RU2686371C1 - Free reciprocating jet engine - Google Patents

Free reciprocating jet engine Download PDF

Info

Publication number
RU2686371C1
RU2686371C1 RU2017145827A RU2017145827A RU2686371C1 RU 2686371 C1 RU2686371 C1 RU 2686371C1 RU 2017145827 A RU2017145827 A RU 2017145827A RU 2017145827 A RU2017145827 A RU 2017145827A RU 2686371 C1 RU2686371 C1 RU 2686371C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cylinder
cylinders
cavity
pistons
exhaust
Prior art date
Application number
RU2017145827A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Борисович Лебедев
Original Assignee
Виктор Борисович Лебедев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Виктор Борисович Лебедев filed Critical Виктор Борисович Лебедев
Priority to RU2017145827A priority Critical patent/RU2686371C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2686371C1 publication Critical patent/RU2686371C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K5/00Plants including an engine, other than a gas turbine, driving a compressor or a ducted fan
    • F02K5/02Plants including an engine, other than a gas turbine, driving a compressor or a ducted fan the engine being of the reciprocating-piston type
    • F02K5/026Plants including an engine, other than a gas turbine, driving a compressor or a ducted fan the engine being of the reciprocating-piston type free-piston engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B71/00Free-piston engines; Engines without rotary main shaft
    • F02B71/04Adaptations of such engines for special use; Combinations of such engines with apparatus driven thereby
    • F02B71/06Free-piston combustion gas generators per se

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

FIELD: aviation.SUBSTANCE: invention relates to the aviation and can be used as the propulsion plant on the aircrafts. Free reciprocating jet engine contains cylinders with intake and exhaust ports, pistons with the synchronizing linkage and jet nozzles, in front of which the ejector branch pipes are installed. Using made in the form of a two-arm lever synchronizing linkage the cylinders with pistons are combined into the group in pairs. At the cylinders ends the cylinder covers are installed consisting of the outer hollow cylinder and the inner cup with exhaust valve placed thereon, wherein the cylinder covers parts are tightly interconnected, forming the cavity between the exhaust valve end surface and the cover parts, and the said cavity is filled with the hydraulic fluid. Cylinders exhaust ports are connected to jet nozzles.EFFECT: invention allows to increase the engine efficiency, as well as to ensure its stable operation in various modes.3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к авиации и может быть использовано в качестве движущей установки на беспилотных летательных аппаратах /БПЛА/, а также на сверхлегких летательных аппаратах /СЛА/.The invention relates to aviation and can be used as a driving unit on unmanned aerial vehicles / UAV /, as well as on ultralight aircraft / ALS /.

Известен поршневой авиадвигатель, используемый из вышеназванных ЛА. Эти двигатели выполнены по рядной,V-образной, оппозитной или звездообразной схеме. Все они содержат характерные для для д.в.с. узлы: цилиндры, поршни с шатунами и коленчатый вал. Поршневой авиадвигатель работает совместно с воздушным винтом, которым создается необходимая тяга. Поршневой двигатель за длительный срок своего существования постоянно совершенствовался и до сих пор остается востребованным для данной категории ЛА. Однако, конструкция этого двигателя остается достаточно сложной и металлоемкой из за наличия кривошипно-шатунного механизма. Удельный вес поршневых авиамоторов в среднем составляет 0.5 кг на 1 л.с /для сравнения, у турбовинтовых двигателей как минимум в 2 раза меньше/ Кроме того, для работы с максимальным к.п.д. воздушному винту необходим определенный диапазон частоты вращения, для чего часто приходится использовать редуктор. Тем не менее, при увеличении скорости полета к.п.д. винта вообще снижается до минимума.Known piston aircraft engine used from the above LA. These engines are made in line, V-shaped, boxer or star-shaped scheme. All of them contain characteristic for dvs nodes: cylinders, pistons with rods and crankshaft. A piston aircraft engine works in conjunction with a propeller, which creates the necessary thrust. Over the long period of its existence, the piston engine has been constantly improved and is still in demand for this category of aircraft. However, the design of this engine remains quite complex and metal-consuming due to the presence of a crank mechanism. The specific weight of piston aircraft engines is on average 0.5 kg per 1 hp / for comparison, turboprop engines have at least 2 times less / In addition, for operation with maximum efficiency the propeller requires a certain range of speed, for which often it is necessary to use a gearbox. However, with increasing flight speed efficiency. screws generally reduced to a minimum.

Известен также свободно-поршневой генератор газа/СПГГ/, например, ОР-95/источник: ''Двигателя внутреннего сгорания, Алексеев В.П. Воронин В.Ф. и др. Москва, Машиностроение, 1990 г./ Этот СПГГ содержит цилиндр, два противоположно движущихся поршня, жестко связанных с поршнями буферно-продувочных полостей. Движение поршней синхронизировано реечным или рычажным механизмом. После пуска при движении поршней навстречу друг другу, в рабочую полость цилиндра с сжатым воздухом подается дизтопливо, которое самовоспламеняется затем поршни под давлением газа движутся в противоположном направлении/расходятся/, причем один из поршней сначала открывает выпускные окна, а затем другой впускные окна. Через выпускные окна газ поступает к потребителям, затем производится очистка и наполнение цилиндра свежим зарядом воздуха, который поступает из продувочного ресивера. Одновременно воздух сжимается в буферных полостях цилиндра, обеспечивая обратный ход поршней. Свободно-поршневой двигатель не имеет кривошипно-шатунного механизма, поэтому он менее металлоемкий, а его механический к.п.д. выше, чем у традиционных поршневых д.в.с. Генерируемый в СПГГ газ способен создавать реактивную тягу. Конструкция СПГГ использована в качестве прототипа изобретения. Однако, существующие СПГГ имеют недостатки, затрудняющие их использование в качестве движителя для ЛА. Один из них - значительная затрата энергии рабочего тела на сжатие воздуха в буферных полостях и на продувку цилиндра, кроме того, часть воздушного заряда выталкивается из цилиндра при сжатии. Другой недостаток - неустойчивая работа СПГГ на частоте ниже номинальной, т.е. при уменьшении цикловой подачи топлива. При значительном снижении подачи топлива, СПГГ вообще может остановиться. Чтобы этого избежать, увеличивают высоту окон, что снижает литровую мощность и другие параметры установки.Also known free-piston gas generator / SPGG /, for example, OR-95 / source: '' The internal combustion engine, Alekseev, VP Voronin V.F. and others. Moscow, Mashinostroenie, 1990 / This SPGG contains a cylinder, two oppositely moving pistons rigidly connected with the pistons of the buffer-blow-through cavities. The movement of the pistons is synchronized by a rack or pinion mechanism. After starting, when the pistons move towards each other, diesel fuel is fed into the working cavity of the cylinder with compressed air, which self-ignites then the pistons under the pressure of gas move in the opposite direction / diverge /, one of the pistons first opening the exhaust ports and then the other inlet ports. Gas is supplied to consumers through exhaust ports, then the cylinder is cleaned and filled with fresh air that comes from the purge receiver. At the same time the air is compressed in the buffer cavities of the cylinder, ensuring the return stroke of the pistons. The free-piston engine does not have a crank mechanism, therefore it is less bulky, and its mechanical efficiency is higher than traditional piston dvs The gas generated in SPGG is capable of generating jet thrust. Design SPGG used as a prototype of the invention. However, existing SPGGs have disadvantages that make it difficult to use them as a propulsion device for aircraft. One of them is a significant expenditure of energy of the working fluid to compress the air in the buffer cavities and to purge the cylinder, in addition, part of the air charge is pushed out of the cylinder during compression. Another disadvantage is the unstable operation of SPGG at a frequency below nominal, i.e. while reducing the fuel cycle. With a significant reduction in fuel supply, LNG can stop altogether. To avoid this, increase the height of the windows, which reduces the liter capacity and other installation parameters.

Задача изобретения - повысить эффективность свободно-поршневого реактивного двигателя /СПРД/, путем рационального использования энергии рабочего тела, а также обеспечить устойчивую работу двигателя на различных режимах.The objective of the invention is to improve the efficiency of a free-piston jet engine / SPRD /, through the rational use of the energy of the working fluid, as well as to ensure the stable operation of the engine in various modes.

Указанная задача решается тем, что в цилиндрах СПРД установлены выпускные клапаны с внешним управлением, в необходимый момент осуществляющие открытие-закрытие выпускных окон под давлением гидравлической жидкости и рабочего тела, а продувка цилиндров производится набегающим потоком атмосферного воздуха.This problem is solved by the fact that exhaust valves with external control are installed in the SPRD cylinders, which at the required moment carry out the opening and closing of the exhaust ports under the pressure of hydraulic fluid and working fluid, and the cylinders are blown by an incoming flow of atmospheric air.

Фигуры графических изображений:Graphic figures:

Фиг. 1 - схематичный продольный разрез СПРДFIG. 1 - a schematic longitudinal section of the SPRD

Фиг. 2 - узел клапан-втулки с гидроприводомFIG. 2 - hydraulic valve sleeve assembly

Фиг. 3 - общий вид СПРД и примеры его размещения на ЛАFIG. 3 - a general view of the SPRD and examples of its placement on LA

Свободно-поршневой реактивный двигатель /Фиг. 1/ состоит из 2х цилиндропоршневых групп, связанных синхронизирующим механизмом. Главнее конструктивнее отличие от аналогов - наличие выпускных клапанов с гидроприводом, а также отсутствие буферных и продувочных полостей с соответствующими им поршнями. Цилиндр образуют 2 стальные тонкостенные гильзы 3,которые запрессованы в аллюминиевые рубашки с ребрами охлаждения 9. Цилиндры имеют выпускные окна 2 и впускные окна 5.Внутри цилиндра помещены поршни 4, разделяющие каждый цилиндр на 2 рабочих полости. Поршни кинематически связаны между собой двухплечим рычагом 10, качающимся с осью 11 в жестко закрепленной опоре. Для соединения поршней с рычагами к их концам приварены втулки, которые входят в проточки средней части поршней. На концах цилиндров установлены цилиндровые крышки, состоящие из 2х частей. Наружная часть 12 /фиг. 2/ представляет из себя полый цилиндр, причем внутренний его диаметр несколько больше внутреннего диаметра рабочего цилиндра. Внутренняя часть крышек выполнена в виде стакана 1, на наружную поверхность которого с возможностью свободного скольжения посажена втулка, выполняющая роль выпускного клапана 8. Цилиндровые крышки в сборе с клапан-втулками с помощью фланцевого соединения через прокладки крепятся к рабочим цилиндрам. Полость между внутренней поверхностью цилиндровой крышки, торцом клапан-втулки и стаканом заполнена гидравлической жидкостью. Для герметизации гидрополости и предотвращения проникновения газа из рабочей полости цилиндра, клапан-втулка снабжена уплотнениями 6, причем внутренние уплотнения помещены в проточки на стаканах крышек. Для управляемого перемещения клапан-втулок на закрытие-открытие выпускных окон предназначена гидросистема, в которую кроме гидрополостей крышек цилиндров входят золотник 13 и гидроаккумулирующая емкость 14. Шток золотника соединен с сердечником соленоида, на который в нужный момент подается электропитание. Гидроаккумулирующая емкость разделена на жидкостный и воздушный объемы и всегда находится под избыточным давлением. СПРД работает по циклу Дизеля и снабжен топливными форсунками, а также соответствующим топливным насосом, приводимым в действие кулачком, насаженным на ось двухплечего рычага. Для смазки цилиндро-поршневой группы используется лубрикаторный маслонасос, подающий масло дозированно через отверстия в гильзах цилиндров. Привод лубрикатора также производится от синхронизирующего механизма. Выпускные окна патрубками 15 /фиг. 3/ соединены с трубой, которая является общей для выпускных патрубков близлежащей пары цилиндров. Каждая выпускная труба снабжена эжекторами 17, патрубки эжекторов расположены по окружности труб. Трубы оканчиваются реактивными соплами 16. СПРД работает следующим образом. Поскольку продувка и охлаждение цилиндров двигателя производится набегающим потоком воздуха, то для качественной продувки, наполнения и, соответственно, улучшения тяговой характеристики двигателя, ЛА целесообразно придать начальную скорость с помощью катапульты, пращи-карусели, сброса с высоты или используя буксировочное средство. Перед пуском двигателя клапан-втулки перекрывают выпускные окна цилиндров, причем клапан-втулки упираются в торцы гильз цилиндров, а соединительные трубопроводы гидрополостей крышек цилиндров с гидроаккумулирующей емкостью перекрыты золотниками. Первоначальное движение поршней в цилиндрах для сжатия воздуха в них осуществляется пиропатронами, которые заранее устанавливаются в специальные гнезда в крышках цилиндров. После подачи электропитания на запалы и привода в действие пиропатронов, давление образовавшихся газов перемещает поршни и они сжимают воздух в смежных полостях цилиндров. В определенный момент, при расширении газа, на селеноид подается электрический импульс, золотник смещается и сообщает гидрополость цилиндровой крышки с гидроаккумулирующей емкостью. Так как давление жидкости в емкости меньше, чем давление, действующее на лобовую поверхность клапан-втулки со стороны рабочей полости цилиндра, то клапан перемещается, открывая выпускные окна и одновременно выталкивая жидкость из гидрополости в гидроаккумулирующую емкость. После прекращения подачи электропитания на соленоид, пружина перемещает золотник на перекрытие соединительного трубопровода и клапан-втулка фиксируется, в открытом положении. Через открытый выпускной клапан рабочее тело истекает из цилиндра, а при дальнейшем движении поршня от ВМТ к НМТ поршень открывает впускные окна, через которые в цилиндр поступает воздух из атмосферы. На скорости движения ЛА 20 м/сек. набегающий поток воздуха уже обеспечивает достаточную продувку и наполнение цилиндра. Когда в одной полости цилиндра происходит расширение рабочего тела, в смежной полости в то же время производится сжатие воздуха при закрытом выпускном клапане. Затем, аналогично, во 2ой полости цилиндра протекает процесс сгорания, поданного форсункой топлива, расширение рабочего тела с противоположным движением поршня. В начале движения поршня от НМТ к ВМТ /процесс сжатия/ подается электрический импульс на соленоид золотника и он сообщает гидрополость с гидроаккумулирующей емкостью. Так как давление жидкости в емкости больше, чем в цилиндре и, соответственно в гидрополости, клапан-втулка перемещается под давлением жидкости и выпускные окна перекрываются. Клапан-втулка перемещается до упора в торец гильзы цилиндра, обратному перемещению клапана препятствует жидкость, запертая в объеме полости крышки цилиндра при закрытом золотнике. В конце процесса сжатия в рабочую полость цилиндра форсунка подает топливо и цикл повторяется. Поскольку цилиндров два и их поршни кинематически связаны между собой, в другом цилиндре одновременно происходят те же процессы, но в противоположных 1ому цилиндру рабочих полостях. При движении рабочего тела к реактивному соплу в выпускную трубу через патрубки эжектора засасывается воздух из атмосферы. Это увеличивает массу рабочего тела и снижает акустический эффект при истечении газа из сопла. Так как рабочий процесс осуществляется одновременно в 2х рабочих полостях цилиндров, то реактивная тяга всегда создается двумя параллельными соплами. Таким образом, рабочий цикл заявленного СПРД имеет следующие отличия от цикла работы традиционных СПГГ: 1. При сжатии воздушного заряда в цилиндре, вследствие перекрытия выпускных окон, исключается его потеря. 2. При перемещении клапан-втулки для открытия выпускных окон, потери энергии рабочего тела из за его расширения весьма малы, так как лобовая площадь клапан-втулки значительно меньше площади поршня. 3. Момент открытия выпускных окон - не постоянная величина и устанавливается в зависимости от режима работы двигателя. В итоге к реактивному соплу рабочее тело поступает с максимально возможным количеством энергии, т.е. без неоправданных потерь. Поэтому, момент открытия выпускных скоп должен обеспечивать необходимое соотношение между количеством энергии рабочего тела, выпускаемого из цилиндра и потребным количеством энергии для сжатая воздуха в смежной полости цилиндра. Очевидно, что это соотношение зависит от цикловой подачи топлива. При постоянной подаче топлива соотношение не изменяется - двигатель работает в одном режиме, например, номинальном. В таком случае, для управления выпускными клапанами /золотником конкретно/ достаточно учитывать только геометрическое положение поршня в цилиндре и направление его движения. Если предусматривается работа двигателя на переменных режимах, т.е. с изменением подачи топлива, то тогда уже одних геометрических параметров недостаточно и в систему управления золотником включается микропроцессор, который уже давно используется в автомобильных моторах. Использование микропроцессора позволяет изменять момент открытия выпускных клапанов, а при необходимости и момент их закрытия. Например, при уменьшении цикловой подачи топлива общая энергия рабочего тела уменьшается, но при этом почти не изменяется потребное количество энергии для сжатия воздуха, следовательно, для сохранения необходимого энергетического соотношения и работоспособности двигателя, выпускные клапаны должны открываться позже. Данная система управления выпускными клапанами в отдельных случаях позволяет устанавливать выпускные клапаны в любое положение, даже независимо от положения поршней в цилиндре. СПРД могут быть различной размерности - с рабочим объемом от 1 до 10 литров, а возможно и более. Для определенной категории БЛЛА требуются двигатели малого объема. Такие двигатели выполняются по упрощенному варианту - в системе управления клапанами может отсутствовать микропроцессор /если двигатель работает в постоянном режиме/ Управление движением золотника гидросистемы, в таком случае, производится механически, с приводом от кулачка на оси синхронизирующего механизма. Нет необходимости снабжать малоразмерные СПРД отдельной системой смазки - масло для смазки деталей двигателя добавляется в топливо/керосин/, как в 2х тактных бензомоторах.Free piston jet engine / Fig. 1 / consists of 2 x cylinder-piston groups connected by a synchronization mechanism. The main thing that is more constructive is the difference from analogs - the presence of exhaust valves with hydraulic actuators, as well as the absence of buffer and purge cavities with the corresponding pistons. The cylinder is formed by 2 thin-walled steel sleeves 3, which are pressed into aluminum shirts with cooling fins 9. The cylinders have outlet ports 2 and inlet ports 5. Inside the cylinder, there are pistons 4, which divide each cylinder into 2 working cavities. Pistons are kinematically connected with a double-arm lever 10, swinging with axis 11 in a rigidly fixed support. To connect the pistons with levers, bushings are welded to their ends, which are inserted into the grooves of the middle part of the pistons. At the ends of the cylinders cylinder covers are installed, consisting of 2 x parts. The outer part 12 / Fig. 2 / is a hollow cylinder, and its internal diameter is slightly larger than the internal diameter of the working cylinder. The inner part of the covers is made in the form of a cup 1, on the outer surface of which a sleeve is fitted with the possibility of free sliding, which acts as an exhaust valve 8. The cylinder covers assembled with the valve sleeves are fastened to the working cylinders via gaskets through gaskets. The cavity between the inner surface of the cylinder cover, the end face of the valve sleeve and the glass is filled with hydraulic fluid. To seal the hydraulic cavity and prevent the penetration of gas from the working cavity of the cylinder, the valve sleeve is provided with seals 6, and the internal seals are placed in grooves on the lids of the covers. For the controlled movement of the valve sleeves, the hydraulic system is designed for closing-opening of the exhaust ports, in which, apart from the hydraulic cavities of the cylinder heads, there is a spool 13 and a hydraulic storage tank 14. The spool rod is connected to the solenoid core, to which power is supplied at the right moment. The storage tank is divided into liquid and air volumes and is always under excessive pressure. The SPRD operates according to the Diesel cycle and is equipped with fuel injectors, as well as a corresponding fuel pump driven by a cam mounted on the axle of the double-arm lever. For lubrication of the cylinder-piston group, a lubricator oil pump is used, which feeds oil through the holes in the cylinder liners. The drive of the lubricator is also produced from the synchronization mechanism. Outlet port nozzles 15 / Fig. 3 / connected to a pipe that is common to the exhaust pipes of a nearby pair of cylinders. Each exhaust pipe is equipped with ejectors 17, the ejector pipes are located around the circumference of the pipes. The pipes end with jet nozzles 16. The SPRD works as follows. Since the engine cylinders are being blown and cooled by an oncoming air flow, it is advisable to give the initial speed using a catapult, slant-carousel, drop from a height, or using towing equipment for high-quality blowing, filling and, accordingly, driving speed. Before starting the engine, the valve sleeves block the outlet ports of the cylinders, with the valve sleeves resting against the ends of the cylinder liners, and the connecting pipes of the hydraulic cavities of the cylinder heads with the hydraulic storage tank are blocked by spools. The initial movement of the pistons in the cylinders for compressing the air in them is carried out by the squibs, which are pre-installed in special sockets in the cylinder heads. After energizing the fuses and actuating the squibs, the pressure of the generated gases moves the pistons and they compress the air in the adjacent cylinder cavities. At a certain moment, when the gas expands, an electric impulse is applied to the selenoid, the valve is displaced and reports the hydraulic lumen of the cylinder cover with the pumped storage tank. Since the pressure of the fluid in the tank is less than the pressure acting on the frontal surface of the valve-bushing from the side of the working cavity of the cylinder, the valve moves, opening the outlet ports and at the same time pushing fluid from the hydraulic cavity to the storage tank. After cessation of power supply to the solenoid, the spring moves the spool to the overlap of the connecting pipe and the valve sleeve is fixed, in the open position. Through the open exhaust valve, the working fluid flows out of the cylinder, and upon further movement of the piston from TDC to NMT, the piston opens inlet ports through which air from the atmosphere enters the cylinder. At the speed of LA 20 m / s. the oncoming air flow already provides sufficient purging and filling of the cylinder. When the working fluid expands in the same cavity of the cylinder, in the adjacent cavity at the same time air is compressed with the exhaust valve closed. Then, similarly, in the 2nd cavity of the cylinder, the process of combustion supplied by the fuel nozzle, the expansion of the working fluid with the opposite movement of the piston, proceeds. At the beginning of the movement of the piston from the NMT to the TDC / compression process / an electrical impulse is fed to the solenoid of the spool and it communicates the hydraulic cavity with the pumped storage tank. Since the pressure of the fluid in the tank is greater than in the cylinder and, accordingly, in the hydraulic cavity, the valve sleeve moves under the pressure of the fluid and the outlet ports overlap. The valve sleeve moves up to the stop at the end of the cylinder liner; the backflow is prevented by the fluid trapped in the volume of the cavity of the cylinder head with the valve closed. At the end of the compression process, the nozzle delivers fuel to the working cavity of the cylinder and the cycle repeats. Since the two cylinders and pistons kinematically connected, in another cylinder at the same time the same processes but in the opposite working cylinder 1 CB cavities. When moving the working fluid to the jet nozzle in the exhaust pipe through the nozzles of the ejector air is drawn from the atmosphere. This increases the mass of the working fluid and reduces the acoustic effect when the gas outflows from the nozzle. Since the working process is carried out simultaneously in 2 x working cavities of the cylinders, the jet thrust is always created by two parallel nozzles. Thus, the working cycle of the declared SPRD has the following differences from the operation cycle of traditional SPGG: 1. When the air charge in the cylinder is compressed, due to the overlap of the exhaust ports, its loss is excluded. 2. When the valve sleeve is moved to open the exhaust ports, the energy loss of the working fluid due to its expansion is very small, since the frontal area of the valve sleeve is significantly less than the area of the piston. 3. The moment of opening of the exhaust windows is not a constant value and is set depending on the mode of operation of the engine. As a result, the working fluid arrives at the jet nozzle with the maximum possible amount of energy, i.e. without undue loss. Therefore, the moment of opening of the exhaust osprey should provide the necessary ratio between the amount of energy of the working fluid discharged from the cylinder and the required amount of energy for compressed air in the adjacent cavity of the cylinder. Obviously, this ratio depends on the cyclic fuel supply. With a constant supply of fuel, the ratio does not change - the engine operates in one mode, for example, nominal. In this case, to control the exhaust valves / spool specifically / it is enough to consider only the geometrical position of the piston in the cylinder and the direction of its movement. If the engine is to be operated in variable modes, i.e. with a change in the fuel supply, then already some geometrical parameters are not enough and the microprocessor, which has been used in automobile engines for a long time, is included in the spool control system. Using a microprocessor allows you to change the time of opening of the exhaust valves, and if necessary, the time of their closing. For example, when reducing the cycle fuel supply, the total energy of the working fluid decreases, but the required amount of energy for compressing air remains almost unchanged, therefore, to maintain the required energy ratio and engine performance, exhaust valves should open later. This system controls the exhaust valves in some cases allows you to set the exhaust valves in any position, even regardless of the position of the pistons in the cylinder. SPRD can be of different dimensions - with a working volume of from 1 to 10 liters, and possibly more. For a specific category of BLA, small volume engines are required. Such engines are performed in a simplified version - there may be no microprocessor in the valve control system / if the engine runs in continuous mode / The movement control of the hydraulic system spool, in this case, is performed mechanically, driven by a cam on the axis of the synchronizing mechanism. There is no need to supply a separate small-sized SPRD lubrication system - for lubricating parts of the engine oil is added to the oil / kerosene / as 2 stroke benzomotorah.

Claims (3)

1. Свободно-поршневой реактивный двигатель, содержащий цилиндры с впускными и выпускными окнами, поршни с синхронизирующим механизмом и реактивные сопла, отличающийся тем, что в разделенном на две рабочие полости цилиндре в его центральной части помещен поршень, причем цилиндры с поршнями объединены в группу попарно с помощью синхронизирующего механизма, выполненного в виде двухплечего рычага, установленного на оси, а концы рычагов входят в проточки в средней части поршней, причем в концах цилиндров установлены цилиндровые крышки, состоящие из наружного полого цилиндра и внутреннего стакана с помещенным на нем выпускным клапаном, причем части цилиндровых крышек герметично соединены между собой, образуя полость между торцевой поверхностью выпускного клапана и частями крышки, а упомянутая полость заполнена гидравлической жидкостью, причем выпускные окна соединены с реактивными соплами, причем перед соплами установлены патрубки эжекторов, причем перед пуском двигателя поршни находятся вблизи крайних положений в цилиндрах, а выпускные клапаны перекрывают окна и фиксированы от перемещения гидравлической жидкостью, а после пуска поршни под давлением пускового воздуха или иного газа, перемещаясь, сжимают воздух в рабочей полости цилиндра, происходит воспламенение поданного в полость в конце сжатия топлива, затем поршни под давлением рабочего тела движутся в противоположном направлении, а в определенный момент выпускные клапаны под давлением рабочего тела перемещаются и открывают выпускные окна, одновременно вытесняя жидкость из полости цилиндровых крышек, причем движущийся из выпускных окон поток газа через патрубки эжекторов засасывает воздух из атмосферы в выпускную трубу и вся масса рабочего тела, истекая из сопел, создает реактивную тягу, причем в конце процесса расширения поршни открывают впускные окна в цилиндрах и в них поступает набегающий поток атмосферного воздуха, осуществляя очистку и наполнение цилиндров, причем в определенный момент выпускные клапаны перемещаются, перекрывая выпускные окна, и фиксируются в этом положении, причем одновременно с расширением рабочего тела в одной полости цилиндра в смежной рабочей полости каждого цилиндра производится процесс сжатия воздуха.1. A free-piston jet engine containing cylinders with inlet and exhaust ports, pistons with a synchronizing mechanism and jet nozzles, characterized in that a piston is placed in a cylinder divided into two working cavities, the cylinders with pistons being grouped in pairs using a synchronization mechanism, made in the form of a double-arm lever mounted on an axis, and the ends of the levers enter the grooves in the middle part of the pistons, and cylinder ends are installed at the ends of the cylinders, the outer hollow cylinder and the inner cup with the exhaust valve placed on it, with parts of the cylinder caps tightly interconnected, forming a cavity between the end surface of the exhaust valve and the cap parts, and the said cavity is filled with hydraulic fluid, and the outlet ports are connected to jet nozzles, the ejector pipes are installed in front of the nozzles, and before starting the engine, the pistons are located near the extreme positions in the cylinders, and the exhaust valves close the windows and fix the ovans from moving with hydraulic fluid, and after starting the pistons under pressure of starting air or other gas, moving, compress the air in the working cavity of the cylinder, the fuel fed into the cavity at the end of the compression of the ignition occurs, then the pistons under the pressure of the working fluid move in the opposite direction, and a certain moment, the exhaust valves under the pressure of the working medium move and open the exhaust ports, at the same time displacing the fluid from the cavity of the cylinder caps, the flow moving out of the exhaust ports passing through the nozzles of the ejectors sucks air from the atmosphere into the exhaust pipe and the entire mass of the working fluid flowing out of the nozzles creates a jet thrust, and at the end of the expansion process the pistons open intake ports in the cylinders and the incoming flow of atmospheric air enters, carrying out the cleaning and filling of the cylinders , moreover, at a certain moment, the exhaust valves move, blocking the exhaust ports, and are fixed in this position, and simultaneously with the expansion of the working fluid in one cylinder cavity in the adjacent operating floor ual air cylinder follows the compression process. 2. Свободно-поршневой реактивный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что выпускной клапан выполнен как втулка, посаженная на стакан цилиндровой крышки с возможностью продольного скольжения, причем клапан-втулка и стакан цилиндровой крышки снабжены уплотнениями.2. Free-piston jet engine under item 1, characterized in that the exhaust valve is designed as a sleeve, planted on the glass cylinder lid with the possibility of longitudinal sliding, and the valve-hub and glass cylinder cylinder fitted with seals. 3. Свободно-поршневой реактивный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что полость цилиндровой крышки с гидравлической жидкостью соединена трубопроводом с золотником, шток которого связан с сердечником катушки соленоида либо связан с синхронизирующим механизмом, причем золотник также соединен трубопроводом с гидроаккумулирующей емкостью, которая частично заполнена гидравлической жидкостью, а частично воздухом, причем давление в гидроаккумулирующей емкости всегда выше атмосферного, причем при подаче электрического импульса от микропроцессора на катушку соленоида, или механического импульса непосредственно на шток золотника от синхронизирующего механизма, золотник перемещается и сообщает через трубопроводы гидрополость цилиндровой крышки с гидроаккумулирующей емкостью, при этом выпускной клапан-втулка перемещается либо под давлением рабочего тела в цилиндре, вытесняя жидкость в гидроаккумулирующую емкость, либо клапан-втулка перемещается под напором гидравлической жидкости, перетекающей из емкости в гидрополость цилиндровой крышки, причем при перекрытии золотником соединительных трубопроводов клапан-втулка фиксируется от перемещения замкнутым объемом гидрожидкости.3. Free-piston jet engine under item 1, characterized in that the cavity of the cylinder cover with hydraulic fluid is connected by pipeline with a spool, the rod of which is connected to the core of the solenoid coil or connected to a synchronizing mechanism, and the spool is also connected by pipeline to a pump storage tank, which partially filled with hydraulic fluid, and partly with air, and the pressure in the pumped storage tank is always higher than atmospheric, and when an electric pulse is applied from a spool on a solenoid coil, or a mechanical impulse directly to the spool rod from a synchronizing mechanism, the spool moves and communicates through the pipelines the hydraulic lumen of the cylinder cover with the hydraulic storage tank, while the exhaust valve sleeve moves either under pressure of the working fluid in the cylinder, displacing the liquid into the hydraulic storage tank, or the sleeve valve moves under the pressure of hydraulic fluid flowing from the tank into the hydraulic cavity of the cylinder cover, and when gold is overlapped By the name of the connecting pipelines, the valve-bushing is fixed against movement by a closed volume of hydraulic fluid.
RU2017145827A 2017-12-25 2017-12-25 Free reciprocating jet engine RU2686371C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017145827A RU2686371C1 (en) 2017-12-25 2017-12-25 Free reciprocating jet engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017145827A RU2686371C1 (en) 2017-12-25 2017-12-25 Free reciprocating jet engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2686371C1 true RU2686371C1 (en) 2019-04-25

Family

ID=66314716

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017145827A RU2686371C1 (en) 2017-12-25 2017-12-25 Free reciprocating jet engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2686371C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2589548A (en) * 1946-04-02 1952-03-18 Rateau Soc Jet propulsion plant
RU2283435C2 (en) * 2004-11-12 2006-09-10 Виталий Дмитриевич Корнилов Automobile reaction engine
RU62989U1 (en) * 2006-06-01 2007-05-10 Общество с ограниченной ответственностью "Новая механика" FREE PISTON ENGINE COMPRESSOR
RU108497U1 (en) * 2011-04-13 2011-09-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский авиационный институт (государственный технический университет) (МАИ) PULSING REACTIVE PISTON ENGINE
RU2433292C1 (en) * 2010-04-29 2011-11-10 Евгений Петрович Голубков Aircraft conrod-free fan engine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2589548A (en) * 1946-04-02 1952-03-18 Rateau Soc Jet propulsion plant
RU2283435C2 (en) * 2004-11-12 2006-09-10 Виталий Дмитриевич Корнилов Automobile reaction engine
RU62989U1 (en) * 2006-06-01 2007-05-10 Общество с ограниченной ответственностью "Новая механика" FREE PISTON ENGINE COMPRESSOR
RU2433292C1 (en) * 2010-04-29 2011-11-10 Евгений Петрович Голубков Aircraft conrod-free fan engine
RU108497U1 (en) * 2011-04-13 2011-09-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский авиационный институт (государственный технический университет) (МАИ) PULSING REACTIVE PISTON ENGINE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4058240B2 (en) Compressed air assisted fuel injection system
US20070137595A1 (en) Radial engine power system
US20090308345A1 (en) Energy Converter Having Pistons with Internal Gas Passages
GB1568302A (en) Supercharged two-stroke internal combustion engine
CN105020079B (en) With starting the large-sized low-speed turbocharging two-stroke of air system from internal combustion engine
JP6650003B2 (en) Large 2-stroke compression ignition internal combustion engine with dual fuel system
EP3126649B1 (en) Internal combustion engine for natural gas compressor operation
CN102575570B (en) Two-stroke engine
US2454138A (en) Engine driven pump
EP2417340B1 (en) Two-stroke engine and related methods
US6065440A (en) Internal combustion engine with binary cylinder sizing for variable power output
RU2686371C1 (en) Free reciprocating jet engine
CN102518513A (en) Hydraulic-control engine with movable pistons
US20160377068A1 (en) Hydraulic Drive Multi-Element Cryogenic Pump
RU2316658C1 (en) Diesel engine
US1740790A (en) Gas engine
SU1567804A1 (en) Combined diesel gas-turbine plant
US1250950A (en) Internal-combustion engine.
CN104454180A (en) Internal combustion engine power device, engine and running methods of internal combustion engine power device
US2381465A (en) Combustion engine
US10724372B1 (en) Reciprocating piston engine
US2755988A (en) Free-piston motor-compressors
RU2818438C1 (en) Two-stroke internal combustion engine with an additional piston
US2384422A (en) Internal-combustion engine
RU2509901C2 (en) Method of ice cylinder supercharging and device to this end

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201226