Воздушно-реактивный двигатель

 

Использование: привод транспортных средств, использующих вращательное движение . Сущность изобретения; двигатель содержит ротор с камерами сгорания закрепленными на его периферии, компрессор , пневматически связанный о камерами сгорания, размещенный внутри полости ротора и имеющий корпус. Компрессор выполнен объемным и снабжен подвижным наружным ротором с пневматическими каналами . Корпус компрессора снабжен двумя радиально сжатыми мембранами, закрепленными в плоскостях, перпендикулярных оси вращения ротора, и делящими внутреннюю полость ротора на компрессорные камеры. Корпус содержит пневматические каналы, соединенные по входу с компрессорными камерами и размещенные соосно с пневматическими каналами ротора , выходы которых соединены с камерами сгорания. О процессе работы двигателя мембрана периодически переходит из одно го устойчивого положения в доугое год депстзием давления рабочего тела. При этом осуществляются сжатие и подача воздуха в камеры сгорания. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (", )5 F 02 С 5(08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTKPbITNRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4747304 (06 (22) 07.09.89 (46) 30. 10.92, Бал, М 40 (75) О.С,Черненко (56) Патент США К. 2914920, кл. 60 — 39.35, опублик. 1959. (54) ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНЫИ ДВИГАТЕЛЬ (57) Использование: привод транспортных средств, использующих вращательное движение, Сущность изобретения; двигагель содержит ротор с камерами сгорания, закрепленными на его периферии, компрес.сор, пневматически связанный с камерами сгорания, размещенный внутри полости ротора и имеющий корпус. Компрессор выполнен обьемным и снабжен подвижным

Изобретение относится к реактивным двигателям и может быть испальзоьана в качестве привода транспортных средств, использующих вращател ьное движение.

Современные конструкции воздушнореактивных двигателей используются преимущественно для получения поступательного движения.

Известен воздушна-реактивный двигатель вращательного движенля, содержащий ротор, на котором закреплены камеры сгорания с тангенциально направленными соплами.

Недостатком такога двигателя является низкий КПД. Это обусловлено тем, что указанный двигатель является прямотачным, Необходимое для эффективной работы и рямоточного двигателя давление газа s камере сгорания достигается лишь при скоростях, превышающих скорость звука в 3 раза (M >

3), Однако такие скорости не могут быть получены при вращательном движении ро„„5U „„1772382 А1 наружным роторам с пневматическими каналами. Корпус компрессора снабжен двумя радиально сжатыми мембранами, закрепленными в плоскостях, перпендикулярных оси вращения ротора, и делящими внутреннюю полость ротора на компрессорные камеры, Корпус содержит пневматические каналы, соединенные па входу с кол г1рессарными камерами и размещенные соосно с пнем:,атическими канал-зми ротора, выходы которых соединены с камерами сгоранля. В процессе работь двигателя мембрана периодически переходит из адно го устойчивого положения в другое под действием давления рабочего тела. При этом осуществляются сжатие и подача воздуха в камеры сгорания. 3 ил, тора вследствие наличия значительных центробежных сил, ограниченных прочностью ротора, Известен воздушно-реактивнь1й двигатель, содержащий ротор с камерами сгорания, закрепленными HG 8I о периферии, компрессор, пневматически связанный с камерами сгорания, размещенный внутри полости ротора и имеющий корпус, Недостатком двигателя является то, что его центробежный кол прессар не обеспечивает высокой степени сжатия и имеет значительные абьемные потери газа, Следствие этого недостатка — низкий КПД двигателя, Целью изобретения является повышение КПД воздушна-реактлвного дв. Гга rene.

Поставленная цель достигается тем, что е двигателе, содержащем ротор с камерами сгорания, закрепленными на его периферии, компрессор, пневматически связанный с камерами сгорания, размещенный внутри

lollîñòè ротора и ил1еющий карп/ñ, комп1772382 рессор выполнен обьемным и снабжен подвижным наружным ротором с пневматическими каналами. Корпус компрессора установлен во внутренней полости ротора и снабжен двумя радиально сжатыми мембранами, Последние закреплены в плоскостях, перпендикулярных оси вращения ротора, Мембраны разделяют внутреннюю полость корпуса на компрессорные камеры.

Корпус содержит также пневматические каналы, соединенные по входу с компрессионными камерами и размещенные соосно пневматическим каналам .ротора, выходы которых соединены с камерами сгорания, Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан продольный, а на фиг,2 — поперечный разрез двигателя, на фиг,З, а-г представлена схема работы двигателя.

Воздушно-реактивный двигатель содержит обьемный компрессор, в состав которого входит ротор, включающий жестко связанные между собой обойму 1, кольцо 2 и выходной вал с фланцем 3. На обойме 1 ротора закреплены четыре камеры сгорания

4 с соплами 5 с помощью прихватов 6, выполняющих также роль радиатора, На кольце 2 ротора с внутренней стороны закреплены лопасти 7 турбины, служащей для продувки воздухом полостей компрессора. С наружной стороны кольца 2 закреплены лопасти 8 вентилятора, служащего для охлаждения двигателя и удаления выхлопных газов. Ротор установлен с возможностью вращения в подшипниках 9, один из которых установлен в отверстии станины

10, а другой — на неподвижном хвостовике компрессора. Корпус компрессора размещен в цилиндрической полости ротора. Он включает корпус, состоящий их жестко связанных между собой деталей 11,12,13. Деталь. 13 включает хвостовик, жестко закрепленный в отверстии станины 10. Компрессор включает также две упруго сжатые в радиальном направлении мембраны 14, размещенные во внутренних полостях корпуса компрессора и делящие их на отдельные компрессионные камеры. Радиальное сжатие мембраны осуществляют при сборке компрессора в пределах ее упругой деформации путем вдавливания мембраны сферическим пуансоном в отверстие обоймы 1, имеющее меньший диаметр, Затем ее закрепляют, зажимая с двух сторон кольцевыми поверхностями деталей 12 и 13 (11). При этом мембрана приобретает вогнутую форму. Корпус компрессора снабжен радиальными каналами 15 и 16, соединенными по входу с его компрессионными каналами. В обойме 1 ротора содержатся пневматиче5

15 ские каналы 17, соединенные с кэмерами сгорания 4. Оси каналов 15 и 16 левой и правой полостей корпуса компрессора совмещены с плоскостями вращения осей соответственно левых и правых радиальных каналов 17 ротора (фиг,1), Компрессор содержит также отверстия 18, размещенные параллельно оси вращения ротора и пересекающие радиальные каналы 15 и 16, Ротор содержит отверстия 19 и 20, которые расположены на одном диаметре с отверстиями

18 корпуса компрессора, Отверстие 19 выполнено во фланце выходного вала 3 ротора, а отверстие 20 — в донной части отверстия обоймы 1, 8 роторе имеются также отверстия 21, которые совмещаются при вращении ротора с отверстиями 22, выполненными радиально в хвостовике компрессора. Отверстия 21 и 22, а также штуцер 23

20 служат для связи компрессора с пневмоаккумулятором.

В хвостовике компрессора закреплен трубопровод 24, который соединен с радиальными,отверстиями 25, Отверстия 25 ком25 прессора находятся в одной плоскости с радиальными отверстиями 26 ротора, пересекающими отверстия 27. Трубопровод 24, а также отверстия 25,26,27 служат для циклической подачи топлива под давлением в

30 камеры сгорания 4, К станине 10 присоединен защитный кожух 28. В кох<ухе 28 .. энине 10 выполнено отверстие, в котором размещен штуцер 29, служащий для отвода отработанных газов. Двигатель содержит

35 также пневмоаккумулятор 30, циклически соединяемый с полостью компрессора через регулируемый дроссель 31 (фиг,3).

Работу двигателя рассмотрим на основании схемы, представленной на фиг.3, Вра40 щение ротора приводит к тому, что периодически открываются, закрываются и совмещаются пневматические каналы ротора и компрессора, При перемещении мембраны в правое положение воздух, 45 находящийся в компрессионной камере справа от мембраны, сжимается. Совмещение отверстий 18 корпуса компрессора с отверстиями 21 ротора приводит к подсоединению правой камеры к пневмоаккумуля50 тору 30. При атом небольшое количество воздуха поступает на подзарядку пневмоаккумулятора 30, Одновременно осуществляется продувка левой камеры компрессора (фиг,3,а). Вращение ротора вызывает затем

55 совмещение каналов.15 корпуса компрессо ра с каналами 17 ротора. В этот момент отверстия 18 закрываются и в камеры сгорания поступает сжатый воздух из правой камеры компрессора (фиг.З,б). Одновременно с этим в камеры сгорания подается под дав17i262 лением топливо. При сгорании смеси воздуха и топлива давление в камере сгорания повышается. Некоторый объем рабочего тела (газа) направляется в правую камеру компрессора. чтс въ|зывает перемещение мембраны влево (фиг,З,в), При этом основной объем рабочего тела удаляется через сопла, что вызывает появление импульса реактивных сил, сообщающих ротору вращающий момент, Перемещение мембраны влево приводит к сжатию воздуха в иеной камере. Одновременно производится продувка правой камеры компрессора (фиг.3,г), Таким образом начинается следующий такт работы двигателя. Для представленной конструкции двигателя за один оборот ротора выполняются четыре такта, При пуске двигателя начальное вращение ротору сообщают путем подачи воздуха от пневмоаккумулятора н камеры сгорания, Одновременно открывают дроссель.31 таким образом, чтобы происходило срабатывание (деформация) мембраны 14 за счет давления воздуха, поступающего из пневмоаккумулятора в камеры компрессора. Перемещение мембраньч вызывает сжатие н разогрев воздуха, который подается в камеры сгорания, где ocyu,ecòýëÿåòcë c opàíèc рабочей смеси, После запуска двигателя дроссель 31 прикрывают. В процессе работы двигателя проходное сечение дросселя регулируют одновременно с изменением расхода топлива, подаваемого s камеру сгорания, поскольку давление срабатывания мембраны постоянно, Расчеты свидетельствуют о там, что при работе мембраны в пределах ее упругой деформации, соответствующей пределу длительной прочности существующих марок сталей (с учетом теплового воздействия), величина давления воздуха, создаваемого мембраной при переходе ею в устойчивое положение, может достигать 10 МПа и выше. При быстром сжатии воздуха до указанной величины давления температура воздуха достигает величины,. достаточной для самовоспламенения горючей смеси. Таким образом, двигатель не требует специальных устройств для зажигания топлива при его пуске и рабате.

5 Вследствие достижения высокой степени сжатия воздуха, подаваемого в камеру сгорания, термический (расчетный) КПД заявляемого двигателя выше, чем аналогичный показатель у современных тепловых

10 двигателей: ПВРД (M = 1) 10 4, ДВС 48;ь, дизель 65), ГТД 43, заявляемый двигатель 73;4.

Предложенное техническое решение позволит также расширить область исполь15 зования воздушно-реактивного двигателя.

Применение двигателя в качестве привода автомобиля позволит уменьшить удельные характеристики расхода топлива, веса и объема (на 1кВт) по сравнению с извест lb!20 ми двигателями автомобилей, появится возможность использования дешевых сортов топлива. Вследствие упрощения конструкции двигателя значительно сократится его себестоимость, 25

Формула изобретения

Воздушно-рва ктивн ый дни гател ь, содержащий ротор с камерами cropâíèÿ, закрепленными на его периферии, 30 компрессор, пневматически связанный с камерами сгорания, размещенный внутри полости ротора и имеющий корпус, о т л и ч аю шийся тем, чта, с целью повышения

КПД, компрессор выполнен объемным и

35 снабжен подвижным наружным ротором с пневматическими каналами, корпус установлен в последнем v снабжен двумя радиально сжатыми мембранами, закрепленными в плоскостях, перпендику40 лярных оси вращения ротора, и делящих внутреннюю полость корпуса на компрессионные камеры, и пневматическими каналами, соединенными по входу с указанными камерами и соосными с пневматическими

45 каналами ротора, выходы которых соединены с камерами сгорания, 17723S2

1772382

А-Л

Фиг.3

Составитель О, Черненко

Техред M.Moðãåíòàë Корректор О. Юрковецкая

Редактор

Заказ 3825 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.(агарина. 1С1