RU2188960C1 - Method of energy conversion in power plant (versions), jet-adaptive engine and gas generator - Google Patents
Method of energy conversion in power plant (versions), jet-adaptive engine and gas generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2188960C1 RU2188960C1 RU2001123143/06A RU2001123143A RU2188960C1 RU 2188960 C1 RU2188960 C1 RU 2188960C1 RU 2001123143/06 A RU2001123143/06 A RU 2001123143/06A RU 2001123143 A RU2001123143 A RU 2001123143A RU 2188960 C1 RU2188960 C1 RU 2188960C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- jet
- energy
- mass
- rotor
- paragraphs
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K7/00—Plants in which the working fluid is used in a jet only, i.e. the plants not having a turbine or other engine driving a compressor or a ducted fan; Control thereof
- F02K7/02—Plants in which the working fluid is used in a jet only, i.e. the plants not having a turbine or other engine driving a compressor or a ducted fan; Control thereof the jet being intermittent, i.e. pulse-jet
- F02K7/06—Plants in which the working fluid is used in a jet only, i.e. the plants not having a turbine or other engine driving a compressor or a ducted fan; Control thereof the jet being intermittent, i.e. pulse-jet with combustion chambers having valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
- F02C3/32—Inducing air flow by fluid jet, e.g. ejector action
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Nitrogen And Oxygen Or Sulfur-Condensed Heterocyclic Ring Systems (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к тепловым двигателям, а именно к способу преобразования энергии в силовых установках и двигателях для выработки мощности на силовом валу. Заявляемые изобретения могут быть использованы вместе или по отдельности для автономного привода, например, мобильных электрогенераторов большой мощности, движителей транспортных средств и других устройств и механизмов, в том числе работающих под водой или в агрессивной среде с давлением, превышающим атмосферное, а также для получения мощности на силовом валу с одновременной выработкой сжатого воздуха, низкотемпературного воздуха, электроэнергии для обеспечения внешних потребителей без подключения дополнительных устройств, как в полевых стационарных условиях, так и на борту движущегося транспортного средства. The group of inventions relates to heat engines, and in particular to a method for converting energy in power plants and engines to generate power on a power shaft. The claimed inventions can be used together or separately for a standalone drive, for example, high-power mobile power generators, propulsion vehicles and other devices and mechanisms, including those working under water or in an aggressive environment with a pressure exceeding atmospheric, as well as to obtain power on the power shaft with the simultaneous production of compressed air, low temperature air, electricity to provide external consumers without connecting additional devices, as in left stationary conditions, and on board a moving vehicle.
Уровень техники в данной области характеризуется различными направлениями совершенствования процессов преобразования тепловой энергии от сгорания топлива в механическую энергию вращения силового вала двигателей внутреннего сгорания для передачи мощности потребителю. При совершенствовании поршневых и газотурбинных двигателей использование таких методов, как турбонаддув, электронная система зажигания, повышение степени сжатия, увеличение проходного сечения клапанов и т.д. улучшает отдельные параметры, не исключая принципиальные недостатки, заключающиеся в том, что большая часть энергии в термодинамическом цикле остается неиспользованной, так как высокотемпературное рабочее тело выбрасывается из поршневого устройства до его полного расширения, что, наряду с прямыми потерями энергии, требует применения систем глушения, увеличивающих массу двигателя и снижающих его кпд, управление режимами работы осуществляется регулированием количества топлива, изменяющим оптимальное соотношение компонентов в топливовоздушной смеси, что ухудшают полноту ее сгорания, увеличивая потери энергии и токсичность выхлопов; значительная часть энергии теряется при принудительном охлаждении теплонапряженных узлов с последующим отводом тепла в окружающую среду; после достижения транспортным средством заданной скорости нельзя уменьшить затраты энергии до необходимого уровня, достаточного для преодоления диссипативных сил сопротивления движению без отключения части цилиндров, или изменения их объема, или применения многоступенчатых трансмиссий; необходим режим "холостого хода", на котором при нулевом кпд двигатель расходует топливо и загрязняет окружающую среду; много вспомогательных систем, например смазки, сцепления, запуска, регулирования подачи топлива, синхронизации зажигания, которые требуют затрат энергии на их привод, увеличивают массу двигателя, трудоемкость производства, технического обслуживания и снижают его надежность. The prior art in this field is characterized by various directions for improving the processes of converting thermal energy from fuel combustion into mechanical energy of rotation of the power shaft of internal combustion engines to transmit power to the consumer. When improving piston and gas turbine engines, the use of methods such as turbocharging, electronic ignition system, increasing the degree of compression, increasing the flow area of valves, etc. improves individual parameters, not excluding fundamental disadvantages, namely that most of the energy in the thermodynamic cycle remains unused, since the high-temperature working fluid is ejected from the piston device until it expands completely, which, along with direct energy losses, requires the use of silencing systems, increasing engine mass and reducing its efficiency, operation modes are controlled by adjusting the amount of fuel, changing the optimal ratio of components to fuels air mixture that impair its completeness of combustion, increasing energy losses and toxicity of emissions; a significant part of the energy is lost during the forced cooling of heat-stressed units with the subsequent removal of heat into the environment; after the vehicle reaches a predetermined speed, it is impossible to reduce the energy consumption to the necessary level sufficient to overcome the dissipative forces of resistance to movement without disconnecting part of the cylinders, or changing their volume, or using multi-stage transmissions; a “idle” mode is required, in which at zero efficiency the engine consumes fuel and pollutes the environment; many auxiliary systems, such as lubrication, clutch, starting, regulation of fuel supply, ignition synchronization, which require energy to drive them, increase the mass of the engine, the complexity of production, maintenance and reduce its reliability.
Характер преобразования энергии в турбовальных газотурбинных двигателях (ГТД) дает им определенные преимущества по сравнению с поршневыми: меньшие удельный вес на единицу мощности и габаритные размеры, легкий пуск в холодное время года, повышение мощности при работе двигателя в низкотемпературных условиях, работа на различных видах и сортах топлива и уменьшение токсичности выбросов, значительно меньшее число деталей двигателя. Величина кпд ГТД зависит от их предназначения, конструктивных схем и параметров реализуемого термодинамического цикла. Характерные при реализации традиционно применяемого в подавляющем большинстве ГТД термодинамического цикла Брайтона (с адиабатическим сжатием и расширением, и теплоподводом к рабочему телу при постоянном давлении) затраты механической работы на сжатие воздуха (от 25 до 75%, в зависимости от степени теплоподвода и повышения давления в цикле), даже при большой величине термического кпд не позволяют обеспечить большую величину эффективного кпд. Причем возможности совершенствования работающих по этому циклу ГТД за счет повышения параметров рабочего процесса (температуры цикла, степени повышения давления в нем), а также увеличения кпд элементов, осуществляющих процессы сжатия, сгорания и расширения, практически исчерпаны. Повышение параметров для достижения приемлемого термического кпд вынуждает использовать жаропрочные материалы и применять методы активного охлаждения лопаточных турбин, что увеличивает и без того большую массу, обусловленную принципом их конструкции. В связи с этим одно-двухступенчатые роторы лопаточных турбин, применяемые в ГТД транспортных средств, обладают повышенной инерционностью, ухудшающей динамичность двигателя, а применение многоступенчатых роторов, обеспечивающих более полное использование энергии реактивной массы, тем более увеличивает массу и инерционность, и поэтому нецелесообразно. В результате тепловая и кинетическая энергия реактивной струи рабочего тела, оставшаяся после срабатывания в лопатках компрессорной, а затем рабочей турбины ГТД транспортных средств, для выполнения полезной работы более не используется и, в лучшем случае, рассеивается в атмосфере, если не требует применения систем глушения, дополнительно увеличивающих массу и уменьшающих полезную работу расширения цикла. The nature of energy conversion in turboshaft gas turbine engines (GTE) gives them certain advantages compared to piston ones: lower specific gravity per unit of power and overall dimensions, easy start-up in the cold season, increased power during engine operation in low-temperature conditions, work on various types and grades of fuel and reduction of toxicity of emissions, significantly fewer engine parts. The value of the efficiency of a gas turbine engine depends on their purpose, design schemes, and parameters of the thermodynamic cycle being implemented. Typical for the implementation of the traditionally used Brighton thermodynamic cycle (with adiabatic compression and expansion, and heat supply to the working fluid at constant pressure) traditionally used in the majority of gas turbine engines, the cost of mechanical work is to compress the air (from 25 to 75%, depending on the degree of heat supply and pressure increase in cycle), even with a large value of thermal efficiency, it is not possible to provide a large value of effective efficiency. Moreover, the possibilities of improving the gas turbine engine working on this cycle by increasing the parameters of the working process (cycle temperature, the degree of pressure increase in it), as well as increasing the efficiency of the elements that carry out the processes of compression, combustion and expansion, are practically exhausted. Increasing the parameters to achieve acceptable thermal efficiency forces the use of heat-resistant materials and the use of active cooling methods for blade turbines, which increases the already large mass due to the principle of their design. In this regard, the one-two-stage rotors of blade turbines used in the gas turbine engine of vehicles have increased inertia, worsening the dynamics of the engine, and the use of multi-stage rotors that provide more complete use of the reactive mass energy, all the more increases the mass and inertia, and therefore it is not practical. As a result, the thermal and kinetic energy of the reactive jet of the working fluid remaining after the vehicles in the blades of the compressor and then the turbine engine turbine is no longer used for useful work and, in the best case, is dissipated in the atmosphere if it does not require the use of jamming systems, further increasing mass and reducing the useful work of expanding the cycle.
Несколько лучше обстоит дело с использованием энергии рабочего тела, оставшейся после создания момента на валу, в турбореактивных двигателях (ТРД), используемых в качестве струйных движителей транспортных средств. Их эффективный кпд повышают за счет использования энергии рабочего тела, остающейся после привода турбокомпрессора, для создания реактивной тяги. При этом реактивную тягу увеличивают за счет более полного использования располагаемой энергии реактивной струи термодинамического контура для увеличения реактивной массы при одновременном снижении скорости ее истечения и уменьшении скоростных потерь реактивного выхлопа. Например, за счет эжектирования внешних масс атмосферного воздуха реактивной струей при установке эжекторного насадка на ТРД. Однако кпд этого процесса - параллельного присоединения дополнительных масс, в котором функцию активной струи выполняет стационарно истекающая реактивная струя, низок, поскольку коэффициент присоединения m (отношение присоединяемой массы воздуха к реактивной массе термодинамического контура) на начальных скоростях, когда в этом процессе возможен эффект увеличения тяги за счет эжекции атмосферного воздуха, незначительный, а после разгона при увеличении скорости набегающего потока воздуха прирост тяги снижается до нуля и даже уменьшает первоначальную тягу струйного движителя. В турбореактивных двухконтурных двигателях (ТРДД) за счет передачи части энергии внутреннего термодинамического контура вентилятору, сжимающему атмосферный воздух в наружном контуре для образования дополнительной реактивной массы, увеличивают количество присоединяемого воздуха и относительную скорость истечения увеличенной реактивной массы по сравнению с процессом присоединения в эжекторе. Причем эти двигатели можно адаптировать к условиям полета, изменяя степень двухконтурности m (отношение массы воздуха, присоединяемой через наружный контур, к реактивной массе внутреннего термодинамического контура) для повышения экономичности. Однако из-за большой величины механической работы сжатия цикла Брайтона ТРДД, также как и турбовальные ГТД, имеют низкий кпд термодинамического контура при большой массе турбокомпрессора газогенератора, а коэффициент m и кпд их струйного движителя меньше, чем у винтового или винтовентиляторного движителя, при незначительной разнице крейсерских скоростей полета, причем повышение их двухконтурности (при достигнутых экономически целесообразных в данном цикле предельных скоростях реактивной струи термодинамического контура), увеличивая тягу, будет дополнительно снижать скорость реактивной массы и уменьшать крейсерскую скорость, сужая сферу их применения. The situation is somewhat better with the use of the energy of the working fluid remaining after creating the moment on the shaft in turbojet engines (turbojet engines) used as jet propulsors of vehicles. Their effective efficiency is increased by using the energy of the working fluid remaining after the turbocharger drive to create reactive thrust. In this case, jet thrust is increased due to a more complete use of the available energy of the jet stream of the thermodynamic circuit to increase the reactive mass while reducing its flow rate and reducing the rate of loss of jet exhaust. For example, due to the ejection of external masses of atmospheric air by a jet stream when installing an ejector nozzle on a turbojet engine. However, the efficiency of this process - the parallel addition of additional masses, in which the stationary jet expiring is the active jet, is low because the coefficient of coupling m (the ratio of the attached mass of air to the reactive mass of the thermodynamic circuit) at initial speeds, when the effect of increased thrust is possible in this process due to atmospheric air ejection, it is insignificant, and after acceleration with an increase in the speed of the incoming air flow, the thrust growth decreases to zero and even decreases t initial thrust of the jet propulsion. In turbojet dual-circuit engines (turbojet engines), due to the transfer of part of the energy of the internal thermodynamic circuit to the fan, which compresses the atmospheric air in the external circuit to form additional reactive mass, the amount of connected air and the relative flow rate of the increased reactive mass are increased in comparison with the process of connection in the ejector. Moreover, these engines can be adapted to flight conditions by changing the bypass ratio m (the ratio of the mass of air connected through the external circuit to the reactive mass of the internal thermodynamic circuit) to increase efficiency. However, due to the large magnitude of the mechanical work of compression of the Brighton cycle, the turbojet engines, like turbojet engines, have a low efficiency of the thermodynamic circuit with a large mass of the turbocompressor of the gas generator, and the coefficient m and the efficiency of their jet propulsion is less than that of a screw or fan propulsion, with a slight difference cruising flight speeds, moreover, an increase in their double-circuit speed (at the maximum speed limits of the jet stream of the thermodynamic circuit that are economically feasible in this cycle), increasing traction will further reduce the speed of the reactive mass and reduce cruising speed, narrowing the scope of their application.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к способу преобразования энергии в силовой установке является способ с использованием радиальной центробежной турбины - струйного двигателя, описанный в статье "Комбинированный силовой агрегат + маховик". Автомобильная промышленность, 1996г. , 11, стр.11,12 и продолжение-1997г., 1, стр17., автор Некрасов В.Г. Вращающий момент на силовом валу ротора струйного двигателя получают за счет реактивной тяги, создаваемой реактивной массой продуктов сгорания, истекающей из струйного устройства, а для получения реактивной массы затрачивают энергию на сжатие атмосферного воздуха в компрессоре и его нагрев в камере сгорания. Однако, как и при использовании темодина-мического цикла Брайтона в других ГТД, кпд силового агрегата в этом способе не может быть высоким. The closest set of essential features to the method of converting energy in a power plant is the method using a radial centrifugal turbine - a jet engine, described in the article "Combined power unit + flywheel". Automotive industry, 1996 , 11, p. 11,12 and continuation-1997., 1, p. 17., Author Nekrasov V.G. The torque on the power shaft of the rotor of the jet engine is obtained due to jet propulsion created by the reactive mass of combustion products flowing out of the jet device, and to obtain the reactive mass, they spend energy to compress atmospheric air in the compressor and heat it in the combustion chamber. However, as with the use of Brighton's tempera-dynamic cycle in other gas turbine engines, the efficiency of the power unit in this method cannot be high.
В качестве прототипа другого варианта способа преобразования энергии в силовой установке используется способ, описанный в статье "АГТД. Конструктивные схемы". Автомобильная промышленность, 1996г., 6, стр. 16-21, автор Некрасов В.Г. В рассматриваемых схемах часть располагаемой энергии реактивной массы, оставшейся после создания момента на силовом валу, утилизируют с помощью теплообменника или газовой турбины с супермаховиком. Применение теплообменника увеличивает массу, а супермаховик требует сложной магнитной подвески ротора или сложной системы смазки подшипников. As a prototype of another variant of the method of energy conversion in a power plant, the method described in the article "AGTD. Structural schemes" is used. Automotive industry, 1996, 6, p. 16-21, author Nekrasov V.G. In the schemes under consideration, part of the available energy of the reactive mass remaining after creating the moment on the power shaft is disposed of using a heat exchanger or gas turbine with a super flywheel. The use of a heat exchanger increases mass, and a super-flywheel requires a complex magnetic rotor suspension or a complex bearing lubrication system.
Наиболее близкий аналог предлагаемого способа преобразования энергии в струйно-адаптивном двигателе описан в патенте России 2093715 от 20.10.1997г. , авторы Кондрашов Б.М., Саяпин В.В. Струйный двигатель является радиальной центробежной турбиной со 100% реактивностью, создающей момент на валу за счет реактивной массы, истекающей из струйных устройств. Основным преимуществом струйного двигателя при создании мощности, по сравнению с традиционно применяемыми лопаточными турбинами, является во много раз меньший момент инерции ротора, что дает возможность при его использовании получить более динамичную систему. Однако из-за скоростных потерь, составляющих значительную часть от располагаемой энергии реактивного выхлопа его струйных устройств, в качестве которых используют суживающиеся сопла или сопла Лаваля, струйный двигатель имеет низкий кпд. Кроме того, использование этих сопл вызывает потери энергии, связанные с перерасширением или недорасширением рабочего тела при изменении давления перед их критическим сечением, что еще больше снижает кпд и ограничивает сферу его применения. The closest analogue of the proposed method for converting energy in an adaptive jet engine is described in Russian patent 2093715 from 10.20.1997. , authors Kondrashov B.M., Sayapin V.V. The jet engine is a radial centrifugal turbine with 100% reactivity, creating a moment on the shaft due to the reactive mass flowing out of the inkjet devices. The main advantage of a jet engine when creating power, compared with traditionally used blade turbines, is many times less inertia of the rotor, which makes it possible to obtain a more dynamic system when using it. However, due to speed losses, which constitute a significant part of the available energy of the jet exhaust of its inkjet devices, which use narrowing nozzles or Laval nozzles, the jet engine has a low efficiency. In addition, the use of these nozzles causes energy losses associated with the over-expansion or under-expansion of the working fluid when the pressure changes before their critical section, which further reduces the efficiency and limits its scope.
В дальнейшем изложении под струйно-адаптивным двигателем будем понимать такой двигатель, в котором для достижения оптимальной экономичности при создании мощности в условиях многорежимного применения управляют величиной и термодинамическими характеристиками реактивной массы за счет изменения количества и параметров струйных устройств, задействованных в процессе ее создания, и изменения параметров процесса присоединения дополнительных масс. In the following presentation, by an adaptive jet engine we mean an engine in which, in order to achieve optimal efficiency when creating power in multi-mode applications, the magnitude and thermodynamic characteristics of the reactive mass are controlled by changing the number and parameters of the jet devices involved in its creation and changing parameters of the process of joining additional masses.
В предлагаемом способе преобразования энергии используется термодинамический цикл с подводом тепла при постоянном объеме, который позволяет получить более высокий кпд и удельную мощность ГТД. Реализуют этот цикл в газогенераторах на базе камер периодического сгорания. Наиболее близкий аналог способа преобразования энергии в газогенераторе рассмотрен в работе "Оптимизация фазораспределения в ГТД периодического сгорания". Изв. ВУЗов. Машиностроение. 1993 г. 10-12. Стр. 44-48. В процессе сгорания в замкнутом объеме камер периодического сгорания в каждом термодинамическом цикле повышается давление и увеличивается располагаемая работа расширения продуктов сгорания. Известные схемы организации процесса сгорания в этих камерах достаточно сложны в связи с необходимостью согласования продолжительности процессов наполнения, сгорания и расширения газа с фазораспределением, т.е. с моментами открытия и закрытия клапанов для обеспечения оптимального кпд газогенератора на различных режимах, а кроме того, они не обеспечивают заданную амплитуду и продолжительность импульсов рабочего тела при изменении частоты термодинамических циклов. The proposed method of energy conversion uses a thermodynamic cycle with heat supply at a constant volume, which allows to obtain a higher efficiency and specific power of a gas turbine engine. This cycle is implemented in gas generators based on periodic combustion chambers. The closest analogue of the method of energy conversion in a gas generator is considered in the work "Optimization of phase distribution in gas turbine engine of periodic combustion". Izv. Universities. Engineering. 1993 10-12. Page 44-48. During combustion in a closed volume of the periodic combustion chambers, in each thermodynamic cycle the pressure rises and the available work of expanding the combustion products increases. Known schemes for organizing the combustion process in these chambers are quite complex due to the need to coordinate the duration of the processes of filling, combustion and expansion of gas with phase distribution, i.e. with the moments of opening and closing the valves to ensure optimal efficiency of the gas generator in various modes, and in addition, they do not provide the specified amplitude and duration of the pulses of the working fluid when changing the frequency of thermodynamic cycles.
Технической задачей данной группы изобретений является создание эффективных способов преобразования энергии, обеспечивающих высокий кпд при создании мощности на различных режимах работы, расширение функционального назначения и взаимодействия основных элементов, участвующих в термодинамическом цикле ГТД, с целью повышения удельной мощности и экологичности при одновременном выполнении силовой установкой, двигателем и газогенератором дополнительных функций, расширяющих сферы их применения. The technical task of this group of inventions is the creation of effective energy conversion methods that provide high efficiency when creating power at various operating modes, expanding the functional purpose and interaction of the main elements involved in the thermodynamic cycle of a gas turbine engine, in order to increase specific power and environmental friendliness while simultaneously performing a power plant, engine and gas generator of additional functions that expand the scope of their application.
Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи в части одного варианта способа преобразования энергии в силовой установке, заключается в: увеличении мощности на силовом валу за счет организации процесса последовательного присоединения дополнительных масс при одновременном уменьшении затрат энергии на сжатие и нагрев атмосферного воздуха, а также уменьшении потерь на кпд устройств, осуществляющих эти процессы, потерь кинетической энергии реактивного выхлопа и потерь тепла, рассеивающегося с выхлопными газами в атмосфере; оптимизации затрат энергии на различных режимах работы за счет изменения количества и параметров устройств для создания объединенной реактивной массы, тяги и вращающего момента на валу с одновременным дополнительным снижением скоростных и тепловых потерь реактивного выхлопа на конкретном режиме; оптимизации затрат энергии и сохранении экологичности на переходных режимах работы при регулировании мощности за счет изменения периодичности сгорания без изменения количества топлива в термодинамическом цикле и при повышении экономичности на установившемся режиме; уменьшении потерь энергии за счет уменьшения кориолисовых сил; снижении инерционной массы и уменьшении необходимой жаропрочности турбинных лопаток за счет снижения температуры объединенной реактивной массы; увеличении мощности силовой установки при преодолении пиковых нагрузок за счет возможности использования дополнительных автономных источников энергии; утилизации и дополнительном использовании для выполнения полезной работы кинетической энергии объединенной реактивной массы, оставшейся после создания момента на силовом валу; использовании части потенциальной энергии продуктов сгорания, полученной за счет сгорания топлива в замкнутом объеме для сжатия воздуха; упрощении и повышении надежности в работе силовой установки за счет сжатия воздуха в струйном компрессоре; улучшении использования тепловой энергии от сгорания топлива за счет нагрева предварительно сжатого атмосферного воздуха в процессе охлаждения проточного тракта с последующим выполнением полезной работы при расширении; предотвращении рассеивания тепловой энергии от сгорания топлива через теплопроводные элементы конструкции в наружную среду за счет нагрева рабочего тела второго термодинамического контура через теплопроводные стенки основного термодинамического контура; упрощении и повышении надежности в работе силовой установки за счет уменьшения разности скоростей между внутренними и наружными кольцами подшипников силового вала, увеличивающего их ресурс и работоспособность без применения систем принудительной смазки; повышении экономичности и удельной мощности силовой установки, а также получении дополнительных преимуществ при ее компоновке для привода различных видов транспортных средств при применении биротативной турбины с дифференциальной передачей для использования кинетической энергии реактивной струи вращающегося соплового аппарата, остающейся после создания момента на силовом валу струйно-адаптивного двигателя; уменьшении массы воздуха, необходимой для создания реактивной массы, за счет образования замкнутого термодинамического контура и использования отработавших газов в качестве дополнительно присоединяемой массы; повышении качества нейтрализации выхлопных газов за счет увеличения времени контактирования с катализатором отработавших газов и использовании в качестве катализаторов в процессе нейтрализации не редкоземельных и благородных металлов, а широко распространенных недорогих материалов; снижении шумового эффекта при выпуске отработавших газов до нормативных требований без применения дополнительных внешних систем глушения. The technical result that provides a solution to the problem in part of one version of the method of converting energy in a power plant is to: increase the power on the power shaft by organizing the process of sequential connection of additional masses while reducing energy costs for compression and heating of atmospheric air, as well as reducing losses on the efficiency of devices carrying out these processes, losses of kinetic energy of jet exhaust and losses of heat dissipated with exhaust gases in at Mosfere; optimization of energy costs in various operating modes by changing the number and parameters of devices to create a combined reactive mass, thrust and torque on the shaft with a simultaneous additional reduction in speed and heat losses of jet exhaust in a specific mode; optimizing energy costs and maintaining environmental friendliness in transient modes of operation during power control by changing the frequency of combustion without changing the amount of fuel in the thermodynamic cycle and while increasing efficiency in a steady state; reducing energy loss by reducing Coriolis forces; reducing inertial mass and reducing the necessary heat resistance of turbine blades by lowering the temperature of the combined reactive mass; increasing the power of the power plant while overcoming peak loads due to the possibility of using additional autonomous energy sources; utilization and additional use of kinetic energy of the combined reactive mass remaining after creating the moment on the power shaft to perform useful work; using part of the potential energy of the combustion products obtained by burning fuel in a closed volume to compress air; simplifying and improving the reliability of the power plant by compressing the air in the jet compressor; improving the use of thermal energy from fuel combustion by heating pre-compressed atmospheric air during the cooling of the flow path with the subsequent performance of useful work during expansion; preventing the dissipation of thermal energy from fuel combustion through heat-conducting structural elements to the external environment by heating the working fluid of the second thermodynamic circuit through the heat-conducting walls of the main thermodynamic circuit; simplifying and improving the reliability of the power plant by reducing the speed difference between the inner and outer rings of the bearings of the power shaft, increasing their life and performance without the use of forced lubrication systems; improving the efficiency and specific power of the power plant, as well as obtaining additional advantages when it is designed to drive various types of vehicles using a biotic turbine with differential transmission to use the kinetic energy of the jet of a rotating nozzle, which remains after creating a moment on the power shaft of the jet adaptive engine ; reducing the air mass necessary to create a reactive mass due to the formation of a closed thermodynamic circuit and the use of exhaust gases as an additional mass to be connected; improving the quality of exhaust gas neutralization by increasing the contact time with the exhaust gas catalyst and using not rare earth and noble metals as catalysts in the neutralization process, but widespread inexpensive materials; reducing the noise effect during exhaust emissions to regulatory requirements without the use of additional external silencing systems.
Сущность изобретения в части одного варианта способа преобразования энергии в силовой установке заключается в следующем. Способ преобразования энергии в силовой установке, при котором вращающий момент на силовом валу ротора струйного двигателя получают за счет реактивной тяги, создаваемой реактивной массой продуктов сгорания, истекающей по меньшей мере из одного струйного устройства, а для получения реактивной массы затрачивают энергию на сжатие атмосферного воздуха в компрессоре и его нагрев в камере сгорания, причем за счет повышения температуры в процессе сгорания в замкнутом объеме камеры периодического сгорания в каждом термодинамическом цикле в несколько раз, по сравнению с потенциальной энергией топливовоздушной смеси, увеличивают потенциальную энергию продуктов сгорания, которые затем направляют в струйные устройства вращающегося соплового аппарата эжекторного типа, расположенного по меньшей мере на одном уровне внешней части рабочего колеса по меньшей мере одной ступени ротора струйно-адаптивного двигателя силовой установки, для преобразования полученной потенциальной энергии в кинетическую энергию импульса сверхзвуковой реактивной струи, истекающей из струйного устройства в устройство присоединения дополнительных масс этого соплового аппарата и создающей в каждом термодинамическом цикле, вслед за движущейся в этом устройстве со сверхзвуковой скоростью газовой массой продуктов сгорания, разрежение, которое используют для подачи в это же устройство дополнительных газовых масс и осуществления процесса их последовательного присоединения в промежутках между импульсами, в котором эти дополнительные массы ускоряют за счет передачи им части энергии импульсов реактивной струи продуктов сгорания и получают объединенную реактивную массу, создающую реактивную тягу и вращающий момент на валу, при этом пропорционально повышению давления в процессе сгорания и величине коэффициента присоединения дополнительных масс m уменьшают затраты энергии на сжатие воздуха в компрессоре и его нагрев в камере сгорания. The invention in part of one variant of the method of energy conversion in a power plant is as follows. A method of converting energy in a power plant, in which the torque on the power shaft of the rotor of the jet engine is obtained due to jet propulsion generated by the reactive mass of combustion products flowing out of at least one jet device, and energy is used to compress atmospheric air to produce the reactive mass the compressor and its heating in the combustion chamber, and by increasing the temperature during the combustion process in a closed volume of the periodic combustion chamber in each thermodynamic cycle in several times, compared with the potential energy of the air-fuel mixture, increase the potential energy of the combustion products, which are then sent to the jet devices of a rotating nozzle apparatus of an ejector type located at least at one level on the outer part of the impeller of at least one rotor stage of the jet adaptive engine power plant, for converting the received potential energy into the kinetic energy of the pulse of a supersonic jet jet flowing out of the jet mouth properties in the device for joining the additional masses of this nozzle apparatus and creating, in each thermodynamic cycle, following the gas mass of the combustion products moving in this device at supersonic speed, the vacuum that is used to supply additional gas masses to the same device and carry out the process of sequentially connecting them to gaps between pulses, in which these additional masses are accelerated by transferring to them part of the energy of the pulses of the jet of combustion products and uchayut combined reactive mass, which creates the torque reaction arm and torque on the shaft, wherein the proportional increase in pressure in the combustion process and the amount of addition of extra weight factor m is reduced by the air compression energy costs in the compressor and heating it in the combustion chamber.
В частных случаях реализации способа
Для получения необходимого момента на валу ротора струйно-адаптивного двигателя управляют силой реактивной тяги, изменяя количество и параметры струйных устройств с устройствами присоединения, за счет подключения через отдельные каналы к каждому устройству или к группам устройств, соответствующих по своим параметрам заданному режиму работы, камер периодического сгорания и источников дополнительных масс для изменения величины и скорости объединенной реактивной массы.In special cases, the implementation of the method
To obtain the necessary moment on the rotor shaft of the jet-adaptive engine, the jet thrust force is controlled by changing the number and parameters of inkjet devices with connection devices, by connecting through separate channels to each device or groups of devices corresponding in their parameters to a given operating mode, periodic cameras combustion and sources of additional masses to change the magnitude and speed of the combined reactive mass.
Для получения необходимого момента на валу ротора струйно-адаптивного двигателя управляют силой реактивной тяги, изменяя частоту термодинамических циклов в камерах периодического сгорания и, соответственно, массу и термодинамические характеристики подаваемых в единицу времени продуктов сгорания, параметры процессов присоединения и коэффициенты присоединения дополнительных масс m, задействованных в процессе создания объединенной реактивной массы устройств, для изменения величины и скорости объединенной реактивной массы. При этом в процессе сгорания не изменяют количество топлива в составе топливовоздушной смеси, а на установившемся режиме увеличивают степень сжатия воздуха, обедняя топливовоздушную смесь. To obtain the required moment on the rotor shaft of the jet-adaptive engine, the reactive thrust force is controlled by changing the frequency of thermodynamic cycles in the periodic combustion chambers and, accordingly, the mass and thermodynamic characteristics of the combustion products supplied per unit time, the parameters of the coupling processes and the coupling coefficients of the additional masses m involved in the process of creating a combined reactive mass of devices to change the magnitude and speed of the combined reactive mass. Moreover, during the combustion process, the amount of fuel in the composition of the air-fuel mixture does not change, but in the steady state, the air compression ratio is increased, depleting the air-fuel mixture.
Момент на валу ротора струйно-адаптивного двигателя получают за счет истечения объединенной реактивной массы из вращающегося соплового аппарата по меньшей мере одной ступени ротора и одновременного воздействия объединенной реактивной массой из неподвижного соплового аппарата на лопатки по меньшей мере одной лопаточной ступени этого же ротора. The moment on the rotor shaft of the jet adaptive engine is obtained due to the expiration of the combined reactive mass from the rotating nozzle apparatus of at least one rotor stage and the simultaneous action of the combined reactive mass from the stationary nozzle apparatus on the blades of at least one blade stage of the same rotor.
Одновременно с объединенной реактивной массой, полученной в процессе последовательного присоединения дополнительных масс, для создания момента на силовом валу струйно-адаптивного двигателя используют также реактивную массу, полученную другим способом, например при стационарном истечении рабочего тела из реактивных сопл или полученную в процессе параллельного присоединения дополнительных масс за счет их эжектирования стационарно истекающей реактивной струей. Simultaneously with the combined reactive mass obtained in the process of sequential addition of additional masses, to create a moment on the power shaft of the jet-adaptive engine, one also uses a reactive mass obtained in another way, for example, during stationary expiration of a working fluid from jet nozzles or obtained in the process of parallel addition of additional masses due to their ejection by a stationary flowing jet.
Воздух сжимают в компрессоре динамического принципа действия за счет части располагаемой кинетической энергии объединенной реактивной массы, остающейся после создания момента на валу струйно-адаптивного двигателя. Эту энергию утилизируют, направляя струю для воздействия на лопатки, по меньшей мере одной турбины, ротор которой кинематически не связан с силовым валом и, преобразуя в кинетическую энергию его вращения, обеспечивают привод компрессора. The air is compressed in the compressor of the dynamic principle of operation due to the part of the available kinetic energy of the combined reactive mass remaining after creating a moment on the shaft of the jet adaptive engine. This energy is utilized by directing the jet to act on the blades of at least one turbine, the rotor of which is kinematically not connected to the power shaft and, converting into kinetic energy of its rotation, provide a compressor drive.
Воздух сжимают в компрессоре объемного принципа действия за счет части прироста потенциальной энергии продуктов сгорания, полученного в процессе сгорания топлива в замкнутом объеме камеры периодического сгорания. За счет частичного расширения продуктов сгорания внутри объема камеры сгорания перемещают ее золотниковый клапан и, воздействуя им на поршень компрессора, сжимают пружину, а также воздух, находящийся в объеме перед поршнем, и создают разрежение в объеме за двигающимся поршнем для поступления атмосферного воздуха. В конце этого хода поршня из камеры сгорания выпускают продукты сгорания, а из компрессора - сжатый воздух для их расширения в струйных устройствах, затем золотниковый клапан и поршень компрессора возвращают в первоначальное положение за счет энергии, аккумулированной пружиной. Во время обратного хода поршня сжимают поступивший воздух, который используют для образования топливовоздушной смеси следующего термодинамического цикла. The air is compressed in a volumetric principle compressor due to part of the increase in potential energy of the combustion products obtained in the process of fuel combustion in a closed volume of the periodic combustion chamber. Due to the partial expansion of the combustion products within the volume of the combustion chamber, its slide valve is moved and, acting on the compressor piston, compresses the spring, as well as the air in the volume in front of the piston, and creates a vacuum in the volume behind the moving piston for atmospheric air. At the end of this piston stroke, combustion products are discharged from the combustion chamber, and compressed air is released from the compressor to expand them in jet devices, then the spool valve and compressor piston are returned to their original position due to the energy accumulated by the spring. During the return stroke, the incoming air is compressed, which is used to form the air-fuel mixture of the next thermodynamic cycle.
Воздух сжимают в струйном компрессоре, образуя смесь дополнительных масс воздуха с продуктами сгорания из камеры сгорания, за счет кинетической энергии которых эти дополнительные массы ускоряют и объединяют в одном потоке. При торможении потока получают сжатую газовую смесь для использования при расширении в струйных устройствах и в качестве компонента топливовоздушной смеси с пропорцией окислителя и продуктов сгорания, обеспечивающей сгорание топлива и уменьшение количества окислов азота в продуктах сгорания камер периодического сгорания основного термодинамического контура, а также камеры сгорания струйного компрессора. The air is compressed in a jet compressor, forming a mixture of additional air masses with combustion products from the combustion chamber, due to the kinetic energy of which these additional masses accelerate and combine in one stream. When the flow is inhibited, a compressed gas mixture is obtained for use in expansion in jet devices and as a component of an air-fuel mixture with a proportion of oxidizing agent and combustion products, which provides fuel combustion and a decrease in the amount of nitrogen oxides in the combustion products of the periodic combustion chambers of the main thermodynamic circuit, as well as the jet combustion chamber compressor.
В каждом термодинамическом цикле объединенную реактивную массу получают при использовании в процессе последовательного присоединения дополнительных масс энергии одного импульса реактивной струи продуктов сгорания из камеры периодического сгорания и энергии по меньшей мере одного импульса предварительно сжатого атмосферного воздуха или других газов, которые через расчетный промежуток времени направляют вслед за продуктами сгорания для увеличения температуры и потенциальной энергии этих газов перед расширением и одновременного снижения температуры проточного тракта термодинамического контура. In each thermodynamic cycle, the combined reactive mass is obtained by using additional masses of energy from one pulse of the jet of products of combustion from the periodic combustion chamber and the energy of at least one pulse of pre-compressed atmospheric air or other gases, which are sent after a calculated time interval after combustion products to increase the temperature and potential energy of these gases before expansion and simultaneously with lowering the temperature of the flow path of the thermodynamic circuit.
Энергию от сгорания топлива в камерах периодического сгорания основного термодинамического контура используют, направляя по дополнительному - второму термодинамическому контуру, каналы которого расположены параллельно каналам основного контура, рабочее тело из другого источника, например, атмосферный воздух или сжатый воздух, или другие газы, имеющие температуру, близкую к температуре окружающей среды, для контакта с теплопередающей поверхностью стенок термонапряженных элементов конструкции, через которые его нагревают, одновременно охлаждая эти стенки, выполняющие функции нагревателя рабочего тела при постоянном давлении. The energy from the combustion of fuel in the periodic combustion chambers of the main thermodynamic circuit is used, directing along an additional - second thermodynamic circuit, the channels of which are parallel to the channels of the main circuit, the working fluid from another source, for example, atmospheric air or compressed air, or other gases having a temperature close to the ambient temperature, for contact with the heat transfer surface of the walls of thermally stressed structural elements through which it is heated, simultaneously but cooling these walls, performing the functions of a heater of the working fluid at constant pressure.
Для подачи рабочего тела во второй термодинамический контур используют кинетическую энергию реактивной массы, истекающей из струйных устройств струйно-адаптивного двигателя и создающей разрежение на входе в устройства присоединения дополнительных масс, за счет которого рабочее тело, например атмосферный воздух, поступает в это устройство присоединения для образования объединенной реактивной массы, причем во время движения по радиальным каналам вращающегося ротора его сжимают за счет центробежной силы. To supply the working fluid to the second thermodynamic circuit, the kinetic energy of the reactive mass flowing out from the jet devices of the jet adaptive engine and creating a vacuum at the inlet of the additional mass connecting devices is used, due to which the working fluid, for example atmospheric air, enters this connecting device to form the combined reactive mass, and while moving along the radial channels of the rotating rotor, it is compressed due to centrifugal force.
В зависимости от величины коэффициента присоединения в процессе последовательного присоединения дополнительных масс снижают температуру, а также скорость истечения объединенной реактивной массы и скорость вращения ротора струйно-адаптивного двигателя на установившемся режиме до расчетного уровня, при котором обеспечивают необходимое снижение термонапряженности проточного тракта и работоспособность подшипников силового вала без применения системы принудительной смазки. Depending on the magnitude of the attachment coefficient during the sequential addition of additional masses, the temperature is reduced, as well as the flow rate of the combined reactive mass and the rotational speed of the rotor of the jet-adaptive engine at steady state to a design level at which they provide the necessary reduction in thermal stress of the flow path and the operability of the power shaft bearings without the use of a forced lubrication system.
Подшипники силового вала закрепляют на валу лопаточной турбины, которую используют для утилизации кинетической энергии объединенной реактивной массы, оставшейся после создания момента на валу струйно-адаптивного двигателя, причем эти валы располагают соосно один внутри другого и вращают в одну сторону для уменьшения расчетной скорости вращения подшипников на установившемся режиме за счет уменьшения разности скоростей между их наружными и внутренними кольцами. The bearings of the power shaft are fixed on the shaft of the blade turbine, which is used to utilize the kinetic energy of the combined reactive mass remaining after creating a moment on the shaft of the jet adaptive engine, and these shafts are aligned coaxially inside each other and rotate in one direction to reduce the estimated speed of rotation of the bearings on steady state by reducing the speed difference between their outer and inner rings.
Часть располагаемой кинетической энергии объединенной реактивной массы, остающуюся после создания тяги вращающимся сопловым аппаратом предыдущей ступени ротора струйно-адаптивного двигателя, утилизируют, разворачивая струю в направляющем аппарате и направляя на лопатки следующей лопаточной ступени для получения дополнительного момента на валу. Part of the available kinetic energy of the combined reactive mass remaining after the thrust by the rotating nozzle apparatus of the previous stage of the rotor of the jet adaptive engine creates thrust, is disposed by unrolling the jet in the guide apparatus and directing it to the blades of the next blade stage to obtain additional torque on the shaft.
Часть располагаемой кинетической энергии объединенной реактивной массы, остающуюся после создания момента на валу струйно-адаптивного двигателя, утилизируют, при этом струей воздействуют на лопатки ротора первой ступени биротативной турбины, который вращают в противоположную сторону и кинематически связывают с валом ротора струйно-адаптивного двигателя через дифференциальную планетарную передачу с передаточным числом, обеспечивающим расчетное уменьшение окружной скорости лопаток первой ступени биротативной турбины по отношению к окружной скорости вращающегося соплового аппарата струйно-адаптивного двигателя, для увеличения силы воздействия струи на лопатки биротативной турбины и момента на валу ротора ее первой ступени. Этот момент через дифференциальную планетарную передачу суммируют с моментом, создаваемым на валу ротора струйно-адаптивного двигателя. Кроме того, на выходном валу водила этой планетарной передачи располагают, по меньшей мере, одноступенчатый ротор второй ступени биротативной турбины, вращающийся в сторону, противоположную вращению первой ступени. Момент, образованный при воздействии струи на ее лопатки, также суммируют, объединяя через дифференциальную планетарную передачу все три потока мощности в один и обеспечивая оптимальное соотношение увеличения силы воздействия струй на лопатки ступеней биротативной турбины с кпд этих ступеней в зависимости от их скорости вращения, при этом суммарную мощность передают потребителю через один или одновременно несколько выходных валов. Part of the available kinetic energy of the combined reactive mass remaining after creating the moment on the shaft of the jet adaptive engine is disposed of, while the jet acts on the rotor blades of the first stage of the biotational turbine, which is rotated in the opposite direction and kinematically coupled to the rotor shaft of the jet adaptive engine through the differential planetary gear with a gear ratio providing a calculated reduction in the peripheral speed of the blades of the first stage of the biotational turbine with respect to to the peripheral speed of the rotating nozzle apparatus of the jet adaptive engine, to increase the force of the jet on the blades of the biotational turbine and the moment on the rotor shaft of its first stage. This moment through the differential planetary gear is summed up with the moment created on the rotor shaft of the jet adaptive engine. In addition, at least one single-stage rotor of the second stage of the biotational turbine is located on the output shaft of this planetary gear carrier, rotating in the direction opposite to the rotation of the first stage. The moment formed by the action of the jet on its blades is also summarized by combining all three power flows into one through a differential planetary gear and providing the optimal ratio of the increase in the force of the jets on the blades of the steps of the biotic turbine with the efficiency of these stages depending on their rotation speed, while the total power is transmitted to the consumer through one or several output shafts at the same time.
Суммарную мощность, образованную на выходном валу водила дифференциальной планетарной передачи, передают потребителю через редуктор с передаточным числом, обеспечивающим дополнительное увеличение момента на выходном валу и снижение скорости его вращения на установившемся режиме до расчетной величины. The total power generated on the output shaft of the carrier of the differential planetary gear is transmitted to the consumer through a gearbox with a gear ratio that provides an additional increase in torque on the output shaft and a decrease in its rotation speed at steady state to the calculated value.
Суммарную мощность, образованную на выходном валу водила дифференциальной планетарной передачи, через центральную шестерню входного вала дополнительной дифференциальной планетарной передачи и ее сателлиты передают на ротор первой ступени дополнительной биротативной турбины, а через вал водила - на закрепленный на нем ротор второй ступени этой турбины. За счет передаточного числа снижают и синхронизируют скорости вращения роторов и увеличивают момент на их валах, а за счет оставшейся кинетической энергии объединенной реактивной массы, истекающей из лопаток второй ступени предыдущей биротативной турбины и воздействующей на лопатки обеих ступеней дополнительной биротативной турбины, создают дополнительный суммарный момент на валах ее роторов. Для передачи мощности потребителю в качестве выходных валов используют один, например, для привода лопастей воздушного винта, однорядного винтовентилятора, или одновременно оба - двухрядного винтовентилятора. При этом кинетическую энергию их вращения преобразуют в кинетическую энергию реактивной струи, создающей реактивную тягу силовой установки как движителя. The total power generated on the output shaft of the differential planetary gear carrier is transmitted through the central gear of the input shaft of the additional differential planetary gear and its satellites to the rotor of the first stage of the additional biotational turbine, and through the carrier shaft to the rotor of the second stage of this turbine mounted on it. Due to the gear ratio, the rotor speeds are reduced and synchronized and the moment on their shafts is increased, and due to the remaining kinetic energy of the combined reactive mass flowing from the second stage blades of the previous biotative turbine and acting on the blades of both stages of the additional biotic turbine, they create an additional total moment for the shafts of her rotors. To transfer power to the consumer, one of the output shafts is used, for example, to drive propeller blades, a single-row rotor fan, or both at the same time - a double-row rotor fan. In this case, the kinetic energy of their rotation is converted into the kinetic energy of the jet stream, which creates the jet propulsion of the power plant as a propulsion device.
При истечении объединенной реактивной массы из последней ступени биротативной турбины, например центробежной, ее направляют по каналам, расположенным внутри лопастей вентилятора или винтовентилятора, закрепленного на выходном валу водила дополнительной дифференциальной передачи, для образования реактивной тяги, при истечении из их периферийной части, и дополнительного вращающего момента. When the combined reactive mass expires from the last stage of the biotational turbine, for example, centrifugal, it is guided through the channels located inside the fan blades or fan rotor, mounted on the output shaft of the additional differential gear carrier, to form reactive thrust when it flows out of their peripheral part, and additional rotational moment.
Объединенную реактивную массу, кинетическую энергию которой использовали для выполнения полезной работы, используют в следующих термодинамических циклах в качестве дополнительных масс. Для этого выхлопной канал силовой установки соединяют с входом устройств присоединения, образуя замкнутый термодинамический контур, в котором под действием разрежения, получаемого за счет кинетической энергии струй, истекающих из струйных устройств в камеры присоединения дополнительных масс, отработавшие в предыдущих циклах газы, движущиеся по выхлопному каналу в наружную среду, поступают в устройства присоединения и образуют объединенную с продуктами сгорания данного цикла реактивную массу. При увеличении суммарной массы отработавших газов в замкнутом термодинамическом контуре за счет продуктов сгорания в наружную среду через выхлопной канал вытесняют их излишки, масса которых от суммарной объединенной реактивной массы термодинамического цикла, создающей момент на силовом валу, составляет часть, равную 1/m, где m - величина коэффициента присоединения дополнительных масс. The combined reactive mass, the kinetic energy of which was used to perform useful work, is used in the following thermodynamic cycles as additional masses. To do this, the exhaust channel of the power plant is connected to the input of the connection devices, forming a closed thermodynamic circuit in which under the action of rarefaction obtained due to the kinetic energy of the jets flowing from the jet devices into the accession chambers of additional masses, the gases exhausted in previous cycles moving along the exhaust channel into the external environment, they enter the connection devices and form a reactive mass combined with the products of combustion of this cycle. With an increase in the total mass of exhaust gases in a closed thermodynamic circuit due to the products of combustion, the excess is displaced through the exhaust channel through the exhaust channel, the mass of which from the total combined reactive mass of the thermodynamic cycle, which creates a moment on the power shaft, is 1 / m, where m - the value of the coefficient of accession of additional masses.
За счет кинетической энергии реактивной струи, создающей разрежение на входе в устройство присоединения дополнительных масс, образуют циклически повторяющееся круговое движение отработавших газов в замкнутом термодинамическом контуре, в котором осуществляют их механическую очистку с помощью фильтра и/или нейтрализацию каталитическим нейтрализатором для снижения эмиссии токсичных веществ, при этом за счет повторения циклов прохождения через них отработавших газов улучшают качество очистки и/или повышают эффективность нейтрализации выхлопных газов. Due to the kinetic energy of the jet stream, which creates a vacuum at the entrance to the device for attaching additional masses, they form a cyclically repeating circular motion of the exhaust gases in a closed thermodynamic circuit, in which they are mechanically cleaned with a filter and / or neutralized by a catalytic converter to reduce the emission of toxic substances, at the same time, by repeating the cycles of passage of exhaust gases through them, they improve the quality of cleaning and / or increase the efficiency of neutralization and exhaust.
При использовании устройств присоединения дополнительных масс, лопаточных ступеней ротора струйно-адаптивного двигателя и/или лопаточных турбин, выполняющих полезную работу за счет кинетической энергии реактивной массы, истекающей из струйных устройств, а также использовании замкнутого термодинамического контура, постепенно снижают скорость сверхзвуковых импульсов реактивных струй продуктов сгорания до расчетного уровня, обеспечивающего снижение шумового эффекта при выпуске отработавших газов в атмосферу до нормативных требований без применения дополнительных внешних систем глушения. When using devices for connecting additional masses, blade stages of the rotor of the jet-adaptive engine and / or blade turbines that perform useful work due to the kinetic energy of the reactive mass flowing from the jet devices, as well as using a closed thermodynamic circuit, the speed of supersonic pulses of jet jets of products is gradually reduced combustion to a design level that provides a reduction in sound effect when exhaust gases are released into the atmosphere to regulatory requirements s without the use of additional external systems jamming.
Мощность на выходном валу силовой установки обеспечивают за счет совместного применения струйно-адаптивного двигателя и по меньшей мере одного двигателя другого принципа действия, например электродвигателя, при этом включают их в работу совместно или автономно. The power on the output shaft of the power plant is provided through the combined use of a jet adaptive engine and at least one engine of a different operating principle, for example an electric motor, and they are included in the operation together or independently.
Мощность на выходном валу силовой установки обеспечивают, используя для получения активной струи, истекающей в процессе последовательного присоединения из струйных устройств соплового аппарата, наряду с продуктами сгорания, сжатый атмосферный воздух, который направляют из пневмоаккумулятора через механическое или пневматическое устройство, обеспечивающее его подачу к критическому сечению реактивных сопл в импульсном режиме. The power on the output shaft of the power plant is provided, using compressed air, which is sent from the pneumatic accumulator through a mechanical or pneumatic device, which supplies it to the critical section, to obtain the active jet flowing out during the sequential connection of the nozzle apparatus from the jet devices jet nozzles in a pulsed mode.
Мощность струйно-адаптивного двигателя силовой установки регулируют, изменяя частоту импульсов реактивной струи, выполняющей функцию активной в процессе последовательного присоединения дополнительных масс за счет изменения частоты циклов сгорания в камерах периодического сгорания и /или за счет изменения частоты импульсной подачи сжатого воздуха. The power of the jet-adaptive engine of the power plant is regulated by changing the frequency of the pulses of the jet, which is active during the sequential addition of additional masses by changing the frequency of the combustion cycles in the periodic combustion chambers and / or by changing the frequency of the pulsed supply of compressed air.
Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи в части другого варианта способа преобразования энергии в силовой установке, заключается в: повышении эффективности использования кинетической энергии реактивной струи, остающейся после образования момента на силовом валу силовой установки, путем ее утилизации, преобразования, накопления и расходования в необходимый момент для выполнения полезной работы; снижении расхода топлива, улучшении экологических характеристик и увеличении мощности силовой установки в моменты пиковых нагрузок за счет использования утилизированной и аккумулированной энергии; использовании удельной мощности аккумулятора кинетической энергии при первоначальном накоплении энергии инерционной массой для обеспечения продолжительной работы силовой установки без сжигания топлива и выхлопов продуктов сгорания; уменьшении затрат энергии в дискретном процессе сжатия атмосферного воздуха в центробежном компрессоре и расходовании сжатого воздуха в заданном режиме при одновременном выполнении ротором компрессора дополнительной функции накопителя и источника энергии для осуществления сжатия; увеличении скорости вращения центробежного компрессора без замены подшипников вала его ротора на более скоростные и без применения систем принудительной смазки при снижении скорости турбины, приводящей его во вращение, и увеличении силы воздействия реактивной струи на ее лопатки; повышении экономичности и экологичности, особенно при городском режиме движения, за счет создания условий для ускорения транспортного средства в начале его движения без затрат энергии на поддержание скорости вращения силового вала на режиме "холостого хода" при уменьшении времени, необходимого для ускорения; уменьшении расхода топлива за счет рекуперации энергии, затраченной при разгоне транспортного средства, ее накоплении инерционной массой, преобразовании и использовании в необходимый момент; уменьшении расхода окислителя для сжигания топлива при работе силовой установки под водой за счет сжатия газов, отработавших в предыдущих циклах, и использования их в качестве дополнительно присоединяемой массы в следующем цикле вместо атмосферного воздуха при создании объединенной реактивной массы в процессе последовательного присоединения при повышенном давлении в термодинамическом контуре; увеличении объема полезной работы, выполняемой за счет потенциальной энергии отработавших газов после их стравливания под давлением из замкнутого термодинамического контура с последующим расширением, выполнением полезной работы и выбросом в наружную среду с меньшим давлением; увеличении ресурса работы под водой за счет использования энергии, накапливаемой инерционной массой для преобразования в электрическую энергию и получения путем гидролиза водорода и кислорода для осуществления термодинамических циклов; снижении токсичности выхлопных газов за счет повышения скорости химических реакций в процессе нейтрализации отработавших газов при повышенном давлении и увеличенном времени контактирования реагентов с катализатором; повышении экологичности, эффективности использования энергии и расширении сфер применения силовой установки за счет одновременной выработки "холода" и мощности на силовом валу без выброса отработавших газов в наружную среду; увеличении момента на силовом валу при одновременном охлаждении присоединяемых масс атмосферного воздуха для использования "холода" потребителями и утилизации оставшейся кинетической энергии объединенной реактивной массы; охлаждении атмосферного воздуха до низких температур, при которых содержащуюся в нем влагу замораживают в виде кристаллов льда и улавливают для дальнейшего использования воды после размораживания. The technical result, which provides a solution to the problem in terms of another variant of the method of converting energy in a power plant, is to: increase the efficiency of use of the kinetic energy of the jet stream remaining after the moment is formed on the power shaft of the power plant, by utilizing, converting, accumulating and consuming it to the necessary moment to do useful work; reducing fuel consumption, improving environmental performance and increasing the power of the power plant at peak times due to the use of utilized and stored energy; using the specific power of the kinetic energy accumulator during the initial accumulation of energy by an inertial mass to ensure continuous operation of the power plant without burning fuel and exhaust gases; reducing energy costs in a discrete process of compressing atmospheric air in a centrifugal compressor and consuming compressed air in a predetermined mode while simultaneously performing the compressor rotor of an additional storage and energy source function for compressing; increasing the speed of rotation of the centrifugal compressor without replacing the bearings of the shaft of its rotor with faster ones and without using forced lubrication systems while reducing the speed of the turbine driving it into rotation and increasing the force of the jet impact on its blades; increasing efficiency and environmental friendliness, especially in urban driving conditions, by creating conditions for accelerating the vehicle at the beginning of its movement without energy consumption to maintain the speed of the power shaft at idle while reducing the time required to accelerate; reducing fuel consumption due to the recovery of energy spent during acceleration of the vehicle, its accumulation of inertial mass, conversion and use at the right time; reducing the oxidizer consumption for burning fuel during operation of the power plant under water by compressing the gases exhausted in previous cycles and using them as an additionally connected mass in the next cycle instead of atmospheric air when creating a combined reactive mass in the process of sequential connection at elevated pressure in thermodynamic circuit; increasing the amount of useful work performed due to the potential energy of the exhaust gases after bleeding them under pressure from a closed thermodynamic circuit with subsequent expansion, performing useful work and discharge into the environment with less pressure; increase the resource of work under water due to the use of energy accumulated by the inertial mass for conversion into electrical energy and production by hydrolysis of hydrogen and oxygen for thermodynamic cycles; reducing exhaust toxicity by increasing the rate of chemical reactions in the process of neutralizing exhaust gases at elevated pressure and increased contact time of the reactants with the catalyst; improving environmental friendliness, energy efficiency and expanding the scope of application of the power plant due to the simultaneous development of "cold" and power on the power shaft without the emission of exhaust gases into the environment; increasing the moment on the power shaft while cooling the connected masses of atmospheric air for the use of "cold" by consumers and utilization of the remaining kinetic energy of the combined reactive mass; cooling atmospheric air to low temperatures at which the moisture contained in it is frozen in the form of ice crystals and trapped for further use of water after thawing.
Сущность изобретения в части другого варианта способа преобразования энергии в силовой установке состоит в следующем: способ преобразования энергии в силовой установке, при котором на силовом валу машины - двигателя создают вращающий момент за счет использования кинетической энергии реактивной массы, истекающей из струйного устройства, а часть располагаемой энергии, оставшейся после создания момента на силовом валу, утилизируют, причем истечение реактивной массы направляют на лопатки ротора лопаточной турбины, который кинематически не связан с силовым валом, и непрерывно преобразуют в кинетическую энергию вращения устройств, кинематически связанных с этой турбиной и обладающих инерционной массой, с помощью которой ее аккумулирует и, при необходимости, преобразуют в электрическую энергию и/или потенциальную энергию сжатого газа с использованием получаемой энергии во время преобразования и/или ее аккумулирования с последующим использованием, при этом с помощью датчиков контролируют допустимый расчетный предел скорости вращения инерционной массы, при превышении которого увеличивают расходование накопленной энергии. The essence of the invention in terms of another variant of the method of converting energy in a power plant is as follows: a method of converting energy in a power plant, in which a torque is generated on the power shaft of the machine-engine by using the kinetic energy of the reactive mass flowing out of the jet device, and part of the disposable the energy remaining after creating the moment on the power shaft is disposed of, and the outflow of the reactive mass is directed to the blades of the rotor of the blade turbine, which is kinematically is not connected with the power shaft, and is continuously converted into kinetic energy of rotation of devices kinematically connected to this turbine and having an inertial mass, with the help of which it accumulates and, if necessary, is converted into electrical energy and / or potential energy of compressed gas using the energy received during conversion and / or its accumulation with subsequent use, while using sensors control the permissible design limit of the speed of rotation of the inertial mass, in excess of They increase the expenditure of stored energy.
В частных случаях реализации способа
Накопленную инерционной массой утилизированную энергию используют для увеличения мощности на силовом валу сверх мощности, полученной за счет энергии реактивной массы с продуктами сгорания.In special cases, the implementation of the method
The utilized energy accumulated by the inertial mass is used to increase the power on the power shaft in excess of the power obtained due to the energy of the reactive mass with combustion products.
Накопленную инерционной массой утилизированную энергию используют при получении мощности на силовом валу и/или обеспечении энергией внешних потребителей для частичной или полной замены энергии, получаемой от сжигания топлива, при которой за счет управления дискретным процессом сгорания топлива одновременно уменьшают или полностью прекращают его сжигание и выброс продуктов сгорания в атмосферу. The utilized energy accumulated by the inertial mass is used when generating power on the power shaft and / or providing energy to external consumers to partially or completely replace the energy received from burning fuel, in which, due to control of a discrete combustion process, fuel combustion and emission are simultaneously reduced or completely stopped. combustion into the atmosphere.
При запуске силовой установки первоначальное накопление устройствами, обладающими инерционной массой, кинетической энергии осуществляют, вращая их с помощью электродвигателя за счет внешних источников электроэнергии. When starting the power plant, the initial accumulation of kinetic energy by devices with inertial mass is carried out by rotating them using an electric motor due to external sources of electricity.
При запуске силовой установки первоначальное накопление устройствами, обладающими инерционной массой, кинетической энергии осуществляют, вращая их за счет кинетической энергии реактивной массы из соплового аппарата, которую направляют на лопатки ротора турбины, кинематически не связанного с силовым валом, и преобразуют в кинетическую энергию вращения инерционной массы, кинематически связанных с ротором устройств. When starting the power plant, the initial accumulation of kinetic energy by devices having an inertial mass is carried out by rotating them due to the kinetic energy of the reactive mass from the nozzle apparatus, which is sent to the blades of the turbine rotor, kinematically not connected with the power shaft, and converted into kinetic energy of rotation of the inertial mass kinematically connected to rotor devices.
Используют ротор компрессора, масса которого выбрана из условия одновременного выполнения им функций устройства, обладающего инерционной массой, аккумулирующей кинетическую энергию, и ее дискретного управляемого преобразования в потенциальную энергию, сжимаемых в этом же компрессоре газов. При этом сжатые газы через обратный клапан нагнетают в пневмоаккумулятор до верхнего расчетного уровня давления, при превышении которого одним пнемоклапаном перекрывают доступ газов в компрессор, а через другой выпускают остатки сжатого газа, находящегося в объеме между входом в пневмоаккумулятор и выходом из компрессора, ротор которого после этого вращается вхолостую, не расходуя энергию инерционной массы на сжатие, до тех пор, пока давление не снизится до расчетного уровня, при котором возобновляют подачу газов на вход компрессора. A compressor rotor is used, the mass of which is selected from the condition that it simultaneously performs the functions of a device having an inertial mass that accumulates kinetic energy and its discrete controlled conversion to potential energy, compressed in the same gas compressor. At the same time, compressed gases are pumped through the non-return valve into the pneumatic accumulator to the upper calculated pressure level, above which one pneumatic valve blocks the access of gases to the compressor, and through the other, the remaining compressed gas is released in the volume between the inlet of the pneumatic accumulator and the outlet of the compressor, whose rotor after This rotates idle, without spending the energy of the inertial mass on compression, until the pressure drops to the calculated level at which the gas supply to the compressor inlet is resumed.
Увеличивают скорость вращения ротора компрессора по отношению к скорости вращающей его лопаточной турбины за счет кинематической связи между ними через планетарную передачу, снижая окружную скорость лопаток турбины относительно скорости реактивной массы, истекающей из предыдущей ступени ротора струйно-адаптивного двигателя после образования момента на его валу, и увеличивают силу ее воздействия на эти лопатки. Вал компрессора и вал лопаточной турбины располагают один внутри другого и вращают через планетарную передачу в одну сторону. При этом разность скоростей вращения наружных и внутренних колец подшипников вала компрессора уменьшают на величину скорости вращения вала лопаточной турбины, на котором закрепляют эти подшипники. The rotor speed of the compressor is increased relative to the speed of the blade turbine rotating it due to the kinematic connection between them through a planetary gear, reducing the peripheral speed of the turbine blades relative to the speed of the reactive mass flowing from the previous stage of the rotor of the jet-adaptive engine after the moment on its shaft is generated, and increase the force of its impact on these blades. The compressor shaft and the blade turbine shaft are located one inside the other and rotate through the planetary gear in one direction. In this case, the difference in the rotational speeds of the outer and inner rings of the compressor shaft bearings is reduced by the value of the rotational speed of the shaft of the blade turbine on which these bearings are mounted.
Используют электрогенератор, масса которого выбрана из условия выполнения им функций устройства, обладающего инерционной массой для аккумулирования кинетической энергии, которую в этом же электрогенераторе, подключая к нему нагрузку, преобразуют в электрическую. An electric generator is used, the mass of which is selected from the condition that it performs the functions of a device having an inertial mass for accumulating kinetic energy, which is converted into electrical energy in the same electric generator by connecting a load to it.
В начале движения транспортного средства величину момента, необходимую для приведения силового вала ротора струйно-адаптивного двигателя его силовой установки из неподвижного состояния во вращение, создают, используя дискретность процессов сгорания топлива и подачи рабочего тела в струйные устройства, для подключения к ним в любое заданное время расчетного количества камер периодического сгорания и других автономных источников энергии, в том числе, образованных за счет энергии, накопленной инерционной массой, и подачи необходимого количества рабочего тела с расчетными термодинамическими характеристиками для образования суммарной реактивной массы, обеспечивающей заданную величину момента на силовом валу, при этом за счет малой инерционности и обратной зависимости величины момента на валу от скорости вращения ротора струйно-адаптивного двигателя уменьшают время, необходимое для ускорения транспортного средства после начала движения. At the beginning of the vehicle’s movement, the moment required to bring the power shaft of the rotor of the jet-adaptive engine of its power plant from a stationary state into rotation is created using the discreteness of the processes of fuel combustion and the supply of the working fluid to the jet devices to connect to them at any given time the estimated number of chambers of periodic combustion and other autonomous energy sources, including those formed due to the energy accumulated by the inertial mass, and supplying the necessary the number of working fluid with calculated thermodynamic characteristics for the formation of the total reactive mass, providing a given value of the moment on the power shaft, while due to the low inertia and the inverse dependence of the moment on the shaft on the rotational speed of the rotor of the jet adaptive engine reduce the time required to accelerate the vehicle after the start of movement.
При заданном снижении скорости или движении под действием внешних сил кинетическую энергию, накопленную массой транспортного средства, преобразуют через его движитель в кинетическую энергию вращения ротора тягового электродвигателя, включенного в генераторный режим, и/или ротора компрессора, в котором сжимают газы и через сопловой аппарат направляют на лопатки турбины для преобразования в кинетическую энергию инерционной массы и ее аккумулирования, и/или сжимают в радиальных каналах ротора струйно-адаптивного двигателя, а при истечении из его вращающегося соплового аппарата воздействуют на лопатки лопаточной турбины для преобразования и накопления энергии. For a given reduction in speed or movement under the influence of external forces, the kinetic energy accumulated by the mass of the vehicle is converted through its mover into the kinetic energy of rotation of the rotor of the traction electric motor included in the generator mode and / or of the compressor rotor, in which gases are compressed and directed through the nozzle device on the turbine blades for conversion into kinetic energy of the inertial mass and its accumulation, and / or compress in the radial channels of the rotor of the jet adaptive engine, and when it expires NII from its rotating nozzle apparatus act on the blades of a blade turbine to convert and store energy.
Работу силовой установки в среде с давлением, превышающим атмосферное, обеспечивают за счет энергии, накопленной инерционной массой, которую используют для привода компрессора, создающего разрежение в области истечения отработавших газов, с одновременным сжатием отработавших газов в выхлопном канале, который соединяют с входом в устройства присоединения дополнительных масс струйно-адаптивного двигателя и образуют замкнутый термодинамический контур, в котором отработавшие в предыдущих циклах газы используют в качестве дополнительных масс, совершающих циклически повторяющийся процесс последовательного присоединения, при повышенном давлении на входе в устройства присоединения, к реактивной массе продуктов сгорания данного цикла, истекающей из струйных устройств, и истечения объединенной реактивной массы в область с пониженным давлением. Для выброса излишков отработавших газов выхлопной канал соединяют с наружной средой через обратный клапан и стравливают через него часть сжатых газов, если давление в канале превышает давление наружной среды. The operation of the power plant in an environment with a pressure exceeding atmospheric is ensured by the energy accumulated by the inertial mass, which is used to drive a compressor that creates a vacuum in the exhaust gas region, while simultaneously compressing the exhaust gas in the exhaust channel, which is connected to the inlet of the connection device additional masses of the jet adaptive engine and form a closed thermodynamic circuit in which the exhaust gases from previous cycles are used as additional x mass committing cyclically repeating the process of successive addition, under elevated pressure at the inlet to the adding device, to the reaction mass of combustion products in this series, the effluent from the ink jet devices and the combined expiration of the reaction mass to a reduced pressure. To exhaust excess exhaust gases, the exhaust channel is connected to the external environment through a non-return valve and some of the compressed gases are vented through it if the pressure in the channel exceeds the pressure of the external medium.
При работе под водой отработавшие газы, сжатые в выхлопном канале замкнутого термодинамического контура, за счет части кинетической энергии, накопленной инерционной массой по меньшей мере частично стравливают через обратный клапан в пневмоаккумулятор и накапливают в нем до расчетного давления, а при снижении давления за бортом используют в качестве рабочего тела для совершения полезной работы при их расширении с последующим выбросом в наружную среду. When working underwater, the exhaust gases compressed in the exhaust channel of a closed thermodynamic circuit, at the expense of part of the kinetic energy accumulated by the inertial mass, are at least partially vented through the non-return valve into the pneumatic accumulator and accumulated in it to the design pressure, and when pressure is reduced, it is used as a working fluid for performing useful work during their expansion with subsequent release into the external environment.
При работе под водой часть энергии инерционной массы преобразуют в электроэнергию для создания момента на силовом валу с помощью электродвигателя, накапливают ее в аккумулирующих устройствах и/или осуществляют гидролиз для частичной замены органического топлива и сжатого воздуха водородом и кислородом и использования части кислорода в системах жизнеобеспечения. When working underwater, part of the energy of the inertial mass is converted into electricity to create a moment on the power shaft using an electric motor, it is accumulated in storage devices and / or hydrolyzed to partially replace organic fuel and compressed air with hydrogen and oxygen and to use part of the oxygen in life support systems.
В замкнутом термодинамическом контуре за счет части кинетической энергии, накопленной инерционной массой, образуют циклически повторяющееся круговое движение отработавших газов и при повышенном давлении в выхлопном канале осуществляют их механическую очистку с помощью фильтра и/или нейтрализацию каталитическим нейтрализатором для снижения эмиссии токсичных веществ. За счет повторения циклов прохождения через них отработавших газов улучшают качество их очистки и/или увеличивают время контактирования реагентов с катализатором, чем, наряду с повышенным давлением, повышают эффективность нейтрализации. In a closed thermodynamic circuit, due to part of the kinetic energy accumulated by the inertial mass, cyclically repeating circular motion of the exhaust gases is formed and, at an increased pressure in the exhaust channel, they are mechanically cleaned with a filter and / or neutralized by a catalytic converter to reduce the emission of toxic substances. By repeating the cycles of passage of the exhaust gases through them, they improve the quality of their purification and / or increase the contact time of the reactants with the catalyst, which, along with increased pressure, increase the efficiency of neutralization.
Атмосферный воздух сжимают в компрессоре за счет энергии, накопленной инерционной массой, затем аккумулируют в пневмоаккумуляторе, из которого в необходимый момент, напрямую или через теплообменное устройство, направляют в реактивные сопла струйно-адаптивного двигателя, причем, расширяя в соплах, понижают его температуру и направляют для охлаждения элементов силовой установки и/или внешних объектов, а затем по меньшей мере частично возвращают в компрессор для повторного сжатия и сжатый воздух вновь направляют в пневмоаккумулятор, образуя замкнутый холодильный контур, который, наряду с выработкой "холода", используют для создания мощности на силовом валу без выброса отработавших газов в наружную среду. Atmospheric air is compressed in the compressor due to the energy accumulated by the inertial mass, then it is accumulated in a pneumatic accumulator, from which it is directed directly or through a heat exchange device to the jet nozzles of the jet adaptive engine at the right time, and, expanding in the nozzles, they lower its temperature and direct for cooling the elements of the power plant and / or external objects, and then at least partially returned to the compressor for re-compression and the compressed air is again sent to the pneumatic accumulator, sample Zuy closed refrigeration circuit, which, along with the development of "cold", is used to provide power to the power shaft without emission of exhaust gases into the outer environment.
Сжатый и низкотемпературный воздух из замкнутого холодильного контура используют, например, для образования топливовоздушной смеси или обеспечения внешних потребителей. Израсходованную массу воздуха восполняют из атмосферы, создавая за счет кинетической энергии реактивной струи, образованной при расширении сжатого воздуха из пневмоаккумулятора в реактивных соплах, разрежение на входе устройств присоединения дополнительных масс для втекания атмосферного воздуха, который используют в качестве дополнительно присоединяемой массы в процессе присоединения. При этом создают объединенную реактивную массу, увеличивающую момент на силовом валу, утилизируют часть ее кинетической энергии, оставшейся после создания момента, и затем направляют для использования части "холода" потребителями и/или на вход устройств присоединения дополнительных масс следующей ступени ротора струйно-адаптивного двигателя и/или на вход компрессора. Compressed and low-temperature air from a closed refrigeration circuit is used, for example, to form a fuel-air mixture or provide external consumers. The consumed mass of air is replenished from the atmosphere, creating due to the kinetic energy of the jet formed during the expansion of compressed air from the pneumatic accumulator in the jet nozzles, rarefaction at the inlet of the devices for connecting additional masses for the inflow of atmospheric air, which is used as an additional mass to be connected in the process of joining. This creates a combined reactive mass that increases the moment on the power shaft, utilize part of its kinetic energy remaining after creating the moment, and then direct consumers to use part of the “cold” and / or to the input of additional mass connecting devices for the next stage of the jet adaptive engine rotor and / or compressor input.
Воздух, поступающий на вход устройств присоединения дополнительных масс из атмосферы, при периодическом восполнении его количества, израсходованного внешними потребителями из холодильного контура, в процессе присоединения охлаждают до температуры, при которой, во время истечения струй, содержащуюся в нем влагу кристаллизуют, а кристаллы улавливают и концентрируют в объеме, расположенном до входа в компрессор. После прекращения истечения низкотемпературного воздуха кристаллы льда под действием тепла, передаваемого через теплопроводные элементы конструкции термодинамического контура и/или под действием специально нагреваемых элементов, тают, а образовавшуюся воду собирают в емкости. The air supplied to the input of the devices for connecting additional masses from the atmosphere, when periodically replenishing the amount consumed by external consumers from the refrigeration circuit, is cooled to the temperature during the connection, at which, during the expiration of the jets, the moisture contained in it is crystallized, and the crystals are trapped and concentrated in the volume located before entering the compressor. After the outflow of low temperature air ceases, ice crystals under the action of heat transferred through the heat-conducting structural elements of the thermodynamic circuit and / or under the influence of specially heated elements melt, and the resulting water is collected in containers.
Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи в части способа преобразования энергии в струйно-адаптивном двигателе, заключается в: увеличении объединенной реактивной массы, по сравнению с первоначальной массой активной струи и момента на силовом валу, без дополнительных затрат энергии топлива, а также адаптации двигателя к условиям многорежимного применения для достижения оптимальной экономичности за счет управления величиной суммарной реактивной массы и параметрами процесса присоединения дополнительных масс при получении объединенной реактивной массы с расчетными термодинамическими характеристиками; снижении инерционной массы и уменьшении необходимой жаропрочности турбинных лопаток за счет снижения температуры объединенной реактивной массы; увеличении момента на силовом валу за счет одновременного использования неподвижных и вращающихся сопловых аппаратов, а также многоступенчатого ротора; повышении адаптивности за счет использования струйных устройств для образования реактивной струи, выполняющей функцию активной в процессе присоединения дополнительных масс с различными параметрами; в повышении кпд при использовании в качестве струйного устройства в процессе последовательного присоединения дополнительных масс детонационной камеры сгорания; увеличении момента на силовом валу за счет организации процесса параллельного присоединения дополнительных масс в устройстве присоединения; увеличении момента на силовом валу за счет организации процесса последовательного присоединения дополнительных масс в устройстве присоединения; увеличении момента на силовом валу за счет организации процесса последовательного присоединения дополнительных масс в устройстве присоединения, вход которого связан непосредственно с радиальным каналом для подачи присоединяемого рабочего тела; увеличении момента на силовом валу за счет организации процесса последовательного присоединения дополнительных масс в устройстве присоединения и одновременном сокращении в этом процессе затрат энергии основного рабочего тела и потерь за счет использования импульсов, образованных вторым рабочим телом с меньшей потенциальной энергией, для предварительного ускорения присоединяемых масс; увеличении момента на силовом валу за счет организации процесса последовательного присоединения дополнительных масс в устройстве присоединения и одновременном сокращении в этом процессе затрат энергии основного рабочего тела и потерь за счет использования второго рабочего тела с меньшей потенциальной энергией, образующего стационарно истекающую реактивную струю, для предварительного ускорения присоединяемых масс; увеличении момента на силовом валу за счет организации процесса присоединения дополнительных масс при использовании одновременно двух устройств присоединения; автоматической оптимизации затрат основного рабочего тела за счет изменения критического сечения реактивных сопл в зависимости от величины центробежной силы на различных режимах работы; увеличении удельной мощности при использовании воздушных лопастей движителя транспортного средства в качестве ротора и кинетической энергии реактивной струи, оставшейся после создания вращающего момента, для создания тяги, дополнительной к тяге движителя; расширении сферы применения за счет одновременного создания мощности на валу, выполнения функций детандера и воздушной холодильной машины, а также насоса, струйного генератора и центробежного компрессора. The technical result, which provides a solution to the problem in terms of the method of converting energy in an adaptive jet engine, consists in: increasing the combined reactive mass, compared with the initial mass of the active jet and the moment on the power shaft, without additional fuel energy consumption, as well as adapting the engine to multi-mode application conditions to achieve optimal efficiency by controlling the total reactive mass and the process parameters of adding additional masses upon receipt of the combined reactive mass with calculated thermodynamic characteristics; reducing inertial mass and reducing the necessary heat resistance of turbine blades by lowering the temperature of the combined reactive mass; increasing the moment on the power shaft due to the simultaneous use of fixed and rotating nozzle devices, as well as a multi-stage rotor; increasing adaptability through the use of inkjet devices for the formation of a jet stream that performs the function of the active in the process of joining additional masses with various parameters; in increasing the efficiency when used as an inkjet device in the process of sequential connection of additional masses of the detonation combustion chamber; increasing the moment on the power shaft due to the organization of the process of parallel connection of additional masses in the connection device; increasing the moment on the power shaft due to the organization of the process of sequential connection of additional masses in the connection device; increasing the moment on the power shaft due to the organization of the process of sequential connection of additional masses in the connection device, the input of which is connected directly to the radial channel for supplying the attached working fluid; increasing the moment on the power shaft due to the organization of the process of sequential addition of additional masses in the attachment device and at the same time reducing in this process the energy of the main working fluid and losses due to the use of pulses generated by the second working fluid with lower potential energy for preliminary acceleration of the attached masses; increasing the moment on the power shaft due to the organization of the process of sequential addition of additional masses in the attachment device and at the same time reducing in this process the energy of the main working fluid and losses due to the use of the second working fluid with lower potential energy, forming a stationary expiring jet stream, for preliminary acceleration of the attached masses; increasing the moment on the power shaft due to the organization of the process of joining additional masses when using two connection devices at the same time; automatic optimization of the costs of the main working fluid by changing the critical cross section of the jet nozzles depending on the magnitude of the centrifugal force in various operating modes; the increase in specific power when using the air blades of the propulsion device of the vehicle as a rotor and the kinetic energy of the jet stream remaining after creating the torque to create traction additional to the thrust of the propulsion device; expanding the scope due to the simultaneous creation of power on the shaft, performing the functions of an expander and an air cooler, as well as a pump, a jet generator and a centrifugal compressor.
Сущность способа преобразования энергии в струйно-адаптивном двигателе заключается в следующем: в способе, при котором кинетическую энергию реактивной массы, истекающей из струйного устройства, используют для образования вращающего момента на валу ротора струйного двигателя, а для получения реактивной массы в струйном двигателе используют несколько различных по своим термодинамическим характеристикам рабочих тел. За счет основного рабочего тела, обладающего большей потенциальной энергией, в струйном устройстве образуют реактивную струю, которую направляют в устройство присоединения дополнительных масс и используют в качестве активной струи в процессе присоединения дополнительных масс, а другое рабочее тело с меньшей потенциальной энергией, чем основное, направляют на вход этого же устройства для присоединения в качестве дополнительных масс и за счет частичной передачи кинетической энергии активной струи, в процессе присоединения ускоряют его, объединяя оба рабочих тела в одном потоке для создания объединенной реактивной массы. Причем величиной и скоростью объединенной реактивной массы управляют, изменяя количество и параметры струйных устройств и устройств присоединения, участвующих в процессе ее создания, за счет подключения через отдельные каналы источников рабочего тела и изменения термодинамических характеристик рабочих тел, подаваемых к каждому задействованному устройству или к группам устройств, с расчетными параметрами для данного режима работы, а также изменения параметров процессов присоединения дополнительных масс, настраивая струйно-адаптивный двигатель для достижения оптимальной экономичности при выработке суммарного момента на различных режимах работы, тем самым адаптируют его к условиям многорежимного применения. The essence of the method of converting energy in an adaptive jet engine is as follows: in a method in which the kinetic energy of a reactive mass flowing out of a jet device is used to generate torque on the rotor shaft of a jet engine, and several different ones are used to produce reactive mass in a jet engine according to its thermodynamic characteristics of the working fluid. Due to the main working fluid with greater potential energy, a jet stream is formed in the jet device, which is sent to the additional mass attachment device and used as an active jet in the process of adding additional masses, and the other working fluid with lower potential energy than the main one is directed to the input of the same device for attachment as additional masses and due to the partial transfer of the kinetic energy of the active jet, accelerate it during the connection Combining the two working bodies in one stream to create a combined reactive mass. Moreover, the magnitude and speed of the combined reactive mass is controlled by changing the number and parameters of the inkjet devices and attachment devices involved in the process of its creation, by connecting sources of the working fluid through separate channels and changing the thermodynamic characteristics of the working fluids supplied to each involved device or to groups of devices , with the calculated parameters for this operating mode, as well as changing the parameters of the processes of joining additional masses, adjusting the jet adaptive engine to achieve optimal efficiency when generating total torque in various operating modes, thereby adapting it to the conditions of multi-mode application.
В частных случаях реализации способа
Полученную в процессе присоединения дополнительных масс объединенную реактивную массу, истекающую, по меньшей мере, из одного устройства присоединения дополнительных масс неподвижного соплового аппарата, направляют на лопатки по меньшей мере одной лопаточной ступени ротора струйно-адаптивного двигателя.In special cases, the implementation of the method
Obtained in the process of joining additional masses, the combined reactive mass flowing out of at least one device for joining the additional masses of the fixed nozzle apparatus is sent to the blades of at least one blade stage of the rotor of the jet adaptive engine.
Истечение полученной в процессе присоединения дополнительных масс объединенной реактивной массы осуществляют из устройств присоединения дополнительных масс соплового аппарата, расположенного по меньшей мере на одном уровне внешней части рабочего колеса по меньшей мере одной ступени ротора струйно-адаптивного двигателя для создания реактивной тяги и вращающего момента на валу. При этом основное рабочее тело подают в струйные устройства вращающегося соплового аппарата для создания реактивной струи, выполняющей функцию активной в процессе присоединения дополнительных масс, по радиальным каналам ступени. The expiration of the combined reactive mass obtained during the joining of additional masses is carried out from the additional mass connecting devices of the nozzle apparatus located at least at one level of the outer part of the impeller of at least one rotor stage of the jet adaptive engine to create reactive thrust and torque on the shaft. In this case, the main working fluid is fed into the jet devices of the rotating nozzle apparatus to create a jet stream that performs the function of the active mass during the addition of additional masses via the radial channels of the stage.
Момент на валу струйно-адаптивного двигателя получают за счет одновременного воздействия объединенной реактивной массой из соплового аппарата на лопатки по меньшей мере одной лопаточной ступени и истечения объединенной реактивной массы из вращающегося соплового аппарата по меньшей мере одной ступени этого же ротора струйно-адаптивного двигателя. The moment on the shaft of the jet adaptive engine is obtained due to the simultaneous action of the combined reactive mass from the nozzle apparatus on the blades of at least one blade stage and the expiration of the combined reactive mass from the rotating nozzle apparatus of at least one stage of the same rotor of the jet adaptive engine.
Дополнительный момент на валу струйно-адаптивного двигателя с многоступенчатым ротором образуют, направляя струю, истекающую из лопаток или вращающегося соплового аппарата предыдущей ступени, через направляющий аппарат на лопатки следующей лопаточной ступени ротора или на вход устройств присоединения дополнительных масс ступени с вращающимся сопловым аппаратом в качестве дополнительных масс. An additional moment on the shaft of the jet-adaptive engine with a multi-stage rotor is formed by directing the jet flowing from the blades or the rotating nozzle apparatus of the previous stage through the guide apparatus to the blades of the next rotor blade stage or to the input of the devices for connecting additional masses of the stage with the rotating nozzle apparatus as additional mass
Для увеличения момента на валу реактивную струю, истекающую из предыдущей ступени, через направляющий аппарат направляют на лопатки следующей ступени ротора, а после истечения из лопаток направляют на вход устройств присоединения дополнительных масс вращающегося соплового аппарата, закрепленного на этой же ступени ротора вслед за лопатками по направлению истечения струи, в качестве дополнительных масс. To increase the moment on the shaft, the jet stream flowing out of the previous stage is directed through the guide apparatus to the blades of the next rotor stage, and after the expiration from the blades, it is directed to the input of additional massing devices of the rotating nozzle apparatus fixed to the same rotor stage after the blades in the direction the expiration of the jet, as additional masses.
Для образования реактивных струй, используемых в процессах присоединения дополнительных масс в качестве активных, применяют струйные устройства различного принципа действия, например электрореактивные, реактивные сопла, детонационные камеры сгорания, причем реактивную струю из этих устройств направляют непосредственно в устройство присоединения дополнительных масс или через радиальный канал. For the formation of jet jets used in the processes of joining additional masses as active, jet devices of various operating principles are used, for example, electro-jet, jet nozzles, detonation combustion chambers, moreover, a jet stream from these devices is sent directly to the device for joining additional masses or through a radial channel.
Реактивные струи, используемые в качестве активных в процессах присоединения, образуют в детонационных камерах сгорания, в которых продукты сгорания направляют для образования реактивных струй, истекающих навстречу друг другу в точку фокуса сферической части детонационной камеры сгорания, а по параллельным каналам подают сжатую топливовоздушную смесь, реактивную струю которой направляют в эту же точку для столкновения струй, вызывающего локальное повышение температуры и давления и инициирующего автоколебательный процесс детонационного сгорания с образованием высокочастотных детонационных волн, распространяющихся в противоположную сторону от сферической части детонационной камеры сгорания, и с большой кинетической энергией разгоняющих продукты сгорания, причем процесс длится до момента прекращения подачи продуктов сгорания или топливовоздушной смеси, а вновь начинается при возобновлении подачи. Jet jets used as active jets are formed in detonation combustion chambers, in which the combustion products are directed to form jet jets flowing towards each other at the focal point of the spherical part of the detonation combustion chamber, and compressed air-fuel mixture is fed through parallel channels the jet of which is directed to the same point for the collision of jets, causing a local increase in temperature and pressure and initiating a self-oscillating detonation process Nogo combustion to form a high detonation wave propagating in the opposite direction from the combustion chamber of the detonation of the spherical portion, and with high kinetic energy overclocking the combustion products, and the process continues until the termination of supply of the combustion products or fuel mixture, and begins again when resuming supply.
Основное рабочее тело, создающее через струйное устройство стационарно истекающую реактивную струю, направляют в устройство присоединения дополнительных масс, вход которого сообщается с атмосферой или с другим источником дополнительных масс, которые в процессе параллельного присоединения эжсктируют этой реактивной струей, передавая им часть энергии за счет турбулизации и смешения потоков в устройстве присоединения дополнительных масс. The main working fluid, which generates a stationary flowing jet through a jet device, is sent to an additional mass connecting device, the input of which communicates with the atmosphere or with another source of additional masses, which in the process of parallel connection are ejected by this jet stream, transferring some of the energy to them due to turbulization and mixing flows in the device connecting additional masses.
Потенциальную энергию основного рабочего тела в струйном устройстве преобразуют в кинетическую энергию импульсов реактивной струи, истечение которой направляют в устройство присоединения дополнительных масс и создают в нем разрежение, которое сохраняют в течение промежутка времени, необходимого для последовательного втекания за каждым импульсом реактивной струи расчетного количества дополнительных масс, которые в процессе последовательного присоединения ускоряют и образуют объединенную реактивную массу. The potential energy of the main working fluid in the jet device is converted into the kinetic energy of the pulses of the jet stream, the expiration of which is sent to the device for attaching additional masses and create a vacuum in it, which is stored for the period of time necessary for the successive influx of the estimated number of additional masses behind each pulse of the jet stream. which in the process of sequential connection accelerate and form a united reactive mass.
Потенциальную энергию основного рабочего тела в струйном устройстве преобразуют в кинетическую энергию импульсов реактивной струи, которую направляют в устройство присоединения дополнительных масс, а по каналу, соединенному непосредственно с входом этого же устройства, подают атмосферный воздух или другое рабочее тело в качестве дополнительных масс и, увеличивая в процессе последовательного присоединения их кинетическую энергию за счет энергии основного рабочего тела, образуют объединенную реактивную массу. The potential energy of the main working fluid in the jet device is converted into the kinetic energy of the pulses of the jet stream, which is sent to the device for attaching additional masses, and atmospheric air or another working fluid is supplied as additional masses through a channel connected directly to the input of the same device and, increasing in the process of sequential addition of their kinetic energy due to the energy of the main working fluid, form a united reactive mass.
Для получения импульсов реактивной струи, выполняющей функцию активной струи в процессе последовательного присоединения дополнительных масс, используют, по меньшей мере, два различных по своим термодинамическим характеристикам рабочих тела, причем импульсы, образованные рабочим телом с меньшей потенциальной энергией, используют для предварительного ускорения дополнительных масс с целью сокращения потерь за счет уменьшения разности скоростей встречи при последующем их взаимодействии с массой основного рабочего тела, обладающего большей кинетической энергией, а также относительного сокращения затрат его энергии и увеличения скорости объединенной реактивной массы. To obtain pulses of a jet stream, which acts as an active jet in the process of sequential addition of additional masses, at least two working fluids with different thermodynamic characteristics are used, and pulses formed by a working fluid with lower potential energy are used to preliminarily accelerate additional masses with the goal of reducing losses by reducing the difference in meeting speeds during their subsequent interaction with the mass of the main working fluid with kinetic energy, as well as the relative reduction in the cost of its energy and increase the speed of the combined reactive mass.
Потенциальную энергию основного рабочего тела в струйном устройстве преобразуют в кинетическую энергию импульсов реактивной струи, выполняющей функцию активной струи в процессе последовательного присоединения дополнительных масс. Другое рабочее тело с постоянным давлением и меньшей потенциальной энергией направляют в это же устройство через кольцевое реактивное сопло для образования стационарно истекающей реактивной струи, энергию которой используют в процессе присоединения дополнительных масс, поступающих на вход этого же устройства в промежутках между импульсами активной струи, для создания постоянного разрежения на входе в устройство присоединения и предварительного ускорения дополнительных масс с целью сокращения потерь энергии при последующем их взаимодействии с массой основного рабочего тела за счет уменьшения разности скоростей. The potential energy of the main working fluid in the jet device is converted into the kinetic energy of the pulses of the jet, which performs the function of the active jet in the process of sequential addition of additional masses. Another working fluid with constant pressure and lower potential energy is sent to the same device through an annular jet nozzle to form a stationary flowing jet, the energy of which is used in the process of connecting additional masses entering the input of the same device between the pulses of the active jet to create constant rarefaction at the entrance to the device of connection and preliminary acceleration of additional masses in order to reduce energy losses during their subsequent interaction action with the mass of the main working fluid by reducing the speed difference.
Процесс присоединения дополнительных масс осуществляют последовательно, используя одновременно два устройства присоединения, расположенные одно за другим, при этом реактивная струя, истекающая после процесса присоединения дополнительных масс из первого устройства, выполняет функцию эжектирующей струи в процессе присоединения дополнительных масс во втором устройстве, при этом одновременно с приростом момента за счет увеличения объединенной реактивной массы снижают скорость ее истечения и угловую скорость струйно-адаптивного двигателя до расчетного уровня. The process of adding additional masses is carried out sequentially, using two connection devices at a time, one after the other, while the jet stream flowing out after the process of adding additional masses from the first device performs the function of an ejection jet in the process of adding additional masses in the second device, at the same time an increase in moment due to an increase in the combined reactive mass reduces the rate of its expiration and the angular velocity of the jet adaptive motor of Tell to the calculated level.
В условиях многорежимного применения при изменении скорости вращения ротора автоматически, за счет изменения центробежной силы, изменяют площадь критического сечения реактивных сопл вращающегося соплового аппарата, настраивая струйно-адаптивный двигатель на расход основного рабочего тела, в соответствии с требуемой величиной момента на заданном режиме, например при ускорении транспортного средства во время начала движения требуется наибольшая мощность на валу, поэтому площадь сечения сопл максимальная, а уменьшают ее, перемещая регулирующий элемент сопл под действием центробежной силы, увеличивающейся по мере набора скорости вращения ротора, до минимальной площади сечения на установившемся режиме. Under conditions of multi-mode application, when changing the rotor speed, automatically, due to a change in centrifugal force, the critical section area of the jet nozzles of the rotating nozzle apparatus is changed, adjusting the jet-adaptive engine to the flow rate of the main working fluid, in accordance with the required moment in a given mode, for example, when accelerating the vehicle during the start of movement requires the greatest power on the shaft, so the nozzle cross-sectional area is maximum, but it is reduced by moving p regulates nozzle member by the centrifugal force increases as the rotor speed set to a minimum cross-sectional area at steady state.
После создания момента на валу используют оставшуюся часть располагаемой кинетической энергии реактивной массы, управляя направлением ее истечения, для образования тяги, прикладываемой к месту крепления струйно-адаптивного двигателя. After creating a moment on the shaft, the rest of the available kinetic energy of the reactive mass is used, controlling the direction of its expiration, to form traction applied to the attachment point of the jet adaptive engine.
В качестве ротора струйно-адаптивного двигателя используют движитель транспортного средства, например, лопасти воздушного винта или вентилятора, или винтовентилятора, или часть их лопастей, причем расчетную скорость вращения лопастей обеспечивают за счет изменения параметров процесса присоединения и расчетного количества суммарной объединенной реактивной массы и скорости ее истечения, при этом кинетическую энергию, оставшуюся после создания момента на валу, используют, управляя направлением истечения этой реактивной массы для создания дополнительной реактивной тяги к тяге, создаваемой движителем транспортного средства. As the rotor of the jet-adaptive engine, a vehicle propulsion device is used, for example, propeller blades or fans, or fan fans, or part of their blades, and the estimated speed of rotation of the blades is provided by changing the parameters of the connection process and the estimated amount of the total combined reactive mass and its speed the outflow, while the kinetic energy remaining after creating the moment on the shaft is used to control the direction of the outflow of this reactive mass to create additional reactive thrust to the thrust created by the propulsion device of the vehicle.
Сжатое рабочее тело с температурой, близкой к температуре окружающей среды, расширяют в реактивных соплах и охлаждают в зависимости от степени его сжатия до отрицательных температур ниже -130oС, одновременно используя струйно-адаптивный двигатель для создания момента на валу и выполнения функций детандера, а затем в процессе присоединения дополнительных масс в устройстве присоединения его используют для выполнения функций воздушной холодильной машины с хладагентом - основным рабочим телом, охлаждая дополнительно присоединяемые массы, причем понижают их температуру до расчетной, с возможностью ее регулирования в пределах, зависящих от изменения количества, диапазона термодинамических характеристик основного рабочего тела и коэффициента присоединения дополнительных масс m.A compressed working fluid with a temperature close to ambient temperature is expanded in the jet nozzles and cooled, depending on the degree of compression, to negative temperatures below -130 o C, while using a jet adaptive engine to create a moment on the shaft and perform the functions of an expander, and then in the process of attaching additional masses in the accession device, it is used to perform the functions of an air refrigerating machine with refrigerant - the main working fluid, cooling the additionally attached masses, moreover, they lower their temperature to the calculated one, with the possibility of its regulation within the limits depending on changes in the quantity, range of thermodynamic characteristics of the main working fluid and the coefficient of addition of additional masses m.
При создании момента на валу струйно-адаптивный двигатель одновременно настраивают на работу в режиме насоса для нагнетания внешних газовых масс за счет кинетической энергии реактивной массы, истекающей из струйных устройств и создающей разрежение на входах устройств присоединения дополнительных масс, а при принудительном вращении силового вала - в режиме центробежного компрессора и струйного генератора для сжатия внешних газов в радиальных каналах ротора и преобразования их потенциальной энергии в реактивных соплах в кинетическую энергию реактивной струи. When creating a moment on the shaft, the jet adaptive engine is simultaneously set to operate in pump mode to pump external gas masses due to the kinetic energy of the reactive mass flowing out from the jet devices and creating a vacuum at the inputs of the additional mass connecting devices, and when the power shaft is forced to rotate, centrifugal compressor and jet generator mode for compressing external gases in the radial channels of the rotor and converting their potential energy in jet nozzles into kinetic jet energy.
Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи в части способа преобразования энергии в газогенераторе, заключается в: обеспечении во всех термодинамических циклах расчетной продолжительности и амплитуды импульсов при выпуске продуктов сгорания для повышения эффективности процесса последовательного присоединения дополнительных масс в струйно-адаптивном двигателе силовой установки; осуществлении процесса вспрыскивания топлива без какой-либо его синхронизации с управляющими системами и получении давления для вспрыскивания, обеспечивающего качественное распыление топлива; одновременном выполнении газогенератором функций поршневого компрессора, сжатый воздух из которого, наряду с продуктами сгорания, используют для выполнения полезной работы в силовой установке, а также при продувке и образовании топливовоздушной смеси в камере периодического сгорания для обеспечения автономной работы газогенератора; одновременном выполнении газогенератором функций струйного движителя; одновременном выполнении газогенератором функций струйного компрессора, газовую смесь из которого используют для выполнения полезной работы в силовой установке, а также при продувке и образовании топливовоздушной смеси в камере периодического сгорания для обеспечения автономной работы газогенератора. The technical result, which provides the solution of the problem in terms of the method of energy conversion in a gas generator, consists in: providing in all thermodynamic cycles the calculated duration and amplitude of the pulses during the release of combustion products to increase the efficiency of the process of sequential addition of additional masses in the jet-adaptive engine of the power plant; the implementation of the fuel injection process without any synchronization with control systems and obtaining pressure for injection, providing high-quality atomization of fuel; while the gas generator performs the functions of a reciprocating compressor, the compressed air from which, along with the combustion products, is used to perform useful work in the power plant, as well as when blowing and forming the air-fuel mixture in the periodic combustion chamber to ensure autonomous operation of the gas generator; simultaneous performance by a gas generator of the functions of a jet propulsion device; at the same time, the gas generator performs the functions of a jet compressor, the gas mixture of which is used to perform useful work in the power plant, as well as when blowing and forming the air-fuel mixture in the periodic combustion chamber to ensure autonomous operation of the gas generator.
Сущность способа преобразования энергии в газогенераторе состоит в том, что: в способе преобразования энергии в газогенераторе для выработки рабочего тела, при котором в процессе сгорания топлива в замкнутом объеме камеры периодического сгорания в каждом термодинамическом цикле повышают давление и располагаемую работу расширения продуктов сгорания за счет части полученного прироста потенциальной энергии продуктов сгорания при их частичном расширении в замкнутом объеме камеры периодического сгорания, выполняют работу по перемещению золотникового клапана из исходного положения, в котором почти полностью разжата воздействующая на него пружина и закрыт выхлопной канал, вдоль его оси на расчетное расстояние, во время прохождения которого сжимают пружину, аккумулируя энергию для обеспечения возврата золотникового клапана в исходное положение - обратного хода, и открывают проходные сечения для выпуска продуктов сгорания, после которого под действием сжатой пружины клапан останавливают и начинают обратный ход, во время которого вспрыскивают топливо под давлением и подают сжатый воздух, обеспечивая смешение компонентов топливовоздушной смеси для следующего термодинамического цикла, начинающегося после возврата золотникового клапана в исходное положение и воспламенения топливовоздушной смеси, при этом необходимые термодинамические характеристики и количество продуктов сгорания, вырабатываемое в единицу времени, получают в зависимости от назначения и режимов использования газогенератора за счет: задаваемой периодичности воспламенения топливовоздушной смеси, изменения давления сжатого воздуха для ее образования, изменения объема камеры периодического сгорания при регулируемом заполнении части ее внутреннего объема несгораемой массой, причем, независимо от того, какой(ие) из указанных способов применяют для изменения параметров продуктов сгорания, во всех термодинамических циклах обеспечивают постоянное количество вспрыскиваемого топлива, а также расчетную продолжительность и амплитуду импульсов при их выпуске, величины которых в данном способе преобразования энергии не зависят от изменения частоты термодинамических циклов, что повышает эффективность процесса последовательного присоединения дополнительных масс, в том числе в струйно-адаптивном двигателе, при использовании данного способа для образования активной струи. The essence of the method of converting energy in a gas generator is that: in a method of converting energy in a gas generator to generate a working fluid, during which the pressure and the available work of expanding the combustion products are increased due to part of the process of fuel combustion in a closed volume of the periodic combustion chamber in each thermodynamic cycle the resulting increase in the potential energy of the combustion products during their partial expansion in the closed volume of the periodic combustion chamber, the work of moving y of the spool valve from its initial position, in which the spring acting on it is almost completely unclenched and the exhaust channel is closed, along its axis by the calculated distance, during which it compresses the spring, accumulating energy to ensure the spool valve returns to its original position - reverse, and open bore sections for the release of combustion products, after which, under the action of a compressed spring, the valve is stopped and the return stroke begins, during which fuel is sprayed under pressure and give compressed air, ensuring the mixing of the components of the air-fuel mixture for the next thermodynamic cycle, which begins after the spool valve returns to its original position and the air-fuel mixture ignites, while the necessary thermodynamic characteristics and the amount of combustion products generated per unit time are obtained depending on the purpose and modes of use gas generator due to: the set frequency of ignition of the air-fuel mixture, changes in the pressure of compressed air for its formation, changes in the volume of the periodic combustion chamber during the controlled filling of part of its internal volume with an incombustible mass, and, regardless of which (s) of these methods are used to change the parameters of the combustion products, a constant amount of fuel is provided in all thermodynamic cycles, and also the estimated duration and amplitude of the pulses upon their release, the values of which in this method of energy conversion do not depend on changes in the frequency of thermodynamic klov, which increases the efficiency of the process of sequential addition of additional masses, including in a jet adaptive engine, when using this method for the formation of an active jet.
В частных случаях реализации способа
За счет энергии продуктов сгорания при их частичном расширении перемещают золотниковый клапан и создают разрежение в объеме, связанном во время его прямого хода через закрытый обратный клапан с проходным сечением для вспрыска топлива, а также с открытым каналом для подачи топлива из топливного бака, из которого в этот объем под действием полученного разрежения втекает расчетное количество топлива, которое в начале перемещения золотникового клапана во время его обратного хода изолируют, перекрывая канал для его подачи, а затем за счет энергии, аккумулированной пружиной, создают давление в этом объеме, открывают под действием давления обратный клапан и вытесняют расчетное количество топлива через проходное сечение для его вспрыска.In special cases, the implementation of the method
Due to the energy of the combustion products, during their partial expansion, the slide valve is moved and a vacuum is created in the volume associated with its direct passage through the closed check valve with the passage section for fuel injection, as well as with the open channel for supplying fuel from the fuel tank, from which this volume under the influence of the resulting vacuum flows in the estimated amount of fuel, which at the beginning of the movement of the spool valve during its return stroke is isolated, blocking the channel for its supply, and then due to An energy accumulated by a spring creates pressure in this volume, opens a check valve under the action of pressure and displaces the calculated amount of fuel through the passage section for its injection.
Во время выпуска продуктов сгорания из камеры периодического сгорания при снижении их давления до уровня давления воздуха, предназначенного для продувки, начинают его подачу в камеру и продолжают ее во время движения и остановки золотникового клапана после окончания прямого хода, перед началом обратного, а заканчивают во время обратного хода, в начале перемещения золотникового клапана после закрытия им выхлопного канала. During the release of combustion products from the periodic combustion chamber with a decrease in their pressure to the level of air pressure intended for purging, they begin to supply it to the chamber and continue it during movement and stop of the spool valve after the end of the forward stroke, before the start of the reverse, and end during reverse, at the beginning of the movement of the spool valve after closing the exhaust channel.
Продувку камеры периодического сгорания осуществляют воздухом, который сжимают поршнем компрессора, приводимым в действие за счет энергии продуктов сгорания при перемещении золотникового клапана во время прямого хода, а сжатие и подачу воздуха в эту камеру для образования топливовоздушной смеси следующего термодинамического цикла производят во время обратного хода тем же поршнем за счет энергии, аккумулированной пружиной. The periodic combustion chamber is purged with air, which is compressed by the compressor piston, which is driven by the energy of the combustion products during movement of the slide valve during the forward stroke, and the air is compressed and supplied to this chamber to form the air-fuel mixture of the next thermodynamic cycle during the return stroke the same piston due to the energy accumulated by the spring.
В конце прямого хода золотникового клапана продукты сгорания, выпускаемые из камеры периодического сгорания, направляют в струйное устройство для образования импульсов реактивной струи, при этом газогенератор одновременно выполняет функции тепловой машины - пульсирующего струйного газогенератора и струйного движителя. At the end of the direct stroke of the spool valve, the combustion products discharged from the periodic combustion chamber are sent to the jet device to generate pulses of the jet stream, while the gas generator simultaneously functions as a heat engine — a pulsating jet gas generator and a jet propulsion device.
Продукты сгорания переобогащенной топливовоздушной смеси в конце прямого хода золотникового клапана через выхлопной канал направляют в детонационную камеру сгорания для образования сверхзвуковых реактивных струй, которые под углом направляют навстречу друг другу в точку фокуса сферической части детонационной камеры сгорания. Воздух, сжатый поршнем компрессора при перемещении золотникового клапана за счет энергии продуктов сгорания, или сжатый воздух из внешних источников подают в ту же точку для столкновения струй, вызывающего локальное повышение температуры и давления и инициирующего автоколебательный процесс детонационного сгорания с образованием высокочастотных детонационных волн, распространяющихся в противоположную сторону от сферической части камеры, и с большой кинетической энергией разгоняющих продукты сгорания. Этот процесс продолжается до момента прекращения подачи продуктов сгорания или воздуха в конце прямого хода каждого термодинамического цикла и возобновляется с заданной периодичностью воспламенения топливовоздушной смеси в камере периодического сгорания. При этом газогенератор одновременно выполняет функции тепловой машины - пульсирующего струйного газогенератора и струйного движителя. The combustion products of the re-enriched air-fuel mixture at the end of the direct stroke of the slide valve through the exhaust channel are directed to the detonation combustion chamber to form supersonic jet jets, which are angled towards each other to the focal point of the spherical part of the detonation combustion chamber. The air compressed by the compressor piston when moving the slide valve due to the energy of the combustion products, or compressed air from external sources, is supplied to the same point for the collision of the jets, causing a local increase in temperature and pressure and initiating a self-oscillating process of detonation combustion with the formation of high-frequency detonation waves propagating in the opposite side from the spherical part of the chamber, and with high kinetic energy dispersing combustion products. This process continues until the supply of combustion products or air ceases at the end of the forward stroke of each thermodynamic cycle and resumes with a given frequency of ignition of the air-fuel mixture in the periodic combustion chamber. In this case, the gas generator simultaneously performs the functions of a heat engine - a pulsating jet gas generator and a jet propulsion device.
Импульсы реактивной струй продуктов сгорания из струйного устройства камеры периодического сгорания газогенератора направляют в устройство присоединения дополнительных масс газогенератора, в котором в процессе последовательного присоединения за счет их кинетической энергии ускоряют массу атмосферного воздуха, объединяя ее в потоке между импульсами в расчетной пропорции с продуктами сгорания. До начала торможения потока в диффузоре устройства присоединения дополнительных масс за счет расчетных параметров процесса присоединения обеспечивают снижение скорости объединяемой массы ниже скорости звука и состав газовой смеси, позволяющий использовать ее в качестве компонента топливовоздушной смеси, уменьшающего количество окислов азота в продуктах сгорания. На выходе из диффузора получают сжатое рабочее тело и через обратный клапан направляют его в пневмоаккумулятор для накопления до расчетного уровня, при превышении которого прекращают воспламенение топливовоздушной смеси в камере периодического сгорания газогенератора, а при снижении давления ниже расчетного уровня ее вновь воспламеняют и продолжают процесс. The pulses of the jet of products of combustion from the jet device of the chamber of the periodic combustion of the gas generator are sent to the device for connecting additional masses of the gas generator, in which during the sequential connection due to their kinetic energy they accelerate the mass of atmospheric air, combining it in the flow between pulses in the calculated proportion with the products of combustion. Prior to the start of the flow deceleration in the diffuser of the additional mass connecting device, due to the calculated parameters of the connecting process, the combined mass decreases below the speed of sound and the composition of the gas mixture allows it to be used as a component of the air-fuel mixture, which reduces the amount of nitrogen oxides in the combustion products. At the outlet of the diffuser, a compressed working fluid is obtained and sent through a non-return valve to the pneumatic accumulator to accumulate to the design level, above which the ignition of the air-fuel mixture in the periodic combustion chamber of the gas generator is stopped, and when the pressure drops below the design level, it is again ignited and the process continues.
Рабочее тело из пневмоаккумулятора по каналам через пневмоклапаны направляют для использования во втором термодинамическом контуре силовой установки и/или в качестве компонента топливовоздушной смеси камеры периодического сгорания первого термодинамического контура силовой установки, и/или камеры периодического сгорания газогенератора, и/или для внешнего потребления. The working fluid from the pneumatic accumulator is guided through the channels through the pneumatic valves for use in the second thermodynamic circuit of the power plant and / or as a component of the air-fuel mixture of the periodic combustion chamber of the first thermodynamic circuit of the power plant and / or the periodic combustion chamber of the gas generator and / or for external consumption.
На фиг. 1 изображена конструктивная схема варианта силовой установки на базе струйно-адаптивного двигателя для реализации способа преобразования энергии; на фиг.2, 3 - схемы клапанов камер сгорания установки, изображенной на фиг.1; на фиг.4, разрез А-А по фиг.1; на фиг.5 - разрез Б-Б по фиг.1; на фиг. 6 - узел Д на фиг.1; на фиг. 7 - конструктивная схема силовой установки на базе струйно-адаптивного двигателя для реализации способа преобразования энергии; на фиг.8 - узел А на фиг.7; на фиг.9 - разрез Б-Б по фиг.7; на фиг. 10 - принципиальная схема элемента решетки соплового аппарата эжекторного типа; на фиг. 11-13 - формы реактивных сопл; на фиг.14 - электрореактивное струйное устройство; на фиг.15 - струйной устройство с радиальным каналом для периодической подачи продуктов сгорания; на фиг.16 - детонационная камера сгорания; на фиг.17-22 - формы входа устройства присоединения, на фиг. 23-28 - формы устройства присоединения; на фиг.29 - принципиальная схема поршневого газогенератора для осуществления способа преобразования энергии; на фиг. 30,31 - крайние положения топливного клапана; на фиг.32 - принципиальная схема струйного газогенератора со струйным компрессором. In FIG. 1 shows a structural diagram of a variant of a power plant based on a jet adaptive engine for implementing the method of energy conversion; figure 2, 3 - diagram of the valves of the combustion chambers of the installation depicted in figure 1; figure 4, section aa in figure 1; figure 5 is a section bB in figure 1; in FIG. 6 - node D in figure 1; in FIG. 7 is a structural diagram of a power plant based on a jet adaptive engine for implementing a method of energy conversion; in Fig.8 - node a in Fig.7; Fig.9 is a section bB in Fig.7; in FIG. 10 is a schematic diagram of a lattice element of an ejector type nozzle apparatus; in FIG. 11-13 - forms of jet nozzles; on Fig - electroreactive inkjet device; on Fig - inkjet device with a radial channel for the periodic supply of combustion products; in Fig.16 - detonation combustion chamber; on Fig.17-22 - input form of the accession device, on Fig. 23-28 are forms of an attachment device; on Fig is a schematic diagram of a piston gas generator for implementing the method of energy conversion; in FIG. 30.31 - extreme positions of the fuel valve; on Fig - schematic diagram of a jet gas generator with a jet compressor.
На чертежах следующие обозначения
Улитка 1 центробежного компрессора-маховика; пневмоклапан 2 для выпуска остатков сжатого воздуха из улитки; обратный клапан 3 пневмоаккумулятора; фильтр и каталитический нейтрализатор 4; промежуточный вал 5 ротора лопаточной турбины-компрессора-маховика; вращающийся сопловой аппарат 6 холодильного контура второй ступени ротора струйно-адаптивного двигателя; пневмоаккумулятор 7; лопатки 8 термодинамического контура второй ступени ротора струйно-адаптивного двигателя; пневмоклапан 9 для подачи сжатого воздуха из пневмоаккумулятора; пневмоклапан 10 заглушка входного патрубка; входной патрубок 11 атмосферного воздуха с воздушным фильтром и заглушкой; струйное устройство 12 вращающегося соплового аппарата термодинамического контура первой ступени струйно-адаптивного двигателя; вращающийся сопловой аппарат 13 холодильного контура первой ступени ротора струйно-адаптивного двигателя; вращающийся сопловой аппарат 14 термодинамического контура ротора струйно-адаптивного двигателя; ротор 75 струйно-адаптивного двигателя; пневмоклапан 16 подачи воздуха во вращающиеся сопловые аппараты первой ступени ротора струйно-адаптивного двигателя; обратный клапан 77 для подачи воздуха; камера 18 периодического сгорания; пружина 19 золотникового клапана; золотниковый клапан 20; обратный клапан 21 для подачи окислителя в камеру периодического сгорания; обратный клапан 22 для стравливания выхлопных газов; выхлопной патрубок 23, пневмоклапан 24 заглушка выхлопного патрубка; первая ступень 25 ротора струйно-адаптивного двигателя; вал 26 первой ступени ротора лопаточной турбины-компрессора-маховика; подшипник 27 вала ротора лопаточной турбины-компрессора-маховика; первая ступень 28 ротора лопаточной турбины-компрессора-маховика; турбинные лопатки 29 холодильного контура первой ступени ротора лопаточной турбины-компрессора-маховика; компрессорные лопатки 30 второй ступени ротора лопаточной турбины-компрессора-маховика; турбинные лопатки 31 термодинамического контура первой ступени ротора лопаточной турбины-компрессора-маховика; лопатки 32 направляющего аппарата компрессора лопаточной турбины-компрессора-маховика; лопатки 33 второй ступени холодильного контура ротора струйно-адаптивного двигателя; компрессорные лопатки 34 первой ступени ротора лопаточной турбины -компрессора-маховика; пневмоклапан 35 подачи холодного воздуха внешним потребителям; турбинные лопатки 36 термодинамического контура второй ступени ротора лопаточной турбины-компрессора-маховика; вторая ступень 37 ротора струйно-адаптивного двигателя; турбинные лопатки 38 второй ступени холодильного контура ротора лопаточной турбины-компрсссора-маховика; вторая ступень 39 ротора лопаточной турбины-компрессора-маховика; подшипники 40 вала ротора центробежного компрессора-маховика; тяговый электродвигатель 41; шестерни 42; силовой вал 43 струйно-адаптивного двигателя; шестерня 44 вала ротора лопаточной турбины-компрессора-маховика; вал 45 второй ступени ротора лопаточной турбины-компрессора-маховика; вал ротора 46 центробежного компрессора-маховика; ротор 47 электрогенератора; обмотка статора 48 электрогенератора; планетарная передача 49, шестерня 50 вала электрогенератора; ротор 51 центробежного компрессора-маховика.In the drawings, the following notation
Snail 1 centrifugal flywheel compressor; pneumatic valve 2 for the release of residual compressed air from the cochlea; pneumatic accumulator check valve 3; filter and catalytic converter 4; the intermediate shaft 5 of the rotor of the blade turbine-compressor-flywheel; a rotating nozzle apparatus 6 of the refrigeration circuit of the second stage of the rotor of the jet adaptive engine; air accumulator 7; blades 8 of the thermodynamic circuit of the second stage of the rotor of the jet adaptive engine; pneumatic valve 9 for supplying compressed air from the pneumatic accumulator; pneumatic valve 10 plug inlet pipe; inlet pipe 11 of atmospheric air with an air filter and a plug; a jet device 12 of a rotating nozzle apparatus of a thermodynamic circuit of the first stage of the jet adaptive engine; a rotating nozzle apparatus 13 of the refrigeration circuit of the first stage of the rotor of the jet adaptive engine; rotating nozzle apparatus 14 of the thermodynamic contour of the rotor of the jet adaptive engine; rotor 75 of the jet adaptive engine; a pneumatic valve 16 for supplying air to the rotating nozzle apparatuses of the first stage of the rotor of the jet adaptive engine; check valve 77 for air supply; a chamber 18 for periodic combustion; spool valve spring 19; spool valve 20; a check valve 21 for supplying an oxidizing agent to the periodic combustion chamber; check valve 22 for venting exhaust gases; exhaust pipe 23; pneumatic valve 24; exhaust pipe cap; the first stage 25 of the rotor of the jet adaptive engine; the shaft 26 of the first stage of the rotor of the blade turbine-compressor-flywheel; the bearing 27 of the rotor shaft of the blade turbine-compressor-flywheel; the first stage 28 of the rotor of the blade turbine-compressor-flywheel; turbine blades 29 of the refrigeration circuit of the first stage of the rotor of a blade turbine-compressor-flywheel; compressor blades 30 of the second stage of the rotor of the blade turbine-compressor-flywheel; turbine blades 31 of the thermodynamic circuit of the first stage of the rotor of a blade turbine-compressor-flywheel; blades 32 of the guide vanes of a compressor of a blade turbine-compressor-flywheel; blades 33 of the second stage of the refrigeration circuit of the rotor of the jet adaptive engine; compressor blades 34 of the first stage of the rotor of a blade turbine — a flywheel compressor; pneumatic valve 35 for supplying cold air to external consumers; turbine blades 36 of the thermodynamic circuit of the second stage of the rotor of the blade turbine-compressor-flywheel; the second stage 37 of the rotor of the jet adaptive engine; turbine blades 38 of the second stage of the refrigeration circuit of the rotor of the blade turbine-compressor-flywheel; the second stage 39 of the rotor of the blade turbine-compressor-flywheel; bearings 40 of the rotor shaft of a centrifugal flywheel compressor; traction motor 41; gears 42; power shaft 43 of the jet adaptive engine; gear 44 of the rotor shaft of a blade turbine-compressor-flywheel; shaft 45 of the second stage of the rotor of the blade turbine-compressor-flywheel; rotor shaft 46 of a centrifugal flywheel compressor; electric generator rotor 47; the stator winding 48 of the generator; planetary gear 49, gear 50 of the generator shaft; rotor 51 of a centrifugal flywheel compressor.
Лопатки 52 второй ступени биротативной лопаточной турбины; лопатки 53 первой ступени биротативной лопаточной турбины; ротор 54 первой ступени биротативной лопаточной турбины; внутренний объем 55 первой ступени биротативной лопаточной турбины с расположенной в нем дифференциальной планетарной передачей; сателлит 56 дифференциальной планетарной передачи; водило 57 дифференциальной планетарной передачи; центральная шестерня 58 дифференциальной планетарной передачи; ротор 59 второй ступени биротативной лопаточной турбины; центральная шестерня 60 планетарной передачи; водило 61 планетарной передачи; сателлит 62 планетарной передачи.
Реактивные сопла 63, струйное устройство 64 с радиальным каналом для периодической подачи продуктов сгорания; электрореактивные 65 струйные устройства; детонационные камеры 66 сгорания; сферическая часть 67 детонационной камеры сгорания; точка фокуса 68 сферической части детонационной камеры сгорания; реактивные сопла 69 для истечения продуктов сгорания в точку фокуса; вход 70 устройства присоединения для внешних масс; вход 71 устройства присоединения для подачи внешних масс по каналу; кольцевой канал 72 для подачи рабочего тела; кольцевое реактивное сопло 73 кольцевого канала; устройство 74 присоединения дополнительных масс; диффузор 75 устройства присоединения; устройство 76 присоединения без диффузора; устройство 77 присоединения без диффузора с косым срезом; устройство 78 присоединения с диффузором с косым срезом; устройство 79 присоединения с конфузором и диффузором и с косым срезом; устройство 80 присоединения с конфузором и диффузором; двухступенчатое устройство 81 присоединения.
Проходное сечение 82 для вспрыскивания топлива под давлением; поршень 83 компрессора; поршневой компрессор 84; электромагнит 85; обратный клапан 86; обратный клапан 87; площадь торцовой части 88 золотникового клапана; поршневой топливный клапан 89; обратный клапан 90; струйный газогенератор 91.
В предлагаемом варианте способа (конструктивные схемы, поясняющие реализацию способа, изображены на фиг.1-32 в процессе сгорания топлива в замкнутом объеме одной или нескольких камер 18 периодического сгорания (фиг. 1,7), в каждом термодинамическом цикле в несколько раз, в зависимости от степени предварительного сжатия и состава топливовоздушной смеси, увеличивают потенциальную энергию и располагаемую работу расширения продуктов сгорания. Затем через проходные сечения С золотникового клапана 20 (фиг.2,7) по каналам в1, в2 (фиг. 2,3,7) и в3 (фиг.4,7) продукты сгорания направляют в струйные устройства 12 (фиг.1,4,7,9,10) вращающегося соплового аппарата 14 (фиг.1,7,10) эжекторного типа, расположенного на внешней части рабочего колеса ступени 25 (фиг.1) ротора 15 струйно-адаптивного двигателя (фиг.1,7). В струйных устройствах 12 полученный прирост потенциальной энергии преобразуют в дополнительную кинетическую энергию импульса сверхзвуковой реактивной струи продуктов сгорания. Эта струя через вход 71-73 (фиг.17-22) истекает в устройство 76-80 присоединения дополнительных масс (фиг.23-27) соплового аппарата 14 эжекторного типа со сверхзвуковой скоростью и при движении создает вслед за собой разрежение, необходимое для подачи на вход 71-73 дополнительных газовых масс и осуществления процесса последовательного присоединения, в котором эти массы ускоряют за счет передачи им части энергии импульса реактивной струи продуктов сгорания. В результате на выходе из устройства 76-80 получают объединенную реактивную массу, увеличивающую реактивную тягу вращающегося соплового аппарата 14 и вращающий момент на силовом валу 43 (фиг.1,7). В предлагаемом способе используется известное "Явление аномально высокого прироста тяги в газовом эжекционном процессе с пульсирующей активной струей", диплом 314, открытие - 2.07.1951г., авторы Кудрин О.И., Квасников А. В. , Челомей В.Н. Этот процесс последовательного присоединения дополнительных масс принципиально отличается от эжекционного процесса параллельного присоединения, так как не основан на трении газовых потоков. В связи с этим его кпд и коэффициент m выше. В зависимости от термодинамических характеристик реактивной струи, истекающей из струйных устройств 12, и конструктивных параметров устройства 74 присоединения вращающегося соплового аппарата 14 величина коэффициента m (отношение присоединенной массы к активной массе) достигает 50 и более и обеспечивает практически "холодный" выхлоп. Этот коэффициент в несколько раз превышает аналогичный показатель современных ТРДД со струйными движителями и сравним с величиной коэффициента m турбовинтовентиляторных двигателей, имеющих самый высокий кпд движителя. На режиме набора крейсерской скорости вращения ротора струйно-адаптивного двигателя 75, когда на силовом валу необходимо создавать наибольший вращающий момент, прирост реактивной тяги вращающегося соплового аппарата 14 в результате процесса последовательного присоединения дополнительных масс воздуха без дополнительных затрат энергии достигает 120-140% по отношению к исходной тяге реактивных сопл. Сравнительный анализ параметров процесса преобразования энергии топлива в турбовальных газотурбинных двигателях сопоставимой мощности, при получении и использовании одинакового количества реактивной массы в единицу времени, показывает, что в двигателях, работающих по термодинамическому циклу Брайтона с подводом тепла при постоянном давлении, более 50% от располагаемой энергии составляют потери, обусловленные его термодинамическим несовершенством. Так, для получения реактивной массы затрачивают энергию на механическую работу сжатия в компрессоре всей массы атмосферного воздуха, участвующей в образовании реактивной струи, с потерями на кпд турбокомпрессора, а в процессе непрерывного сгорания, в котором участует вся сжатая масса воздуха, вследствие влияния гидравлических потерь, понижается ее давление. Увеличиваются также потери, возникающие под влиянием сил вязкости, в процессе расширения всей массы сжатого воздуха при образовании реактивной массы. При этом большую часть кинетической энергии реактивной струи вначале используют для привода турбокомпрессора, обеспечивающего непрерывный процесс сжатия воздуха для ее получения, и только потом ее направляют для выполнения полезной работы термодинамического цикла - создания момента на силовом валу одно- или двухступенчатой лопаточной турбины, на которую используют 1/7-1/5 часть располагаемой энергии топлива. После создания момента часть тепловой и кинетической энергии реактивной массы, остающейся не использованной, рассеивается в атмосфере, причем, чем больше степень сжатия и температура нагрева воздуха перед расширением, тем больше доля потерь с выходной скоростью в объеме располагаемой энергии внесенного в двигатель топлива. Для уменьшения этих потерь необходимо применять многоступенчатые роторы и системы рекуперации, что резко увеличивает инерционность и массу турбовальных газотурбинных двигателей и сужает их сферу применения. В термодинамическом цикле предлагаемого способа сжимают расчетную массу воздуха, необходимую только для образования импульсов активной струи, которая в m раз меньше получаемой в результате процесса последовательного присоединения объединенной реактивной массы, создающей тягу. Следовательно, для сжатия меньшей массы до той же степени повышения давления и нагрева требуется в m раз меньше энергии. Кроме того, после воспламенения топливовоздушной смеси в камере периодического сгорания получают прирост давления без затрат энергии на работу механического сжатия, а только за счет организации процесса сгорания и повышения температуры продуктов сгорания в замкнутом объеме. В связи с этим еще в 3-6 раз (в зависимости от состава топливовоздушной смеси) снижают степень предварительного сжатия перед воспламенением топливовоздушной смеси и получением расчетного давления продуктов сгорания и, соответственно, во столько же раз дополнительно снижают затраты энергии, уже уменьшенные в m раз. В результате уменьшения механической работы сжатия в генераторном термодинамическом цикле и увеличения потенциальной энергии продуктов сгорания, которую используют для увеличения кинетической энергии активной струи, выполняющей полезную работу в процессе последовательного присоединения дополнительных масс, повышают кпд силовой установки при создании мощности на силовом валу на величину, пропорциональную разности затрат энергии на сжатие и нагрев воздуха для образования реактивной массы, и на величину потерь на кпд устройств, осуществляющих эти процессы, по сравнению с термодинамическим циклом Брайтона. Причем уменьшают также скоростные потери реактивного выхлопа и потери тепла с выхлопными газами. Кроме того, уменьшая пропорционально увеличению m массу воздуха, сжимаемого в компрессоре, уменьшают необходимую расчетную мощность и массу компрессора, тем самым дополнительно повышают удельную мощность силовой установки на базе струйно-адаптивного двигателя и расширяют возможные сферы ее применения. Например, для эффективного использования не только в различных стационарных системах, но и для привода движителей различных видов транспортных средств или привода мощных мобильных электрогенераторов или других мобильных систем. In the proposed variant of the method (structural diagrams explaining the implementation of the method are shown in FIGS. 1-32 in the process of fuel combustion in the closed volume of one or
Для получения необходимого момента на валу 43 ротора 15 струйно-адаптивного двигателя управляют силой реактивной тяги. Для этого применяют, например, реактивные сопла 63 (фиг.11-13), или электрореактивные струйные устройства 65 (фиг.14,), или струйное устройство 64 с радиальным каналом для периодической подачи продуктов сгорания (фиг.15), или детонационные камеры сгорания 66 (фиг.16) с устройствами присоединения, изменяя их количество и параметры за счет подключения через отдельные каналы к каждому устройству или к группам устройств, соответствующих по своим параметрам заданному режиму работы, камер 18 периодического сгорания и источников дополнительно присоединяемой газовой массы для изменения величины и скорости объединенной реактивной массы, оптимизируя затраты энергии и снижая скоростные и тепловые потери реактивного выхлопа. To obtain the necessary moment on the
Для получения необходимого момента на валу 43 ротора 75 струйно-адаптивного двигателя управляют силой реактивной тяги, изменяя частоту термодинамических циклов в камерах 18 периодического сгорания и, соответственно, массу и термодинамические характеристики подаваемых в единицу времени к задействованным струйным устройствам 12 продуктов сгорания, параметры процессов присоединения и коэффициенты присоединения дополнительных масс m, задействованных в процессе создания объединенной реактивной массы устройств 76-81 присоединения, для изменения величины и скорости объединенной реактивной массы. При этом в процессе сгорания не изменяют количество топлива в составе топливовоздушной смеси, сохраняя ее расчетный состав и не увеличивая выброс в атмосферу токсичных веществ, в том числе и на переходных режимах, например, резко увеличивая частоту для получения расчетной мощности при необходимости ускорения транспортного средства. Причем на установившемся режиме, когда достигнута заданная скорость, не изменяя количества топлива в термодинамическом цикле, увеличивают степень сжатия воздуха, например, за счет дополнительного сжатия набегающего потока, обедняя при этом топливовоздушную смесь и повышая экономичность. To obtain the required moment on the
Момент на валу ротора 15 струйно-адаптивного двигателя получают за счет истечения объединенной реактивной массы из вращающегося соплового аппарата, например 13 ступени 25 ротора и одновременного воздействия объединенной реактивной массой из неподвижного соплового аппарата (не изображен) на лопатки 8 лопаточной ступени 37 этого же ротора. Причем турбинные лопатки и диск рабочего колеса для уменьшения инерционности могут быть выполнены из легкого не жаропрочного материала. The moment on the
Одновременно с объединенной реактивной массой, полученной в процессе последовательного присоединения дополнительных масс, для создания момента на силовом валу 43 ротора 15 струйно-адаптивного двигателя используют также реактивную массу, полученную другим способом, например, при подаче сжатого воздуха из пневмоаккумулятора 7 к критическому сечению реактивных сопл 63 вращающегося соплового аппарата 13, расположенного на ступени 25 ротора 15. При этом момент образуют за счет стационарного истечения активной струи в процессе параллельного присоединения дополнительных масс в устройствах 74-80 присоединения вращающихся сопловых аппаратов 13,6 и суммируют с моментом, образованным неподвижным сопловым аппаратом или вращающимся сопловым аппаратом 14. Использование пневмоаккумуляторов 7 и других автономных источников рабочего тела для образования реактивной массы позволяет увеличивать мощность силовой установки при пиковых нагрузках. Simultaneously with the combined reactive mass obtained in the process of sequential addition of additional masses, to create a moment on the
Воздух для образования топливовоздушной смеси и использования в других целях, в том числе для внешних потребителей, сжимают, не уменьшая при этом силу тяги и момент на силовом валу 43, а используют для сжатия часть располагаемой энергии реактивного выхлопа вращающегося соплового аппарата 14, остающейся после создания момента на валу 43, утилизируя ее и повышая кпд силовой установки. Для этого струю объединенной реактивной массы направляют на лопатки 31 и 36 первой 28 и второй 39 ступеней лопаточной турбины и преобразуют в кинетическую энергию вращения вала 26 ее ротора, который через вал 5 соединен с валом 45 второй ступени 39 этого же ротора, а вал 45 связан через планетарную передачу 49 с ротором 51 центробежного компрессора (фиг. 1). После сжатия в центробежном компрессоре воздух через улитку 1, клапан 3 пневмоаккумулятора 7 и пневмоклапан 9 по каналу а направляют в камеру 18. The air for the formation of the air-fuel mixture and for other purposes, including for external consumers, is compressed without decreasing the traction force and the moment on the
Воздух можно сжимать также за счет использования части прироста давления продуктов сгорания, полученного без затрат энергии на механическое сжатие, а только за счет организации процесса сгорания топливовоздушной смеси с повышением температуры в замкнутом объеме камеры 18 периодического сгорания газогенератора с поршневым компрессором (фиг.29). Для чего под действием давления продуктов сгорания на площадь торцевой поверхности 88 золотникового клапана 20 перемещают этот клапан и, воздействуя им на поршень 83 компрессора 84, сжимают пружину 19. При перемещении поршня 83 сжимают воздух в объеме компрессора 84 для выполнения полезной работы при его расширении в этом же термодинамическом цикле. Например, охлаждают и/или продувают камеру 18 периодического сгорания при совмещении проходных сечений а6 золотникового клапана 20 и а5 корпуса камеры. Одновременно создают разрежение в объеме, образующимся за движущимся поршнем 83, для подачи в него через обратный клапан в 87 атмосферного воздуха. После выпуска продуктов сгорания из камеры 18 через сечение С поршень 83 возвращают в первоначальное положение за счет энергии, аккумулированной пружиной 19, и во время его обратного хода сжимают поступивший через обратный клапан 87 воздух, который через обратный клапан 21 направляют в камеру 18 периодического сгорания для образования топливовоздушной смеси следующего термодинамического цикла. Air can also be compressed by using part of the increase in pressure of the combustion products obtained without the expense of energy for mechanical compression, but only by organizing the combustion process of the air-fuel mixture with increasing temperature in the closed volume of the
С целью упрощения и повышения надежности силовой установки воздух можно сжимать также в струйном компрессоре (фиг.32) за счет кинетической энергии продуктов сгорания, истекающих из струйного устройства 12 камеры 18 периодического сгорания газогенератора 91. Для этого присоединяемую массу воздуха ускоряют в устройстве 80 присоединения, а затем объединенную массу сжимают при ее торможении в диффузоре 75, получая сжатую газовую смесь с пропорцией окислителя и продуктов сгорания, которая, при использовании в качестве компонента топливовоздушной смеси, обеспечивает сгорание топлива и уменьшение количества окислов азота в продуктах сгорания. Полученную смесь используют для выполнения работы при ее расширении в этом же термодинамическом цикле или направляют через обратный клапан 3 в пневмоаккумулятор 7, накапливают в нем до расчетного давления и в необходимый момент используют, в том числе подавая через пневмоклапан 9 по каналу а для образования топливовоздушной смеси в камере 18 периодического сгорания термодинамического контура, а также по каналу а7 в камеру 18 струйного компрессора. In order to simplify and increase the reliability of the power plant, the air can also be compressed in the jet compressor (Fig. 32) due to the kinetic energy of the combustion products flowing out from the
Для повышения эффективности использования тепловой энергии, полученной от сгорания топливовоздушной смеси, снижения удельного расхода топлива и термонапряженности камеры 18, каналов в1-в3, в каждом термодинамическом цикле объединенную реактивную массу получают при использовании в процессе последовательного присоединения энергии одного импульса реактивной струи продуктов сгорания из камеры 18 и одного или нескольких импульсов реактивной струи предварительно сжатого (например, за счет утилизированной после создания момента на силовом валу энергии реактивной струи или потенциальной энергии продуктов сгорания при их частичном расширении в объеме камеры 18 газогенератора с поршневым компрессором, или кинетической энергии продуктов сгорания из струйного устройства 12 камеры 18 струйного газогенератора 91 и дополнительно сжатых в радиальных каналах вращающегося ротора 15 струйно-адаптивного двигателя) атмосферного воздуха или других газов, которые через проходное сечение С1 золотникового клапана 20 перед импульсом продуктов сгорания из камеры 18 и/или вслед за ним направляют по тем же каналам в1-в3 и одновременно со снижением их термонапряженности увеличивают тепловую и потенциальную энергию сжатых газов перед расширением, например, в реактивных соплах 63. To increase the efficiency of using thermal energy obtained from the combustion of the air-fuel mixture, to reduce the specific fuel consumption and thermal stress of the
Кроме того, тепловую энергию от сгорания топливовоздушной смеси в камере 18, наряду с использованием в основном термодинамическом контуре, предотвращая ее рассеивание через теплопроводные элементы конструкции в наружную среду, используют во втором термодинамическом контуре, который образуют, направляя по параллельным каналам, например а2 теплоизолированным от наружной среды, другое рабочее тело, имеющее температуру, близкую к температуре окружающей среды, с атмосферным давлением или предварительно сжатое, так же, как в предыдущем случае. Это рабочее тело, контактирующее со стенками термонапряженных элементов конструкции, например камеры 18, каналов в1-в3, струйных устройств 12 вращающегося соплового аппарата 14, нагревают через их теплопередающие поверхности и одновременно охлаждают эти элементы, выполняющие по отношению к рабочему телу функции нагревателя при постоянном давлении. In addition, the thermal energy from the combustion of the air-fuel mixture in the
Для подачи рабочего тела во второй термодинамический контур используют кинетическую энергию реактивной массы, истекающей из струйных устройств 12 струйно-адаптивного двигателя 15 и создающей разрежение на входе 70,71 в устройства 74 присоединения, за счет которого рабочее тело поступает в это устройство для образования объединенной реактивной массы. To supply the working fluid to the second thermodynamic circuit, the kinetic energy of the reactive mass flowing out from the
Причем до поступления в устройство 74 присоединения рабочее тело сжимают в радиальных каналах а2 вращающегося ротора 15 струйно-адаптивного двигателя. Полученную без дополнительных затрат топливовоздушной смеси тепловую энергию используют так же, как и увеличенную потенциальную энергию рабочего тела при его расширении, для увеличения реактивной массы и мощности струйно-адаптивного двигателя на различных режимах работы силовой установки (фиг. 1,7). Например, для уменьшения времени разгона транспортного средства, а на установившемся режиме - для поддержания заданной скорости при минимизации затрат энергии основного термодинамического контура за счет его временного отключения. Moreover, before entering the
Одновременно с увеличением реактивной массы в зависимости от величины коэффициента m в процессе присоединения снижают скорость ее истечения, уменьшая скоростные потери и скорость вращения ротора 15 струйно-адаптивного двигателя на установившемся режиме до расчетного уровня, при котором можно использовать подшипники вала 43 без применения систем принудительной смазки, упрощая конструкцию силовой установки и повышая ее надежность. При необходимости дополнительного снижения расчетной скорости вращения подшипников на установившемся режиме их наружные или внутренние кольца закрепляют, например, на валу лопаточной турбины, предназначенной для утилизации энергии реактивной массы после создания момента на валу, причем оба вала вращают в одну и ту же сторону и располагают на одной оси один внутри другого, уменьшая разность скоростей между наружным и внутренним кольцами подшипников вала 43. Simultaneously with an increase in reactive mass, depending on the value of the coefficient m, in the process of joining they reduce the rate of its expiration, reducing speed losses and the rotational speed of the
Часть располагаемой кинетической энергии объединенной реактивной массы, остающуюся после создания тяги вращающимся сопловым аппаратом 14 предыдущей ступени ротора 15 струйно-адаптивного двигателя, утилизируют, разворачивая струю в направляющем аппарате или в лопатках 31 ступени 28 и направляя на лопатки 8, следующей по ходу истечения струи, лопаточной ступени 37 ротора струйно-адаптивного двигателя 15 для воздействия на них и получения дополнительного момента на валу 43. Part of the available kinetic energy of the combined reactive mass remaining after thrust by the
Для повышения эффективности использования располагаемой кинетической энергии реактивной массы, оставшейся после создания силы тяги вращающимся сопловым аппаратом 14 и вращающего момента на валу 43 ротора 15 струйно-адаптивного двигателя (фиг.7), струю направляют непосредственно на лопатки 53 первой ступени 54 биротативной турбины, а ее ротор кинематически связывают с валом 43 ротора 15 струйно-адаптивного двигателя через расположенную в объеме 55 дифференциальную планетарную передачу с передаточным числом, обеспечивающим расчетное уменьшение скорости вращения первой ступени 54 биротативной турбины и, соответственно, окружной скорости ее лопаток 53, вращающихся в сторону, противоположную направлению вращения вращающегося соплового аппарата 14 ротора 75 струйно-адаптивного двигателя. За счет уменьшения разности этих скоростей и увеличения скорости реактивной массы относительно лопаток 53 увеличивают силу ее воздействия на эти лопатки и вращающий момент на валу первой ступени 54 биротативной турбины. Этот момент через сателлиты 56 и центральную шестерню 58 суммируют с моментом, создаваемым на валу 43 за счет реактивной тяги вращающегося соплового аппарата 14. Вал водила 57 первой ступени 54 биротативной турбины связывают с ротором ее второй ступени 59, вращающейся в противоположную сторону. Момент, образованный ступенью 59 при воздействии струи на ее лопатки 52 на валу водила 57, также суммируют, объединяя через дифференциальную планетарную передачу все три потока мощности в один и обеспечивая оптимальное соотношение увеличения силы воздействия струи на лопатки 53,52 ступеней 54,59 биротативной турбины с кпд этих ступеней, в зависимости от скорости их вращения. Полученную суммарную мощность, в зависимости от конкретной конструкции, можно передавать потребителю одновременно через несколько или через любой из трех валов. To increase the efficiency of using the available kinetic energy of the reactive mass remaining after the creation of the traction force by the
Для сохранения высокого кпд биротативной турбины и получения расчетной скорости вращения и момента на выходном валу силовой установки, необходимых непосредственно для привода движителей транспортных средств, суммарную мощность, образованную на выходном валу водила 57, передают потребителю через редуктор, например, еще одну планетарную передачу, расположенную с биротативной турбиной и ротором 15 струйно-адаптивного двигателя в общем объеме корпуса силовой установки (фиг.7). Для этого вал водила 57 через центральную шестерню 60 и сателлиты 62 соединяют с водилом 61. Конструкцию с такой компоновкой можно разместить, например, в объеме, не превышающем объем внутреннего пространства диска колеса транспортного средства, и без дополнительной трансмиссии передавать мощность для его привода, в том числе для реверса. In order to maintain the high efficiency of the biotational turbine and obtain the calculated rotation speed and torque on the output shaft of the power plant, which are required directly to drive the vehicle propellers, the total power generated on the output shaft of the
Наряду с увеличением момента на выходном валу при применении дополнительной передачи, используют также оставшуюся после истечения из лопаток 52 второй ступени 59 биротативной турбины часть располагаемой кинетической энергии реактивной массы. Для этого суммарную мощность, образованную на выходном валу водила 57 дифференциальной планетарной передачи, через центральную шестерню 60 входного вала и сателлиты 62 передают на ротор первой ступени дополнительной биротативной турбины с дополнительной дифференциальной планетарной передачей (не изображены), а через вал ее водила - на закрепленный на нем ротор второй ступени этой турбины. За счет передаточного числа дополнительной дифференциальной планетарной передачи снижают и синхронизируют скорости вращения роторов и увеличивают момент на их валах, а за счет оставшейся кинетической энергии реактивной массы, истекающей из лопаток 52 второй ступени 59 предыдущей биротативной турбины и воздействующей на лопатки обеих ступеней дополнительной биротативной турбины, создают дополнительный суммарный момент на валах ее роторов. Для передачи мощности потребителю используют один вал в качестве выходного для лопастей воздушного винта или однорядного винтовентилятора, или используют одновременно оба вала с разделением мощности для привода двухрядного винтоветилятора, преобразующего кинетическую энергию вращения в кинетическую энергию реактивной струи, создающей реактивную тягу силовой установки как движителя. Along with increasing the torque on the output shaft with the use of an additional gear, the part of the available kinetic energy of the reactive mass remaining after expiration from the
Реактивную массу, истекающую из последней ступени биротативной турбины, направляют по каналам, расположенным внутри лопастей вентилятора или винтовентилятора, закрепленного на выходном валу водила дополнительной дифференциальной передачи, для истечения из периферийной части лопастей и образования реактивной тяги, и дополнительного момента на валу. The reactive mass flowing from the last stage of the biotational turbine is guided through the channels located inside the fan blades or fan fan, mounted on the output shaft of the carrier of an additional differential transmission, for the outflow from the peripheral part of the blades and the formation of reactive traction, and additional torque on the shaft.
В результате применения биротативной турбины с дифференциальной планетарной передачей для использования кинетической энергии реактивной струи вращающегося соплового аппарата, остающейся после образования момента на силовом валу струйно-адаптивного двигателя, повышают экономичность и удельную мощность силовой установки, а также получают дополнительные преимущества при ее компоновке и использовании для привода различных движителей транспортных средств. As a result of the use of a bi-turbine turbine with a differential planetary gear to use the kinetic energy of the jet of a rotating nozzle, which remains after the moment is formed on the power shaft of the jet-adaptive engine, they increase the efficiency and specific power of the power plant, as well as get additional advantages when assembling and using it for drive various propulsion vehicles.
Объединенную реактивную массу, кинетическую энергию которой использовали для выполнения полезной работы, используют в следующих термодинамических циклах в качестве дополнительно присоединяемой массы. Для этого выхлопной канал в5 (фиг.1) силовой установки через пневмоклапан 10 соединяют с входами 70,71 устройств 74 присоединения дополнительных масс вращающегося соплового аппарата 14 (фиг. 1,10) и образуют замкнутый термодинамический контур. Под действием разрежения, получаемого за счет кинетической энергии струи, истекающей из струйных устройств 12, например, в устройства 78 присоединения дополнительных масс (фиг.25), движущиеся по выхлопному каналу в5 при открытом пневмоклапане 24 (фиг.1) в наружную среду отработавшие газы поступают в устройства 78 присоединения для образования реактивной массы, объединяемой в данном цикле с продуктами сгорания. При увеличении суммарной массы отработавших газов в замкнутом термодинамическом контуре за счет количества продуктов сгорания, в наружную среду из выхлопного канала в5 через открытый пневмоклапан 24 вытесняют их излишки, масса которых составляет от суммарной объединенной реактивной массы термодинамического цикла, создающей момент на силовом валу, часть, равную 1/m, где m - величина коэффициента присоединения дополнительных масс. The combined reactive mass, the kinetic energy of which was used to perform useful work, is used in the following thermodynamic cycles as an additionally attached mass. For this, the exhaust channel b5 (Fig. 1) of the power plant is connected through the pneumatic valve 10 to the inputs of 70.71
Таким образом, по сравнению с ГТД с термодинамическим циклом при постоянном давлении, наряду с уменьшением затрат энергии на сжатие и подогрев атмосферного воздуха, при создании адекватной мощности требуется в m раз меньшее количество атмосферного воздуха. Thus, in comparison with a gas turbine engine with a thermodynamic cycle at constant pressure, along with a reduction in the cost of energy for compression and heating of atmospheric air, when creating adequate power, an amount of m times less atmospheric air is required.
При этом в замкнутом термодинамическом контуре за счет кинетической энергии реактивной струи, создающей разрежение на входах 70,77 устройств присоединения дополнительных масс 69, образуют циклически повторяющееся круговое движение отработавших газов. На их пути в выхлопном канале в5 устанавливают фильтр для механической очистки и каталитический нейтрализатор 4 для снижения эмиссии токсичных веществ. За счет увеличения количества циклов улучшают качество очистки выхлопных газов и повышают эффективность их нейтрализации. Кроме того, увеличение времени контактирования реагентов позволяет использовать в качестве катализаторов не редкоземельные и благородные металлы, а менее дорогие элементы. Moreover, in a closed thermodynamic circuit due to the kinetic energy of the jet stream, which creates a vacuum at the inputs of 70.77 devices for connecting
При использовании устройств 76-81 присоединения дополнительных масс (фиг. 23-28), лопаточных ступеней 37 ротора 15 струйно-адаптивного двигателя и/или биротативных и других лопаточных турбин, выполняющих полезную работу за счет кинетической энергии реактивной массы, истекающей из струйных устройств 12 при выпуске отработавших газов по выхлопному каналу в5 через открытый пневмоклапан 24 в атмосферу, постепенно снижают скорость сверхзвуковых импульсов реактивных струй продуктов сгорания до расчетного уровня, обеспечивающего снижение шумового эффекта до нормативных требований без применения дополнительных внешних систем глушения. When using devices 76-81 connecting additional masses (Fig. 23-28), blade stages 37 of the
Необходимую мощность на выходном валу 43 силовой установки получают за счет совместного применения струйно-адаптивного двигателя и двигателя другого принципа действия, например электродвигателя 41, при этом включают их в работу совместно или автономно. The required power on the
Необходимую мощность на выходном валу 43 силовой установки получают, используя для образования активной струи, истекающей в процессе последовательного присоединения из струйных устройств 12 соплового аппарата 14, наряду с продуктами сгорания из камеры 18 периодического сгорания, сжатый атмосферный воздух, который направляют из пневмоаккумулятора 7 через механическое или пневматическое устройство (не изображены), обеспечивающее его подачу к критическому сечению реактивных сопл в импульсном режиме. The necessary power on the
Мощность струйно-адаптивного двигателя 15 силовой установки (фиг.1) регулируют, изменяя частоту импульсов реактивной струи, выполняющей функцию активной в процессе последовательного присоединения дополнительных масс, за счет изменения частоты циклов сгорания в камерах 18 периодического сгорания и изменения частоты импульсной подачи сжатого воздуха. The power of the jet
После создания момента на валу 43 часть энергии реактивной массы утилизируют, направляя струю на лопатки 31,29,36,38 ступеней 28,39 ротора лопаточной турбины-компрессора-маховика (фиг.1), не связанной с валом 43, и накапливают в виде кинетической энергии вращения ступеней 28,39 ее ротора, а также шестерней планетарной передачи 49, ротора 51 центробежного компрессора-маховика, шестерней 44,50 и ротора 47 электрогенератора, обладающих инерционной массой. Накапливаемую инерционной массой этих устройств энергию преобразуют в электрическую, подключая нагрузку к обмотке 48 ротора 47 электрогенератора, который через шестерни 50 и 44 связан с валом 45 ступени 39. Эту энергию преобразуют также в потенциальную энергию сжатого газа, подавая для сжатия на вход ротора 51 центробежного компрессора-маховика при открытых пневмоклапанах 9 и/или 16 по каналам а и а3 через вращающиеся сопловые аппараты 13 и 6, лопатки 29,33,38 и объем Х атмосферный воздух. Сжатый воздух так же, как и электроэнергию используют для выполнения полезной работы, а также для обеспечения внешних потребителей непосредственно в момент ее выработки и/или накапливают, соответственно, в пневмоаккумуляторе 7 и/или электроаккумуляторах. При этом допустимые расчетные пределы скорости вращения роторов 28,39,51 контролируют датчиками и поддерживают, увеличивая при превышении допустимых пределов объем расходования энергии, накопленной инерционной массой, путем ее преобразования, тем самым снижая обороты до расчетного уровня. After creating the moment on the
Накопленную энергию дополнительных источников используют автономно и совместно с энергией, накопленной инерционной массой, преобразуя ее, когда необходима дополнительная мощность на валу 43 сверх мощности, получаемой за счет кинетической энергии реактивной массы, содержащей продукты сгорания и истекающей из неподвижного соплового аппарата и/или вращающегося соплового аппарата 14 основного термодинамического контура. Используют ее также для частичной замены энергии, получаемой от сжигания топлива в камерах 18 периодического сгорания или для полной замены, при которой за счет управления дискретным процессом сгорания топлива уменьшают или полностью прекращают сжигание топлива и выброс продуктов сгорания в атмосферу. The accumulated energy of additional sources is used autonomously and together with the energy accumulated by the inertial mass, converting it when additional power is required on the
Таким образом, за счет утилизации кинетической энергии реактивной струи, остающейся после создания момента на силовом валу 43 и ее дополнительного преобразования, снижают расход топлива и, заменяя его энергию на утилизированную, повышают кпд и улучшают экологические характеристики силовой установки, а также увеличивают ее мощность в моменты пиковых нагрузок. Thus, due to the utilization of the kinetic energy of the jet stream remaining after creating the moment on the
При запуске силовой установки первоначальное накопление инерционной массой кинетической энергии до расчетного уровня осуществляют, вращая ступени 28,39 ротора лопаточной турбины-компрессора-маховика (фиг.1,4) и ротор 51 центробежного компрессора-маховика с помощью подключения обмотки 48 электрогенератора, включаемого в режим электродвигателя, к внешним источникам электроэнергии. Полученный момент передают через шестерни 50,44 на вал 45,5,26 ротора лопаточной турбины-компрессора-маховика и через планетарную передачу 49 на вал 46 ротора 51 центробежного компрессора-маховика При отсутствии внешних источников электроэнергии первоначальное накопление осуществляют за счет кинетической энергии реактивной массы из неподвижного соплового аппарата и/или вращающегося соплового аппарата 14 ротора 75 струйно-адаптивного двигателя. Эту струю направляют на лопатки 31,36 и преобразуют в кинетическую энергию всех устройств, обладающих инерционной массой. При этом, в зависимости от расчетной величины инерционной массы и скорости ее вращения, набранной при запуске, можно накапливать количество энергии, превышающее, например, запас энергии электромобиля сопоставимой грузоподъемности для его пробега без подзарядки электроаккумуляторов, причем удельная мощность инерционной массы, как накопителя энергии, в десятки раз выше. When starting the power plant, the initial inertial mass of kinetic energy is accumulated to the calculated level by rotating the stages 28.39 of the rotor of the blade turbine-compressor-flywheel (Fig. 1.4) and the rotor 51 of the centrifugal compressor-flywheel by connecting the winding 48 of the electric generator included in electric motor mode, to external sources of electricity. The resulting moment is transmitted through gears 50.44 to the shaft of the rotor of the blade turbine-compressor-flywheel and to the shaft 49 of the rotor 51 of the rotor 51 of the centrifugal compressor-flywheel. In the absence of external sources of electricity, the initial accumulation is carried out due to the kinetic energy of the reactive mass from a fixed nozzle apparatus and / or a
Массу ротора 51 центробежного компрессора-маховика выбирают из условия выполнения им функций устройства, обладающего инерционной массой, аккумулирующей кинетическую энергию, что позволяет повысить эффективность конструкции компрессора и упростить технологию его производства из-за отсутствия ограничений по массе. Часть энергии инерционной массы ротора 51 используют в этом же компрессоре для преобразования в потенциальную энергию сжатого воздуха. После сжатия воздух через обратный клапан 3 нагнетают в пневмоаккумулятор 7, который используют в качестве источника сжатого воздуха с управляемым распределением и расходованием. Накапливают воздух в пневмоаккумуляторе 7 до верхнего расчетного уровня давления, контролируемого датчиком, при превышении которого пневмоклапаном 16 перекрывают доступ атмосферного воздуха, поступающего по каналу а3 через устройство 74 присоединения вращающегося соплового аппарата 13, лопатки 29,33,38, объем Х на вход ротора 51 центробежного компрессора. В это же время через пневмоклапан 2 выпускают остатки сжатого воздуха из улитки 1. При этом ротор 51 центробежного компрессора-маховика продолжает вращаться вхолостую, не расходуя энергию инерционной массы на сжатие. В процессе расходования сжатого воздуха через пневмоклапан 9, при снижении давления в пневмоаккумуляторе 7 ниже расчетного уровня, открывают пневмоклапан 16 для подачи атмосферного воздуха на вход ротора 51 центробежного компрессора-маховика и только тогда продолжают процесс сжатия до прекращения подачи воздуха при следующем превышении расчетного уровня давления в пневмоаккумуляторе 7. В результате дискретного процесса сжатия эффективно расходуют энергию инерционной массы, обеспечивая расход сжатого воздуха в заданном режиме, например, для образования топливовоздушной смеси при периодическом включении расчетного количества камер сгорания 18, и/или использовании во втором термодинамическом контуре в качестве рабочего тела и/или при использовании внешними потребителями. При этом объем потребления сжатого воздуха может изменяться от минимально необходимого до максимального, ограниченного производительностью центробежного компрессора-маховика. The mass of the rotor 51 of the centrifugal flywheel compressor is selected from the condition that it performs the functions of a device having an inertial mass that accumulates kinetic energy, which allows to increase the efficiency of the compressor design and simplify its production technology due to the absence of mass restrictions. Part of the energy of the inertial mass of the rotor 51 is used in the same compressor to convert compressed air into potential energy. After compression, air through the
Для повышения эффективности процесса утилизации кинетической энергии реактивной массы, остающейся после создания вращающего момента на валу 43, а также процесса ее накопления инерционной массой, за счет планетарной передачи 49 скорость вращения ступеней 28,39 ротора лопаточной турбины-компрессора-маховика (фиг.1) уменьшают относительно скорости вращения инерционной массы ротора 51 центробежного компрессора-маховика. To improve the efficiency of the process of utilization of the kinetic energy of the reactive mass remaining after the creation of the torque on the
Увеличивая скорость вращения ротора 51 центробежного компрессора-маховика, повышают кпд компрессора, а также эффективность его, как накопителя энергии, с одновременным увеличением скорости реактивной массы относительно окружной скорости лопаток 31,36 и силы воздействия массы на эти лопатки для повышения кпд процесса утилизации. При этом вал 45 лопаточной турбины-компрессора-маховика располагают внутри вала 46 ротора 51 центробежного компрессора-маховика и оба вала вращают через планетарную передачу 49 в одну сторону, причем разность между скоростями вращения наружного и внутреннего колец подшипников 40 вала 46 ротора 51 центробежного компрессора-маховика уменьшают на величину скорости вращения вала 45, на котором закреплены эти подшипники, и, несмотря на большую скорость вращения ротора 51 компрессора, используют подшипники 40 с теми же предельными скоростями вращения, что и подшипники 27, и также без систем принудительной смазки, уменьшая тем самым массу силовой установки и упрощая ее конструкцию и эксплуатацию. By increasing the rotational speed of the rotor 51 of the centrifugal flywheel compressor, they increase the efficiency of the compressor, as well as its efficiency as an energy storage device, while increasing the speed of the reactive mass relative to the peripheral speed of the blades 31.36 and the force of the mass acting on these blades to increase the efficiency of the disposal process. The shaft 45 of the blade turbine-compressor-flywheel is located inside the shaft 46 of the rotor 51 of the centrifugal compressor-flywheel and both shafts are rotated through the planetary gear 49 in one direction, and the difference between the rotational speeds of the outer and inner rings of the bearings 40 of the shaft 40 of the rotor 51 of the rotor 51 of the centrifugal compressor is the flywheel is reduced by the value of the rotational speed of the shaft 45, on which these bearings are mounted, and, despite the high rotational speed of the compressor rotor 51, bearings 40 are used with the same limiting rotational speeds as the
Массу ротора 47 электрогенератора выбирают из условия выполнения им функций устройства, обладающего инерционной массой для аккумулирования кинетической энергии, которую в этом же электрогенераторе преобразуют в электрическую для использования тяговым электродвигателем 41, который через шестерни 42 передает момент на вал 43, а также для обеспечения других потребителей электроэнергии, в том числе внешних, и/или для аккумулирования и использования в необходимый момент. The mass of the rotor 47 of the electric generator is selected from the condition that it performs the functions of a device having an inertial mass for accumulating kinetic energy, which is converted into electric generator in the same electric generator for use by a traction motor 41, which transmits torque through the gears 42 to the
После временной остановки движителя, или при движении транспортного средства по инерции, или заданном снижении скорости энергию на принудительное вращение вала 43 без совершения полезной работы не тратят, исключая тем самым режим "холостого хода". В начале движения транспортного средства, необходимый для приведения силового вала 43 из неподвижного состояния во вращение момент создают, используя дискретность процессов сгорания топлива и подачи рабочего тела в струйные устройства 12 для подключения к ним в любое заданное время расчетного количества камер 18 периодического сгорания и других автономных источников энергии, в том числе, образованных за счет энергии, накопленной инерционной массой, и подачи необходимого количества рабочего тела с расчетными термодинамическими характеристиками для образования суммарной реактивной массы, истекающей из задействованных струйных устройств 12 и устройств 74 присоединения вращающегося соплового аппарата 14, обеспечивающей заданную величину момента на силовом валу 43. При этом за счет малой инерционности и обратной зависимости величины момента на валу 43 от скорости вращения ротора 15 струйно-адаптивного двигателя уменьшают время, необходимое для ускорения транспортного средства после начала движения. Таким образом, дополнительно повышают экономичность и экологичность транспортного средства, особенно при городском режиме движения. After a temporary stop of the propulsion device, or when the vehicle is moving by inertia, or a predetermined decrease in speed, the energy is not spent on the forced rotation of the
Кроме того, при заданном снижении скорости или движении под действием внешних сил кинетическую энергию, накопленную массой транспортного средства, преобразуют через его движитель в кинетическую энергию ротора тягового электродвигателя 41, включенного в генераторный режим, и/или ротора компрессора (не изображен), в котором газы сжимают и через неподвижный сопловой аппарат направляют на лопатки 29,31 и 38,36 ступеней 28,39 для преобразования в кинетическую энергию инерционной массы и/или через вал 43 в энергию вращения ротора 15 струйно-адаптивного двигателя, в радиальных каналах которого газы сжимают, а реактивную массу из его вращающихся сопловых аппаратов 14,13,6 также направляют для преобразования энергии, ее накопления инерционной массой и использования, при соответствующем уменьшении расхода топливовоздушной смеси. In addition, for a given reduction in speed or movement under the action of external forces, the kinetic energy accumulated by the mass of the vehicle is converted through its mover into the kinetic energy of the rotor of the traction motor 41 included in the generator mode and / or of the compressor rotor (not shown), in which the gases are compressed and sent through the stationary nozzle apparatus to the blades 29.31 and 38.36 of stages 28.39 for conversion into kinetic energy of the inertial mass and / or through the
Работу силовой установки в окружающей среде с давлением, превышающим атмосферное, например под водой, обеспечивают используя энергию, накопленную инерционной массой ступеней 28,39 ротора лопаточной турбины-компрессора-маховика и ротора 51 центробежного компрессора, для одновременного создания разрежения в объеме в6 выхлопного канала в5, расположенного до компрессорных лопаток 34, в который истекает реактивная масса из вращающегося соплового аппарата 14, и сжатия отработавших газов за счет энергии инерционной массы в части выхлопного канала в5, расположенной за компрессорными лопатками 34,30. Для этого входы 70-73 устройств 74-80 присоединения вращающегося соплового аппарата 14 через компрессорные лопатки 34,30 пневмоклапаном 10 соединяют с объемом в6, образуя замкнутый термодинамический контур. В этом контуре отработавшие в предыдущих циклах газы используют в качестве присоединяемой массы, совершающей циклически повторяющийся процесс последовательного присоединения, при их повышенном давлении на входе в устройства присоединения вращающегося соплового аппарата 14, к реактивной массе, истекающей из струйного устройства 12 и состоящей из продуктов сгорания данного цикла, и обеспечивают истечение объединенной реактивной массы в объем в6 с пониженным давлением, дополнительно увеличивая тягу вращающегося соплового аппарата 14 и момент на валу 43 ротора 15 струйно-адаптивного двигателя. Для выброса излишков отработавших газов выхлопной канал в5 соединяют с наружной средой через обратный клапан 22 и стравливают через него часть сжатых газов после того, как давление, создаваемое за компрессорными лопатками 34,30, превысит давление наружной среды, а заканчивают стравливание при его выравнивании с давлением наружной среды. В связи с тем, что масса продуктов сгорания, необходимая для образования импульсов активной струи в процессе последовательного присоединения дополнительных масс, меньше на величину коэффициента m, чем объединенная реактивная масса, создающая момент на силовом валу 43, фактический расход воздуха или другого окислителя уменьшается, по сравнению с турбовальными ГТД с термодинамическим циклом при постоянном давлении (при равном расходе реактивных масс в единицу времени и равной мощности), пропорционально увеличению коэффициента m, и соответствует расходу поршневого двигателя внутреннего сгорания значительно меньшей мощности. Таким образом, при давлении за бортом, не превышающим максимальное давление, создаваемое компрессором за счет энергии инерционной массы, как предварительно накопленной, например, за счет внешних источников энергии, так и накапливаемой во время рабочего режима струйно-адаптивного двигателя, можно сжигать топливо при работе под водой и затрачивать на выполнение одного и того же объема работы значительно меньшее количество окислителя. The operation of the power plant in an environment with a pressure exceeding atmospheric, for example, under water, is ensured by using the energy accumulated by the inertial mass of the stages 28.39 of the rotor of the blade turbine-compressor-flywheel and the rotor 51 of the centrifugal compressor to simultaneously create a vacuum in volume 6 of the exhaust channel b5 located to the compressor blades 34, into which the reactive mass flows out of the
После сжатия отработавших газов в выхлопном канале в5 замкнутого термодинамического контура, их можно направлять через регулируемый обратный клапан в ресивер (не изображены), накапливать в нем до расчетного давления, а при снижении давления за бортом в необходимый момент использовать в качестве рабочего тела для совершения полезной работы, например, расширения в струйных устройствах 12 с последующим выбросом в наружную среду. After the exhaust gases are compressed in the exhaust channel b5 of a closed thermodynamic circuit, they can be directed through an adjustable non-return valve to the receiver (not shown), accumulated in it to the design pressure, and if the pressure decreases overboard, at the right time it can be used as a working fluid to make a useful work, for example, expansion in the
При работе под водой часть энергии инерционной массы преобразуют в электрическую и используют для создания электродвигателем 41 момента на силовом валу 43, и/или аккумулируют, и/или осуществляют гидролиз для частичной замены органического топлива и сжатого воздуха на водород и кислород и использования части кислорода в системах жизнеобеспечения. When working underwater, part of the energy of the inertial mass is converted into electrical energy and used to create moments on the
В замкнутом термодинамическом контуре за счет части кинетической энергии, накопленной инерционной массой, образуют циклически повторяющееся круговое движение отработавших газов и осуществляют их механическую очистку с помощью фильтра и нейтрализацию каталитическим нейтрализатором 4 для снижения эмиссии токсичных веществ в выбросе. Для этого лопатками 34,31 ступеней 39,28 сжимают отработавшие газы, повышая давление в выхлопном канале в5, под действием которого они поступают на вход, например, 73 устройств 78 присоединения неподвижного соплового аппарата или вращающегося соплового аппарата 14 ротора 15 струйно-адаптивного двигателя. За счет повторения циклов прохождения через фильтр и нейтрализатор 4 отработавших газов улучшают качество механической очистки, а также увеличивают время контактирования реагентов с катализатором, чем, наряду с повышенным давлением, повышают скорость химических реакций и эффективность нейтрализации. In a closed thermodynamic circuit, due to part of the kinetic energy accumulated by the inertial mass, cyclically repeating circular motion of the exhaust gases is formed and they are mechanically cleaned with a filter and neutralized by a catalytic converter 4 to reduce the emission of toxic substances in the emission. To do this, the blades 34.31 stages 39.28 compress the exhaust gases, increasing the pressure in the exhaust channel b5, under the influence of which they enter the input, for example, 73
Энергию, накопленную инерционной массой, используют для выработки "холода" и создания мощности на силовом валу без выброса отработавших газов в окружающую среду, например, при работе под водой. Для этого атмосферный воздух предварительно сжимают в роторе 51 центробежного компрессора-маховика и затем аккумулируют в пневмоаккумуляторе 7. В необходимый момент, напрямую или через теплообменное устройство (не изображено), сжатый воздух из пневмоаккумулятора 7 направляют в реактивные сопла 63 струйно-адаптивного двигателя 15, расширяя в соплах, создают реактивную струю, момент на валу 43 и понижают температуру воздуха, который затем используют для охлаждения элементов силовой установки или направляют через пневмоклапан 35 для охлаждения внешних объектов, после чего, по меньшей мере, частично возвращают в ротор 51 компрессора для повторного сжатия и вновь направляют в пневмоаккумулятор 7, образуя замкнутый холодильный контур. The energy accumulated by the inertial mass is used to generate “cold” and create power on the power shaft without emitting exhaust gases into the environment, for example, when working under water. For this, atmospheric air is preliminarily compressed in the rotor 51 of the centrifugal flywheel compressor and then accumulated in the pneumatic accumulator 7. At the necessary moment, directly or through a heat exchange device (not shown), compressed air from the pneumatic accumulator 7 is sent to the
Израсходованную массу воздуха восполняют из атмосферы, создавая за счет кинетической энергии реактивной струи, образованной при расширении сжатого воздуха из пневмоаккумулятора 7 в реактивных соплах 63, разрежение, например, на входе 70 устройств 77 присоединения дополнительных масс для втекания атмосферного воздуха, который используют в качестве дополнительно присоединяемой массы в процессе присоединения. В результате этого процесса создают объединенную реактивную массу, увеличивающую момент на силовом валу 43, и утилизируют часть ее кинетической энергии, оставшейся после создания момента, а после процесса утилизации направляют для использования части "холода" потребителями и/или на входы устройств 70-73 присоединения следующей ступени 37 ротора 15 струйно-адаптивного двигателя и затем на вход ротора 51 компрессора для повторного сжатия. The consumed mass of air is replenished from the atmosphere, creating due to the kinetic energy of the jet formed during the expansion of compressed air from the pneumatic accumulator 7 in the
Атмосферный воздух, поступающий на входы 70-71 устройства 74 присоединения вращающихся сопловых аппаратов 13,6, при периодическом восполнении воздуха, израсходованного из холодильного контура, в процессе присоединения охлаждают до температуры, при которой во время истечения низкотемпературных струй, содержащуюся в воздухе влагу, замораживают в виде кристаллов льда и улавливают, концентрируя в объеме X, расположенном до входа в ротор 51 центробежного компрессора-маховика. Когда пневмоклапанами 9 и 16 перекрывают доступ воздуха, прекращается истечение низкотемпературного воздуха, и кристаллы льда под действием тепла, передаваемого через теплопроводные элементы конструкции термодинамического контура и/или под действием специально нагреваемых элементов, тают, а образовавшуюся воду направляют в емкость для использования в полевых условиях или электролиза на борту транспортного средства, также осуществляемого за счет энергии, накапливаемой инерционной массой. Atmospheric air entering the inputs 70-71 of the
Для получения реактивной массы, создающей вращающий момент на силовом валу 43 ротора 51 струйно-адаптивного двигателя (фиг.1,7) используют несколько различных по своим термодинамическим характеристикам рабочих тел. За счет основного, обладающего большей потенциальной энергией, например, из камеры 18 периодического сгорания или пневмоаккумулятора 7, через струйное устройство 12 образуют реактивную струю, истекающую, например, через вход 70 в устройство 74 присоединения. Другое рабочее тело, например атмосферный воздух, направляют также на вход 70 устройства 74 присоединения. В этом устройстве, за счет частичной передачи кинетической энергии реактивной струи основного рабочего тела, выполняющей в процессе присоединения дополнительных масс функцию активной струи, увеличивают кинетическую энергию дополнительных масс присоединяемого рабочего тела, ускоряя его и объединяя затем оба рабочих тела в одном потоке. В результате этого процесса в зависимости от способа присоединения, термодинамических характеристик рабочих тел и геометрических параметров устройств 74 присоединения увеличивается величина объединенной реактивной массы, по сравнению с первоначальной массой активной реактивной струи и момент на валу 43 ротора 15 струйно-адаптивного двигателя без дополнительных затрат энергии топлива. При этом величиной и скоростью объединенной реактивной массы управляют, изменяя количество и параметры струйных устройств 12 и устройств 74 присоединения, участвующих в процессе ее создания, за счет подключения через отдельные каналы в1,в2,в3,в4 источников рабочего тела и изменения термодинамических характеристик рабочих тел, подаваемых из этих источников к каждому задействованному устройству или к группам устройств, с расчетными параметрами для данного режима работы, а также изменения параметров процессов присоединения дополнительных масс, настраивая струйно-адаптивный двигатель для достижения оптимальной экономичности при выработке суммарного момента на различных режимах работы, тем самым адаптируют его к условиям многорежимного применения. Например, в начале движения транспортного средства, когда необходимо резко увеличивать мощность, для создания объединенной реактивной массы подключают большее количество струйных устройств и получают большую суммарную объединенную реактивную массу с меньшей скоростью истечения, чем на режимах движения, при которых уменьшают суммарную объединенную реактивную массу и увеличивают ее скорость, поскольку для преодоления сопротивления на установившемся режиме движения транспортного средства требуется незначительно ускорить или поддержать достигнутую скорость движения. На режимах с заданным постоянным расходом энергии для адаптации струйно-адаптивного двигателя к изменению нагрузки используют характер зависимости величины момента от скорости вращения ротора, получая максимальный момент при скорости вращения ротора, равной нулю с автоматическим уменьшением его, по мере возрастания скорости вращения ротора, пропорционально уменьшению разности скоростей истечения реактивной массы и окружной скорости. Например, когда при увеличении сопротивления движению и постоянном расходе энергии для выработки мощности на валу 43 уменьшается скорость наземного транспортного средства и, соответственно, скорость вращения ротора 15 струйно-адаптивного двигателя, связанного с его движителем, одновременно автоматически (без изменения передаточных чисел для передачи мощности движителю и перебоев в работе) увеличивается момент для его преодоления, а при уменьшении сопротивления - наоборот, скорость возрастает, а момент уменьшается. To obtain a reactive mass that generates a torque on the
Полученную в процессе присоединения дополнительных масс объединенную реактивную массу, истекающую из устройства 74 присоединения неподвижного соплового аппарата (не изображен), направляют на лопатки 8,33 лопаточной ступени 37 ротора 15 струйно-адаптивного двигателя. The combined reactive mass obtained in the process of attaching additional masses flowing out of the fixed nozzle apparatus attachment device 74 (not shown) is sent to the blades of the 8.33 blade stage 37 of the
Истечение полученной в процессе присоединения дополнительных масс объединенной реактивной массы осуществляют из устройств 74 присоединения вращающихся сопловых аппаратов, расположенных на разных уровнях внешней части рабочих колес ступеней 25,37 ротора 15 струйно-адаптивного двигателя для создания реактивной тяги и вращающего момента на валу 43, причем основное рабочее тело подают в струйные устройства 12 вращающихся сопловых аппаратов для создания реактивной струи, выполняющей функцию активной в процессе присоединения дополнительных масс, по радиальным каналам этих ступеней. The expiration of the combined reactive mass obtained in the process of joining the additional masses is carried out from devices for connecting
Момент на валу 43 ротора 15 струйно-адаптивного двигателя получают за счет одновременного воздействия объединенной реактивной массы из неподвижного соплового аппарата, например, на лопатки 8 лопаточной ступени 37 и истечения объединенной реактивной массы из вращающегося соплового аппарата 13 ступени 25 этого же ротора 15 струйно-адаптивного двигателя. The moment on the
Дополнительный момент на валу 43 с многоступенчатым ротором 15 струйно-адаптивного двигателя образуют, направляя струю, истекающую, например, из вращающегося соплового аппарата 14 (фиг. 1,4) предыдущей ступени 25, через лопатки 31, играющие роль направляющего аппарата, на лопатки в следующей ступени 37 ротора 15. An additional moment on the
Для увеличения момента на валу 43 реактивную струю, истекающую из предыдущей ступени 25 (фиг.1,5), через лопатки 29, выполняющие роль направляющего аппарата, направляют на лопатки 33 следующей ступени 37 ротора 15, а после истечения из лопаток 33 в качестве присоединяемой массы направляют на вход 70 устройства 74 присоединения вращающегося соплового аппарата 6, расположенного на этой же ступени 37 ротора 15 за лопатками 33 по направлению истечения струи. To increase the moment on the
Для образования реактивных струй, используемых в процессах присоединения в качестве активных, применяют струйные устройства 12 различного принципа действия, например электрореактивные 65 (фиг.14), реактивные сопла 63 (фиг. 11-13), детонационные камеры сгорания 66 (фиг.16). Реактивную струю из этих устройств направляют непосредственно на входы 70-73 (фиг.17-22) устройств 76-81 присоединения (фиг.23-28) и/или через радиальный канал 64 (фиг.15). To form reactive jets that are used as active jets,
При образовании этих струй, например в детонационных камерах 66 сгорания (фиг. 16), продукты сгорания по кольцевому каналу в2 через реактивные сопла 69 направляют навстречу друг другу в точку фокуса 68 сферической части 67 детонационной камеры 66 сгорания в виде реактивных струй. По параллельному каналу а2 подают сжатую топливовоздушную смесь, реактивную струю которой направляют в ту же точку 68 для столкновения струй, вызывающего локальное повышение температуры и давления и инициирующего автоколебательный процесс детонационного сгорания с образованием высокочастотных детонационных волн, распространяющихся в противоположную сторону от сферической части 67 камеры 66, и с большой кинетической энергией разгоняющих продукты сгорания. Процесс длится до момента прекращения подачи продуктов сгорания или топливовоздушной смеси и продолжается при возобновлении подачи. When these jets are formed, for example, in detonation combustion chambers 66 (Fig. 16), the combustion products along the annular channel B2 through the
Потенциальную энергию основного рабочего тела, например, из пневмоаккумулятора 7, в струйном устройстве 12 преобразуют в кинетическую энергию реактивной струи, стационарно истекающей в устройства 74 присоединения, например, вращающегося соплового аппарата 13. Вход 71 устройства 74 по каналам а3 через пневмоклапан 16 и входной патрубок 11 соединяют с атмосферой. При этом вращающийся сопловой аппарат 13 увеличивает тягу по принципу эжекторов, работающих в режиме параллельного присоединения, передавая часть энергии эжектирующей струи присоединяемым воздушным массам за счет турбулизации и смешения потоков в устройстве присоединения дополнительных масс 74. The potential energy of the main working fluid, for example, from the pneumatic accumulator 7, in the
Потенциальную энергию основного рабочего тела в струйном устройстве 12 преобразуют в кинетическую энергию импульсов реактивной струи. При движении газовой массы в устройстве 74-80 присоединения, вслед за ней создается разрежение, которое сохраняется в течение промежутка времени, необходимого для последовательного втекания за каждым импульсом из газовой массы основного рабочего тела расчетного количества дополнительных масс, которые в процессе присоединения ускоряют за счет энергии импульсов реактивной струи, образуя объединенный поток в устройстве 74-80 присоединения и объединенную реактивную массу на его выходе. Этот процесс представляет собой взаимодействие разделенных газовых масс импульсов реактивной струи с дополнительными массами газа, втекающими под действием разрежения, образованного импульсом, и выталкиваемых следующим импульсом, т.е. является процессом последовательного присоединения дополнительных масс, который по своему механизму принципиально отличается от процесса эжекции, так как не основан на трении газовых потоков, в связи с чем кпд этого процесса выше, а прирост импульса реактивной струи объединенной массы получают до 120% и более от первоначальной величины импульса реактивной струи основного рабочего тела, в зависимости от термодинамических характеристик рабочего тела и геометрических параметров устройства 74 присоединения. The potential energy of the main working fluid in the
Потенциальную энергию основного рабочего тела в струйном устройстве 12 преобразуют в кинетическую энергию импульсов реактивной струи, каждый из которых образует в устройстве 74-80 присоединения дополнительных масс разрежение. По каналу а2, соединенному непосредственно с входом 71 этого же устройства, за счет образованного разрежения поступает атмосферный воздух или другое рабочее тело. В процессе присоединения за счет энергии импульсов основного рабочего тела увеличивают кинетическую энергию рабочего тела, подаваемого по каналу а2, образуя объединенный поток в устройстве 74-80 присоединения и объединенную реактивную массу на его выходе. Данный процесс сравним с процессом, происходящим в прямоточном пульсирующем двухконтурном реактивном двигателе. The potential energy of the main working fluid in the
Для получения импульсов реактивной струи, образующих в процессе последовательного присоединения дополнительных масс разрежение в устройстве 74 присоединения, используют два различных по своим термодинамическим характеристикам рабочих тела, которые подают, например, через каналы в1-в3 к критическому сечению реактивных сопл 63 из различных источников с расчетной частотой и последовательностью. Импульсы, образованные рабочим телом с меньшей потенциальной энергией, используют для предварительного ускорения дополнительных масс с целью сокращения потерь за счет уменьшения разности скоростей встречи при последующем их взаимодействии с газовой массой импульса, образованного при расширении основного рабочего тела, обладающего большей кинетической энергией, а также относительного сокращения затрат его энергии, увеличения коэффициента m и скорости объединенной реактивной массы. To obtain pulses of a jet stream, which form a vacuum in the
Потенциальную энергию основного рабочего тела в струйном устройстве 12 преобразуют в кинетическую энергию импульсов реактивной струи, образующих в устройстве 74-80 присоединения дополнительных масс разрежение. Другое рабочее тело с постоянным давлением и меньшей потенциальной энергией по каналу а2 направляют на вход этого же устройства через кольцевое реактивное сопло 73 для образования реактивной струи, стационарно истекающей параллельно направлению истечения импульсов реактивной струи. Энергию стационарно истекающей струи используют в процессе присоединения дополнительных масс, поступающих на вход 73 устройства 74-80 в промежутках между импульсами, для создания постоянного разрежения на входе 73 в устройство 74 присоединения и их предварительного ускорения за счет эжектирования этой струей, с целью сокращения потерь энергии при последующем взаимодействии дополнительных масс с массой импульсов за счет уменьшения разности скоростей встречи и как следствие относительного уменьшения затрат кинетической энергии импульсов увеличивают коэффициент m и скорость объединенной реактивной массы. The potential energy of the main working fluid in the
Процесс присоединения дополнительных масс осуществляют последовательно в устройстве 81 (фиг.28), используя одновременно два устройства 74 присоединения, расположенные последовательно одно за другим. Реактивная струя, истекающая после процесса присоединения из первого устройства 74, выполняет функцию эжектирующей струи в процессе присоединения во втором устройстве 74. Одновременно с приростом момента за счет увеличения объединенной реактивной массы снижают скорость ее истечения и угловую скорость ротора 15 струйно-адаптивного двигателя до расчетного уровня. The process of attaching additional masses is carried out sequentially in the device 81 (Fig.28), using simultaneously two
В условиях многорежимного применения при изменении скорости вращения ротора 15 струйно-адаптивного двигателя автоматически за счет изменения центробежной силы изменяют площадь критического сечения реактивных сопл 63, настраивая его на расход основного рабочего тела в соответствии с требуемой величиной момента на заданном режиме. Например, при ускорении транспортного средства во время начала движения требуется наибольшая мощность на валу, поэтому площадь сечения сопла на этом режиме максимальная. Уменьшают площадь сечения, перемещая регулирующий элемент сопла 63, например, центральное тело, под действием центробежной силы, увеличивающейся по мере набора скорости вращения ротора 15, до минимальной площади критического сечения на установившемся режиме. In multi-mode applications, when the rotational speed of the
При применении струйно-адаптивного двигателя в авиационных двигателях после создания момента на валу 43 оставшуюся часть располагаемой кинетической энергии реактивной массы можно использовать, управляя направлением ее истечения, например, за счет регулируемого направляющего аппарата для образования реактивной тяги. When using a jet-adaptive engine in aircraft engines after creating a moment on the
В качестве ротора 15 струйно-адаптивного двигателя используют движитель транспортного средства, например лопасти воздушного винта или вентилятора, или винтовентилятора, или часть их лопастей, на которых располагают, например, вращающийся сопловой аппарат 14, создающий тягу и момент на валу 43. Расчетную скорость вращения лопастей обеспечивают без применения механического редуктора за счет изменения параметров процесса присоединения, количества суммарной объединенной реактивной массы и скорости ее истечения. Кинетическую энергию, оставшуюся после создания момента на валу 43, используют, управляя направлением истечения этой реактивной массы для создания дополнительной тяги к тяге, создаваемой движителем транспортного средства. As the
Сжатое рабочее тело с температурой, близкой к температуре окружающей среды, расширяют в реактивных соплах 63 и охлаждают, в зависимости от степени его сжатия, до отрицательных температур ниже -130oС, одновременно используя ротор 15 струйно-адаптивного двигателя для создания мощности на валу 43 и выполнения функций - детандера. Затем в процессе присоединения дополнительных масс в устройстве 76-80 присоединения двигатель используют для выполнения функций воздушной холодильной машины с хладагентом - основным рабочим телом, охлаждая дополнительно присоединяемые массы, поступающие через входы 70-73 устройства 76-80 присоединения. Температуру воздуха понижают до расчетной с возможностью ее регулирования в пределах, зависящих от изменения количества, диапазона термодинамических характеристик основного рабочего тела и коэффициента присоединения дополнительных масс m.A compressed working fluid with a temperature close to ambient temperature is expanded in the
При создании момента на валу 43 струйно-адаптивный двигатель одновременно настраивают на работу в режиме насоса для нагнетания внешних газовых масс за счет кинетической энергии реактивной массы, истекающей из струйных устройств 12 в устройства 74 присоединения и создающей разрежение на их входах 70-73. При принудительном вращении вала 43, например, электродвигателем 41, его настраивают на работу в режиме центробежного компрессора и струйного генератора для сжатия внешних газов в радиальных каналах а2,в3 ротора 15 и преобразования их потенциальной энергии в соплах 63 в кинетическую энергию реактивной струи. When creating a moment on the
Для выработки газогенератором рабочего тела топливо сжигают в замкнутом объеме камеры 18 периодического сгорания (фиг.29), повышая в каждом термодинамическом цикле давление и располагаемую работу расширения продуктов сгорания. За счет части полученного прироста потенциальной энергии продуктов сгорания, при их частичном расширении в замкнутом объеме камеры 18, выполняют работу по перемещению золотникового клапана 20 из исходного положения, в котором разжата воздействующая на него пружина 19 и закрыто проходное сечение С, используемое для выпуска продуктов сгорания в выхлопной канал в1 вдоль его оси на расчетное расстояние. Во время прохождения этого расстояния сжимают пружину 19, аккумулируя энергию для обеспечения возврата в исходное положение - обратного хода золотникового клапана 20 и открывают проходное сечение С для выпуска продуктов сгорания. После его открытия под действием сжатой пружины 19 клапан 20 останавливается и начинается обратный ход, во время которого производят вспрыск топлива под давлением и подачу сжатого воздуха через обратный клапан 21, обеспечивая смешение компонентов топливовоздушной смеси для следующего термодинамического цикла, начинающегося после возврата золотникового клапана 20 в исходное положение при воспламенении топливовоздушной смеси в объеме камеры 18 периодического сгорания газогенератора, которое осуществляют через заданный промежуток времени. При этом необходимые термодинамические характеристики и количество продуктов сгорания, вырабатываемое в единицу времени, получают в зависимости от назначения и режимов использования газогенератора за счет задаваемой периодичности воспламенения топливовоздушной смеси, изменения давления сжатого воздуха для ее образования, изменения объема камеры периодического сгорания при регулируемом заполнении части ее внутреннего объема несгораемой массой. Причем независимо от того, какой(ие) из указанных способов применяют для изменения параметров продуктов сгорания, во всех термодинамических циклах обеспечивают постоянное количество вспрыскиваемого топлива, в том числе, на переходных режимах при резком изменении количества вырабатываемого рабочего тела в единицу времени, не увеличивая выброс токсичных веществ в атмосферу. На установившемся режиме при увеличении степени сжатия воздуха, например, за счет дополнительного сжатия набегающего потока воздуха, обедняют топливовоздушную смесь и повышают экономичность газогенератора. Кроме того, во всех циклах обеспечивают также расчетную продолжительность и амплитуду импульсов при выпуске продуктов сгорания. В связи с этим использование данного способа для образования активной струи в процессе последовательного присоединения дополнительных масс в струйно-адаптивном двигателе повышает эффективность силовой установки. Величины этих параметров в данном способе преобразования энергии при установленном расчетном давлении в процессе сгорания и постоянных проходных сечениях С могут изменяться только за счет времени открытия и закрытия проходных сечений С, зависящего от расстояния, на которое перемещается золотниковый клапан 20 и силы пружины 19, имеющих расчетную величину, и не зависящего от изменения частоты термодинамических циклов, диапазон которой может быть очень широким, так как каждый следующий цикл может начаться в любое заданное время после возврата золотникового клапана 20 в исходное положение, а время возврата может быть до тысячных долей секунды. To generate a working fluid by a gas generator, fuel is burned in a closed volume of the
За счет энергии продуктов сгорания при их частичном расширении в замкнутом объеме камеры 18 перемещают золотниковый клапан 20. Клапан 20, двигаясь под действием давления продуктов сгорания, в расчетный момент входит в зацепление с поршневым топливным клапаном 89 и начинает его перемещение из объема D вдоль оси на расчетное расстояние (фиг.30,31). Этот объем во время прямого хода золотникового клапана 20 изолируют от проходного сечения 82 для вспрыска топлива обратным клапаном 90, поэтому при движении поршневого топливного клапана 99 в нем увеличивается объем, не занятый топливом, и образуется разрежение. В конце прямого хода золотникового клапана 20 поршневой топливный клапан 89 открывает проходное сечение С2, через которое объем D связывается с каналом Т, служащим для подачи топлива из топливопровода. Под действием полученного разрежения расчетный объем D заполняется топливом из канала Т. Во время обратного хода за счет энергии, аккумулированной пружиной 19, золотниковый клапан 20, перемещая поршневой топливный клапан 89 в исходное положение, перекрывает им проходное сечение С2 и изолирует топливо, поступившее в объем D, от канала Т. Затем в объеме D поршневым топливным клапаном 89 создается давление, под действием которого расчетное количество топлива, заполнившее этот объем, по каналу d вытесняется через обратный клапан 90 для вспрыскивания через проходное сечение 82. Подачу топлива для образования топливовоздушной смеси в первом термодинамическом цикле осуществляют за счет принудительного перемещения золотникового клапана 20 и сжатия пружины 19 электромагнитом 85. Распыление топлива для эффективного смешения топливовоздушной смеси обеспечивают за счет потенциальной энергии пружины 19. Причем габариты камеры 18 позволяют разместить пружину для вспрыскивания топлива под давлением несколько десятков или даже сотен атмосфер. В результате процесс вспрыскивания топлива осуществляют без какой-либо его синхронизации с управляющими системами и получают давление для вспрыскивания, обеспечивающее качественное распыление топлива. Due to the energy of the combustion products, when they partially expand in the closed volume of the
Продувку камеры 18 периодического сгорания начинают во время выпуска продуктов сгорания при снижении их давления до уровня давления воздуха из внешнего источника, поступающего через обратный клапан 21. Во время движения и остановки золотникового клапана 20 после окончания прямого хода, перед началом обратного, сжатый воздух продолжает поступать в объем камеры 18, вытесняя остатки продуктов сгорания и обеспечивая продолжительность процесса продувки до тех пор, пока в начале обратного хода золотниковый клапан 20 не закроет проходные сечения С выхлопного канала. The purge of the
Продувку камеры 18 периодического сгорания можно осуществлять воздухом, который сжимают поршнем 83 компрессора 84, приводимым в действие за счет энергии продуктов сгорания при перемещении золотникового клапана 20 во время прямого хода. Начинают его подачу при совмещении проходного сечения а5 с сечением а6, а заканчивают также в начале обратного хода золотникового клапана 20. Во время обратного хода за счет энергии, аккумулированной пружиной 19, поршнем 83 сжимают воздух, поступивший в объем компрессора 84 через обратный клапан 8 7 за счет разрежения, образованного при его движении во время прямого хода. Этот воздух направляют через обратный клапан 21 в камеру 18 для образования топливовоздушной смеси следующего термодинамического цикла. При возврате поршня 83 в исходное положение вслед за ним образуется разрежение, под действием которого атмосферный воздух через обратный клапан 86 поступает в объем компрессора 84 для сжатия в следующем термодинамическом цикле и продувки камеры 18 после выпуска продуктов сгорания. В результате газогенератор одновременно выполняет функции поршневого компрессора, сжатый воздух из которого, наряду с продуктами сгорания, используют для выполнения полезной работы в силовой установке, а также при продувке и образовании топливовоздушной смеси в камере периодического сгорания 18 для обеспечения автономной работы газогенератора. The purge of the
В конце прямого хода золотникового клапана 20 продукты сгорания направляют через проходное сечение С камеры 18 периодического сгорания в струйное устройство 12 для образования импульсов реактивной струи. Газогенератор при этом одновременно выполняет функции тепловой машины - пульсирующего струйного газогенератора и струйного движителя. At the end of the forward stroke of the
Продукты сгорания переобогащенной топливовоздушной смеси в конце прямого хода золотникового клапана 20 через проходное сечение С и выхлопной канал в1 направляют в детонационную камеру 66 сгорания для образования сверхзвуковых реактивных струй, которые под углом направляют навстречу друг другу в точку фокуса 68 сферической части 67 детонационной камеры 66 сгорания. Воздух, сжатый поршнем 83 компрессора 84 при перемещении золотникового клапана 20 за счет энергии продуктов сгорания, или сжатый воздух из внешних источников, подают по каналу а2 через реактивное сопло в ту же точку 68 для столкновения реактивных струй, вызывающего локальное повышение температуры и давления и инициирующего автоколебательный процесс детонационного сгорания с образованием высокочастотных детонационных волн, распространяющихся в противоположную сторону от сферической части 67 камеры 66, и с большой кинетической энергией разгоняющих продукты сгорания. Этот процесс продолжается до момента прекращения подачи продуктов сгорания или воздуха в конце прямого хода каждого термодинамического цикла и возобновляется с заданной периодичностью воспламенения топливовоздушной смеси в камере 18 периодического сгорания. При этом газогенератор одновременно выполняет функции тепловой машины - пульсирующего струйного газогенератора и струйного движителя. The products of combustion of the re-enriched air-fuel mixture at the end of the direct stroke of the
Импульсы реактивной струи продуктов сгорания из струйного устройства 12 камеры 18 периодического сгорания газогенератора 91 (фиг.32) направляют в устройство 80 присоединения дополнительных масс газогенератора. В процессе последовательного присоединения за счет кинетической энергии импульсов ускоряют массу атмосферного воздуха, объединяя ее в потоке между импульсами реактивной струи в расчетной пропорции с продуктами сгорания. До начала торможения потока в диффузоре 75 устройства 80 присоединения за счет расчетных параметров процесса присоединения обеспечивают снижение скорости объединяемой массы ниже скорости звука, а также состав газовой смеси, который позволяет использовать eе в качестве компонента топливовоздушной смеси, уменьшающего количество окислов азота в продуктах сгорания. На выходе из диффузора 75 получают сжатое рабочее тело и через обратный клапан 3 направляют его в пневмоаккумулятор 7 для накопления до расчетного уровня, при превышении которого прекращают воспламенение топливовоздушной смеси в камере 18 периодического сгорания газогенератора 91, а при снижении давления ниже расчетного уровня ее вновь воспламеняют и продолжают процесс. В результате газогенератор одновременно выполняет функции струйного компрессора, газовую смесь из пневмоаккумулятора 7 которого по каналу а через пневмоклапан 9 направляют для использования во втором термодинамическом контуре, и/или в качестве компонента топливовоздушной смеси камеры 18 периодического сгорания первого термодинамического контура, и/или для внешнего потребления, а по каналу a7 направляют в камеру 18 периодического сгорания газогенератора 91 для обеспечения автономной работы газогенератора. The pulses of the jet of combustion products from the
Claims (68)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001123143/06A RU2188960C1 (en) | 2001-08-20 | 2001-08-20 | Method of energy conversion in power plant (versions), jet-adaptive engine and gas generator |
PCT/RU2002/000338 WO2004007928A1 (en) | 2001-08-20 | 2002-07-17 | Method for energy transformation in jet-engines |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001123143/06A RU2188960C1 (en) | 2001-08-20 | 2001-08-20 | Method of energy conversion in power plant (versions), jet-adaptive engine and gas generator |
PCT/RU2002/000338 WO2004007928A1 (en) | 2001-08-20 | 2002-07-17 | Method for energy transformation in jet-engines |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2188960C1 true RU2188960C1 (en) | 2002-09-10 |
Family
ID=32314174
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001123143/06A RU2188960C1 (en) | 2001-08-20 | 2001-08-20 | Method of energy conversion in power plant (versions), jet-adaptive engine and gas generator |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2188960C1 (en) |
WO (1) | WO2004007928A1 (en) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2462607C2 (en) * | 2007-04-06 | 2012-09-27 | Турбомека | Assistance device for transient acceleration and braking phases |
RU2502883C2 (en) * | 2008-05-15 | 2013-12-27 | Дженерал Электрик Компани | Method of processing nox components and electric power generation system |
RU2524283C1 (en) * | 2013-03-12 | 2014-07-27 | Николай Иванович Кузин | Brake-generator-motor |
RU2536439C2 (en) * | 2009-10-12 | 2014-12-27 | Нуово Пиньоне С.п.А. | Turbine plant, installation and assembly method of turbine plant |
RU2578549C2 (en) * | 2010-06-30 | 2016-03-27 | Дженерал Электрик Компани | Waste heat system (versions) and method of purging of residual exhaust gases from waste heat system |
RU2597715C1 (en) * | 2015-05-26 | 2016-09-20 | Владислав Юрьевич Климов | Power plant |
RU2688048C2 (en) * | 2014-04-30 | 2019-05-17 | Сафран Эркрафт Энджинз | Gas turbine engine module comprising crankcase around unit with casing for lubing oil recuperation |
RU2690608C2 (en) * | 2014-03-27 | 2019-06-04 | Сафран Хеликоптер Энджинз | Multi-engine helicopter power system architecture and corresponding helicopter |
RU2693957C1 (en) * | 2013-12-20 | 2019-07-08 | Сафран Хеликоптер Энджинз | Method for automatic control of operating mode of helicopter gas turbine engine, corresponding control device and helicopter equipped with such device |
RU2722436C2 (en) * | 2016-02-22 | 2020-06-01 | Нуово Пиньоне Текнолоджи Срл | Cascade cycle and method of regenerating waste heat |
RU2735880C1 (en) * | 2019-12-25 | 2020-11-09 | Владимир Михайлович Криловецкий | Method of using gas-air thermodynamic cycle for increasing efficiency of small turbo-engine |
RU2805947C1 (en) * | 2023-02-13 | 2023-10-24 | Юрий Николаевич Михайлов | Birotating bypass gas turbine engine |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU5588A1 (en) * | 1925-10-02 | 1928-06-30 | Г.С. Петров | The method of processing products from carbolite |
SU7563A1 (en) * | 1926-12-22 | 1929-01-31 | С.В. Иванов | Internal combustion turbine |
US2469679A (en) * | 1944-07-13 | 1949-05-10 | Edwin T Wyman | Gas turbine |
SU922304A1 (en) * | 1980-09-22 | 1982-04-23 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Природных Газов "Вниигаз" | Gas turbine set |
RU2031225C1 (en) * | 1992-04-07 | 1995-03-20 | Анатолий Михайлович Рахмаилов | Method of converting heat energy to mechanical work in gas-turbine engine and gas-turbine engine |
-
2001
- 2001-08-20 RU RU2001123143/06A patent/RU2188960C1/en not_active IP Right Cessation
-
2002
- 2002-07-17 WO PCT/RU2002/000338 patent/WO2004007928A1/en not_active Application Discontinuation
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2462607C2 (en) * | 2007-04-06 | 2012-09-27 | Турбомека | Assistance device for transient acceleration and braking phases |
RU2502883C2 (en) * | 2008-05-15 | 2013-12-27 | Дженерал Электрик Компани | Method of processing nox components and electric power generation system |
RU2536439C2 (en) * | 2009-10-12 | 2014-12-27 | Нуово Пиньоне С.п.А. | Turbine plant, installation and assembly method of turbine plant |
RU2578549C2 (en) * | 2010-06-30 | 2016-03-27 | Дженерал Электрик Компани | Waste heat system (versions) and method of purging of residual exhaust gases from waste heat system |
RU2524283C1 (en) * | 2013-03-12 | 2014-07-27 | Николай Иванович Кузин | Brake-generator-motor |
RU2693957C1 (en) * | 2013-12-20 | 2019-07-08 | Сафран Хеликоптер Энджинз | Method for automatic control of operating mode of helicopter gas turbine engine, corresponding control device and helicopter equipped with such device |
RU2690608C2 (en) * | 2014-03-27 | 2019-06-04 | Сафран Хеликоптер Энджинз | Multi-engine helicopter power system architecture and corresponding helicopter |
RU2688048C2 (en) * | 2014-04-30 | 2019-05-17 | Сафран Эркрафт Энджинз | Gas turbine engine module comprising crankcase around unit with casing for lubing oil recuperation |
RU2597715C1 (en) * | 2015-05-26 | 2016-09-20 | Владислав Юрьевич Климов | Power plant |
RU2722436C2 (en) * | 2016-02-22 | 2020-06-01 | Нуово Пиньоне Текнолоджи Срл | Cascade cycle and method of regenerating waste heat |
US11143102B2 (en) | 2016-02-22 | 2021-10-12 | Nuovo Pignone Tecnologie Srl | Waste heat recovery cascade cycle and method |
RU2735880C1 (en) * | 2019-12-25 | 2020-11-09 | Владимир Михайлович Криловецкий | Method of using gas-air thermodynamic cycle for increasing efficiency of small turbo-engine |
RU2805947C1 (en) * | 2023-02-13 | 2023-10-24 | Юрий Николаевич Михайлов | Birotating bypass gas turbine engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2004007928A1 (en) | 2004-01-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7690188B2 (en) | Combination engines for aircraft | |
CN111206991B (en) | Hybrid electric propulsion with stacked gear boxes | |
RU2188960C1 (en) | Method of energy conversion in power plant (versions), jet-adaptive engine and gas generator | |
US7448199B2 (en) | Self powdered missile turbojet | |
US7485981B2 (en) | Aircraft combination engines complemental connection and operation | |
US20080314573A1 (en) | Aircraft combination engines thermal management system | |
EP3683424B1 (en) | Work recovery system for a gas turbine engine utilizing a recuperated supercritical c02 bottoming cycle | |
EP3683423B1 (en) | Work recovery system for a gas turbine engine utilizing an overexpanded, recuperated supercritical co2 brayton bottoming cycle | |
JPH0791279A (en) | Recovery method of heat energy from combustion product of gas turbine engine | |
US20190063313A1 (en) | Disc Turbine Engine | |
US10704466B2 (en) | High-mach vehicle cooling | |
RU2455506C2 (en) | Turbocharger for transport vehicle | |
US20060065232A1 (en) | Engine and method of generating power | |
US3740949A (en) | Fuel cooled ram air reaction propulsion engine | |
EP1992811B1 (en) | Aircraft combination engines exhaust thrust recovery | |
WO2011139339A1 (en) | Propulsion system and method | |
EP1049863B1 (en) | Miniaturized waste heat engine | |
CN103629011A (en) | Engine | |
CN108757218A (en) | A kind of novel thermoelectric cycle combined engine | |
EP0087302A1 (en) | Gas turbine engine operating method and apparatus therefor | |
EA008275B1 (en) | Method for energy transformation and a jet engine therefor | |
RU2729311C1 (en) | Hybrid turbofan plant with built-in rotor ice | |
CN203547987U (en) | Engine | |
RU2349775C1 (en) | Nuclear gas-turbine aviation engine | |
CN109681344B (en) | Jet single-point impact compression combustion engine, axisymmetric aircraft and lifting body aircraft |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20080227 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080821 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20090910 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130821 |