ходу от входного направляющего аппарата до реактивного сопла, диски и вал снабжены лопатками, установленными с углом атаки, отличающаяся тем, что диски компрессора и вал снабжены пустотелыми взаимосопрягающимися цилиндрами, снабженными электромагнитами как статоры и роторы электродвигателя, причем статоры расположены в роторах, концентрически и эквидистантно, электромагниты размещены на образующих статоров и роторов, которые установлены с возможностью противоположного друг другу вращения, при этом один из дисков компрессора скреплен с валом, другой - с обечайкой канала, которая также установлена с возможностью вращения и дополнительно снабжена лопатками на профилированной поверхности обечайки, причем лопатки обечайки размещены между лопатками вала поочередно с углом атаки, противоположным углу атаки лопаток вала.This object is achieved in that a jet engine containing compressor disks and a shaft coaxially mounted for rotation in a channel with an internal profiled shell along the inlet guide apparatus to the jet nozzle, the disks and shaft are equipped with blades mounted with an angle of attack, characterized in that the compressor disks and the shaft are equipped with hollow interlocking cylinders equipped with electromagnets as stators and rotors of the electric motor, and the stators are located in rotors, concentric ki and equidistantly, the electromagnets are placed on the forming stators and rotors, which are mounted with the possibility of rotation opposite to each other, while one of the compressor disks is attached to the shaft, the other to the channel side of the channel, which is also mounted for rotation and is additionally equipped with blades on the profiled surface shells, and the blades of the shell are located between the blades of the shaft alternately with an angle of attack opposite to the angle of attack of the shaft blades.

Установка роторов и статоров с возможностью вращения в направлении противоположном направлению вращения ротора, за счет эффекта сложения угловых скоростей встречного вращения ротора и статора позволяет электрическим обмоткам ротора пересекать магнитное поле статора с большей частотой, что повышает крутящий момент и, соответственно, тягу, реактивного двигателя.The installation of rotors and stators with the possibility of rotation in the direction opposite to the direction of rotation of the rotor, due to the effect of adding the angular velocities of the opposite rotation of the rotor and stator, allows the electric windings of the rotor to cross the stator magnetic field with a higher frequency, which increases the torque and, accordingly, the thrust of the jet engine.

Выполнение статора и ротора в виде тонкостенных пустотелых взаимосопрягающихся цилиндров, причем цилиндр ротора, расположен в цилиндре статора концентрически и эквидистантно последнему, размещение электромагнитов на образующих статоров и роторов, которые установлены с возможностью противоположного друг другу вращения, создает взаимопритягивающие электромагнитные поля, которые создают силовые векторы, усиливающие скорость противоположное вращение ротора и статора. Кинетическая энергия массы ротора и статора при этом поддерживает устойчивое равномерное вращение и повышает крутящий момент реактивного двигателя.The stator and rotor are made in the form of thin-walled hollow interlocking cylinders, the rotor cylinder located in the stator cylinder concentrically and equidistant to the latter, the placement of electromagnets on the forming stators and rotors, which are installed with the possibility of rotation opposite to each other, creates mutually attractive electromagnetic fields that create force vectors enhancing the speed of the opposite rotation of the rotor and stator. The kinetic energy of the mass of the rotor and stator at the same time maintains stable uniform rotation and increases the torque of the jet engine.

Кроме того, возрастает плечо вращающего момента каждого последующего статора и ротора от центра вращения и, соответственно, суммарного крутящего момента турбины, облегчается запуск и поддержание равномерного вращения меньшим потреблением электроэнергии.In addition, the shoulder of the torque of each subsequent stator and rotor increases from the center of rotation and, accordingly, the total torque of the turbine, it is easier to start and maintain uniform rotation with less power consumption.

Выполнение обечайки канала с возможностью вращения и дополнительное снабжение лопатками на профилированной поверхности обечайки, причем лопатки обечайки размещены между лопатками вала поочередно с противоположным лопаткам вала углом атаки, позволяет разгонять поток за счет эффекта нарастания скорости потока, закручиваемого лопатками с противоположным вращением. Это создает условия для значительного повышения энергетики реактивной струи.Performing a channel shell of the channel with the possibility of rotation and additional supply of blades on the profiled surface of the shell, the shell of the shell being placed between the shaft blades alternately with the angle of attack opposite to the shaft blades, allows the flow to be accelerated due to the effect of an increase in the flow velocity twisted by the blades with opposite rotation. This creates the conditions for a significant increase in jet power.

Указанные преимущества заявляемого реактивного двигателя усиливают друг друга, что позволяет квалифицировать предложенное техническое решение, как решение, дающее сверхсуммарный эффект.The indicated advantages of the inventive jet engine reinforce each other, which allows us to qualify the proposed technical solution as a solution that gives an ultramount effect.

Полезная модель поясняется чертежом: где показана схема реактивного двигателя, продольный разрез.The utility model is illustrated by the drawing: where a diagram of a jet engine is shown, a longitudinal section.

Реактивный двигатель содержит соосно установленные с возможностью вращения диски 1, 2 компрессора, вал 3, установленные в канале 4 с внутренней профилированной обечайкой 5 по ходу от входного направляющего аппарата 6 до реактивного сопла 7 Диски 1, 2, и вал 3 снабжены лопатками 8, 9, 10 установленными с углом атаки. Диски 1, 2 компрессора и вал 3 снабжены пустотелыми взаимосопрягающимися цилиндрами снабженными электромагнитами как статоры 11 и роторы 12 электродвигателя, причем статоры 11 расположены в роторах 12 концентрически и эквидистантно, электромагниты размещены на образующих статоров 11 и роторов 12, которые установлены с возможностью противоположного друг другу вращения, при этом один из дисков 1, 2 компрессора скреплен с валом 3 другой - с обечайкой 5 канала, которая установлена также с возможностью вращения и дополнительно снабжена лопатками 13 на профилированной поверхности обечайки 5, причем лопатки 13 обечайки 5 размещены между лопатками 10 вала 3 поочередно с противоположным лопаткам 10 вала 3 углом атаки.The jet engine contains coaxially mounted rotatably compressor disks 1, 2, a shaft 3 mounted in a channel 4 with an internal profiled shell 5 along the inlet guide apparatus 6 to the jet nozzle 7 Disks 1, 2, and the shaft 3 are equipped with blades 8, 9 , 10 set with angle of attack. The compressor disks 1, 2 and the shaft 3 are equipped with hollow interlocking cylinders equipped with electromagnets as stators 11 and rotors 12 of the electric motor, with stators 11 located in the rotors 12 concentrically and equidistantly, the electromagnets are placed on the forming stators 11 and rotors 12, which are installed with the possibility of opposite to each other rotation, while one of the disks 1, 2 of the compressor is fastened to the shaft 3 of the other - with the shell 5 of the channel, which is also installed with the possibility of rotation and is additionally equipped with blades 13 on the profiled surface of the shell 5, and the blades 13 of the shell 5 are placed between the blades 10 of the shaft 3 in turn with the angle of attack opposite to the blades 10 of the shaft 3.

Реактивный двигатель работает следующим образом. Напряжение бортового генератора или другого источника тока подается на обмотки электромагнитов статоров 11 и роторов 12. Последние формируют электромагнитные поля с разноименными полюсами на каждом электромагните. Возникающие электромагнитные силы притягивают электромагниты статоров 11 и роторов 12 с разноименными полюсами. Диски 1, 2 компрессора и вал 3 начинают раскручиваться, статоры 11 и ротор 12 при этом вращаются в разные стороны, создавая эффект нарастания скорости потока, закручиваемого лопатками с противоположным вращением. Диски 1, 2 компрессора лопатками нагнетают воздух во внутренний канал реактивного двигателя, где вал и обечайка, вращающиеся в разные стороны, своими лопатками на основе эффекта нарастания скорости потока, закручиваемого лопатками с противоположным вращением, еще более ускоряют поток, что совместно с геометрией профилированного канала повышает компрессию воздуха и выталкивают его через реактивное сопло, создавая реактивную тягу.A jet engine operates as follows. The voltage of the on-board generator or other current source is supplied to the windings of the electromagnets of the stators 11 and rotors 12. The latter form electromagnetic fields with opposite poles on each electromagnet. The resulting electromagnetic forces attract the electromagnets of the stators 11 and rotors 12 with opposite poles. The compressor disks 1, 2 and the shaft 3 begin to unwind, the stators 11 and the rotor 12 rotate in different directions, creating the effect of an increase in the flow rate twisted by the blades with opposite rotation. The compressor disks 1, 2 with blades pump air into the internal channel of the jet engine, where the shaft and the shell, rotating in different directions, with their blades on the basis of the effect of increasing the speed of the flow, twisted by the blades with opposite rotation, further accelerate the flow, which together with the geometry of the profiled channel increases air compression and pushes it through the jet nozzle, creating jet thrust.

Предварительные расчеты показывают высокую эффективность предложенного реактивного двигателя по сравнению с известными. Частота вращения предлагаемого реактивного двигателя по меньшей мере может быть в несколько раз выше, чем у ГТД и будет сдерживаться исключительно прочностью и динамической надежностью узлов - валов, лопаток, опор вращения и др. Следовательно, и напор, тяга и др. параметры реактивного двигателя с электрическим приводом при прочих равных условиях будет выше, чем у современных ГТД.Preliminary calculations show the high efficiency of the proposed jet engine in comparison with the known ones. The rotational speed of the proposed jet engine can be at least several times higher than that of a gas turbine engine and will be restrained exclusively by the strength and dynamic reliability of the nodes — shafts, blades, rotation bearings, etc. Therefore, the pressure, thrust and other parameters of the jet engine with ceteris paribus, other things being equal, will be higher than that of modern gas turbine engines.

Другим преимуществом является экологическая чистота реактивного двигателя с электрическим приводом с учетом его работы на перспективных источниках тока или работы с генератором, построенным по концепции противоположно вращающихся статора и ротора.Another advantage is the environmental friendliness of the jet engine with an electric drive, taking into account its work on promising current sources or work with a generator built on the concept of oppositely rotating stator and rotor.

Промышленная применимость обеспечивается современными технологиями производства реактивных двигателей и электромашин.Industrial applicability is provided by modern technologies for the production of jet engines and electric machines.

Claims

A jet engine containing compressor disks and a shaft coaxially mounted for rotation in a channel with an internal profiled shell along the inlet guide to the jet nozzle, the disks and shaft are equipped with blades mounted with an angle of attack, characterized in that the compressor disks and the shaft are equipped hollow interlocking cylinders equipped with electromagnets as stators and rotors of an electric motor, and the stators are located in the rotors, concentrically and equidistantly, the electromagnets wrenches on the forming stators and rotors, which are mounted with the possibility of rotation opposite to each other, while one of the compressor disks is fastened to the shaft, the other to the channel shell, which is also mounted for rotation and is additionally equipped with blades on the profiled surface of the shell, and the shell blades placed between the shoulder blades alternately with the angle of attack opposite to the angle of attack of the shaft blades.