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invention
Fédération de Russie Patent RU2171906
Propulsion et moteurs rotatifs
Nom du demandeur: S. Vladimirov Porphyre
Nom de l'inventeur: Porphyre Vladimirov S.
Le nom du titulaire du brevet: Porphyre Vladimirov S.
Adresse pour la correspondance: 249020, région de Kalouga, Obninsk, st .. Engels, 19, kv.6, P.S.Vladimirovu
Date de début du brevet: 20.11.1998
L'invention concerne l'ingénierie de puissance, notamment pour la propulsion des avions. Le système de propulsion comprend une turbine à basse pression et un compresseur à deux arbres d'hélices montées de façon coaxiale. Installation du moteur comprend deux arbres montés coaxialement. L'installation comprend deux moteurs ayant des rotors coaxiaux montés à rotation dans la direction opposée. arbres de propulsion connectés avec des rotors de moteurs et leurs alésages axiaux formés. Un arbre de propulsion situés dans l'alésage de l'autre arbre. Les deux arbres montés à l'intérieur de la connexion de l'arbre de compresseur et une turbine basse pression. Le système de propulsion peut être utilisé un moteur rotatif, le stator duquel est monté le rotor d'entraînement et rotor entraîné, et les orifices d'entrée et de sortie de soufflage des cavités formées dans les alésages de stator entraînés par les rotors. L'objet des inventions est d'améliorer l'efficacité du moteur rotatif, et donc la propulsion.
DESCRIPTION DE L'INVENTION
L'invention concerne l' ingénierie électrique, notamment pour les systèmes de propulsion des avions et peut être utilisé pour la propulsion sur les complexes de transport d'eau.
Connu biturbopropulseur avec un engrenage à distance pour la conduite de deux vis coaxial (moteurs à turbine à gaz GS Skubachevskii de l' aviation de M:.. Génie mécanique, 1981, 15, Figure 1.1 ..), comprenant deux ensemble parallèle de moteurs à turbine à gaz.
L'inconvénient de ce système est une grande partie de la section médiane et un frein important, ce qui réduit l'efficacité du vol, et une grande masse, la complexité et la faible fiabilité de la conception avec un engrenage de réduction.
système constructif Connu turbofan unité (GS Skubachevskii avions de moteurs à turbine à gaz M:.. Génie mécanique, 1981, pp 8, 10, figure 1.03b, 1.06..), adoptée comme le prototype pour la première invention comprenant une turbine et un compresseur basse dispositif de pression et de propulsion, tel qu'un ventilateur, avec l'arbre. Cette conception ne contient pas de boîte de vitesse, mais le rendement propulsif est relativement faible en raison du faible taux de dilution et des pertes importantes dans le guide fixe des pales du ventilateur.
À partir du moteur de brevet connu rotatif à combustion interne (GB, A N ° 1057282, Cl. F 01 C 20/01, publ. 01/02/1967 g), reçu comme un prototype pour l'invention et comprenant un second stator avec un corps et deux capuchons d'extrémité, cavité de travail interne normalement ouvert sous la forme de trois sécantes alésages cylindriques, au centre duquel se trouve le rotor mâle avec cinq projections cycloïdales (dents) et deux extrémités a deux entraîné rotor avec trois cavités dans chaque conjugué sans contact avec des dégagements minimaux avec les projections du rotor mâle. Situé dans la cavité centrale de compression et de dilatation des chambres et dans sa paroi de boîtier formé avec une fenêtre pour l'admission de la charge de buses d'air et d'évacuation des produits de combustion expansé.
Les parois latérales des cavités du corps avec les orifices d'échappement du rotor entraînées sont reliées à une chambre d'expansion de passage, des orifices d'entrée pour purger les cavités rotors entraînés compriment l'air et la buse d'injection de carburant. Le moteur tourne sur le cycle à deux temps, un mouvement du rotor il offre une rapidité unique et densité minimale purement rotation. Les inconvénients qu'il faut attribuer un volume relativement faible de travail de la chambre d'expansion, le volume égal à une moitié dans la cavité centrale de la chambre, depuis la seconde moitié est occupée par une chambre de compression; opération de passage à rotors à grande vitesse inefficaces en raison de l'inertie du gaz dans le canal, d'étranglement et l'expansion de la perte d'énergie des produits de combustion de l'impact, la nécessité d'une opération supplémentaire pour son expulsion ultérieure dans la prise.
L'objet de la première invention est d'améliorer l' efficacité en réduisant la consommation de carburant, la zone de la section médiane, la densité, l' augmentation de l' efficacité du moteur.
Le résultat technique est obtenu par le système de propulsion comprend une turbine et un compresseur basse pression et l'hélice, par exemple un ventilateur, avec l'arbre, un deuxième arbre d'hélice monté de manière coaxiale avec le premier moteur et deux moteurs ayant des rotors coaxiaux montés en sens de rotation inverse, les hélices de l' arbre associé à les moteurs et les rotors sont formés des trous axiaux, dans lequel l'un des arbres situés avec un jeu dans l'alésage axial de l'autre arbre et l'un des rotors et à l'intérieur des deux arbres et des rotors installés communication arbre du compresseur et de la turbine basse pression. Chaque moteur comprend des rotors entraînés entraînement et l'engagement cycloïdales, la différence dans le nombre de dents est égal à un. L'arbre de l'un des moteurs de poussée déchargés roulement installé entre les moteurs.
des arbres de propulsion reliés aux rotors pour le déplacement axial.
des arbres de propulsion reliés au rotor par l'intermédiaire d'une boîte de vitesses. Le réglage est terminé avec la propulsion arrière.
Le deuxième mouvement lors de l'installation est reliée à la buse de propulsion du dernier étage de turbine et carénage arrière. Continuer le long du premier mouvement de l'installation de l'unité de propulsion est équipé d'une turbine jantes, et son arbre déchargé sur roulement à billes, montés dans des cadres reliés rigidement aux aubes de turbine et nacelle. Redresseur compresseur est relié au rotor du moteur. Le réglage est terminé avec des hélices montées à l'avant. Le compresseur et l'entrée d'air sont installés au premier moteur avant l'installation face.
L'objet de la deuxième invention est d'augmenter la densité de puissance et la performance efficace, simplification de la conception.
Le résultat technique est obtenu par le fait que les orifices de sortie de soufflage de cavités sont directement reliés à la voie d'échappement, les fenêtres de la chambre de compression d'entrée sont réalisés dans les alésages du rotor femelle, de choisir le nombre optimal de dents du rotor d'entraînement et le rotor entraîné.
Fig. La figure 1 montre un système de propulsion dans la section axiale,
Fig. 2 - A-A de la vue en coupe de l'unité de propulsion
Fig. 3 - moteur rotatif en coupe axiale
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Fig. 4, 5 - une vue en coupe transversale le long de l'EE | |
Fig. 6, 7 - options de moteur à trois rotors
Le système de propulsion comprend une nacelle 1, qui sont montés de façon fixe deux rotor de moteur boîtier 2 et 3. Les logements des paliers 4, 5, 6, 7 sont montés plusieurs rotors 8 et 9, dont chacun est formé avec une paire (4, 6, 8, etc. .d.) nombre de saillies dentées formées epitsikloydy à égale distance de et en prise avec les rotors entraînés 10, 11, 12, dont le nombre de dents par une dent plusieurs (par exemple, 5, 7, 9), les dents de l'enveloppe délimitée ou près gipotsikloyd il courbe. Guidée rotors déchargés dans le boîtier par l'intermédiaire d'un roulement lubrifiés à gaz; dans les vallées des dents des orifices de dérivation du rotor femelle 13, qui sont proches du point mort externe plénums 14 et les canaux de remplissage 15 communiquent avec les chambres de combustion 16, qui sont installés dans les injecteurs de carburant 17. La longueur axiale du rotor 11 est double de la longueur des rotors 10, 12 et ils sont diamétralement opposés décalé par rapport à l'axe du rotor d'entraînement. Les capuchons d'extrémité 18 et les disques 19 dans le logement N.M.T. correspondant au volume maximal des chambres 20 formées d'entrée et de sortie de balayage orifices 21, 22 reliés respectivement à l'espace intérieur de la nacelle, qui communique avec la sortie du compresseur basse pression 23 et d'échappement le collecteur 24 dont la sortie est reliée au chemin de travail du moteur à turbine à gaz 25. les chambres de travail sont scellés avec un 26, 27 lubrifiée au gaz, dont la construction est connue (SU auth. certificat. 958 755 a, Cl. F 16 J 15/44, publ. 15,09 0,1982).
En outre, les moteurs ont un système de lacunes en matière de gestion active entre les rotors et le logement, qui est similaire à (SU, auth. Certificat. 1414964, cl. 02 Dans la F 55/00, publ. 08/07/1988) et le chiffre n'a pas été représenté. Pour réduire l'écart, et les fuites de gaz, il est conseillé d'utiliser la clairance de l'oblitération directement au niveau du moteur (RU, le brevet 2.013.582, cl. 02 Dans la F 53/00, publ. 30.05.1994).
A l'intérieur de la cavité rotors formés de premier plan, des canaux d'échange de chaleur et des ailettes de refroidissement, et le trou axial et à travers lequel la connexion cannelée (par exemple, avec des billes intermédiaires) décalés axialement arbre monté ventilateur 28 ou 29 et visser l'arbre 30 du ventilateur 31. L'arbre 28 par une radialement -upornogo portant 32 montées dans des cadres 33 à travers scellé par le guide aubes fixes 34 avec le corps. Sur la cloison étanche et de l'unité 35. guidant Sur l'arbre 28 est fixée une turbine 25, un ventilateur 29 est connecté à la turbine 36, un ventilateur 31 fixé le dernier étage de la turbine 37, la buse 38 et le carénage arrière (cuire) 39. L'arbre 30 est passé à travers le trou axial du rotor 9 et déchargés à travers le contact roulement à contact oblique 40 situé entre les moteurs, sur le corps.
L'alésage axial de l'arbre 30 est placé entre l'arbre de liaison 41 et le rotor 42 de turbine 23 compresseur basse pression. Jantes lisseur 43 basse unité de compresseur de pression sont installés soit dans un boîtier ou tambour 44 qui, à travers les lames 45 et le disque 46 est relié rigidement à l'entraînement du rotor du compresseur 8. Le rotor est monté sur des paliers 47, 48. Les disques de ventilateur 29, 31 sont des canaux annulaires lames couronnes de turbine 49, 50. le système de propulsion variante avec les traditionnels moteurs à turbine scapulo place du rotor, et les arbres de propulsion conseillée pour se connecter avec des arbres de moteur grâce à la réduction des boîtes de vitesse. Installation possible et l'exécution d'un ventilateur avant, dans ce mode de réalisation, le compresseur et l'entrée d'air 51 peuvent être installés dans le ventilateur avant.
Lors de la rotation des rotors 8, 11 caméras mezhzubovyh volume varie entre un minimum de W. MT jusqu'à un maximum de N.M.T. Autour de 30 o à N.M.T. des orifices d'échappement 21 sont ouvertes, les orifices d'entrée 20 et de l' air comprimé dans le compresseur 23 est effectué une fois par une purge des chambres de moteurs rotatifs de travail, les produits de combustion entrent dans le collecteur 24 à la turbine à gaz 25, 36, 49, 50, 42, 37. La phase après ~ 270 o PMH la purge est injecté, l'air est comprimé à environ 2 MPa, à travers les fenêtres 13 et le canal d'évacuation 14 avec une torsion déplacé dans la chambre de combustion 16 mélanges avec du carburant fourni injecteur 17, le mélange est enflammé et brûle avec pressurisé à environ 7 MPa, puis les produits d'extension se produit la combustion et la purge. Diamétralement opposée au déplacement du rotor femelle 11 par rapport aux rotors 10, 12 fournit un équilibrage des forces de pression de gaz radicalaires sur le rotor mâle 8 et l'évacuation de leurs roulements. Puissance du moteur rotatif par l'intermédiaire d'arbres 28, 30 est transmis par les ventilateurs 29, 31 ayant le sens opposé de rotation; couple sur le ventilateur de turbine 25 augmente encore, 36, 49, 50, 37. L'énergie de la turbine libre 42 à travers l'arbre 41 fournit un entraînement du compresseur 23.
L'efficacité technique et économique des suggestions utiles dans l'exemple suivant:
Les spécifications de base du système de propulsion avec moteur rotatif 5 fois (approximative):
Longueur mm - 3800
La superficie de la section médiane ( 
740 mm), m 2 à 0,43
Poids, kg - 1100
Diamètre du ventilateur, mm - 2400
rapport Bypass - 56
Puissance - 8000 kW
Densité, kg / kW - 0,138
La température dans la chambre de combustion - 2800 K
Le degré d'augmentation de la pression (à une altitude de 10 km) - 200
Carburant Ud.raskhod - 0,15 kg / kWh
Ud.tyaga - 0,134 kg / kg
rotation de l'arbre de fréquence - 3000 tr / min
L'excès de rapport d'air - 1
indicateurs techniques élevés ont une explication naturelle: la température élevée des gaz dans la chambre de combustion en excès d'environ 1000 niveau de température K dans les turbines à gaz modernes, rapport de pression élevé, la possibilité d'exceptions au réducteur de vitesse de conception, etc ..
optimisation minutieuse de la conception et l'utilisation de matériaux modernes (en fibre de carbone, céramique, verre de silice, leucosapphire, céramique de verre, etc.) a fourni une augmentation significative de ces avantages.
Installation conserve les avantages de l'utilisation des moteurs traditionnels de turbines coaxiales en raison de leur emplacement (diminution abdomen) et haute efficacité des ventilateurs ou des hélices coaxiales.
Le moteur rotatif 51 comprend une cavité de stator de travail disposé à l'intérieur, formée avec un alésage cylindrique central 52 et le rotor mâle avec quatre alésages sécants par un alésage central 53 du rotor femelle; laquelle extrémité plaques 54 sont fixées, 55 dans lequel les paliers 56, 57 monté à l'arbre du rotor mâle 58 et le rotor entraîné 53, régulièrement répartis autour des alésages de rotor mâle dans le boîtier. Le rotor mâle est pourvu de saillies 59 dents de profil cycloïdal associées à des dépressions 60 sur le rotor femelle. Le trou central présente une orifices de sortie cylindriques 61 avec des buses 62 entraîné par un des orifices d'entrée des alésages de rotor formés 63 pour souffler les chambres de compression 64, qui sont formées par des volumes de cavités 60 et 65 des fragments dans la cavité centrale disposée entre les fenêtres 61 et les rotors entraînés. En outre, dans les alésages de stator réalisés sous les rotors entraînés sortie 66 et d'entrée 67 de la fenêtre pour la purge des cavités de produits de combustion. Les orifices d'entrée 63 et 67 sont reliés à des buses 68 unité de suralimentation, tel qu'un turbocompresseur. Fig. 4, cinq orifices d'entrée 63, 67 sont alignées dans une seule fenêtre avec une buse commune; les performances de séparation possibles et leur connexion à chacun de leur bout uni, par exemple, pour purger la chambre de compression d'air d'une pression supérieure à celle des cavités par soufflage à travers les buses de combustion 69 sont reliés à la voie de décharge. Il est avantageux d'exécution des tubes d'une longueur de résonance qui augmente l'efficacité du soufflage de cavités et de précharge des chambres de compression par une poussée dynamique. La rotation de la roue dentée de connexion est synchronisé des rotors 70, 71 montés dans un boîtier d'un dispositif d'allumage 72, comme ce qui peut être une bougie d'allumage, et (ou) les injecteurs de carburant.
Corps et rotors sont faits d'un matériau résistant à la chaleur avec un faible coefficient de dilatation thermique (CTE), par exemple, de la céramique de structure, verre-céramique, saphir, Uglekon et al., Et sont associés les uns aux autres dans l'ordre minimum de 0,02-0,1 mm travaillant leur surface peut avoir un revêtement abradable relativement «mou», par exemple à base de graphite; dents du haut du rotor et les bords d'attaque des évidements sont recouverts d'un matériau de rotor entraîné une dureté élevée et une résistance à l'usure. En outre, sur les bords d'étanchéité des creux sur les sommets des dents situées à l'arrière (dans la direction) de la surface mâle de dent du rotor et sur les surfaces des alésages des performances expédient de joints à labyrinthe, tels que des rayures, des rainures disposées le long d'une génératrice. Le nombre optimal de dents du rotor d'entraînement et la quantité de rotor entraîné reçu de deux à cinq, et le nombre de dents et le rotor entraîné peut être égale, comme dans la Fig. 4; (Les principaux paliers du rotor 56 est presque complètement déchargés par les forces de pression de gaz), soit le nombre de dents des rotors et entraînée effectués avec la différence dans l'unité (par exemple, quatre et cinq dents esclaves du rotor, l'effet positif - l'uniformité du couple de l'arbre de sortie 58). Les alésages du stator pour les rotors peuvent être entraînés effectués canaux supplémentaires 73 pour augmenter le degré d'expansion des cavités de gaz 60, mais l'effet positif à comparer avec le transitoire négatif de la (quasi instantanée) la perte d'étanchéité en passant par le haut du canal de dent du rotor.
Une conception très simple est représenté sur la figure. 6 et 7, il comprend un rotor d'entraînement 84 bidenté et deux conduits du rotor 75 avec les trois évidements 76 chacune; entrée 77 et de sortie des buses 78 pour souffler de l'air ou de dépressions comprimé benzovozdushnoy orifices de sortie de mélange 79 situé dans la partie amont du rotor mâle 80 du boîtier de la chambre de détente, un moyen d'allumage 81 (buse ou bougie d'allumage). En utilisant le moteur rotatif dans le cadre du système de propulsion à la Fig. 1 et 2 pour entraîner l'axe du rotor passent par des trous. La variante avec les fenêtres 82 et 83 des buses pour souffler les chambres de compression 76, fait séparément à partir des buses 77 (voir. Fig. 7).
Lorsque le moteur à travers les tuyaux 68, 69 avec de l'air comprimé provenant du ventilateur ou le turbocompresseur effectué des cavités de purge 60 du rotor femelle, puis l'injection de carburant à travers la buse 72 avec une grande avance, la vitesse spécifique correspondant du moteur, purger la chambre par une fenêtre 63 avec la sortie des produits de combustion à travers le tuyau 62, la compression à un volume minimal (VM TA. voir fig. 4), où elle se termine au cours de la préparation du mélange et du retard d'allumage, puis l'allumage, la combustion, l'expansion dans les cavités 60, les chambres d'expansion à la persistance deux fois 74 et les gaz d'échappement pour échapper à travers les tubes 69 dans le collecteur d'échappement et la poussée de l'unité de turbine. un moteur d'exécution avec deux saillies du rotor mâle, et deux rotors entraînés avec trois cavités, chacune fournit une connexion en volume de la cavité d'expansion à une chambre de détente avant le dégazage du tuyau d'échappement 79 (voir. Fig. 6), d'où la nécessité d'un canal de dérivation, qui sont dans une certaine analogie, on a éliminé plus les inconvénients qui lui sont associés. Le même effet positif se manifeste dans un rotor avec trois perceuses rotors entraînés ayant trois cavités et chetyrehzubom rotor jumelé avec quatre rotors entraînés avec deux cavités chacun.
joints sans contact offrent une haute vitesse du rotor circonférentielle (de l'ordre de 50-100 m / s), le mode de fonctionnement adiabatique avec dosage minimum refroidi sièges les plus chauffés et le corps de rotor non refroidi; rotors exclus gaspillent huile et la graisse, tandis que les pertes de friction de la perte de fuite de gaz moins mécaniques dans les moteurs alternatifs. L'effet combiné de ces facteurs fournit un moteur très léger avec un poids spécifique de ~ 0,03 kg / kW, un simple, fiable, respectueux de l'environnement, avec une longue durée de vie et les performances à haut rendement.
REVENDICATIONS
1. La centrale électrique comprenant une turbine et un compresseur basse pression et un moteur, tel qu'un ventilateur, avec l'arbre, caractérisé en ce qu 'il est en outre pourvu d'un deuxième arbre d'hélice monté de façon coaxiale avec les premiers moteurs de propulsion et deux rotors coaxiaux montés à rotation dans le sens inverse des arbres associés à des moteurs de propulsion et les rotors sont formés des trous axiaux, dans lequel l'un des arbres situés avec un jeu dans l'alésage axial de l'autre arbre et l'un des rotors et à l'intérieur des deux arbres et des rotors installés communication arbre du compresseur et de la turbine basse pression.
2. Système de propulsion selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque moteur comprend des rotors menant et mené cycloïdales d'engagement, la différence dans le nombre de dents est égal à un.
3. Appareil selon la revendication. 2, caractérisé en ce que l'arbre de l'une des hélices sur les roulements à billes non chargées montés entre les moteurs.
4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les arbres de propulsion sont reliés au rotor axialement décalée.
5. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les arbres de propulsion sont reliés au rotor par l'intermédiaire d'une boîte de vitesses.
6. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce qu 'il est réalisé avec des hélices à l'arrière.
7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que la deuxième direction de montage de Voyage est relié à la buse de propulsion du dernier étage de turbine et carénage arrière.
8. Installation selon la revendication 6, dans lequel le premier dispositif d'entraînement tout en déplaçant l'installation d'hélice est équipé d'une turbine jantes, et son arbre déchargé sur roulements à billes, monté dans des cadres reliés rigidement aux aubes de turbine et nacelle.
9. Appareil selon la revendication. 1, caractérisée en ce que le redresseur est relié au rotor du compresseur du moteur.
10. Appareil selon la revendication. 1, caractérisée en ce qu 'il est réalisé avec une hélice avant.
11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que le compresseur et l'admission d'air sont installés au premier moteur lors du mouvement de l'installation.
12. Un moteur rotatif comportant un stator avec une chambre de travail formée par l'intersection des surfaces cylindriques (perçages) dans lequel le rotor d'entraînement munis de saillies et entraîné des rotors cycloïdales ayant des cavités, des orifices d'entrée et des orifices de sortie de purge et de l'expansion des orifices chambre de compression, d'admission et d'échappement pour souffler dépressions, dans lequel lesdits orifices de sortie de purge des cavités raccordées au circuit d'échappement du moteur, les fenêtres de la chambre de compression d'entrée sont réalisées dans les alésages du stator ou d'un rotor entraîné par aligné avec les cavités d'entrée de soufflage fenêtres.
13. Moteur selon la revendication 12, caractérisé en ce qu 'il comprend de deux à cinq rotors entraînés disposés de manière circonférentielle autour du rotor principal.
14. Moteur selon la revendication. 13, dans lequel le nombre des protubérances d'entraînement du rotor entraîné est égal au nombre de rotors.
15. Moteur selon la revendication 13, caractérisé en ce que le nombre de dents du rotor mâle par une dent de plus ou moins que le nombre de rotors entraînés.
16. Moteur selon la revendication 13, dans lequel ledit rotor d'entraînement présente deux saillies et est associée à deux rotors ont trois cavités.
17. Moteur selon la revendication 13, caractérisé en ce que le rotor d'entraînement et comporte trois parties saillantes jumelées avec trois rotors comportant trois cavités.
18. Moteur selon la revendication 13, caractérisé en ce que le rotor mâle comporte quatre saillies et quatre paires de rotors comportant deux cavités.
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Date de publication 28.12.2006gg
Commentaires
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