| Альтернативные двигатели внутреннего сгорания
О недостатках существующих двигателей внутреннего сгорания (ДВС) известно всем - это и кривошипно-шатунный механизм, и большая масса, и достаточно тонкая настройка системы впуска/зажигания, глушителей (например, правильно настроенный резонансный глушитель повышает мощность ДВС до 30%), четырехтактность (из 4 ходов поршня только один является "рабочим", остальные 3 "холостыми"), и многое другое. О достоинствах также хорошо известно - поршневые двигатели внутреннего сгорания являются самыми экономичными и простыми из всех типов двигателей. Разумеется, не считая "экзотических" двигателей, конструкция которых либо слишком сложна для производства (двигатель Стирлинга), либо которые из-за низкого качества современных материалов обладают недопустимо малым ресурсом (роторно-поршневые и некоторые другие). Первый двигатель внутреннего сгорания изобретен в 1765 году. Вначале без сжатия смеси перед зажиганием, потом с сжатием, после чего конструкция ДВС практически не менялась. Причем КПД тоже остался на почти таком же низком уровне (максимальный теоретический уровень КПД 70%, реально же в четырехтактных не более 35%, а в дизелях 41%). Видимо не надо объяснять, насколько важен двигатель в авиации, особенно сверхлегкой. Авиастроение в России (да и во всем мире) всегда, начиная еще с зари авиации, тормозилось отсутствием легких мощных двигателей. В качестве ориентира: для ультралегкого самолета необходимая мощность не менее 10 л.с., для парамотора - 15..20 л.с., для ранцевого вертолета - не менее 20 л.с., а еще лучше 40 л.с., для более менее сносного самолетика с закрытой кабиной - не менее 25..30 л.с., для одноместного автожира - 30..40 л.с., для двухместного - 50..60 л.с., для дельталета 25..50 л.с. Ну и для двухместных самолетов, смособных пролетать несколько тысяч км от одной заправки - не менее 60..80 л.с. И еще несколько цифр: мощность вертолета Ми-8, вмещающего более 30 человек - 2000 л.с., Ан-2 на 10 человек - 750 (2х750?) л.с. Автомобиль "Ока" обладает движком на 34 л.с., "Нива" - 70 л.с. (примерно). Основным параметром любого двигателя является удельная мощность, т.е. сколько килограмм массы двигателя соответствует каждому киловатту (кВт) выдаваемой им мощности. Например, для четырехтактных (обычный автомобильный двигатель) удельная мощность не более 1кВт/кг (1 л.с. равняется 736 Вт), т.е. для того чтобы получить мощность 20 л.с., сам двигатель будет весить не менее 20 кг. Поэтому даже для самого легкого летательного аппарата - парамотора, силовая установка весит не менее 15..25 кг, так что о постоянно носимом на себе ЛА не идет и речи. Наименьшей удельной мощностью (т.е. для создания мощности 20 л.с. такие двигатели окажутся самыми тяжелыми) обладают четырехтактные двигатели - около 1 кВт/кг, двухтактные (двигатели мопедов, мотоциклов, парамоторов и т.д.) в 2 раза лучше - до 2 кВт/кг (т.к. каждый второй ход поршня является "рабочим", в отличие от четырехтактных, где только каждый четвертый), но из-за конструктивных особенностей (плохое сгорание смеси, малая степень сжатия и т.д.) двухтактники потребляют больше топлива. Т.е. двухтактный двигатель мощностью 20 л.с. в 2 раза легче четырехтактного такой же мощности, но топлива потребляет немного больше. Еще лучше по показателю масса/мощность роторно-поршневой двигатель, но у него ресурс довольно мал, топлива потребляет больше четырехтактника (а вот меньше или больше двухтактного, не знаю), да к тому же сам является четырехтактным с не самой оптимальной камерой сгорания. Ну и самыми лучшими являются газотурбинные двигатели (ГТД). На каждый килограмм массы двигателя они выдают до 6 кВт, т.е. двигатель мощностью 20 л.с. будет весить всего 3.3 кг (вместо 20 кг для четырехтактного!). Но зато эти двигатели прожорливей всех остальных вместе взятых. И кроме того требуют очень дорогой керамики для материала турбины. Таким образом, самый экономичный двигатель - это двигатель, использующий силу давления расширяющегося газа до полного его расширения (при этом предварительно топливная смесь сжимается перед зажиганием), а не тот что использует давление струи газа на лопасти турбины. Платой за этот принцип является большая масса машины (поршни, массивный цилиндр и т.д.). Обычно для увеличения КПД ДВС стараются лучше сжечь топливо. Для этого используют по две свечи зажигания на цилиндр, компьютерное управление, специальную поверхность поршня и т.д. Если бы бензин сгорал в оптимальном режиме, то кол-во вредных выхлопов сократилось в несколько тысяч. Вся гарь и копоть, вырывающаяся из выхлопной трубы - это не сгоревшее топливо (это одна из причин, почему двухтактные двигатели потребляют больше бензина, обратите внимание как дымят мотоциклы), а, следовательно, меньший КПД и меньшая мощность на выходе. Это первый путь (полное сгорание смеси), остальные нацелены на изменение самой конструкции ДВС, основные принципы: большее сжатие, устранение кривошипно-шатунного механизма, разработка однотактного двигателя, простое вращательное движение, непрерывное горение.
За рубежом некоторые фирмы оснащали серийный машины роторно-поршневым двигателем, у нас ВАЗ выпускает двигатели Ванкеля мощностью 40 л.с. и оснащает им некоторые модели "девяток". Роторно-поршневые двигатели весьма перспективны для малой авиации. Необходимые мощности - 20..40 л.с. Другой вариант устранения кривошипно-шатунного механизма предложен А.С. Абрамовым в статье "В поисках двигателя идеальной схемы" в журнале "Моделист-Конструктор", №1, 1990 г. Здесь преобразование прямолинейного движения поршня во вращательное движение вала осуществляется за счет скольжения ролика, прикрепленного к поршню, по поверхности вала, напонимающей синусоиду. Каковы перспективы создания двигателя мощностью 20..40 л.с. на этом принципе, мне неизвестно.
Еще одну схему альтернативного двигателя предложил Виктор Соколов в статье "Тепловой двигатель с круговым поступательным движением кольцевого поршня", размещенной в журнале "Двигатель". Принцип действия двигателя ясен из иллюстрации. Предполагается, что такой двигатель будет в полтора раза экономичней существующих, обладать малым весом и простотой сборки (в 16 раз меньше деталей).
Кроме того, одновременно с Ванкелем другой инженер, Баландин, предложил свою версию "Бесшатунника", в котором улучшились условия работы поршня, резко увеличился ресурс пары трения "поршневое кольцо - гильза цилиндра", но при этом слабым местом с точки зрения надежности оказался механизм преобразования линейного движения во вращательное. Весьма привлекательной кажется схема роторного двигателя непрерывного горения, описание которого приводится в журнале "Демиург" №1 за 1998 г. В этом двигателе ДВС камеры сжатия, сгорания и расширения рабочей смеси разнесены в пространстве, а процессы сжатия, сгорания и расширения совмещены во времени, что по идее должно обеспечить непрерывность сжигания рабочей смеси и, соответственно, повысить удельную мощность ДВС. По расчетам автора, масса двигателя мощностью 20 кВт не превысит 4 кг. Это на уровне лучших ТРД, при этом расход топливной смеси ориентировочно 57 г/сек.
К достоинствам конструкции винтового ДВС перед осепоршневым следует отнести следующие: отсутствие трения скольжения; теоретически неограниченную степень сжатия компрессора и, соответственно, степень расширения турбины; широкий рабочий диапазон оборотов двигателя, возможность работы при высокой частоте вращения; простоту конструкции; отсутствие несбалансированных масс, низкий уровень шума; небольшие массу и габариты; возможность работы на любых видах жидких и газообразных топлив; возможность введения в зону горения реагентов для улучшения характеристик; высокую удельную мощность и коэффициент полезного действия двигателя. Проведенные расчеты показали, что шестикамерный ДВС со степенью сжатия-расширения 20, при работе на смеси метан-воздух способен развить мощность до 125 кВт при частоте вращения выходного вала 7000 об/мин. При этом его длина составит 460 мм, максимальный диаметр по турбине - 199 мм, а к.п.д. будет в пределах 60…70 %. Недостатком является сложность технологии изготовления элементов (из-за материала и требуемой точности, см. рисунок).
Двигатель получается очень компактным и с невероятной удельной мощностью: термос весом в 15 кг (включая электростартер, фильтр и глушитель!) развивает мощность в 70 л.с. (!!!). При этом показатель экономичности примерно равен соответствующему показателю дизельного двигателя, что в 1,22 раза лучше четырехтактного карбюраторного и роторного "ванкеля" и в 1,9 раза — двухтактного поршневого. Кроме того, при равной мощности габаритный объем двигателя в 70 раз меньше дизельного, в 20 раз — четырехтактного и в 10—12 раз — роторного или двухтактного поршневого ДВС. Меньше и его масса (металлоемкость): соответственно в 30, 10 и 4 раза. Т.е., например, при установке этого двигателя на средний автомобиль, средний расход топлива на 100 км будет меньше 3 литров.
Ничуть не умаляя потенциальных достоинств двигателя Курочкина, так и хочется задать всего один вопрос старого еврея: "Если ты такой умный, то почему тогда такой бедный?". Обидно получится, если действительно существует двигатель с такими потрясающими характеристиками, а мы используем 15 килограммовые двигатели для парамоторов мощностью всего 15 л.с., когда могли бы иметь 70 л.с.! Да и еще экономичней, чем современный 15 килограммовый! Видимо, с этим двигателем есть какие-то трудности, о которых совершенно не упомянуто в статье? Еще существует схема компактного "аксиально-поршневого" двигателя, в котором цилиндры расположены не в ряд и не "звездой", а вокруг выходного вала так, чтобы оси вала и цилиндров были параллельны. Здесь тоже существует проблема преобразования линейного движения во вращательное (или через скольжение штока поршня по поверхности профилированной шайбы как в плунжерном насосе, либо штоки опираются на жестко связанные с качающейся шайбой коромысла, вращающие вал двигателя). Кроме того, известен т.н. "двигатель Стирлинга" с двумя поршнями в одном цилиндре (есть также две разновидности с двумя цилиндрами). Этот двигатель работает за счет разности температур в рабочем теле, причем источник тепла может быть любым, вплоть до тепла рук. Двигатель Стирлинга в 4..5 раз экономичней двигателей внутреннего сгорания на мощностях до 1 кВт. Однако по общему удобству использования пока уступает традиционным схемам (необходимо эффективно снимать тепло в одном и не менее эффективно охлаждать в другом месте). Предлагалось также подключить к штоку поршня дополнительно колено для управления длиной штока и следовательно ходом поршня, теоретически это могло бы дать лучшие условия для сгорания смеси. Но еще интереснее варианты улучшения двухтактных двигателей, чтобы устранить необходимость добавлять масло в бензин, которое ухудшает условия горения, понижает мощность и т.д. В этой статье предлагается использовать впрыск топлива в двухтактный двигатель, что по идее может повысить экономичность двухтакстника до уровня четырехтактника.
Подвергнуть более радикальным изменениям двухтактный двигатель предлагает Скрипов. В его конструкции нет необходимости добавлять масло в бензин, т.к. двигатель удачно сочетает достоинства двухтактника (2 такта, высокая удельная мощность) и четырехтактника (экономичность, хорошее сгорание топлива). Цилиндр делится на три зоны: камера сгорания (верхняя), камера всасывания (средняя) и кривошипная камера, остальное должно быть понятно из рисунка.
Ну и в завершение, далее приведены конструктивные схемы классических четырехтактных и двухтактных двигателей.
Внимание! Все анимированные модели взяты с сайта Animated Engines, там же размещено подробное описание (на англ. языке) и дополнительные иллюстрации |
blackpearl.moy.su
Проект сверхлегкого автожира, пригодного для индивидуального использования, стартовал в 1947 году. Студент-выпускник Московского авиационного института Ф.П. Курочкин предложил разработать и построить компактный безмоторный летательный аппарат, при помощи которого можно было бы поднять над землей полезную нагрузку в виде одного человека. Конструктор предлагал строить автожир, используя уже известные и опробованные решения в сочетании с некоторыми новыми оригинальными идеями. Такой подход позволил получить определенные успехи.
Проработка актуальных вопросов началась в том же 1947 году с проверки масштабного макета перспективной авиационной техники. Требуемый макет был изготовлен студентом самостоятельно. Наиболее крупным элементом модели, предназначенной для проверок и испытаний, являлся манекен в масштабе 1:5. Масштабная фигура человека получила лыжи, а также подвесную систему ранцевого типа. Последняя оснащалась несколькими стойками, на которых располагалась втулка несущего винта. С точки зрения основных особенностей конструкции модель для испытаний полностью соответствовала более позднему полноразмерному прототипу.
Конструктор Ф.П. Курочкин лично демонстрирует сверхлегкий автожирУменьшенная модель сверхлегкого автожира была доставлена в Военно-воздушную академию им. Н.Е. Жуковского, где планировалось провести необходимые исследования. Площадкой для испытаний должна была стать аэродинамическая труба Т-1 академии. «Лыжник» с индивидуальным летательным аппаратом должен был размещаться в рабочей части трубы и фиксироваться в нужном месте при помощи проволоки. Имитатор буксировочного троса длиной 4 м позволял создать условия, максимально близкие к практической эксплуатации автожира. Свободный конец проволоки закреплялся на пружинных весах, что позволяло определить требуемую для взлета тягу.
Испытания манекена с автожиром достаточно быстро показали правильность использованных идей. При постепенном увеличении скорости воздушного потока, соответствующего разгону автожира при помощи буксировщика, несущий винт раскручивался до потребных скоростей, создавал достаточную подъемную силу и взлетал вместе со своей полезной нагрузкой. Модель вела себя устойчиво и держалась в воздухе уверенно, не показывая никаких негативных тенденций.
Интересным проектом заинтересовались ведущие специалисты авиационной отрасли, занимавшиеся иными «серьезными» проектами. К примеру, на разработку Ф.П. Курочкина обратил внимание академик Б.Н. Юрьев. Среди прочего, он несколько раз демонстрировал коллегам и студентам устойчивость модели. Для этого с помощью указки академик толкал манекен. Тот, сделав несколько колебаний по крену и рысканью, быстро возвращался в исходное положение и продолжал «полет» правильным образом.
Исследования уменьшенной модели позволили собрать достаточный объем данных, и на их основе разработать проект полноценного индивидуального летательного аппарата. Проектирование и последующая сборка автожира заняла некоторое время, и испытания опытного образца удалось начать только в 1948 году. Одной из причин того, что разработка проекта заняла определенное время, стала необходимость проработки конструкции систем управления и контроля. Подобные задачи, тем не менее, были успешно решены.
По задумке Ф.П. Курочкина, все элементы сверхлегкого автожира должны были крепиться несложной металлической конструкции, находящейся за спиной летчика. В ее составе имелась пара вертикальных силовых элементов неправильной формы и горизонтальная треугольная деталь. Для сокращения массы металлические пластины имели перфорацию. От верхней детали должны были отходить металлические полосы, выполнявшие функции плечевых лямок и опор для других деталей.
Летчик должен был надевать автожир на себя, используя ременную подвесную систему по типу парашютной. Несколько ремней могли плотно обхватить тело летчика и зафиксировать основные агрегаты автожира в требуемом положении. При этом проектом предусматривались некоторые меры, направленные на повышение удобства работы. Так, на нижних ремнях предлагалось крепить небольшое прямоугольное сиденье, упрощавшее длительный полет.
Сверху на плечевых полосах и на задней треугольной пластине предлагалось жестко крепить три металлические трубчатые стойки. По одной такой детали находилось на каждом ремне, третья помещалась на задней детали. Стойки, изгибаясь, сходились над головой летчика. Там на них закреплялось основание для подвижной втулки единственного винта. Спереди на подвесной системе должна была устанавливаться система из трех труб, необходимых для установки устройств контроля и управления. Таким образом, несмотря на минимальные габариты и массу, автожир Курочкина получил полноценные органы управления и даже некое подобие приборной доски.
В рамках нового проекта была создана оригинальная втулка несущего винта с автоматом перекоса нестандартной компоновки. Непосредственно на стойках помещалась ось винта, выполненная в виде трубы сравнительно большого диаметра. Снаружи на ней имелся подшипник для установки кольца с креплениями лопастей. Подвижный диск автомата перекоса был размещен над основной осью и имел шарнирные средства соединения с лопастями. Управлять работой автомата перекоса предлагалось при помощи ручки циклического шага. Ее сделали из металлической трубы. Верхний торец такой ручки соединялся с подвижным диском автомата перекоса. Изгибаясь, труба выводила ручку вперед и вправо, к руке пилота.
Также втулка несущего винта получила устройство принудительной раскрутки. Его выполнили в виде барабана требуемого диаметра, являвшегося частью оси винта. Принудительная раскрутка винта должна была осуществляться с использованием закрепленной на земле проволоки, по принципу тросового стартера. Таким образом, несущий винт можно было разгонять как с использованием набегающего потока, так и при помощи дополнительных средств.
Несущий винт автожира Ф.П. Курочкина имел три лопасти смешанной конструкции. Основным силовым элементом лопасти был металлический трубчатый лонжерон длиной более 2 м. На него предлагалось устанавливать фанерные нервюры. Носок лопасти так же выполнили из фанеры. Поверх силового набора, в том числе фанерных носков, натянули полотняную обшивку. От негативных факторов лопасть защищал слой аэролака.
Контролировать несущий винт предлагалось при помощи вертикальной ручки, отдаленно напоминающей органы управления вертолетов и автожиров. Меняя положение ручки, летчик мог требуемым образом качать диск автомата перекоса и корректировать циклический шаг. Несмотря на специфическую конструкцию, такая система управления была простой в использовании и в полной мере решала возлагаемые на нее задачи.
Передние стойки, смонтированные на подвесной системе, образовывали опору для упрощенной «приборной доски». На небольшой прямоугольной панели смонтировали измеритель скорости с собственным приемником воздушного давления и вариометр. Любопытно, что эти приборы не имели никакой дополнительной защиты. Внутренние детали прикрывались лишь штатными корпусами. В передней части треугольной рамы для приборов находился замок для буксировочного троса. Замок управлялся пилотом и контролировался при помощи небольшого штурвала, установленного на нижней трубе рамы.
Автожир Курочкина был выполнен разборным. Перед транспортировкой изделие можно было разобрать на сравнительно мелкие детали и агрегаты. Все элементы разобранного летательного аппарата можно было уложить в пенал длиной 2,5 м и диаметром 400 мм. Малая масса позволяла переносить пенал с автожиром силами нескольких человек. При этом необходимость в нескольких носильщиках была обусловлена, в первую очередь, большими размерами пенала.
В 1948 году Ф.П. Курочкин и его коллеги изготовили опытный образец индивидуального сверхлегкого автожира. Вскоре начались испытания летательного аппарата, площадкой для которых стало летное поле вблизи подмосковной платформы Соколовская. Летчиком-испытателем стал сам конструктор-энтузиаст. Для обеспечения полноценных летных испытаний авторам проекта выделили грузовик ГАЗ-АА, который предполагалось использовать в качестве буксировщика.
Общий вид автожираПо известным данным, во время испытаний раскрутка несущего винта выполнялась преимущественно при помощи проволоки. В таком случае появлялась возможность максимально быстро получить требуемые обороты и подниматься в воздух. Без использования принудительной раскрутки летчику-испытателю пришлось бы взлетать из кузова автомобиля-буксировщика после требуемого его разгона. Впрочем, во время испытаний следовало проработать все варианты взлета.
Система принудительной раскрутки показала себя самым лучшим образом. Выполняя разбег, летчик мог сделать всего несколько шагов, после чего несущий винт набирал нужные обороты и создавал требуемую подъемную силу. Дальнейший разгон летчика, в том числе и за счет буксировщика, позволял увеличить подъемную силу и подняться в воздух. При помощи 25-метрового буксировочного троса автожир Ф.П. Курочкина мог подняться на высоту до 7-8 м. Полеты на буксире проводились при скоростях не более 40-45 км/ч.
Достаточно быстро было установлено, что полноразмерный сверхлегкий автожир по своим летным данным почти не отличается от предыдущей масштабной модели. Летательный аппарат уверенно держался в воздухе, показывал приемлемую устойчивость и слушался ручки управления. Взлет и посадка так же не были связаны с какими-либо проблемами.
Насколько известно, по тем или иным причинам Ф.П. Курочкин и его коллеги так и не смогли завершить испытания оригинального летательного аппарата. После нескольких полетов, давших положительные результаты, испытания были прекращены. Почему проект завершился на этой стадии и не получил дальнейшего развития – неизвестно. По неким неизвестным причинам работы были свернуты и не привели к практическим результатам. Специалисты смогли собрать массу сведений о необычном варианте автожира, но их так и не удалось использовать на практике.
Оригинальный проект сверхлегкого автожира для индивидуального использования, предложенный молодым авиаконструктором Ф.П. Курочкиным, представлял большой интерес с точки зрения перспективных путей развития техники. В рамках инициативного проекта предлагалось реализовать и проверить несколько необычных идей, позволявших получить многоцелевое транспортное средство максимально простой конструкции. В то же время, по неким причинам такой летательный аппарат не смог пройти весь цикл испытаний и потерял шансы пойти в серию.
По некоторым данным, в ходе доводки и совершенствования автожир Курочкина мог получить собственную силовую установку в виде компактного и маломощного двигателя. В результате такой доработки автожир перешел бы в категорию вертолетов. С помощью двигателя летчик мог бы самостоятельно разгоняться и взлетать, не нуждаясь в буксировщике. Кроме того, мотор давал возможность совершать самостоятельный полет на нужных скоростях и высотах с выполнением различных маневров. Такой летательный аппарат, к примеру, мог бы найти применение в спорте. При должной инициативности потенциальные эксплуатанты могли бы найти автожиру или вертолету и иное применение.
Тем не менее, проект Ф.П. Курочкина не был лишен некоторых недостатков, затруднявших эксплуатацию техники в тех или иных целях. Пожалуй, главной проблемой являлся большой диаметр несущего винта, способного создавать требуемую подъемную силу. Крупная конструкция могла быть достаточно хрупкой и потому бояться любых повреждений. Неаккуратный разбег или разгон вполне мог привести к повреждению лопастей вплоть до невозможности полета. Использование собственного двигателя, при всех преимуществах, приводило к росту взлетной массы и связанным с ним проблемам.
Наконец, дальнейшее развитие проекта могло быть оправдано только в случае наличия реальных практических перспектив. Даже сейчас, имея современный опыт, трудно представить, в какой сфере мог бы пригодиться малогабаритный одноместный автожир. В конце сороковых годов прошлого века этот вопрос, по всей видимости, тоже остался без ответа.
Оригинальный проект сверхлегкого автожира Ф.П. Курочкина прошел стадию проверок модели в аэродинамической трубе, а затем был доведен до стадии испытаний полноценного опытного образца. Однако эти проверки не были завершены, и от оригинального летательного аппарата отказались. В дальнейшем советские конструкторы продолжили изучать тематику легких и сверхлегких автожиров, однако все новые разработки такого рода имели менее смелый облик и больше напоминали технику традиционных конструкций. Впрочем, в связи с некоторыми известными обстоятельствами, значительное число этой техники тоже не дошло до практической эксплуатации.
По материалам сайтов:http://airwar.ru/https://paraplan.ru/http://strangernn.livejournal.com/
topwar.ru
Использование: в энергомашиностроении при проектировании роторных двигателей, работающих на твердом топливе, например пылевидном угле. Сущность изобретения: в двигателе рабочие камеры и камеры сгорания объединены в блок рабочих камер и блок камер сгорания, в последнем из которых обе камеры спарены с образованием общей горловины, сообщенной с кольцевой камерой блока рабочих камер входным патрубком, а с распределительной камерой - выходным патрубком и окружающей камеры сгорания. Двигатель снабжен камерами выхлопных газов, шестернями, установленными на валах роторов с образованием зубчатого зацепления с шестерней распределительной камеры, лопатами, установленными в направляющих роторов, устройством для получения горячей воды или пара, воронкой, выходное отверстие которой помещено в сопловое сужение патрубка, сообщенного с компрессором, и цилиндром с электродвигателем и с углезацепами. Устройство подачи угольной пыли снабжено ленточным транспортером, установленным выходным концом над цилиндром с углезацепами, блок управления выполнен в виде компьютера, регулирующего скорость вращения вала электродвигателя и связанного с ним цилиндра с углезацепами, воронка установлена широким отверстием под последним, узким подключена к патрубку подачи сжатого воздуха от компрессора и расположена в сопловом сужении патрубка, идущего вниз от воронки, соединенного с горловиной камер сгорания и снабженного ребром с острием, разделяющим его на два патрубка, каждый из которых подсоединен к своей камере сгорания. 1 с. и 4 з.п. ф-лы, 18 ил.
Угольный двигатель УДК относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), работающим на твердом топливе (углеводородном),и предназначен для тепловых электростанций (ТЭС), кораблей морского и речного флота и наземных транспортных и энергетических машин и может успешно конкурировать с двигателями, работающими на природном газе или жидком топливе.
Наиболее близким к изобретению является угольный двигатель, содержащий корпус с рабочей камерой, камеру сгорания, устройство подачи угольной пыли в камеру сгорания, компрессор, запальное устройство и электронный блок управления [1] Недостатками этого двигателя являются сложная конструкция, невысокие КПД и удельная мощность. Задачей изобретения является создание нового, более совершенного ДВС с более простыми конструктивными блоками и связями, обеспечивающего при этом более высокий КПД и удельную мощность, компактность, возможность его нормальной работы с продуктами сгоревшей угольной пыли, в которых имеется до 0,5% по массе частиц золы. Поставленная задача решается за счет того, что усовершенствованы конструкции блока рабочих камер, блока камер сгорания, блока управления, систем подготовки и подачи топлива. В результате стало возможным обеспечить увеличение крутящего момента рабочего вала, благодаря чему двигатель не глохнет практически при любой нагрузке на рабочий вал, что исключает необходимость в коробке передач. По сравнению с ДВС, работающими на жидком и газообразном углеводородном топливе, УДК использует более дешевый каменный уголь и при этом имеет больший КПД, большую удельную мощность, большую эксплуатационную надежность, меньший срок окупаемости затрат на его изготовление по сравнению со сроком окупаемости затрат на изготовление поршневого ДВС такой же мощности. На фиг. 1 дан вид на УДК сверху; на фиг. 2 сечение по А-А на фиг. 1 в увеличенном виде; на фиг. 3 сечение по Б-Б на фиг. 1; 4 и 5 узлы I и II на фиг. 2, увеличенные в 3 раза по сравнению с фиг. 2; на фиг. 6 окна; на фиг. 7 сечение по В-В на фиг. 2; на фиг. 8 сечение по Г-Г на фиг. 7, увеличенное в 4 раза; на фиг. 9 узлы III и IV на фиг. 7, увеличенные в 4 раза по сравнению с фиг. 7; на фиг. 10 вид сбоку на устройство сжигания угольной пыли в УДК; на фиг. 11 сечение по Д-Д на фиг. 10 в увеличенном виде; на фиг. 12 сечение по И-И на фиг. 11; на фиг. 13 сечение по Е-Е на фиг. 10 в увеличенном виде; на фиг. 14 сечение по З-З на фиг. 11; на фиг. 15 сечение по Ж-Ж на фиг. 13; на фиг. 16 вертикальное сечение камеры сгорания; на фиг. 17 вертикальное сечение бункера с ленточным транспортером УДК для транспортных машин; на фиг. 18 узел II (воронка) на фиг. 13. УДК имеет блок 1 рабочих камер, блок 2 камер сгорания,компрессор 3, водяной насос 4, теплообменник 5, ленточный транспортер 6, устройство 7 подачи угольной пыли в патрубок 8, соединяющий это устройство с блоком камер сгорания 2. При этом водяной насос 4, теплообменник 5 и камеры, соединенные водо- и паропроводами, представляет устройство получения горячей воды для теплотрассы и пара высоких параметров для двигателя за счет утилизации тепловых отходов двигателя. Блок 1 рабочих камер имеет три статора 9, корпуса которых жестко соединены с корпусом 10 распределительной камеры. В каждом статоре 9 установлен ротор 11, полуоси 12 вращения которого установлены в торцевых стенках 13 блока 1. Цилиндрические поверхности статора 9 и ротора 11 образуют ряд расширительных камер 14. Камеры отделены друг от друга радиальными стенками 15 статора 9. Роторный двигатель имеет направляющие 16, жестко связанные с его цилиндрическим корпусом, ободами 17 и дисками 18, в виде диаметральных стенок, разделяющих ротор 11 на равные части по числу расширительных камер 14. В направляющих 16 перемещается заслонка в виде лопаты 19 со штоком 20. На середине края лопаты 19 установлен ролик 21, прокатывающийся по внутренней поверхности статора 9 так, что между краем лопаты 19 и поверхностью статора 9 образуется зазор менее 1 мм, исключающий трение между краем лопаты 19 и статором 9. С задней поверхностью лопаты 19 по всему ее контуру, противостоящему статору 9, соединена (например, точечной сваркой) тонкая пластина 23 пружинной стали, перекрывающая зазор между лопатой 19 и статором 9 и скользящая при движении лопаты 19 по поверхности статора 9. Полоска 23 в виде шлейфа в 2-3 мм, соприкасающегося с поверхностью статора 9, прижимается к этой поверхности давлением газов, приводящих в движение лопату 19, и перекрывает зазор, уменьшая возможность прохода газов в этот зазор в обгон лопаты 19. На направляющих 16 установлены ролики 24, прокатывающиеся по поверхностям краев лопаты 19 и штока 20 (фиг. 5 и 8) во время движения лопаты 19 и направляющих 16 с воздушным зазором, исключающим трение поверхностей направляющих 16 с поверхностями лопаты 19 и штока 20. В корпусе 10 распределительной камеры помещен цилиндр 25, вращающийся на полуоси 26 и в роликовых подшипниках 27, установленных на торцевых стенках 13 блока 1. В корпусе 10 прорезаны окна 28 по образующей цилиндрической поверхности, равные ширине расширительной камеры 14, а по дуге в 2 раза больше дуги окна 29, прорезанного в статоре 9, в передней части расширительной камеры 14. В цилиндре 25 распределительной камеры против каждой расширительной камеры 14 прорезано по одному окну 30, имеющему ширину, равную ширине камеры 14, и длину, по дуге почти равную длине дуги окна 28 (фиг. 6). Через окна 30, 28 и 29 в переднюю часть расширительной камеры 14 поступает газопаровая смесь, которая, совершив рабочий ход лопаты 19, выходит через окна 31 в задней части расширительной камеры 14 в камеру 32 выхлопных газов. Окна 29, 31, 34 расширительной камеры 14 имеют рель 33 для прокатки по нему ролика 21 лопаты 19. Во время прохода ролика 21 по выступу корпусов 9 и 10 (фиг. 4) щелевидное окно 34 совмещается с началом окна 30 и с камерой 35, образованной стенкой 36, направляющей 16 и торцевым краем 37 лопаты 19. Газы, прошедшие в камеру 35, оказывают давление на торцевые края 37 лопаты 19 и прижимающие ее к рельсу 33 ролики 21. Второй вариант устройства заслонки-лопаты 19 изображен на верхнем роторе (фиг. 2). В этом варианте лопата 19 выталкивается из направляющих 16 пружиной 38. Второй вариант имеет более простое устройство, но пружина 38 менее надежны в работе, по сравнению с пневматическим устройством первого варианта, так как она может выполнить хотя и большое, но ограниченное число циклов сжатия, а в пневматическом устройстве такого ограничения нет. Целесообразно изготовить заслонку в двух вариантах согласно фиг. 2 и по результатам испытаний или эксплуатации УДК принять один из вариантов для серийного производства двигателя. На роторе 11 в месте соединения с ним направляющих 16 штока 20 установлен противовес 39, обеспечивающий его вращение при совмещенном центре тяжести с осью вращения. Между противовесом 39 и штоком 20 образована камера 40, сообщающаяся с внутренним пространством камеры 41 ротора 11 отверстием 42. Все камеры 41, разделенные дисками 18, соединены между собой отверстиями в дисках 18 и заполнены воздухом под давлением, равным среднему давлению в камерах 14. В камере 32 выхлопных газов установлена камера 43 с водой (паром) под высоким давлением, создаваемым водяным насосом 4. Камера 43 имеет радиальные выступы 44, предназначенные для ускорения теплообмена между выхлопными газами камеры 32 и водой (паром) камеры 43. Вода из теплообменника 5 поступает в отстойник теплотрассы, а из насоса 4 по патрубку 45, установленному коаксиально в патрубке 46, поступает в камеру 43. Патрубок 46 соединяет камеру с трубой 47 выхлопных газов через теплообменник 5. При этом газы проходят мелкими пузырьками через воду теплообменника, передавая ей тепло, конденсат и золу. Пар из камеры 43 поступает в кольцевую камеру 48 через патрубок 49, а из камеры 48 по патрубку 50 поступает в паровую камеру 51 блока 2 камеры сгорания, которая перегородкой 52 разделена на нижнюю и верхнюю половины. Из нижней половины камеры 51 в ее верхнюю половину пар проходит через отверстие в перегородке 52, образованное в результате того, что перегородка не доходит до конца тупикового выступа камеры 51, разделяющего камеры сгорания 55. Из верхней половины камеры 51 пар поступает по патрубку с клапаном 53 в горловину 54, общую для двух камер сгорания 55, соединяющую их с цилиндром 25 распределительной камеры. Горловина каждой камеры сгорания 55 поочередно перекрывается дверцей 56, установленной на вертикальной оси вращения 57 в тупиковом выступе паровой камеры 51. Камеры сгорания 55 имеют электросвечи зажигания 58 и установленные над ними форсунки 59 с клапанами 60 и патрубками 61 газопровода, по которому они снабжаются природным газом. Входное отверстие камеры сгорания 55, соединяющее ее с патрубком (патрубками) 62 устройства 7 подачи угольной пыли, перекрывается подпружиненной дверцей (дверцами) 83, открывающейся под воздействием разности давлений в камере 55 и патрубке 62 (фиг. 13, 16). Устройство 7 подачи угольной пыли соединено патрубком 63 с компрессором 3, по которому воздух, сжатый компрессором 3, вдувается в сопловое отверстие патрубка 63 и патрубок 64, отходящий от патрубка 63 в конусную воронку 65, по которой в результате эжекторного эффекта втягивается в патрубок 66 угольная пыль со сжатым воздухом из патрубка 64 (фиг. 18). Струи сжатого воздуха, с большой силой и скоростью проходящие сопловое отверстие, захватывают угольную пыль и устремляются в один из двух патрубков 62, который в этот момент не перекрыт дверцей 83. Патрубок 68 разделяется на два патрубка 62 острием ребра 67. В воронку 65 угольная пыль транспортируется с помощью цилиндра 68 с углезацепами 69. Цилиндр 68 приводится во вращение с помощью электродвигателя 70 с регулируемой скоростью вращения (например, шагового двигателя), которая задается блоком управления (компьютером). На цилиндр 68 с углезацепами 69 (представляющие собой упругие пластины из пружинистой стали) угольная пыль ссыпается с ленточного транспортера 6, доставляющего угольную пыль от мельницы, перемалывающей шлам обогащенного угля или антрацита с малой зольностью (менее 9% ) и большой теплотворной способностью (более 7500 ккал/кг). В паровой камере 51 установлен электропередатчик 71 температуры, по электросигналам которого компьютер открывает клапан 53 и перегретый пар с давлением более 100 кг/см2 и с температурой 350-400oC вдувается в горловину 54 и далее в цилиндр 25 распределительной камеры. На полуосях 12 и 26 блок 1 рабочих камер закреплены шестерни 72 и 73 равного диаметра, находящиеся во взаимном зацеплении, благодаря чему роторы 11 и цилиндр 25 распределительной камеры вращаются с одинаковой угловой скоростью, но в противоположных направлениях. Вал компрессора 3 роторного типа при помощи соединительной муфты 74 соединен с полуосью 12 ротора 11 для работы в эксплуатационном режиме, а при пуске компрессора 3 соединительная муфта разъединяет полуось 13 и вал компрессора 3, а аналогичная муфта соединяет вал компрессора 3 с редуктором электродвигателя (условно не показаны). Корпус блока 1 рабочих камер, а также корпус блока 2 камер сгорания имеют теплоизолирующее покрытие 75, изображенное крестообразной штриховкой. Управление работой УДК производится с помощью компьютера, в который поступают электроимпульсы от датчиков 71 температуры, датчиков 76 температуры и давления, в соответствии с которыми компьютер определяет отклонения в режиме работы УДК от оптимального и вводит коррективы в темп работы электросвечей зажигания 58, насоса 4, компрессора 3, клапана 60, регулирующего поступление природного газа и камеры 55, и клапана 53, регулирующего температуру в камере 51. Поступление воды в устройство охлаждения компрессора 3 производится от водопроводной сети 77. Ободы 17 ротора 11 имеют щелевидную камеру 79, в которой находится тонкостенная шайба 80, соединенная с радиальной стенкой 15 статора 9. Эта шайба препятствует утечке газов из одной расширительной камеры 14 в другую, ей смежную. В случае использования УДК на транспортных машинах воду заливают в соответствующий бак, к которому подсоединен патрубок сети 77, а угольную пыль засыпают в бункер 81 (фиг. 17), из которого по ленточному транспортеру 6 она поступает в устройство 7. Угольный двигатель работает следующим образом. Пуск производится компьютером по программе "Пуск", в соответствии с которой он включает электродвигатель компрессора 3, отключает компрессор 3 от ротора 11 соединительной муфтой 74 и с помощью соединительной муфты подключает электродвигатель к компрессору 3. Через 5-10 с после включения компрессора 3 включает устройство 7 подачи угольной пыли и мельницу по разлому угля, включает все форсунки 59 открытием клапанов 60 подачи природного газа в камеру 55 сгорания и одновременно включает электросвечи 58 зажигания природного газа, который воспламеняется и поджигает угольную пыль, попавшую вместе со сжатым воздухом в камеру сгорания. Далее включается водяной насос 4, в который поступает вода по патрубку 79, охлаждающая компрессор 3. Продукты сгоревшего природного газа и угольной пыли поступают из камеры 55 в цилиндр 25 распределительной камеры, а из него в распределительные камеры 14. Давление газов на лопату 19 из роторов 11 приводит их во вращение, которое через шестерню 72 передается на шестерни 73 вращения цилиндра 25 распределительной камеры и на рабочий вал вращения электрогенератора электростанции. Компрессор 3 подключается соединительной муфтой 74 к полуоси 12 ротора 11 и отключается от электродвигателя. УДК запущен и компьютер переключает его на работу в эксплуатационном режиме. При этом отключает те форсунки 59 перекрытием клапана 60, без которых может происходить воспламенение угольной пыли в камере сгорания 55, с целью сокращения расхода природного газа до минимума, необходимого для воспламенения угольной пыли после воспламенения природного газа от искры электросвечи. Угольная пыль подается от мельницы ленточным транспортером 6 с поперечными пластинами, которые при заполнении пространства до цилиндра 68 излишнее количество угольной пыли транспортируют в обратном направлении, что служит сигналом для уменьшения скорости подачи угольной пыли транспортером 6. С ленточного транспортера 6 угольная пыль ссыпается на углезацепы 69 цилиндра 68, которые порциями со скоростью, заданной компьютером двигателю 70, ссыпают угольную пыль в воронку 65. Через патрубок 64 сжатый воздух струей, направленной в отверстие воронки 65, увлекает угольную пыль в патрубок 66. Этому движению угольной пыли содействует также скоростной поток сжатого воздуха, проходящий сопловое отверстие из патрубка 63 в патрубок 66. В результате эжекторного воздействия угольная пыль равномерно распыляется по всему объему сжатого воздуха, поступающего через патрубок 62 в ту камеру сгорания 55, в которую будет открыта дверца 83. Дверца 83 и открывается только тогда, когда давление в патрубке 62 больше давления в камере 55. Давление, например, в левой камере 55 (фиг. 13) становится меньше, чем в патрубке 62, в результате эжекторного воздействия потока продуктов сгоревшего топлива в левой камере 55. Скоростной поток газов, выходящих из левой камеры 55,создает разрежение в щели 82, образованной дверцей 56, которая не полностью перекрывает горловину левой камеры 55. В тот момент, когда левая камера 55 заполнится топливом, включаются электросвечи 58, и в левой камере 55 воспламеняется топливо с многократным увеличением давления и температуры продуктов газов сгоревшего топлива. К этому моменту из правой камеры 55 продукты сгоревшего топлива уже вышли в цилиндр 25 распределительной камеры и в силу инерционности потока газов давление в правой камере 55 станет меньше, чем в патрубке 62; его дверца 83 откроется и сжатый воздух с угольной пылью начнет заполнять правую камеру 55. Газы сгоревшего топлива откинут дверцу 56 в сторону горловины правой камеры 55 и устремятся в цилиндр 25, создавая пониженное давление в правой камере 55 и тем самым ускоряя ее заполнение топливом. Попеременное заполнение камер 55 топливом и его воспламенение попеременным включением электросвеч 58 и форсунок 59 создает постоянный поток продуктов сгоревшего топлива в распределительную камеру 25. Интенсивная работа камер 55 с высокой (до 2000oC) температурой воспламенения топлива могла бы привести к расплавлению жаропрочного корпуса камер 55. Для предотвращения этого в камеру 51, окружающую камеру 55, поступает пар из кольцевой камеры 48 через патрубок 50. Поступивший пар нагревается от стенок камеры 55 до температуры 400oC, при которой по электросигналам датчика 71 открывается клапан 53, и перегретый пар из верхней половина камеры 51 с температурой 400oC и давлением в 120 кг/м2, создаваемым водяным насосом 4, устремляется в цилиндр 25 распределительной камеры. Вместо перегретого пара в нижнюю часть камеры 51 через патрубок 50 поступает пар с температурой 200-300oC. Существенное отличие охлаждения камер сгорания 55 паром от охлаждения, например, в известных ДВС водой заключается в том, что энергия перегретого пара преобразуется в механическую энергию вращения ротора 11 и компенсирует потерю энергии газов при охлаждении камеры 55 паром. Давление пара в камере 51, создаваемое водяным насосом 4, следует принимать равным максимальному давлению в камерах 55, возникающему во время воспламенения топлива с целью минимальной затраты жаропрочного металла на корпус камер 55. Увеличение давления пара в камере 51 до максимального содействует повышению КПД и удельной мощности УДК. Из цилиндра 25 распределительной камеры парогазовая смесь через окна 30, 28 и 29 под давлением в 80 кг/см2 и с температурой 1000oC поступит в одну из расширительных камер 14 каждого из трех статоров 9 и создаст давление на лопату 19. Это давление приведет во вращение ротор 11 и шестерню 73, закрепленную на полуоси 26, придадут вращение цилиндру 25 распределительной камеры. Поворот распределительной камеры 25 создаст поочередное включение в работу всех лопат 19. Уже через 5-10 с двигатель наберет скорость вращения роторов до нормативной. Через 2-3 с после начала работы камеры сгорания 55 компьютер включает в работу водяной насос 4 и вода из устройства охлаждения компрессора 3, уже нагретая в нем, поступит по патрубку 78 в насос 4, а из него в теплообменник 5 и далее через патрубок 45 в камеры 43. К этому моменту времени в камеры 32 из расширительных камер 14 через окна 31 поступят горячие выхлопные газы, которые отдадут существенную часть своей тепловой энергии на нагревание воды и превращение ее в пар через поверхность камеры 43 и ее радиаторные выступы 44. В результате такого теплообмена в камере 32 выхлопные газы поступят в теплообменник 5 через патрубок 46 с температурой, пониженной более чем на 200oC по сравнению с их температурой выхода из расширительной камеры 14, а вода (или пар) поступит в кольцевую камеру 48 через патрубок 49 с температурой на 100-200oC более высокой, чем из теплообменника 5 в камеру 43. Из кольцевой камеры 48 через патрубок 50 пар с температурой более 200oC поступит в паровую камеру 51, где его температура повышается до 400oC в результате охлаждения им корпуса камеры 55. Если температура пара в камере 51 повысится более 400oC, то в соответствии с сигналом электропередатчиков 76 компьютер увеличит производительность водяного насоса 4, в результате чего температура воды и пара во всех камерах, через которые они проходят, понизится, а их масса увеличится, что приведет к снижению температуры пара в камере 51. В результате повышения температуры пара его расход из камеры 51 через клапаны 53 увеличится. Таким образом в камере 51 сохранится допустимая для нее температура, рассчитанная на длительный срок эксплуатации камеры 55. В цилиндре 25 продукты сгоревшего топлива расширяются, смешиваются с перегретым паром, имеющим температуру 350-400oC и давление более 100 кг/см2, в результате чего их температура уменьшается до 1000oC, а давление до 80 кг/см2 при увеличении объема рабочего тела (парогазовой смеси). За счет увеличения объема рабочего тела снижение температуры и давления не вызывает существенного снижения их потенциального запаса механической энергии, реализуемой в расширительных камерах 14. При вращении цилиндра 25 его окно 30 подходит к щелевидному окну 34 (фиг. 4) одновременно с подходом заслонки к окну 34 отверстием камеры 35. В этот момент газы из цилиндра 25 через окна 30 и 34 проходят в камеру 35 и создают давление на торцевой край лопаты 19, прижимающее ее ролик 21 к выступу статора 9 и корпуса 10. Это давление позволяет вытолкнуть лопату 19 в начало расширительной камеры 14,как только ролик 21 пройдет выступ статора 9 и корпуса 10 и прокатится по рельсу 33 окна 29. В момент проката ролика 21 к концу рельса 33 через окно 30 из цилиндра 25 начинают поступать газы в начало расширительной камеры 14 и создавать давление на лопату 19. Это давление, почти равное давлению газов в цилиндре 25, создает момент силы, равный произведению рабочей площади лопаты 19 на удельное давление газов. Объем поступающих в камеру 14 газов равен произведению приращения объема расширительной камеры от ее начала до лопаты 19 до тех пор, пока окно 30 цилиндра 25 не подойдет своим срезом к переднему срезу окна корпуса 10, в котором вращается цилиндр 25. После этого момента объем поступающих газов в камеру 14 начнет убывать и прекратится с совмещением заднего среза окна 30 с передним срезом окна 28. В этот период времени давление газов на лопату 19 начнет уменьшаться, так как объем камеры 14 за лопатой увеличивается быстрее того объема газов, который поступает в камеру 14 из цилиндра 25. В этот период времени движение лопаты 19 происходит за счет дополнительного поступления газов из цилиндра 25 и за счет расширения газов, находящихся за лопатой 19. В следующий период времени вращение лопаты 19 будет происходить только за счет расширения газов, ранее заполняющих переднюю часть камеры 14 за лопатой 19, а газы из цилиндра 25 начнут поступать из того же окна 30 в расширительную камеру 14 следующего статора 9 и ротора 11. При этом через каждое окно 30 цилиндра 25 (а их столько, сколько расширительных камер в одном из трех статоров и роторов 11) газы поступают из цилиндра 25 в расширительные камеры 14. Газы, находящиеся за лопатой 19 в расширительной камере 14, расширяются, оказывая все уменьшающееся давление на лопату 19 до тех пор, пока ролик 21 лопаты 19 не попадет на рельс 33 заднего окна 31 расширительной камеры 14. В этот момент газы устремятся через окно 31 в камеру 32. Давление газов в этот момент будет уже меньше 2 кг/см2, а их температура понизится до 300oC. Давление газов в 2 кг/см2 используется для прохождения газов через теплообменник 5 в трубу 47 выхлопных газов, а тепловая энергия газов в 300oC переходит к воде, нагревая ее в теплообменнике 5 до 80oC и в камере 43 до 200oC. С этой целью камера 43 имеет радиаторные выступы 44. Кроме того, в теплообменнике 5 одновременно с понижением температуры выхлопных газов до 80-90oC происходит конденсация пара, введенного в газ в цилиндре 25, и освобождение газа от золы, осаждаемой водой теплообменника 5, а нагретая вода через отстойник направляется в теплотрассу. Выхлопные газы УДК с температурой до 200oC направляют в теплообменник для получения горячей воды, используемой в бытовых целях. Большая удельная мощность УДК делает его весьма перспективным для использования в электростанциях, сооружаемых на транспортных средствах, на баржах и железнодорожных платформах. Перспективна также установка УДК на кораблях в качестве судового двигателя, работающего на угле. Заслуживает внимания приспособление УДК для работы на большегрузном автотранспорте и, в частности, на самосвалах, вывозящих уголь из угольных разрезов. Таким образом, суммарная эффективность УДК может превышать суммарную эффективность энергетических комплексов современных ТЭС, работающих как на природном газе, так и на каменном угле, а перспективы применения УДК на подвижных платформах для энергетических и транспортных целей заслуживает самого пристального внимания.Формула изобретения
1. Угольный двигатель, содержащий корпус с рабочей камерой, камеру сгорания, устройство подачи угольной пыли в камеру сгорания, компрессор, запальное устройство и электронный блок управления, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными рабочими камерами и дополнительной камерой сгорания, объединенными с одноименными камерами соответственно в блок рабочих камер и блок камер сгорания, в первом из которых рабочие камеры выполнены расширительными, образованы статорами и размещенными в них на валах роторами с направляющими и расположены вместе с распределительной камерой, сообщенной с расширительными камерами, в общем корпусе, в блоке камер сгорания обе камеры спарены с образованием общей горловины, сообщенной с распределительной камерой, и снабжены паровой камерой, сообщенной с кольцевой камерой блока рабочих камер входным патрубком, а с распределительной камерой выходным патрубком и окружающей камеры сгорания, кроме того, двигатель снабжен камерами выхлопных газов с камерами, установленными в них с возможностью превращения воды в пар, шестернями, установленными на валах роторов с образованием зубчатого зацепления с шестерней распределительной камеры, установленной с возможностью вращения, лопатами, установленными в направляющих роторов с возможностью перекрытия расширительных камер, устройством для получения горячей воды или пара высоких параметров за счет утилизации отходящего тепла двигателя, воронкой, выходное отверстие которой помещено в сопловое сужение патрубка, сообщенного с компрессором, и цилиндром с электродвигателем и с углезацепами, установленными над воронкой с возможностью вращения, а устройство подачи угольной пыли снабжено ленточным транспортером подачи угольной пыли, установленным с возможностью подачи угольной пыли от угольной мельницы к упомянутому цилиндру. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что ленточный транспортер выполнен с углезацепами и установлен выходным концом над цилиндром с углезацепами, электронный блок управления выполнен в виде компьютера с возможностью регулирования скорости вращения вала электродвигателя и связанного с ним цилиндра с углезацепами, воронка установлена широким отверстием под цилиндром с углезацепами, а узким отверстием подключена к патрубку подачи сжатого воздуха от компрессора и расположена в сопловом сужении патрубка, идущего вниз от воронки, соединенного с горловиной камер сгорания и снабженного ребром с острием, разделяющим его на два патрубка, каждый из которых подсоединен к своей камере сгорания. 3. Двигатель по п.2, отличающийся тем, что камеры сгорания выполнены из жаропрочного материала и установлены в паровой камере, разделенной перегородкой на верхнюю и нижнюю половины, соединенные между собой отверстием в тупиковом выступе паровой камеры между двумя камерами сгорания, причем двигатель снабжен патрубком, соединяющим нижнюю половину паровой камеры с кольцевой камерой, с патрубком, перекрытым клапаном и соединяющим верхнюю половину паровой камеры с распределительной камерой, форсунками с патрубком, перекрытым клапаном и соединенным с газоводом природного газа, запальное устройство выполнено в виде электросвечей зажигания, установленных под форсунками, в блоке камер сгорания установлены дверцы, подпружиненные с возможностью перекрытия каждой патрубка, соединяющего камеру сгорания с устройством подачи угольной пыли, дверца, ось вращения которой расположена вертикально на конце тупикового выступа паровой камеры, установлена с возможностью попеременного перекрытия горловины двух камер сгорания с зазором и с обеспечением эжекторного эффекта, на перегородке паровой камеры в ее тупиковом выступе установлен электродатчик температуры, блок камер сгорания снабжен теплоизоляционным покрытием наружной поверхности, при этом электросвечи, электродатчик температуры, клапаны форсунок и патрубки выхода пара из паровой камеры подключены к компьютеру с возможностью управления их работой. 4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что блок рабочих камер содержит три статора с роторами, образующих три расширительные камеры и установленных с трех сторон распределительной камеры, и три камеры выхлопных газов с паровыми или водяными камерами, установленными между статорами, причем расширительные камеры сообщены входными окнами в статорах с распределительной камерой и выходными окнами с камерами выхлопных газов, валы роторов выполнены в виде полуосей вращения с установленными на них шестернями, распределительная камера выполнена в виде цилиндрического корпуса и размещенного в нем с возможностью вращения цилиндра с полуосью вращения и шестерней, установленной на ней с возможностью зацепления с шестернями роторов, при этом шестерни расположены со стороны одного из торцов корпуса блока рабочих камер, наружная поверхность которого имеет теплоизоляционное покрытие, а распределительная камера имеет входное отверстие для газов из блока камер сгорания и выходные окна для подачи этих газов в расширительные камеры. 5. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что устройство для получения горячей воды или пара высоких параметров содержит водяной насос, теплообменник, водяные или паровые камеры, установленные в камерах выхлопных газов и соединенные через кольцевую камеру с паровой камерой блока камер сгорания, которая соединена патрубком, перекрытым клапаном, с распределительной камерой через ее входное отверстие.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18www.findpatent.ru
Главном в обсуждении модернизационных проектов на ряде российских форумов является то, что большинство интеллектуалов не представляют себе, как данные проекты "вытянут Россию из трясины деградации". А.Курочкин считает, что "адекватное планирование будущего и собственно модернизационное и инновационное развитие должны обеспечивать выживание в будущих заранее неизвестных условиях". И с данной позицией необходимо согласиться.
Двигатель Курочкина и реальные индикаторы модернизации Аналитик Д.Орешкин считает, что модернизация невозможна без создания модернизационной среды. Орешкин убежден, что в сложившихся условиях в России возможны лишь точечные модернизационные прорывы, ибо "понятно, как можно модернизировать Новосибирск, но совершенно непонятно, как модернизировать всю Сибирь". Но для нас сегодня важно понять, каким должен быть спектр индикативных операторов, по которым можно будет определить реальность движения в желаемое будущее, реальность модернизации.
Сегодня российская федеральная власть рассматривает множество проектов, один фантастичнее другого. В частности, есть некие проекты экономичных двигателей, которые будут давать экономию топлива от 20% до 70%. Не исключено, что под подобные проекты будут выделены значительные финансовые средства, но итог подобных проектов известен. Не будет создано ничего, даже на уровне опытного образца. А средства будут освоены полностью. Кто помнит, чем завершилась работа над предыдущими модернизационными проектами, принятыми правительством С.Кириенко в 1998 году?
Модернизационный проект отличается от пиар-проекта не только конкретикой, но и осязаемыми прорывами, признанными и за пределами нашей страны. Такими, как первый спутник Земли и первый атомный ледокол. Можно согласиться с Д.Орешкиным, что необходимы точечные модернизационные прорывы. И именно данные точечные прорывы и должны лечь в основу спектра индикативных операторов, способных отразить реальность модернизационного прорыва. В качестве первого индикативного оператора можно взять "двигатель Курочкина".
"Двигатель Курочкина" – это не только технологический прорыв от "бензинового проклятия", но и шанс радикально изменить структуру энергопотребления в нашей северной стране. Андрей Курочкин издал амбивалентную книгу "Бесконфликтная технология выживания человечества в условиях ресурсного голода" (http://rcfpi.ucoz.ru/load/kniga_kurochkina_ag_quottekhnologija_vyzhivanija_v_uslovijakh_resursnogo_goloda/1-1-0-8). Курочкин в своей книге рассматривает модернизационное и инновационное развитие с точки зрения повышения уровня самовыживания человечества в условиях заранее неопределенного будущего. В данной книге презентована концепция становления и развития силовых и энергетических установок, адекватных вызовам ХХI века, позволяющая адекватно оценить перспективы модернизационного прорыва в данном аспекте развития страны. Более того, детальное ознакомление с книгой позволяет придти к ряду неожиданных выводов, главный из которых заключается в способе получения инновационных знаний.
А.Курочкин пишет об опыте Николы Теслы: "По его словам, он (Тесла) никогда не обдумывал технические проблемы, которые решал. Все решения приходили к нему в готовом и законченном виде". Далее А.Курочкин описывает технологию получения соответствующих знаний, что позволяет предположить следующее – сам Курочкин использует аналогичную технологию получения знаний.
В начале ХХI века феномен Николы Теслы общеизвестен. Ему посвящены тысячи публикаций и десятки документальных фильмов. Но почему не востребован в России Андрей Курочкин и "двигатель Курочкина"? "Несть пророка в отечестве своем"?
Феномену невостребованности есть несколько объяснений. Во-первых, убежденность российских властей в том, что все лучшее рождается на Западе. Во-вторых, странная русская "болезнь" под названием "патриотизм". В-третьих, сложно представить, как с проекта построения КБ и завода по выпуску "двигателей Курочкина" можно получить какую-нибудь мзду. Да и отсутствие технического образования у знаковых фигур в руководстве страны предопределяет восхищения перед широкополосным Интернетом.
Сегодня многие идеи кажутся более чем фантастическими, но что будет завтра, в условиях заранее неопределенного будущего. Каждый вправе выстраивать свою сеть индикативных операторов, определяя реальность модернизационного прорыва России. Но если в качестве "точечного прорыва" нет "двигателя Курочкина" - это очередной пиар, призванный лишь на какое-то время скрыть интеллектуальное бессилие российских властей.
rcfpi.ucoz.ru
