RU2301349C2 - Rotary sector turbine engine - Google Patents
Rotary sector turbine engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2301349C2 RU2301349C2 RU2005126556/06A RU2005126556A RU2301349C2 RU 2301349 C2 RU2301349 C2 RU 2301349C2 RU 2005126556/06 A RU2005126556/06 A RU 2005126556/06A RU 2005126556 A RU2005126556 A RU 2005126556A RU 2301349 C2 RU2301349 C2 RU 2301349C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- engine
- sectors
- chambers
- main
- rotary
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания без использования коленчатого вала, в которых используется работа импульса возгорания и расширения продуктов сгорания топлива, которое воспринимается стенками герметичных камер сгорания на дисках роторов и полостями турбины в полостях корпусов-статоров.The invention relates to mechanical engineering, namely to internal combustion engines without using a crankshaft, which use the work of the pulse of ignition and expansion of the combustion products of the fuel, which is perceived by the walls of the sealed combustion chambers on the rotor disks and the turbine cavities in the cavities of the stator bodies.
По способу смесеобразования двигатели относятся к двигателям с внешним смесеобразованием жидкого топлива в трубопроводе с последующим впрыскиванием насосом, и газосмесителем при подаче горючей рабочей смеси газообразного топлива и воздуха, и смешанным смесеобразованием при использовании многокомпонентного топлива. Зажигание производится свечами зажигания.According to the method of mixture formation, engines relate to engines with external mixture formation of liquid fuel in a pipeline, followed by injection by a pump, and a gas mixer when a combustible working mixture of gaseous fuel and air is supplied, and mixed mixture formation when using multicomponent fuel. Ignition is carried out by spark plugs.
Известны двигатели внутреннего сгорания без использования коленчатого вала. Их можно разделить на двигатели, в которых работа расширения продуктов сгорания воспринимается рабочими лопатками, закрепленными на дисках или барабанах вращения вала, у которых между краями лопастей и внутренними гранями полостей корпусов статоров остается некоторый зазор, и конструкции, у которых зазор между краями стенок камер сгорания и внутренней полостью проема в корпусе-статоре полностью перекрывается и каждая камера сгорания в двигателях герметична.Known internal combustion engines without using a crankshaft. They can be divided into engines in which the work of expanding the combustion products is perceived by rotor blades mounted on disks or drums of rotation of the shaft, in which there is a certain gap between the edges of the blades and the internal faces of the cavities of the stators, and structures with a gap between the edges of the walls of the combustion chambers and the internal cavity of the opening in the stator housing is completely closed and each combustion chamber in the engines is tight.
К первым относятся турбинные, газотурбинные, турбовинтовые, турбореактивные, двигатели, в которых работа расширения продуктов сгорания топлива воспринимается рабочими лопатками, закрепленными в дисках или в барабанах вращения вала.The first include turbine, gas turbine, turboprop, turbojet engines, in which the work of expanding the products of combustion of fuel is perceived by working blades fixed in disks or in drums of rotation of the shaft.
Камеры сгорания непрерывного действия постоянной формы (ПФ) и постоянного объема (ПО) установлены непосредственно и неподвижно на корпусе-статоре двигателя. Такие двигатели в основном применяются в авиационных силовых установках.Continuous-shape continuous combustion chambers (PF) and constant volume (PO) are installed directly and motionless on the motor stator housing. Such engines are mainly used in aircraft power plants.
Известна газотурбинная установка со сгоранием топлива в постоянном объеме. Двигатель выполнен двухвальным. Камеры сгорания постоянной формы и постоянного объема отделены от турбины. Продукты сгорания, имея повышенное давление и температуру, устремляются по соплам на тяговые турбины, которые установлены на выходном валу двигателя (патент РФ №2147341, опубл. 2000.04.10).Known gas turbine installation with the combustion of fuel in a constant volume. The engine is twin-shaft. Combustion chambers of constant shape and constant volume are separated from the turbine. Combustion products, having elevated pressure and temperature, rush through nozzles to traction turbines that are mounted on the engine output shaft (RF patent No. 2147341, publ. 2000.04.10).
Известен роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания Ф.Ванкеля (Словарь-справочник по механизмам. А.Ф.Крайнев. "Машиностроение", 1981, стр.31). В корпусе-статоре двигателя находится полость сложной конфигурации, с которой соприкасается ротор-поршень, профиль которого выполнен по эпитрохоиде. Трехгранный ротор-поршень установлен так, что он может вращаться на эксцентриковом валу, жестко соединенным с зубчатым колесом. Колесо взаимодействует с неподвижным колесом. Ротор-поршень с колесом обкатывается по неподвижному колесу. Грани его скользят по поверхности цилиндра, отсекая переменные объемы камер. Впрыск рабочей смеси осуществляется по входному каналу, воспламенение смеси производится от свечи зажигания. Выпуск отработанных газов производится через специальный выпускной канал. Вращаясь вокруг неподвижной шестерни по сложной кривой, ротор-поршень касается наружными поверхностями внутренних стенок корпуса-статора цилиндра. Для уплотнения камер сгорания устанавливаются на роторе-поршне в вершинах «треугольника», как представляется ротор-поршень в разрезе, уплотнительные пластинки, которые под действием центробежной силы прижимаются к корпусу. При вращении ротора-поршня объемы камер, образуемых между его поверхностями и стенками полости корпуса, последовательно изменяются. В этих камерах и протекают процессы впуска, сжатия и воспламенения топлива, расширения и выпуска отработавших газов. Открытие и закрытие впускного и выпускного каналов осуществляются самим ротором-поршнем. В двигателе за один оборот ротора-поршня протекают все рабочие процессы обычного четырехтактного двигателя, причем одновременно, но в разных рабочих камерах: три вспышки топлива, три рабочих хода, три выпуска отработавших газов, три впуска свежей порции горючего. Двигатель высокооборотный, компактный, легкий по весу. Основная причина его долгого освоения - это проблема с уплотнением камер сгорания, т.е. сложность с герметичным перекрытием в эпитрохоидальной полости-статора. На одном валу сопрягаются только два таких двигателя.Famous rotary piston internal combustion engine F. Wankel (Dictionary-reference mechanisms. A.F. Krainev. "Engineering", 1981, p.31). In the stator housing of the engine there is a cavity of complex configuration, with which the rotor-piston is in contact, the profile of which is made according to the epitrochoid. The triangular rotor-piston is mounted so that it can rotate on an eccentric shaft rigidly connected to the gear wheel. The wheel interacts with the fixed wheel. A rotor piston with a wheel is run in on a fixed wheel. Its faces glide over the surface of the cylinder, cutting off the variable volumes of the chambers. The injection of the working mixture is carried out through the inlet channel, the mixture is ignited from the spark plug. The exhaust gas is produced through a special exhaust channel. Rotating around a stationary gear along a complex curve, the rotor-piston touches the outer surfaces of the inner walls of the cylinder stator housing. To seal the combustion chambers installed on the rotor-piston at the vertices of the "triangle", it seems the rotor-piston in the context, the sealing plate, which under the action of centrifugal force is pressed against the housing. During the rotation of the rotor-piston, the volumes of the chambers formed between its surfaces and the walls of the cavity of the housing change sequentially. In these chambers, the processes of intake, compression and ignition of the fuel, expansion and exhaust gas flow take place. Opening and closing of the inlet and outlet channels are carried out by the rotor-piston itself. In the engine for one revolution of the rotor-piston, all the working processes of a conventional four-stroke engine occur, and simultaneously, but in different working chambers: three flashes of fuel, three working strokes, three exhaust emissions, three inlets of a fresh portion of fuel. The engine is high-speed, compact, light in weight. The main reason for its long development is the problem with the compaction of combustion chambers, i.e. difficulty with hermetic overlap in the epitrochoid stator cavity. On one shaft, only two such engines are mated.
Роторный секторный двигатель внутреннего сгорания (РСДВС) (см. патент РФ №2235895, опубл. 10.09.2004) содержит корпус-статор с полостью правильной цилиндрической формы, в которой на валу установлен диск ротора с элементами рабочих камер ПФ и ПО. На корпусе-статоре выполнены элементы рабочих камер с впускными, выпускными и продувочными каналами и установленными электрическими свечами зажигания. При внешнем смесеобразовании жидкое топливо впрыскивается под давлением, газовая рабочая смесь подается через газосмеситель, многокомпонентное топливо подается смешанным способом.The rotary sector internal combustion engine (RSDVS) (see RF patent No. 2235895, published September 10, 2004) contains a stator housing with a cavity of regular cylindrical shape, in which a rotor disk with elements of working chambers PF and PO is installed on the shaft. Elements of working chambers with inlet, outlet and purge channels and installed electric spark plugs are made on the stator housing. During external mixture formation, liquid fuel is injected under pressure, the gas working mixture is supplied through a gas mixer, and multicomponent fuel is supplied in a mixed way.
Корпус-статор и диск ротора двигателя разбит на основные и заполняющие секторы. Основные секторы состоят из заполняющих секторов. В основных секторах корпусов-статоров выполнены элементы рабочих камер с впускными, выпускными и продувочными каналами и с установленными электрическими свечами зажигания. На диске роторе в заполняющих секторах выполнены элементы герметичных рабочих камер. В процессе вращения элементы рабочих камер на корпусе-статоре и диске ротора совмещаются и образуют камеры-дозаторы, в которые задается определенная последующая порция готовой рабочей смеси, камеры сгорания со свечами зажигания и с выпускными и продувочными каналами. В них и происходят процессы впрыскивания готовой рабочей смеси горючего, воспламенение этой смеси, рабочий ход, удаление продуктов сгорания. Открытие и закрытие впускных, выпускных и продувочных каналов осуществляется дисками роторов при своем вращении. Процессы в основных секторах протекают одновременно. Полный оборот вала двигателя осуществляется при срабатывании количества камер сгорания на диске ротора, равного квадрату количества основных секторов, умноженному на количество заполняющих секторов в основном секторе. Имеются в виду роторные секторные двигатели типов The stator housing and the rotor disk of the engine are divided into main and filling sectors. The main sectors consist of filling sectors. Elements of working chambers with inlet, outlet and purge channels and with installed electric spark plugs are made in the main sectors of the stator housings. Elements of sealed working chambers are made on the rotor disk in the filling sectors. During rotation, the elements of the working chambers on the stator housing and the rotor disk are combined and form metering chambers, into which a certain subsequent portion of the finished working mixture is set, a combustion chamber with spark plugs and with exhaust and purge channels. In them, the processes of injection of the finished working mixture of fuel, ignition of this mixture, stroke, removal of combustion products. The opening and closing of the inlet, outlet and purge channels is carried out by the rotor disks during their rotation. The processes in the main sectors proceed simultaneously. A full revolution of the engine shaft is carried out when the number of combustion chambers on the rotor disk is triggered, equal to the square of the number of main sectors multiplied by the number of filling sectors in the main sector. These are rotary sector motors of types
- роторный секторный двигатель с «n» количеством основных секторов и минимальным количеством заполняющих секторов ("с"), равным 3 в основном секторе; - a rotary sector engine with “n” the number of main sectors and a minimum number of filling sectors (“c”) equal to 3 in the main sector;
- роторный секторный двигатель с «n» количеством основных секторов и с минимальным количеством заполняющих секторов «с» в основном секторе, плюс еще заполняющий сектор «а», установленный в основном секторе до заполняющего сектора с камерой сгорания со свечой зажигания; - a rotary sector engine with “n” the number of main sectors and with a minimum number of filling sectors “c” in the main sector, plus a filling sector “a” installed in the main sector before the filling sector with a combustion chamber with a spark plug;
- роторный секторный двигатель с «n» количеством основных секторов с одним дополнительным заполняющим сектором «b» после заполняющего сектора со свечой зажигания в основном секторе, в котором выполнены исходящие сопла. - a rotary sector engine with "n" the number of main sectors with one additional filling sector "b" after the filling sector with a spark plug in the main sector in which the outgoing nozzles are made.
В роторном секторном двигателе, в котором предусмотрено применение горючего высокого класса в двигателях типов из камер сгорания выбрасывается поток расширенных горячих газов с высоким давлением, который не используется.In a rotary sector engine, which provides for the use of high-class fuel in engines of types a stream of expanded hot gas with high pressure that is not used is emitted from the combustion chambers.
Технической задачей изобретения является повышение удельных показателей роторных секторных двигателей и газовых турбин.An object of the invention is to increase the specific performance of rotary sector engines and gas turbines.
Техническая задача решается в роторном секторном турбодвигателе внутреннего сгорания, содержащем роторный секторный двигатель и газовую турбину, роторный секторный двигатель имеет корпус-статор с полостью правильной цилиндрической формы, где на валу установлен диск ротора, корпус-статор и диск ротора разбиты на основные секторы, основные секторы состоят из заполняющих секторов, на корпусе-статоре в основных секторах по заполняющим секторам выполнены элементы рабочих камер с впускными каналами, электрическими свечами зажигания и выпускными каналами, на диске ротора в заполняющих секторах выполнены элементы герметичных рабочих камер. При вращении элементы рабочих камер ротора и корпуса-статора последовательно составляются в камеры дозаторы с впускными каналами, в камеры сгорания со свечами зажигания и выпускными каналами, в которых протекают процессы двигателя внутреннего сгорания, причем во всех камерах и во всех основных секторах одновременно. Открытие и перекрытие впускных и выпускных каналов производятся диском ротора при его вращении. Полный оборот вала двигателя осуществляется при срабатывании количества камер сгорания на двигателе, равного квадрату количества основных секторов на двигателе умноженному на количество заполняющих секторов в основном секторе. Согласно изобретению, роторный секторный двигатель и газовая турбина выполнены на одном валу, потоки горячих газов из камер сгорания постоянной формы и постоянного объема роторного секторного двигателя под высоким давлением направляют на лопасти газовой турбины через сопловые аппараты, выполненные в корпусе-статоре или диафрагме в количестве, равном количеству основных секторов на двигателе, которые равномерно рассредоточены по периметру корпуса-статора, при этом горячие газы направляются на газовую турбину прерывистыми порциями. Несколько роторных секторных турбодвигателей могут размещаться на одном валу единого агрегата.The technical problem is solved in a rotary sector turbine internal combustion engine containing a rotary sector engine and a gas turbine, the rotary sector engine has a stator housing with a cavity of regular cylindrical shape, where a rotor disk is installed on the shaft, the stator housing and the rotor disk are divided into main sectors, the main sectors consist of filling sectors; on the stator housing in the main sectors, elements of working chambers with inlet channels, electric spark plugs and sknymi channels on the rotor disk in sector filling elements made of sealed working chambers. During rotation, the elements of the working chambers of the rotor and the stator housing are sequentially compiled into dispenser chambers with inlet channels, into combustion chambers with spark plugs and exhaust channels, in which processes of the internal combustion engine occur, moreover, in all chambers and in all main sectors simultaneously. Opening and closing of the inlet and outlet channels are carried out by the rotor disk during its rotation. A full revolution of the engine shaft occurs when the number of combustion chambers on the engine is triggered, equal to the square of the number of main sectors on the engine times the number of filling sectors in the main sector. According to the invention, the rotary sector engine and the gas turbine are made on the same shaft, the hot gas flows from the combustion chambers of constant shape and constant volume of the rotary sector engine under high pressure are directed to the blades of the gas turbine through nozzle devices made in the stator or diaphragm body in an amount equal to the number of main sectors on the engine, which are uniformly distributed around the perimeter of the stator housing, while hot gases are sent to the gas turbine in intermittent portions. Several rotary sectorial turbo engines can be placed on one shaft of a single unit.
Работа газовой турбины совместно с роторным двигателем отличается от работы обычных известных газовых турбин.The operation of a gas turbine in conjunction with a rotary engine is different from that of conventional conventional gas turbines.
На известные газовые турбины потоки расширенного горячего газа с высоким давлением подаются из камер сгорания ПФ и ПО, установленных непосредственно на корпусе двигателя. В роторных секторных турбодвигателях камеры сгорания установлены на дисках роторов.High-pressure expanded hot gas flows to known gas turbines are supplied from PF and PO combustion chambers installed directly on the engine casing. In rotary sector turbo-engines, combustion chambers are mounted on rotor disks.
Камеры сгорания, установленные на известных газовых турбинах, установлены неподвижно и участвуют косвенно в передаче крутящего момента на вал двигателя путем передачи энергии потока горячих газов на лопасти турбины. В роторных секторных турбодвигателях сами камеры сгорания непосредственно участвуют в передаче крутящего момента на вал двигателя и направляют потоки горячих газов через сопловые аппараты на лопасти турбины.Combustion chambers installed on known gas turbines are fixedly mounted and are involved indirectly in transmitting torque to the engine shaft by transferring the energy of the hot gas stream to the turbine blades. In rotary sector turbo engines, the combustion chambers themselves are directly involved in transmitting torque to the engine shaft and direct the flow of hot gases through nozzle devices to the turbine blades.
На известные газовые турбины потоки горячих газов посылаются в сопловый аппарат одной и той же камерой сгорания. В роторных секторных турбодвигателях поток горячих газов через один и тот же сопловый аппарат посылается периодично, несколькими порциями, от последовательно подходящих к сопловым аппаратам камер сгорания на дисках роторов.Hot gas flows to known gas turbines are sent to the nozzle apparatus by the same combustion chamber. In rotary sector turbo engines, the flow of hot gases through the same nozzle apparatus is sent periodically, in several portions, from successively suitable combustion chambers to the nozzle apparatus on the rotor disks.
На известные газовые турбины потоки горячих газов посылаются одной и той же камерой сгорания беспрерывным потоком. В роторных секторных двигателях потоки горячих газов посылаются с перерывами. Только быстрым вращением диска ротора обеспечивается беспрерывность подачи потока горячих газов с высоким давлением на газовую турбину конструкции.Hot gas flows to known gas turbines are sent by the same combustion chamber in a continuous stream. In rotary sector engines, hot gas flows are sent intermittently. Only the fast rotation of the rotor disk ensures the continuity of the flow of hot gases with high pressure to the gas turbine design.
На известные газовые турбины потоки кинетической энергии продукта посылаются одним сопловым аппаратом. В роторных секторных двигателях потоки горячих газов посылаются количеством сопловых аппаратов, равного количеству основных секторов роторного секторного двигателя в направлении газовой турбины.The kinetic energy flows of the product are sent to known gas turbines by a single nozzle apparatus. In rotary sector engines, hot gas flows are sent by the number of nozzle devices equal to the number of main sectors of the rotary sector engine in the direction of the gas turbine.
Чертежи, поясняющие изобретение:Drawings illustrating the invention:
фиг.1 - роторный секторный турбодвигатель с роторным секторным двигателем типа и газовой турбиной;figure 1 - rotary sector turbo engine with a rotary sector type engine and gas turbine;
фиг.2 - сечение по А;figure 2 is a section along A;
фиг.3 - сечение по В;figure 3 is a section along b;
фиг.4 и 5 - схемы работы газовой турбины.4 and 5 are diagrams of the operation of a gas turbine.
Роторный секторный турбодвигатель состоит из двигателя внутреннего сгорания без использования коленчатого вала - роторного секторного двигателя и газовой турбины, установленных на одном валу. Роторный секторный двигатель типа содержит корпус-статор 1 с полостью 2 правильной цилиндрической формы, в которой с минимальным зазором установлен на валу 3 диск 4 ротора с рабочими камерами 5 постоянной формы и постоянного объема. На корпусе-статоре 1 выполнены впускные каналы 6 и сопловые аппараты 7 в диафрагме 8 и установлены свечи зажигания 9. При внешнем смесеобразовании жидкое топливо впрыскивается под давлением или газовая рабочая смесь подается через газосмеситель (не показаны). Корпус-статор 1 и диск ротора 4 разбиты на основные 10 и заполняющие секторы, в которых выполнены элементы герметичных рабочих камер 5. В каждом основном секторе 10 корпуса-статора 1 выполнены части рабочих камер с впускными каналами 6, сопловыми аппаратами 7 и установленными свечами зажигания 9. В диске ротора 4 выполнены элементы рабочих камер 5. В процессе вращения диска ротора 4 (работы двигателя) из частей рабочих камер на корпусе-статоре 1 и диске ротора при совмещении образуются совместно с частями рабочих камер на корпусе-статоре с впускными каналами 6 дозаторные камеры, в которых накапливается последующая порция газовой рабочей смеси. При совмещении частей рабочих камер на диске ротора с частями рабочих камер с установленными на корпусе-статоре с электрическими свечами зажигания и с соплами образуются камеры сгорания.A rotary sector turbo engine consists of an internal combustion engine without using a crankshaft — a rotary sector engine and a gas turbine mounted on the same shaft. Type Rotary Sector Motor comprises a
На диске 4 ротора по границам частей рабочих камер 5 выполнены пазы 11 для установки на них уплотнительных пластин 12.On the
Процессы во всех основных секторах протекают одновременно. Полный оборот вала двигателя осуществляется при срабатывании количества камер сгорания 5 на диске ротора 4, равного квадрату количества основных секторов 10, умноженному на количество заполняющих секторов в основном секторе 10.Processes in all major sectors occur simultaneously. A full revolution of the engine shaft is carried out when the number of
На валу 3 двигателя типа (фиг.1-3) установлена газовая турбина 13 с лопастями 14, закрепленными на барабане 15, и с соплами 16. Поток горячих газов от роторного секторного двигателя под высоким давлением направляется через сопловые аппараты 7, выполненные в диафрагме 8 или корпусе-секторе 1, по периметру (на чертеже - стрелка с одним штрихом), на лопасти 14 газовой турбины 13. Турбина вращается. Отработавший газ выходит через выходные сопла 16 (стрелка с двумя штрихами). И РСДВС, и газовая турбина работают на одном валу. На валу установлены подшипники 17.On the
В роторном секторном двигателе типа на газовую турбину направляется прерывистый поток горячих газов из четырех сопловых аппаратов, установленных через 90° по периметру корпуса-статора (фиг.5) с подачей силы потока горячих газов F. Рассмотрим работу сопряженной газовой турбины с роторным секторным турбодвигателем.In rotary sector motor type an intermittent flow of hot gases from four nozzle devices is sent to the gas turbine, installed 90 ° along the perimeter of the stator casing (Fig. 5) with the supply of hot gas flow force F. Let us consider the operation of the conjugated gas turbine with a rotary sector turbo engine.
Определим момент силы М относительно оси (вала) вращения (см. фиг.4) по формуле M=F·l (см. задачник по физике, А.Г.Чертов, А.А.Воробьев, М.Ф.Федоров, М., "Высшая школа, 1973, с.40, формула 1.77), где l - кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы F или M=F·r·sinα (см. там же, формула 1.78), где r - расстояние от оси вращения до точки приложения силы F, α - угол между направлением действия силы и радиусом-вектором r, проведенным от оси вращения к точке приложения силы. Принимаем приложение сил в одной точке в одном направлении и все время под углом, равным или стремящимся к 90°. Тогда M=F·r·l. В роторном секторном турбодвигателе с роторным секторным двигателем типа таких точек - 4. Принимаем КПД силы F на газовой турбине по патенту РФ №2147341 (см. в описании работу устройства на фиг.3), равным единице. В роторном секторном турбодвигателе принимаем КПД, равным 0,5. Будем считать F=2F', где F' - сила, приложенная к одной лопасти. Силы F' приложены к четырем лопастям (L) турбины (L1÷4) (фиг.4, 5). Под приложением сил горячего газа продукта F'1÷4 турбина поворачивается на угол 90°. На лопасть L1 действует момент силы F'1, равный M1=F'1·r. В это же время на лопасть L2 действует сила F'2, момент силы - M2=F'2·r. На лопасть L3 соответственно действует момент М3=F'3·r, на лопасть L3 - M4=F'4·r.We determine the moment of force M relative to the axis (shaft) of rotation (see figure 4) according to the formula M = F · l (see the problem book in physics, A.G. Chertov, A.A. Vorobyov, M.F. Fedorov, M ., "Higher School, 1973, p.40, formula 1.77), where l is the shortest distance from the axis of rotation to the line of action of the force F or M = F · r · sinα (see ibid., Formula 1.78), where r - the distance from the axis of rotation to the point of application of force F, α is the angle between the direction of action of the force and the radius vector r drawn from the axis of rotation to the point of application of force. We accept the application of forces at one point in one direction and all the time at an angle equal to and and seeking to 90 °. Then M = F · r · l. The rotary sectorial turbo sectoral rotary engine type such points - 4. We accept the efficiency of force F on a gas turbine according to the patent of the Russian Federation No. 2147341 (see the description of the operation of the device in figure 3), equal to unity. In a rotary sector turbo engine, we take an efficiency equal to 0.5. We will consider F = 2F ', where F' is the force applied to one blade. Forces F 'are applied to the four blades (L) of the turbine (L 1 ÷ 4 ) (Figs. 4, 5). Under the application of hot gas forces of the product F ' 1 ÷ 4, the turbine rotates through an angle of 90 °. On the blade L 1 acts the moment of force F ' 1 equal to M 1 = F' 1 · r. At the same time the lobe L 2 a force F '2, the moment of force - M 2 = F' 2 · r. L on the blade 3, respectively 3 acting moment M = F '3 · r, the blade L 3 - M 4 = F' 4 · r.
Итак, на лопасти турбины действовали моменты суммы сил F'1÷4·r относительно оси вращения. Запишем поворот:So, the moments of the sum of forces F ' 1 ÷ 4 · r relative to the axis of rotation acted on the turbine blades. Record the rotation:
Общий момент сил, действовавших на вал турбины, на поворот на угол 90° составил The total moment of forces acting on the turbine shaft, at a rotation angle of 90 °, was
где T1÷T4 - точки приложения сил к лопастям.where T1 ÷ T4 are the points of application of forces to the blades.
Таким образом, на полный оборот вала турбины момент сил относительно оси вала турбины составил M4=4·4·F'·r=16F·r, где М4 - сумма моментов сил относительно оси вала турбины с четырьмя сопловыми аппаратами.Thus, for a full revolution of the turbine shaft, the moment of forces relative to the axis of the turbine shaft was M 4 = 4 · 4 · F '· r = 16F · r, where M 4 is the sum of the moments of forces relative to the axis of the turbine shaft with four nozzle devices.
Даже если сила F' приравнена к 1/2F, то на один оборот вала турбины будут действовать силы или приложено моментов силEven if the force F 'equated to 1/2 F, then one turn of the shaft of the turbine will operate or force applied torques
M4=8Fr. M 4 = 8Fr.
Определим работу (А) постоянного момента силы, действующего на вращающееся тело (турбину)We define the work (A) of a constant moment of force acting on a rotating body (turbine)
А=Мφ (см. задачник по физике "Высшая школа" А.Г.Чертов и др., 1973, М., с.42 - таблица). Тогда A4=8Frφ, где А4 - работа постоянного момента сил, действующих на турбину с четырьмя сопловыми аппаратами, где φ - поворот на один оборот: φ=2πN, где N - частота вращения.A = Mφ (see the problem book on physics "Higher School" A.G. Chertov et al., 1973, M., p. 42 - table). Then A 4 = 8Frφ, where A 4 is the work of the constant moment of forces acting on the turbine with four nozzle devices, where φ is the rotation by one revolution: φ = 2πN, where N is the rotation frequency.
Все расчеты ведутся на один оборот: φ=2·3,14·1 рад=6,28 рад. Подставим в полученное ранее: A4=8·F·r·6,28; A4≈48Fr кгсм (килограмм сила метр).All calculations are carried out per revolution: φ = 2 · 3.14 · 1 rad = 6.28 rad. Substitute in the previously obtained: A 4 = 8 · F · r · 6.28; A 4 ≈48Fr kgcm (kilogram force meter).
Теперь сравним с работой, выполненной четырьмя турбинами с подачей сил горячих газов через один сопловый аппарат (см. фиг.4). Момент сил относительно оси вращения одной газовой турбины с одним сопловым аппаратом: M1=Fl, где M1 - момент сил с одним сопловым аппаратом, значения F, r, sinα принимаем для всех расчетов равными. Считаем на один оборот вала. Работа, выполняемая четырьмя газовыми турбинами с одним сопловым аппаратом: 4A1=4F·r·2·3,14·1; 4A1≈24Fr, принимая работу сил потока горячих газов с коэффициентом, равным единице.Now, compare with the work performed by four turbines with the supply of hot gas forces through a single nozzle apparatus (see figure 4). The moment of forces relative to the axis of rotation of one gas turbine with one nozzle apparatus: M 1 = Fl, where M 1 is the moment of forces with one nozzle apparatus, the values of F, r, sinα are taken equal for all calculations. Count on one revolution of the shaft. The work performed by four gas turbines with one nozzle apparatus: 4A 1 = 4F · r · 2 · 3,14 · 1; 4A 1 ≈24Fr, assuming the work of hot gas flow forces with a coefficient equal to unity.
Сравним работу, выполненную одной газовой турбиной роторного секторного турбодвигателя с работой, выполненной четырьмя турбинами с одним сопловым аппаратом с приложением одинаковых сил потока горячих газов: A4≈48Fr кгсм и 4A1=24Fr кгсм (килограмм сила метр).Let us compare the work performed by one gas turbine of a rotary sector turbo engine with the work performed by four turbines with one nozzle apparatus with the application of the same hot gas flow forces: A 4 ≈48Fr kgcm and 4A 1 = 24Fr kgcm (kilogram force meter).
Роторный секторный турбодвигатель использует достоинства роторного секторного двигателя и газовой турбины, увеличивается мощность двигателя и улучшаются экономические качества, т.к. газовый поток дозируется и контролируется рабочими камерами РСД, обеспечивается более плавный ход роторного секторного турбодвигателя.A rotary sector turbo engine uses the advantages of a rotary sector engine and a gas turbine, engine power is increased and economic qualities are improved, because the gas flow is dosed and controlled by working chambers of the RSD, a smoother stroke of the rotor sector turbo engine is provided.
Одна газовая турбина в роторном секторном турбодвигателе (при равных исходных данных) будет иметь мощность не менее чем "n" газовых турбин с одним сопловым аппаратом (где "n" - количество основных секторов на РСДВС).One gas turbine in a rotary sector turbo engine (with equal initial data) will have a capacity of at least "n" gas turbines with one nozzle device (where "n" is the number of main sectors on the engine).
Роторный секторный турбодвигатель работает следующим образом.Rotary sector turbo engine operates as follows.
Стартер вращает вал 3 РСДВС. Из впускных каналов 6 в составленные рабочие камеры 5 поступает готовая рабочая смесь. При вращении рабочие камеры превращаются в дозаторные камеры. С поворотом на величину одного заполняющего сектора дозаторные камеры в районе электрической свечи зажигания 9 преобразуются в камеры сгорания. Подается электрический ток, появляется искра, происходит вспышка топлива, импульс вспышки, далее следует расширение горячих газов, которые давят на передние стенки камер сгорания и передают вращательный момент диску ротора и, соответственно, крутящий момент валу двигателя. При дальнейшем повороте камеры сгорания 5 оказываются в районе исходящих сопел 7 РСДВС. Расширенный горячий газ под высоким давлением устремляется в сопловые аппараты 7, поток газов давит на лопасти 14 газовой турбины 13, заставляя ее вращаться. Газы давят (в РСДВС типа ) на лопасти 14 турбины на протяжении ~90° одновременно со всех четырех сопловых аппаратов каждый, через исходящие сопла 16.The starter rotates the
Весь этот процесс в роторном секторном турбодвигателе происходит одновременно во всех рабочих камерах.The whole process in a rotary sector turbo engine occurs simultaneously in all working chambers.
Для увеличения времени выпуска продукта из РСДВС (при необходимости) применяются двигатели типа , причем дополнительный заполняющий сектор также имеет исходящее сопло. При применении многокомпонентной рабочей смеси и ее особых условий применения используются РСДВС типов или .To increase the time of release of the product from the engine (if necessary), engines of the type moreover, the additional filling sector also has an outgoing nozzle. When using a multicomponent working mixture and its special conditions of use, RSDVS types are used or .
Несколько роторных секторных турбодвигателей размещаются на одном валу единого агрегата.Several rotary sector turbo engines are located on the same shaft of a single unit.
Роторные секторные турбодвигатели возможны для привода транспортных средств и на стационарных установках.Rotary sector turbo engines are possible for driving vehicles and in stationary installations.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005126556/06A RU2301349C9 (en) | 2005-08-22 | 2005-08-22 | Rotary sector turbine engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005126556/06A RU2301349C9 (en) | 2005-08-22 | 2005-08-22 | Rotary sector turbine engine |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005126556A RU2005126556A (en) | 2007-02-27 |
RU2301349C2 true RU2301349C2 (en) | 2007-06-20 |
RU2301349C9 RU2301349C9 (en) | 2007-09-27 |
Family
ID=37990420
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005126556/06A RU2301349C9 (en) | 2005-08-22 | 2005-08-22 | Rotary sector turbine engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2301349C9 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2464433C2 (en) * | 2010-09-14 | 2012-10-20 | Николай Иванович Преображенский | Rotary sector engine |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2677914C1 (en) * | 2018-04-10 | 2019-01-22 | Анатолий Иванович Софронов | Internal combustion turbo engine |
-
2005
- 2005-08-22 RU RU2005126556/06A patent/RU2301349C9/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2464433C2 (en) * | 2010-09-14 | 2012-10-20 | Николай Иванович Преображенский | Rotary sector engine |
RU2464433C9 (en) * | 2010-09-14 | 2013-02-10 | Николай Иванович Преображенский | Rotary sector engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2301349C9 (en) | 2007-09-27 |
RU2005126556A (en) | 2007-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6125814A (en) | Rotary vane engine | |
JP5271375B2 (en) | Planetary rotary internal combustion engine | |
US5494014A (en) | Rotary internal combustion engine | |
RU2528796C2 (en) | Internal combustion engine: six-stroke rotary engine with spinning gates, separate rotor different-purpose sections, invariable volume combustion chambers arranged in working rotors | |
US8061327B2 (en) | Tangential combustion turbine | |
WO2012057838A2 (en) | Rotary valve continuous flow expansible chamber dynamic and positive displacement rotary devices | |
RU2325542C2 (en) | Multi rotor internal combustion engine | |
RU2301349C2 (en) | Rotary sector turbine engine | |
WO2011133510A2 (en) | Rotary internal combustion engine | |
RU2538990C1 (en) | Rotor-piston internal combustion engine | |
JP2003505632A (en) | Rotary piston engine / positive displacement device | |
RU2351780C1 (en) | Rotor-piston internal combustion engine | |
RU2687659C1 (en) | Rotary-piston internal combustion engine | |
KR100678485B1 (en) | Rotary Internal-Combustion Engine | |
UA74755C2 (en) | Blade-geared engine or combustion engine | |
RU2422652C2 (en) | Rotary-bladed cold internal combustion engine | |
JPH1068301A (en) | Vane rotation type volume changing device and internal combustion engine using the device | |
RU2477376C2 (en) | Internal combustion engine: five-stroke rotary engine with rotary gates, separate working medium compression and expansion sections, and isolated invariable-volume combustion chambers | |
RU2491432C2 (en) | Vaned rotor engine with outrigger combustion chamber and disc-type valve control system (versions) | |
RU2477377C2 (en) | Internal combustion engine: five-stroke rotary engine with one central rotary gate shared by separate working medium compression and expansion sections, and isolated invariable-volume combustion chambers | |
RU2301900C2 (en) | Rotary sector engine | |
RU2400641C2 (en) | Rotor-type sector engine | |
RU2266413C2 (en) | Internal combustion engine | |
RU2754834C1 (en) | Rotary detonation engine | |
RU2489582C2 (en) | Rotary piston ice |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TH4A | Reissue of patent specification | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130823 |