RU2289028C2

RU2289028C2 - Gas-turbine engine

Info

Publication number: RU2289028C2
Application number: RU2002114520/06A
Authority: RU
Inventors: Николай Николаевич Ильин (RU); Николай Николаевич Ильин
Original assignee: Николай Николаевич Ильин
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2006-12-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines.

SUBSTANCE: proposed internal combustion gas-turbine contains twin cylindrical body, combustion chamber, front and rear gas turbines, centrifugal compressor and power takeoff shaft. Ring space between engine body and coaxially arranged cylinder of combustion chamber is divided into two conical spaces narrowing towards power shaft. Longitudinal channels in walls of cone communicate with space of water-ring chamber and with spaces of longitudinal channels in walls of cylinder of combustion chamber, and through holes in its walls, with space of combustion chamber. Conical space adjoining combustion chamber communicates with atmosphere and with radially arranged hollow blades of straightening grid in space of combustion chamber opened to side of front centrifugal gas turbine. Air longitudinal channels on inner side of engine body are closed, and gas channels are opened to side of outer conical space accommodates long feathers of two-feather blades of front gas turbine converging to front end of engine and connected with rounding off with short wide feathers partially getting into space of combustion chamber. Outer and inner feathers of blades are turned to different sides relative to longitudinal axis. Outer side of rounded off part of blades is provided with smooth bends to side opposite to direction of rotation. Bends are interconnected to form bowl secured on cone of hollow power takeoff shaft, on outer side of which blades of centrifugal compressor are secured. Centrifugal compressor communicates with atmosphere through axial blower in center of rear axial-flow turbine and, though guide grid in rear cover, with air longitudinal channels on inner side of engine body which communicate with space of front part of combustion chamber through radial outlets and beveled bottoms on their ends. Gas channels are arranged between air channels. Ends of their sides from side of compressor are interconnected and bent to side opposite to direction of rotation.

EFFECT: improved economy of gas-turbine engine.

4 dwg

Description

Изобретение относится к производству газотурбинных двигателей внутреннего сгорания дня использования на всех видах транспорта. Широко применяемые в авиации газотурбинные двигатели - турбореактивные /ТРД/ и турбовинтовые /ТВД/ имеют значительно большую мощность на единицу веса, чем поршневые, и более простую конструктивную схему: осевой или центробежный компрессор закреплен на одном валу с турбиной, а между ними по кольцу расположены камеры сгорания /см. Г.С.Скубачевский. Авиационные газотурбинные двигатели. - М.: Машгиз, 1974 г., рис.1.01/. Однако необходимость высокого качества изготовления всех деталей и соответственно высокая стоимость двигателей, а также более низкий КПД, чем у поршневых, препятствуют их широкому применению на других видах транспорта. Очень высокие обороты на валу двигателя требуют установки дополнительного редуктора, что увеличивает габариты и снижает КПД двигателя.The invention relates to the production of gas turbine internal combustion engines of the day of use on all types of vehicles. Gas turbine engines that are widely used in aviation - turbojet / turbojet engines / turboprop / turbojet engines / - have significantly more power per unit weight than piston engines, and a simpler design scheme: an axial or centrifugal compressor is mounted on one shaft with a turbine, and there are ring-wise between them combustion chambers / cm. G.S. Skubachevsky. Aircraft gas turbine engines. - M .: Mashgiz, 1974, Fig. 1.01 /. However, the need for high quality manufacturing of all parts and, accordingly, the high cost of engines, as well as lower efficiency than piston ones, prevent their widespread use in other modes of transport. Very high speeds on the motor shaft require the installation of an additional gearbox, which increases the size and reduces the efficiency of the engine.

В качестве прототипа выбран газотурбинный двигатель с возможностью применения на наземных видах транспорта по а.с. №293471, кл. F 02 K 3/00, автор Изотов и др. Двигатель состоит из закрепленных на одном цилиндре осевого и центробежного компрессоров, соединенных воздухопроводом с центробежным компрессором в хвосте двигателя и кольцевой камерой сгорания, в осевой полости которой расположены независимые осевые турбины привода валов переднего и заднего компрессоров и свободная двухступеньчатая турбина на валу отбора мощности.As a prototype, a gas turbine engine with the possibility of use on land modes of transport according to AS No. 293471, class F 02 K 3/00, author Izotov et al. The engine consists of axial and centrifugal compressors mounted on one cylinder, connected by an air duct to a centrifugal compressor in the engine tail and an annular combustion chamber, in the axial cavity of which are independent axial front and rear shaft drive turbines compressors and a free two-stage turbine on the power take-off shaft.

Недостатком такого двигателя является очень сложная конструкция из трех типов компрессоров и трех независимых осевых турбин. Независимая турбина на валу отбора мощности является последней в каскаде турбин, работающих на привод компрессоров, поэтому будет работать на пониженном давлении рабочих газов, но с большими оборотами, что потребует установки дополнительного редуктора. Система кольцевых и продольных воздуховодов, повернутое вовнутрь выходное сопло от кольцевой камеры сгорания приведут к большим гидравлическим потерям. Утилизация бросового тепла не предусматривается. Все это приводит к высокой стоимости производства и эксплуатации двигателя и его низкому КПД.The disadvantage of this engine is a very complex design of three types of compressors and three independent axial turbines. An independent turbine on the power take-off shaft is the last in the cascade of turbines operating on the compressor drive, therefore it will operate at reduced working gas pressure, but at high speeds, which will require the installation of an additional gearbox. The system of annular and longitudinal ducts, the outlet nozzle turned inward from the annular combustion chamber will lead to large hydraulic losses. Utilization of waste heat is not provided. All this leads to a high cost of production and operation of the engine and its low efficiency.

Настоящее изобретение направлено на создание газотурбинного двигателя, простого по конструкции и экономичного, для использования на всех видах транспорта.The present invention is directed to the creation of a gas turbine engine, simple in design and economical, for use in all types of vehicles.

Поставленная задача решается тем, что в газотурбинном двигателе внутреннего сгорания, содержащем двойной цилиндрический корпус с передней и задней крышками, камеру сгорания, переднюю и заднюю газовые турбины, центробежный компрессор и вал отбора мощности, кольцевая полость между стенками соосно расположенных цилиндров корпуса двигателя и цилиндра камеры сгорания разделена на две конусные полости сужающимся в сторону вала отбора мощности конусом, продольные каналы в стенках которого сообщаются с полостью кольцевой водяной камеры в передней части двигателя через кольцевой затвор и с полостями продольных каналов в стенках цилиндра камеры сгорания, а через отверстия в ее стенках - с полостью камеры сгорания, прилегающая к камере сгорания конусная полость сообщается с атмосферой через отверстия в передней крышке корпуса двигателя и с радиально расположенными полными лопастями спрямляющей решетки в полости камеры сгорания, открытыми в сторону передней центробежной газовой турбины, воздушные продольные каналы на внутренней стороне корпуса двигателя закрыты, а газовые открыты в сторону наружной конусной полости, в которой расположены длинные перья двухперовых лопастей передней газовой турбины, сужающиеся к переднему концу двигателя и соединенные закруглением с короткими широкими перьями частично входящими в полость камеры сгорания, причем внешние и внутренние перья лопастей по отношению к продольной оси развернуты в разные стороны, а внешняя сторона закругленной части лопастей имеет плавные загибы в сторону, противоположную вращению, которые скреплены друг с другом и образуют чашеобразную емкость, закрепленную на конусе полого вала отбора мощности, на внешней стороне которой закреплены лопасти центробежного компрессора, который сообщается с атмосферой через осевой нагнетатель в центре задней осевой турбины и через направляющую решетку в задней крышке и с воздушными продольными каналами на внутренней стороне корпуса двигателя, которые на переднем конце с помощью радиальных отводов и скошенных донышек на их концах сообщаются с полостью передней части камеры сгорания, газовые каналы расположены между воздушными, со стороны компрессора концы их стенок соединены между собой и изогнуты в сторону, противоположную вращению турбины, наружный борт передней крышки входит в зазор между наружным и внутренним цилиндрами корпуса двигателя, скрепляет их и имеет на торце закругленную выемку, а внутренний входит в полость цилиндра камеры сгорания, и имеет с ее стороны сферическую выемку в центральной части, по центру которой закреплена свеча зажигания, перегородка между передней частью конуса и корпусом двигателя образует со стенкой передней крышки кольцевую водяную камеру, а с радиальными отводами - коллектор выхлопных газов от передней газовой турбины, сообщающийся через отверстия в стенках внутреннего цилиндра корпуса с полостью между наружным и внутренним цилиндрами корпуса, далее с задней осевой турбиной, выхлопным коллектором и выхлопным соплом. Задняя крышка корпуса состоит из наружного конусного борта с кронштейнами, которые входят в зазор между цилиндрами корпуса, осевой цилиндрической втулки под подшипники вала отбора мощности, направляющих решеток, в центре для воздуха, снаружи для рабочих газов, лопасти которых направлены в разные стороны, а к кольцевой перегородке между ними закреплена конусная втулка, наружный контур которой соответствует наружному контуру лопастей центробежного компрессора, а внутренний вместе с конусным бортом образует расширяющуюся к центру полость, сообщающуюся через направляющую решетку в стенке задней крышки с лопастями задней газовой турбины, закрепленной на валу отбора мощности, обечайка которой равна зазору между цилиндрами корпуса двигателя и является маховиком, а между ней и осевой втулкой расположено цилиндрическое кольцо, которое разделяет наружные газовые и внутренние воздушные диски лопастей, скошенных к продольной оси двигателя и к лопастям направляющих решеток задней крышки в разные стороны, задний конец внутреннего цилиндра корпуса двигателя находится на задней кромке конусной втулки на задней крышке и скреплен через кронштейны наружного борта задней крышки с конусной втулкой и наружным цилиндром, на котором имеются поперечные щели, скошенные внутрь в сторону задней крышки, в стенках вала отбора мощности и в цилиндрической втулке расположены отверстия, сообщающиеся с полостью центробежного компрессора, концы длинных перьев передней газовой турбины закреплены на цилиндрическом кольце, на задней плоскости конусной втулки закреплена трубка подачи топлива со штуцером на ее конце, входящим в заборную часть центробежного компрессора, в зоне соединения конуса с цилиндром камеры сгорания имеются отверстия, сообщающие полости продольных водяных каналов в обоих цилиндрах с полостью передней газовой турбины, а задняя газовая турбина может быть как осевой, так и центробежной.The problem is solved in that in a gas turbine internal combustion engine containing a double cylindrical body with front and rear covers, a combustion chamber, front and rear gas turbines, a centrifugal compressor and a power take-off shaft, an annular cavity between the walls of the axially arranged cylinders of the engine casing and the cylinder of the chamber the combustion is divided into two conical cavities by a cone tapering towards the power take-off shaft, the longitudinal channels in the walls of which are in communication with the cavity of the annular water chamber in the middle part of the engine through an annular valve and with the cavities of the longitudinal channels in the walls of the cylinder of the combustion chamber, and through the holes in its walls, with the cavity of the combustion chamber, the conical cavity adjacent to the combustion chamber communicates with the atmosphere through openings in the front cover of the engine housing and with radially located blades of the straightening grating in the cavity of the combustion chamber open towards the front centrifugal gas turbine, the air longitudinal channels on the inner side of the engine block are closed, and the gas open towards the outer conical cavity, in which the long feathers of the two-feather blades of the front gas turbine are located, tapering to the front end of the engine and connected by rounding with short wide feathers partially entering the cavity of the combustion chamber, the outer and inner feathers of the blades with respect to the longitudinal axis are deployed in different sides, and the outer side of the rounded part of the blades has smooth bends in the direction opposite to rotation, which are bonded to each other and form a bowl-shaped container, mounted on the cone of a hollow power take-off shaft, on the outside of which are mounted the blades of a centrifugal compressor, which communicates with the atmosphere through an axial supercharger in the center of the rear axial turbine and through a guide grill in the rear cover and with longitudinal air channels on the inside of the engine casing, which are on the front the end with the help of radial taps and beveled bottoms at their ends are communicated with the cavity of the front of the combustion chamber, gas channels are located between the air, from the compressor in the spring, the ends of their walls are interconnected and bent in the opposite direction to the rotation of the turbine, the outer side of the front cover enters the gap between the outer and inner cylinders of the engine casing, fastens them and has a rounded notch at the end, and the inner enters the cavity of the cylinder of the combustion chamber, and has on its side a spherical recess in the central part, in the center of which a spark plug is fixed, the partition between the front of the cone and the engine housing forms an annular water chamber with the wall of the front cover, and with radial outlets - an exhaust manifold from the front gas turbine, communicating through openings in the walls of the inner cylinder of the housing with a cavity between the outer and inner cylinders of the housing, then with the rear axial turbine, exhaust manifold and exhaust nozzle. The back cover of the housing consists of an outer conical side with brackets that enter the gap between the cylinders of the housing, an axial cylindrical sleeve for the bearings of the power take-off shaft, guide grilles, in the center for air, outside for working gases, whose blades are directed in different directions, and a conical sleeve is fixed between them in an annular partition, the outer contour of which corresponds to the outer contour of the centrifugal compressor blades, and the inner one, together with the conical flange, forms a cavity expanding towards the center b, communicating through the guide grid in the wall of the back cover with the blades of the rear gas turbine mounted on the power take-off shaft, the shell of which is equal to the gap between the cylinders of the engine housing and is a flywheel, and between it and the axial sleeve there is a cylindrical ring that separates the external gas and internal air disks of the blades chamfered to the longitudinal axis of the engine and to the blades of the guide lattices of the rear cover in different directions, the rear end of the inner cylinder of the engine housing is on the rear the edge of the conical sleeve on the back cover and fastened through the brackets of the outer side of the back cover with a conical sleeve and an outer cylinder, on which there are transverse slots, beveled inward towards the back cover, holes are located in the walls of the power take-off shaft and in the cylindrical sleeve communicating with the centrifugal cavity compressor, the ends of the long feathers of the front gas turbine are mounted on a cylindrical ring, on the rear plane of the conical sleeve is fixed a fuel supply pipe with a fitting at its end, which is included in the molecular weight portion of the centrifugal compressor, at the junction of the cone with a cylinder combustion chamber has openings, informing cavity longitudinal water channels in both the front cylinders to the cavity of the gas turbine, and the rear gas turbine can be either axial or centrifugal.

На чертежах, на фиг.1 приведен двигатель в сборе, с разрезом по верхней половине; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1; на фиг.3 - вид по стрелке А на фиг.1; на фиг.4 - схематичный вид отдельной двухперовой лопасти передней газовой турбины.In the drawings, in Fig.1 shows the engine assembly, with a cut along the upper half; figure 2 is a section along aa in figure 1; figure 3 is a view along arrow a in figure 1; figure 4 is a schematic view of a separate two-blade blade of the front gas turbine.

Двигатель содержит корпус, состоящий из наружного 1 и внутреннего 2 соосно расположенных цилиндров с зазором 3 между ними, внутри которого соосно расположен цилиндр 4, камера сгорания 5. В кольцевой полости между цилиндрами 2 и 4 расположены примыкающие к цилиндру 2 и разделенные радиальными перегородками продольные каналы - воздушные 6 и между ними - газовые 7 для продуктов сгорания, открытые в сторону продольной оси. Перегородки между каналами с задней стороны корпуса двигателя под острым углом перекрывают торцы каналов 7 и изогнуты в сторону, противоположную вращению центробежного компрессора 8. Воздушные каналы 6 сообщаются с полостью компрессора 8 и с полостью в передней части камеры сгорания через отводы 9, днища 10 которых закреплены в камере сгорания под острым углом к стенке цилиндра 4 и открыты в одну сторону. Конус 11 своей узкой частью закреплен к заднему концу цилиндра 4, имеет продольные каналы в стенках, которые сообщаются с полостью водяного коллектора 12, образованного стенкой передней крышки 13, цилиндрами 2 и 11 и кольцевой перегородкой 14, через отверстия 15 и сдвижной кольцевой затвор 16, а также с полостями продольных каналов в стенке цилиндра 4 и через отверстия 17 с полостью камеры сгорания 5. Конус 11 разделяет цилиндрическую полость между цилиндрами 2 и 4 на две конусные полости. Примыкающая к камере сгорания полость сообщается с атмосферой через отверстия 18 в передней крышке 13 и с полостями радиальных лопастей спрямляющей решетки 19 в камере сгорания 5, открытых в сторону передней центробежной газовой турбины 20. В конусной полости, примыкающей к продольным каналам 6 и 7, расположены двухперовые лопасти передней центробежной газовой турбины 20, которые расширяются в сторону заднего конца камеры сгорания 5, заворачиваются расширенной частью на 180° и частично входят завернутым концом в полость камеры сгорания 5. Наружные кромки этих концов закреплены к конусу 21 на конце вала отбора мощности 22, который расположен вместе с подшипниками 23 в полой втулке 24 задней крышки 25. Концы длинных перьев лопастей газовой турбины закреплены на кольце 26. Наружные и внутренние перья каждой лопасти развернуты относительно продольной оси в разные стороны. Внешние стороны закруглений лопастей имеют плавные загибы в сторону, противоположную вращению турбины, сопряжены друг с другом и образуют чашеобразную емкость 27, закрепленную к конусу 21, на внешней стороне которой закреплены лопасти центробежного компрессора 8. Передней стенкой компрессора является конусная втулка 28, закрепленная к кольцевой перегородке 29 между направляющими решетками в стенке задней крышки 25 - наружной для рабочего тела и внутренней для воздуха, лопасти которых направлены в разные стороны. Втулка 28 образует с внутренней стороны вместе с конусным бортом задней крышки расширяющуюся к центру кольцевую полость 30, сообщающуюся с полостью 3 между цилиндрами 1 и 2 и через наружную направляющую решетку в задней крышке 25 с газовыми лопастями задней осевой турбины 31, а с внутренней стороны соответствует контуру лопаток центробежного компрессора 8. Рабочие лопасти турбины 31 равны по диаметрам соответствующим направляющим решеткам в задней крышке 25 и также являются: наружные - газовые, сообщающиеся с выхлопным коллектором 32 и выхлопным патрубком 33, внутренние - воздушные, сообщающиеся с полостью центробежного компрессора 8, а их лопасти развернуты в разные стороны под углом к лопастям направляющих решеток. Обод задней газовой турбины по толщине равен зазору между цилиндрами корпуса и служит маховиком, а вся турбина закреплена к валу отбора мощности 22 посредством ступицы 34. Задний конец цилиндра 2 доходит до задней верхней кромки конусной втулки 28 и через кронштейны 35, закрепленные к ободу задней крышки 25, скрепляются со втулкой 28 и цилиндром 1. На переднем конце цилиндра 2 имеются прямоугольные отверстия 36, по длине передней выхлопной полости 37, образованной конусом 11, отводами 9, кольцевой перегородкой 14 и цилиндром 2, и сообщающейся с кольцевой полостью 3. На перемычках между отверстиями 36 в зазоре 3 закреплены пластинчатые кронштейны 38. В переднюю часть полости камеры сгорания 5 входит внутренний борт передней крышки 13, образованный сферической выемкой по центру крышки, по оси которой закреплена свеча зажигания 39. Осевое отверстие 40 вала отбора мощности 22 доходит до основания конуса 21 на переднем конце вала и сообщается с полостью центробежного компрессора 8 через отверстия 41 в конусе 21, в стенках вала 22 и во втулке 24. В наружном цилиндре 1 имеются поперечные прорези 42, скошенные внутрь к задней части двигателя. В месте сопряжения конуса 11 с цилиндром 4 имеются отверстия 43 для дополнительного ввода воды в полость передней газовой турбины. На задней стенке конусной втулки 28 имеется канавка, в которой проходит трубопровод 44 жидкого топлива к эжектору 45, сообщающемуся с полостью центробежного компрессора 8. The engine comprises a housing consisting of an outer 1 and an inner 2 coaxially arranged cylinders with a gap 3 between them, inside of which a cylinder 4 is coaxially located, a combustion chamber 5. In the annular cavity between the cylinders 2 and 4 there are longitudinal channels adjacent to the cylinder 2 and separated by radial partitions - air 6 and between them - gas 7 for combustion products, open towards the longitudinal axis. The partitions between the channels on the rear side of the engine block at an acute angle overlap the ends of the channels 7 and are bent in the opposite direction to the rotation of the centrifugal compressor 8. The air channels 6 communicate with the cavity of the compressor 8 and with the cavity in the front of the combustion chamber through outlets 9, the bottoms 10 of which are fixed in the combustion chamber at an acute angle to the wall of the cylinder 4 and are open in one direction. The cone 11 is fixed with its narrow part to the rear end of the cylinder 4, has longitudinal channels in the walls that communicate with the cavity of the water collector 12, formed by the wall of the front cover 13, cylinders 2 and 11 and the annular partition 14, through the holes 15 and the movable ring shutter 16, as well as with the cavities of the longitudinal channels in the wall of the cylinder 4 and through the holes 17 with the cavity of the combustion chamber 5. The cone 11 divides the cylindrical cavity between the cylinders 2 and 4 into two conical cavities. The cavity adjacent to the combustion chamber communicates with the atmosphere through openings 18 in the front cover 13 and with the cavities of the radial blades of the straightening grating 19 in the combustion chamber 5, open towards the front centrifugal gas turbine 20. In the conical cavity adjacent to the longitudinal channels 6 and 7, are located two-blade vanes of the front centrifugal gas turbine 20, which expand towards the rear end of the combustion chamber 5, are wrapped with an expanded part by 180 ° and partially enter with the wrapped end into the cavity of the combustion chamber 5. Outer The edges of these ends are fixed to a cone 21 at the end of the power take-off shaft 22, which is located together with the bearings 23 in the hollow sleeve 24 of the rear cover 25. The ends of the long feathers of the gas turbine blades are fixed on the ring 26. The outer and inner feathers of each blade are deployed relative to the longitudinal axis in different directions. The outer sides of the roundings of the blades have smooth bends in the direction opposite to the rotation of the turbine, mate with each other and form a bowl-shaped container 27, fixed to the cone 21, on the outside of which the blades of the centrifugal compressor 8 are fixed. The front wall of the compressor is a conical sleeve 28, fixed to the annular the partition 29 between the guide grids in the wall of the back cover 25 - external for the working fluid and internal for air, the blades of which are directed in different directions. The sleeve 28 forms on the inner side together with the conical flange of the back cover an annular cavity 30 expanding towards the center, communicating with the cavity 3 between the cylinders 1 and 2 and through the outer guide grill in the back cover 25 with the gas blades of the rear axial turbine 31, and from the inside corresponds the contour of the blades of a centrifugal compressor 8. The rotor blades of the turbine 31 are equal in diameter to the corresponding guide grilles in the back cover 25 and are also: external - gas, communicating with the exhaust manifold 32 and the exhaust pipe 33, internal - air, communicating with the cavity of the centrifugal compressor 8, and their blades are deployed in different directions at an angle to the blades of the guide grids. The rim of the rear gas turbine is equal in thickness to the gap between the cylinders of the casing and serves as a flywheel, and the entire turbine is fixed to the power take-off shaft 22 via a hub 34. The rear end of the cylinder 2 reaches the rear upper edge of the conical sleeve 28 and through brackets 35 fixed to the rim of the rear cover 25, are fastened to the sleeve 28 and the cylinder 1. At the front end of the cylinder 2 there are rectangular openings 36 along the length of the front exhaust cavity 37 formed by the cone 11, taps 9, the annular partition 14 and the cylinder 2, and communicating with the ring cavity 3. On the bridges between the holes 36 in the gap 3 are fixed plate brackets 38. The front side of the cavity of the combustion chamber 5 includes an inner side of the front cover 13, formed by a spherical recess in the center of the cover, the spark plug 39 is fixed along its axis. Axial hole 40 of the selection shaft power 22 reaches the base of the cone 21 at the front end of the shaft and communicates with the cavity of the centrifugal compressor 8 through holes 41 in the cone 21, in the walls of the shaft 22 and in the sleeve 24. In the outer cylinder 1 there are transverse cuts 42, beveled in utr to the rear of the engine. At the interface between the cone 11 and the cylinder 4, there are openings 43 for additional water input into the cavity of the front gas turbine. On the rear wall of the conical sleeve 28 there is a groove in which the liquid fuel pipe 44 passes to the ejector 45, which communicates with the cavity of the centrifugal compressor 8.

Двигатель работает следующим образом.The engine operates as follows.

Стартер раскручивает вал отбора мощности 22 вместе с закрепленными на его конусе 21 передней центробежной 20 и задней осевой 31 газовыми турбинами и центробежным компрессором 8. Через штуцер 45 в полость компрессора 8 впрыскивается топливо, где оно распыляется и смешивается с воздухом. Топливовоздушная смесь проходит продольные воздушные каналы 6, через отводы 9 попадает в полость камеры сгорания 5, донышками 10 закручивается по ее стенкам и поджигается свечой 39. Горячие газы расширяются, спрямляются лопастями спрямляющей решетки 19, через их полости засасывают воздух и смешиваются с ним, нагревают его, увеличивая объем рабочего тела и снижая температуру, и давят сначала на скошенные внутренние перья лопастей передней центробежной газовой турбины 20, затем по полостям чашеобразной части 27 турбины выбрасываются во внешнюю конусную полость и давят на скошенные в другую сторону внешние перья лопастей газовой турбины. Затем попадают в газовый коллектор 37 через отверстия 36 в цилиндре 2 и между кронштейнами 38 выбрасываются в полость 3, через щели 42 подсасывают наружный воздух, нагревают его и через полость 30 и направляющую решетку в задней крышке 25 давят на скошенные лопасти задней осевой газовой турбины 31. После этого через выхлопной коллектор 32 и выхлопной патрубок 33 выбрасываются в атмосферу. Часть газов попадает в продольные газовые каналы 7, нагревает стенки каналов 6. Проходящий по ним воздух нагревается, распыленное в нем топливо испаряется. Попадая в камеру сгорания 5, горячая газовоздушная смесь во много раз быстрее и полнее сгорает и дает более высокую температуру. Часть закрученного в камере сгорания пламени отклоняется в ее разреженную центральную переднюю часть и поддерживает непрерывность горения смеси. Через отверстия 15 из водяного коллектора 12 в продольные каналы конуса 11 и цилиндра 4 подается вода, которая охлаждает их, испаряется, и перегретый пар через отверстия 17 попадает в высокотемпературную зону горения, где разлагается на водород и кислород, которые сгорают, увеличивают объем рабочих газов и мощность двигателя. В кислородной среде при высокой температуре полностью сгорят все вредные компоненты, оставшиеся после сгорания топлива. Выхлопные газы двигателя становятся экологически чистыми. В зоне соединения конуса 11 с цилиндром 4 имеются отверстия 43, через которые в заднюю широкую часть передней газовой турбины 20 подается вода, которая испаряется, еще раз увеличивает объем рабочего тела и общее давление газов на лопасти передней и задней газовых турбин. Воздух, который засасывается компрессором через отверстия 40 в валу отбора мощности 22 и отверстия 41 в конусе 21 и во втулке 24, охлаждает подшипники 23 и конус 21. Кольцевой цилиндр 26 связывает концы длинных перьев лопастей газовой турбины 20 в единую жесткую систему. Нагреваемый в каналах 6 воздух расширяется и за счет этого ускоряется его движение в сторону камеры сгорания. За счет этого увеличивается КПД центробежного компрессора и объем воздуха, подаваемого в камеру сгорания.The starter spins the power take-off shaft 22, together with the front centrifugal 20 and the rear axial 31 gas turbines fixed on its cone 21 and the centrifugal compressor 8. Fuel is injected through the nozzle 45 into the cavity of the compressor 8, where it is sprayed and mixed with air. The air-fuel mixture passes through the longitudinal air channels 6, through the outlets 9 it enters the cavity of the combustion chamber 5, the bottoms 10 are twisted along its walls and ignited by a candle 39. Hot gases expand, are straightened by the blades of the rectifier lattice 19, air is sucked in through the cavities and mixed with it, heated it, increasing the volume of the working fluid and lowering the temperature, and first press on the beveled inner feathers of the blades of the front centrifugal gas turbine 20, then they are ejected through the cavities of the bowl-shaped part 27 of the turbine into the outer onusnuyu cavity and pressed on the other side chamfered outer feathers the blades of the gas turbine. Then they enter the gas manifold 37 through the openings 36 in the cylinder 2 and are thrown out into the cavity 3 between the brackets 38, the outside air is sucked in through the slots 42, they are heated and through the cavity 30 and the guide grill in the back cover 25 they are pressed onto the beveled blades of the rear axial gas turbine 31 . After that, through the exhaust manifold 32 and the exhaust pipe 33 are discharged into the atmosphere. Part of the gas enters the longitudinal gas channels 7, heats the walls of the channels 6. The air passing through them is heated, the fuel atomized in it evaporates. Once in the combustion chamber 5, the hot gas-air mixture burns many times faster and more fully and gives a higher temperature. A part of the flame swirling in the combustion chamber deviates into its rarefied central front part and maintains the combustion continuity of the mixture. Through holes 15 from the water collector 12, water is supplied to the longitudinal channels of the cone 11 and cylinder 4, which cools them, evaporates, and superheated steam through the holes 17 enters the high-temperature combustion zone, where it decomposes into hydrogen and oxygen, which burn, increase the volume of working gases and engine power. In an oxygen environment at high temperature, all harmful components remaining after combustion of the fuel will completely burn. Engine exhaust fumes become environmentally friendly. In the zone of connection of the cone 11 with the cylinder 4 there are holes 43 through which water is supplied to the rear wide part of the front gas turbine 20, which evaporates, once again increases the volume of the working fluid and the total gas pressure on the blades of the front and rear gas turbines. The air that is sucked in by the compressor through the holes 40 in the power take-off shaft 22 and the holes 41 in the cone 21 and in the sleeve 24 cools the bearings 23 and the cone 21. The annular cylinder 26 connects the ends of the long feathers of the blades of the gas turbine 20 into a single rigid system. Heated in the channels 6, the air expands and thereby accelerates its movement towards the combustion chamber. Due to this, the efficiency of the centrifugal compressor and the volume of air supplied to the combustion chamber are increased.

Предлагаемая конструкция двигателя обладает следующими преимуществами.The proposed engine design has the following advantages.

1. Отсутствие поршневой группы, кривошипно-шатунного механизма, топливно-распределительной системы, системы непрерывного зажигания и других сложных систем, присущих поршневым двигателям, делает предлагаемый двигатель более простым по конструкции и более надежным и позволит снизить расход топлива на обеспечение работы самого двигателя.1. The lack of a piston group, a crank mechanism, a fuel distribution system, a continuous ignition system and other complex systems inherent in piston engines makes the proposed engine simpler in design and more reliable and will reduce fuel consumption to ensure the operation of the engine itself.

2. Обеспечивается очень большой отбор мощности продуктов сгорания топлива за счет использования тепловой энергии на подогрев топливовоздушной смеси.2. A very large power take-off of the products of fuel combustion is provided due to the use of thermal energy for heating the air-fuel mixture.

Claims

A gas turbine internal combustion engine comprising a double cylindrical body with front and rear covers, a combustion chamber, front and rear gas turbines, a centrifugal compressor and a power take-off shaft, characterized in that the annular cavity between the engine body and the coaxially located cylinder of the combustion chamber is divided into two conical cavity tapering towards the power take-off shaft by a cone, the longitudinal channels in the walls of which communicate with the cavity of the annular water chamber in the front of the engine through the rings the shutter and with the cavities of the longitudinal channels in the walls of the cylinder of the combustion chamber, and through the holes in its walls with the cavity of the combustion chamber, the conical cavity adjacent to the combustion chamber communicates with the atmosphere through the holes in the front cover of the engine housing and with the radially located hollow blades of the straightening grating in cavities of the combustion chamber open towards the front centrifugal gas turbine, the longitudinal air channels on the inside of the engine casing are closed, and the gas open towards the outer cone a cavity in which the long feathers of the two-feather blades of the front gas turbine are located, tapering to the front end of the engine and connected by rounding with short wide feathers, partially entering the cavity of the combustion chamber, the outer and inner feathers of the blades being turned in different directions with respect to the longitudinal axis, and the outer side of the rounded part of the blades has smooth bends in the direction opposite to rotation, the bends are fastened to each other and form a bowl-shaped container, mounted on a cone of the hollow shaft about power take-off, on the outside of which are mounted the blades of a centrifugal compressor, which communicates with the atmosphere through an axial supercharger in the center of the rear axial turbine and through a guide grill in the rear cover and with longitudinal air channels on the inside of the engine casing, which are at the front end using radial taps and beveled bottoms at their ends communicate with the cavity of the front of the combustion chamber, gas channels are located between the air channels, from the compressor side the ends of their walls are connected between the outer side of the front cover enters into the gap between the outer and inner cylinders of the engine casing, fastens them and has a rounded recess at the end, and the inner one enters the cavity of the combustion chamber and has a spherical recess on its side the central part, in the center of which the spark plug is fixed, the partition between the front of the cone and the engine housing forms an annular water chamber with the wall of the front cover, and with the radial outlets - the exhaust manifold gases from the front gas turbine, communicating through openings in the walls of the inner cylinder of the housing with the cavity between the outer and inner cylinders of the housing, and then with the rear axial gas turbine, exhaust manifold and exhaust nozzle, the back cover of the housing consists of an external conical side with brackets, which enter the gap between the cylinders of the housing, the axial cylindrical bushing under the bearings of the power take-off shaft, guide grilles in the center for air, along the board for working gases, the blades of which are directed in different sides, and a conical sleeve is fixed to the annular partition between them, the outer contour of which corresponds to the outer contour of the centrifugal compressor blades, and the inner one together with the conical side forms a cavity expanding towards the center, communicating through the guide grill in the back cover with the blades of the rear gas turbine mounted on a power take-off shaft, the shell of which is equal to the gap between the cylinders of the engine housing and is a flywheel, and between it and the axial sleeve there is a cylindrical ring, which p makes the external gas and internal air disks of the blades, beveled to the longitudinal axis of the engine and to the vanes of the rear cover guide grids in different directions, the rear end of the internal cylinder of the engine housing is located on the rear edge of the conical sleeve on the rear cover and fastened through the brackets of the outer side of the back cover with a sleeve and an outer cylinder of the housing, on which there are transverse slots, beveled inward towards the rear cover, in the walls of the power take-off shaft and in the cylindrical sleeve The pipes are connected with the cavity of the centrifugal compressor, the ends of the long feathers of the front gas turbine are mounted on a cylindrical ring, the fuel supply pipe is fixed on the rear plane of the conical sleeve with a fitting at its end that enters the intake part of the centrifugal compressor, in the zone where the cone is connected to the cylinder of the combustion chamber holes communicating the cavity of the longitudinal water channels in both cylinders with the cavity of the front gas turbine, and the rear gas turbine can be both axial and centrifugal.