SU1787200A3

SU1787200A3 - Гaзotуpбиhhый дbигateль дmиtpoцы

Info

Publication number: SU1787200A3
Application number: SU904810237A
Authority: SU
Inventors: Ivan I Dmitrotsa
Original assignee: Dmitrotsa Ivan
Priority date: 1990-02-08
Filing date: 1990-02-08
Publication date: 1993-01-07

Description

Изобретение относится к газотурбиностроению, в частности к газотурбинным двигателям.

Недостатками известных двигателей, являются ограниченная теплонапряженность камер сгорания (малая удельная мощность) и малая эффективность.

Известны двигатели, срдержащие вращающийся диск, в корпусе которого по внешней окружности установлен под углом к плоскости вращения небольшие камеры сгорания с реактивными соплами [1]. Эффективные при большом скоростном напоре камеры сгорания (реактивная турбина) вращают компрессор независимо от основной камеры сгорания турбореактивного двигателя и не влияют на теплонапряженность и удельную мощность двигателя.

Известны также газотурбинные двигатели, содержащие расположенную между осевыми рабочими лопаточными колесами компрессора и турбины свободно вращающуюся камеру сгорания, проточная часть которой разделена на· изолированные каналы продольными, установленными под углом к оси камеры лопастями [2]. В такой камере теплонапряженность (следовательно, и удельная мощность) выше, чем в обычных камерах и это не связано с повышением напряжений в элементах конструкции, но энергия свободного вращения камеры двигателем не используется.

Цель изобретения - повышение эффективности и уменьшение габаритов газотурбинных двигателей.

Цель достигается установкой вращаю- щейся камеры сгорания с реактивными соплами по внешней окружности перед активной турбиной и совмещением некоторых рабочих узлов двигателя.

Вращающаяся камера (подвижный со- ^!пловой аппарат) позволяет использовать i центробежное сжатие газа и получить дополнительную мощность (~10%) без какихлибо энергетических затрат, что повышает экономичность двигателя, увеличить тепло- ’ напряженность камеры сгорания (скорость ^!истечения газов) без нарушения режима работы установленных после нее активных ступеней турбины, так как дополнительный теплоперепад срабатывается реактивной ступенью (камерой), вращаюшейся в проти1787200 АЗ

1787200 4 воположную первой активной ступени сторону.

С целью уменьшения габаритов (металлоемкости и стоимости) двигателя выполнено конструктивное и функционально 5 совмещение рабочих узлов: рабочие лопатки турбины расположены на периферии вентиляторов, в свободной полости камеры сгорания размещены компрессор с воздухосборником и электромотор для запуска, раз- 10 меры двигателя определены внешним корпусом камеры сгорания,

В отличие от [1 ], где реактивная турбина в виде отдельных камер сгорания с соплами выполняет полезную работу, вращая комп- 15 рессор, но не влияет на эффективность основного двигателя, и [2], где свободно вращающаяся камера сгорания создает условия для повышения теплонапряженности, но энергия ее вращения двигателем не 20 используется, в предложенном варианте вращающаяся камера благодаря сочетанию с активными ступенями турбины выполняет полезную работу и повышает эффективность двигателя за счет центробежного 25 сжатия газов и отбора излишней” теплонапряженности.

На фиг.1 схематично показан предлагаемый двигатель: на фиг.2 - разрез А-А на . фиг.1. 30

Газотурбинный двигатель содержит камеру сгорания с внешним корпусом 1 и реактивными соплами 2. Рабочие лопатки 3 активных ступеней закреплены на периферии вентиляторов 4. Редуктор 5 передает 35 вращение первой активной ступени турбины центробежному компрессору б, лопаточный диффузор 7 которого установлен на неподвижной стойке 8. К этой же стойке и к неподвижному валу 14 крепится статор 40 электромотора (генератора) 9 и теплоизолятор 13. Шине Юдля принудительной подачи и предварительного нагрева воздуха установлен на внутреннем корпусе камеры сгорания. Топливные форсунки 11 и спирали 12 45 зажигания установлены на валу 14 между воздухосборником компрессора и собственно камерой сгорания. Штуцер 15 для подачи топлива из бака установлен в торце вала 14. Шкив 16 ременной (или иной) пере- 50 дачи жестко соединен через вентилятор 4 и рабочие лопатки 3 с внешним корпусом 1 камеры сгорания. Оси двигателя (неподвижный вал 14 и ось вращения камеры сгорания) укреплены на крепежных стойках 17. 55

Запуск двигателя осуществляется электромотором 9, питаемым аккумуляторной батареей. Вращение ротора электромотора непосредственно передается крыльчатке компрессора 6. С включением электромотора подается ток на спирали 12 зажигания. После того, как компрессором создано некоторое давление и камера начала вращаться под действием реактивной силы выходяще5 го из сопл 2 сжатого воздуха; в камеру сгорания подается топливо. Центробежными силами топливо распыляется (пленочное распыление), испаряется и, сгорая, устремляется вместе с поступающим от компрессо10 ра воздухом к соплам 2. По достижении устойчивого горения и вращения турбины спирали 12 отключаются, электромотор 9 становится генератором, так как вращение крыльчатки компрессора теперь обеспечи15 вается через редуктор 5 первой ступенью, турбины. Вторая активная ступень турбины, работающая в паре с реактивной ступенью, через шкив 16 передает механическую энергию внешнему потребителю. Топливо в фор20 сунки 11 подается насосом или под давлением через штуцер 15 и металлическую трубку в канале неподвижного вала 14. Этот же (или такой же) канал используется для размещения электропроводки от акку25 мулятора к электромотору 9 и спиралям 12 зажигания.

Предложенная конструкция двигателя компактна (из-за совмещения узлов) и мо. жет быть применена вместо поршневых 30 ДВС. В закрытом варианте исполнения (рабочее тело - водороД) без особых изменений в ней может быть использована, кроме химической, как солнечная энергия (внешний корпус 1 камеры - абсорбер в фокусе гелио35 концентратора), так и ядерная (на месте спиралей 12 размещаются капсулы с радиоизотопным горючим). Простая форма камеры сгорания позволяет покрыть внутреннюю полость и сопла термостойким ма40 териалом (например, керамикой) и сократить потери тепла с ее внешнего корпуса.

Claims

Формула изобретен.ия

Газотурбинный двигатель, содержащий 45 двухступенчатый вентилятор, компрессор с ротором, камеру сгорания с наружным и внутренним корпусами и форсункой, турбину с сопловыми рабочими лопатками и выхлопное устройство, о т ли чающийся 50 тем, что, с целью уменьшения габаритов и повышения эффективности работы, двигатель снабжен стартер-генератором, рабо чие лопатки турбины расположены на .периферии соответствующих ступеней вен55 тилятора, камера сгорания снабжена шнеком, закрепленным на ее внутреннем корпусе, расположена по периферии двигателя, ее наружный и внутренний корпуса закреплены на роторе с возможностью вращения и соединены с сопловыми лопатками турбины, причём внутренний корпус каме- . лости.акомпрессористартер-генераторусры сгорания установлен с образованием по- тановлены в последней.

ЧЬг.1 $И2.2