2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2  След.
 
 ДВС+Газотурбинный двигатель.
Сообщение31.01.2011, 10:22 


30/01/11
33
Всем здравствуйте!
Месяца 3 назад у меня появилась идея, как можно объединить плюсы ДВС(малый расход топлива, экономичность) и газовой турбины(высокий КПД и мощность). Причем идея подразумевает под собой не просто "голую" идею а конструкцию двигателя! Сейчас создаю его модель в Inventor. Кому интересна тема, подключайтесь!) Пишите свое мнения по поводу такой концепции, были ли такие идеи раньше, и т.д. Буду рад поболтать!)

Идея такая! Мне очень понравился один двигатель, который называется двигатель со свободным поршнем. Идея не заурядная но все же удивить эта штука может. Не буду объяснять как он работает а просто дам ссылку http://www.popmech.ru/article/6836-porshen-na-svobode/. Здесь все очень понятно и подробно написано по поводу него. И как пишут исследователи этого мотора, главной проблемой такого двигателя остается преобразование работы движения поршня в работу вращения вала двигателя. И эта проблема остается не решенной. И действительно, как обуздать снующий туда сюда с частотой 20000 циклов в минуту поршень. В этой статье приводят идею как сделать из такого двигателя генератор. Ну уж нет!))) Жалко использовать двигатель с теоретическим КПД=70% только на чтобы он магнит туда сюда таскал)))
Вот мой вариант. А что если объединить экономичность поршневой машины ( в нашем случае это двигатель со свободным поршнем) и мощь и высокий КПД газотурбинного двигателя?
Двигатель представляет из себя большой цилиндр, внутри которого за счет разности давлений в левой и правой части движется туда сюда поршень. Точнее два поршня соединенные длинным штеком. В центре данного цилиндра установлена турбина. Цилиндр разделен на три камеры специальными перегородками. 1 камера - левый цилиндр, 2 камера - турбина, 3 камера - правый цилиндр. 1 и 2, а также 2 и 3 камеры соединены трубами с клапанами.Все пространство всех камер заполнено маслом Вал на котором держится турбина прикреплен к перегородкам между камерами.
Принцип работы: происходит воспламенение топлива в левом цилиндре. Поршень движется вправо. Все клапана в трубах открыты. Таким образом он заставляет масло, заполняющее все три камеры перетекать во вторую камеру, а дальше и в третью. И проходя через турбину масло вращает ее. Когда поршень дойдет до мертвой точки клапана закрываются. Дальше происходит взрыв в правом цилиндре и масло, только уже через другую систему труб идет опять через турбину.
В итоге: двигатель со свободным поршнем гоняет масло по камера заставляя его циркулировать по турбине с большой скорость. Поэтому получаем подобие ГЭС.

 Профиль  
                  
 
 Re: ДВС+Газотурбинный двигатель.
Сообщение31.01.2011, 11:21 
Аватара пользователя


25/01/09
25
Россия — Швейцария
Может быть изложите свою концепцию?

 Профиль  
                  
 
 Re: ДВС+Газотурбинный двигатель.
Сообщение05.02.2011, 00:31 
Экс-модератор
Аватара пользователя


07/10/07
3368
 i  Концепция изложена, тему вернул

 Профиль  
                  
 
 Re: ДВС+Газотурбинный двигатель.
Сообщение05.02.2011, 18:09 


30/01/11
33
Собственно главный вопрос моей темы такой: насколько целесообразно совмещать поршневую машину с двс на примере моей концепции?

 Профиль  
                  
 
 Re: ДВС+Газотурбинный двигатель.
Сообщение05.02.2011, 18:16 
Аватара пользователя


05/02/11
8
Мне кажется, что трение масла в магистралях очень сильно повысит паразитные нагрузки, из-за чего КПД сильно снизится. Почему бы не использовать вместо масла (синтетического или минерального) какой-либо газ, а систему смазки представить как-то иначе (к примеру аэрозолью в газе)?
И да, неплохо было бы увидеть схему. Хотя бы набросок от руки, очень сложно представить конструкцию двигателя по словесному описанию.

 Профиль  
                  
 
 Re: ДВС+Газотурбинный двигатель.
Сообщение05.02.2011, 22:06 


30/01/11
33
http://imageshost.ru/photo/58836/id426783.html

Вот залил в инет схему двигателя. Извиняюсь за рисунок от руки. Как доделаю модель на Инвенторе виложу скрины.

BackSlashOZ - дельный совет. Можно использовать и газ для вращения турбины.
Хотя плотность масла больше плотности газа, и наверное за счет этого он эффективнее будет вращать турбину? Или я не прав?

-- Сб фев 05, 2011 22:07:38 --

Да и еще! Кто заинтересовался идеей пишите если что мне на мыло: mavericsd@gmail.com

 Профиль  
                  
 
 Re: ДВС+Газотурбинный двигатель.
Сообщение06.02.2011, 16:51 


04/02/11
26
Идея интересная. По профессии я судомеханик (эксплуатация, закончил колледж). Но хочу возразить по поводу использования масла в качестве рабочей среды. Масло не подойдет (любая жидкость тоже), при частоте 20000 в минуту мы получим гидроудар(!). К тому же масло очень вязкое. Предлагаю использовать газы. А как вы собираетесь осуществлять отбор мощности с этого "гибрида"?

 Профиль  
                  
 
 Re: ДВС+Газотурбинный двигатель.
Сообщение06.02.2011, 17:41 


30/01/11
33
crosboro - спасибо за совет. Учту обязательно. Насчет гидроудара я совсем забыл.

На счет снятия мощности. Лопасти турбины намертво прикреплены к корпусу камеры турбины, которая вращается относительно камер цилиндров, но при этом сохраняется гермитизация отсека. Т.е получается что турбина вращается вместе с частью корпуса двигателя, с которого и можно будет снимать мощьность. Если в качестве рабочего тела 2, которое вращает турбину взять газ, и даже если будет некоторая его утечка из двигателя, то через отдельный клапан можно с помощью нагнетателя закачивать недостающую часть этого газа(например воздуха).

 Профиль  
                  
 
 Re: ДВС+Газотурбинный двигатель.
Сообщение18.04.2011, 12:41 


18/04/11
2
Новокузнецк
Видели роторно-лопастной ДВС который будет на ё-мобиле ставить? На рутюбе даже видео есть. Мне кажется, что это самая оптимальная схема ДВС по простоте и по КПД.
Турбина конечно эффективнее. Только при 30 тыс. оборотах (или сколько там обычно, я не знаю). И при этом шумит неимоверно. А еще лопатки делать ооооочень дорого. Потому то турбины и не ставят в машины. Шумно и дорого. Хотя такие двигатели ходили бы без проблем 7500 тыс. км. до первого капремонта. (это примерно полмиллиона км).

-- Пн апр 18, 2011 16:48:36 --

Ну и раз такое дело, зачем тебе гонять воздух поршнем, когда можно просто взрывать смесь и этот взрыв прогонять через турбину. Только тогда будет 3 такта - всасывание -сжатие - взрыв - в этот момент открывается клапан и весь взрыв идет в турбину. Только клапан должен быть надежным. А то разорвет весь движок нафиг.
Только опять недостатки - дорогая турбина (кстати, ведь в моем случае тогда ее можно одну сделать), и шумный выхлоп (свист запредельный).
Если додумаешься, как это победить, пиши мне isobrel@mail.ru или www.isobrel.ru (там все мои контакты), помогу тебе запатентовать идейку и продвинуть.

 Профиль  
                  
 
 Re: ДВС+Газотурбинный двигатель.
Сообщение18.04.2011, 13:19 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


11/03/08
9904
Москва
Погуглите "Свободно-поршневой генератор газа" (СПГГ).
Вот, например, спроектированный в 1954 газотурбовоз.
http://trainshistory.ru/lokomotivy/gazo ... 1-001.html

 Профиль  
                  
 
 Re: ДВС+Газотурбинный двигатель.
Сообщение09.05.2011, 10:56 


30/01/11
33
www.izobrel.ru - большое спасибо!)

 Профиль  
                  
 
 Re: ДВС+Газотурбинный двигатель.
Сообщение26.04.2012, 04:21 


26/04/12
1
В этой конструкции ДВС, я думаю, есть следующие недостатки:
1) возможность использовать жидкость как рабочее тело связанное напряпую с поршнем - под вопросом по причине гидроудара, но впринципе возможно, приедется настраивать угол атаки лопаток, чтоб их не сорвало, либо их делать очень толстыми и прочными;
2) как кто-то предлагал использовать газ, неполучится - в схеме нет шатунов и поршень попросту при такте сгорания ударит по корпусу в НМТ, тк. рабочее тело - газ легко сожмется, в этой схеме рабочее тело может быть только жидкостью;
3) В вашей схеме, в отличие от схемы двигателя со свободным поршнем (ДСП) Бларигана, где поршень работает как генератор эл. тока, идея снять поступательное движение свободного поршня во вращательное турбины. И вашей схеме, очевидно, что КПД будет существенно меньше, чем в ДСП Бларигана, т.к. вы получаете потери на трение в подшипниках турбины, и потери на преобразование течения жидкости во вращение крыльчатки. КПД современных турбин на ГЭС порядка 95%, при этом они работают в идельном постоянном режиме и давлении. В предлагаемой схеме проблема гидроудара и тогда придется менять угол атаки (если даже сделать супер прочную крыльчатку, тогда весь гидроудар примет подшиник), а при неоптимальном угле атаки, часть жидкости будет просто протекать между лопатками, не отдавая своей энергии. В этом случае мы получим падение КПД, т.к. в пустую будем гонять жидкость в замкнутом пространсве. Понятно, что при этом можно снизить подачу топлива, т.к. вся энергия не растрачивается на турбине. Но тогда придется делать большее число тактов сгорания для достижения определенной мощности двигателя, а это в свою очередь приведет к большим потерям на трение поршней и работе клапанов. Эту ситацию легко охарактеризовать как потери на автоматической КПП, где также прицип преобразования течения жидкости во вращательное движение. Т.е машина на автомате ест больше бензина, чем на механике, а представьте "изношенный" автомат, где жидкость протекает не эффективно - расход еще больше (обороты ДВС больше и слабо тянет). В ДСП Бларигана всех этих потерь нет. В его схеме поршень практически "в чистую" отдает энергию в виде электромагнитного поля.
4) Данная схема по сути повторяет идею конструкции ДВС со свободным поршнем, только в данном случае его можно представить в виде огромного поршня внутри которого рабочее тело и турбина, следовательно и основная проблема остается преждней для данной конструкции, как и говориться в статье, - система управления сгоранием смеси. Т.е. любая неточная порция смеси в левом поршне приводит к удару правого в ВМТ или наоборот, недостаточному сжатию. В ДСП Бларигана такую систему управления теоретически можно сделать. Проблема неравномерного сгорания может решаться "подтормаживанием" поршня самим же электромагнитным полем. Просто увеличиваем эл. нагрузку на обмотки статора - поршню уже "тяжелее" двигаться. При помощи современной высокоскоростной электроники это сдеать можно. Хорошо то, что в его схеме все замыкается, в конечном счете, на элекрической схеме, и нет механических факторов, нет при этом и потерь КПД!. В вашем случае придется "подтормаживать" рабочее тело. Придется создать сложную электронную систему, например, анализирующую силу гидроудара или ставить магниты в порши и определять по силе создаваемого микрополя, либо еще как-то. А затем еще придумать механичекую систему "торможения" жидкости, например, можно подтормаживать турбину. При этом КПД будет падать, т.к. изыток энергии уйдет в конечном счете на выделение тепла в системе "торможения". От этой потери, я думаю, можно избавиться, если турбина, например, будет иметь жесткую связь с внешним электродвигателем. При этом система управления будет похожа не ситему управления в ДСП Бларигана, т.к. в итоге можно управлять нагрузкой на эл.дигатель и снимать на нем избыток мощности практически без потери КПД.

В итоге, основные минусы на мой взгляд по отношению к схеме Бларигана: трение подшипников турбины, проблема гидроудара и, связанное с ним, прочная, но возможно, неэфекктивная форма лопастей турбины и износ деталей вследствие гидроударов (по сути как и в классическом ДВС удары взрывов смеси по кривошипно-шатунному механизму и трансмиссии).

Возможный, на мой взляд плюс, по отношению к схеме Бларигана:
Более эффективное горение смеси (более полное сгорание), за счет увеличения времени сгорания. Турбина гораздо сильнее "сопротивляется" движению рабочего тела, а следовательно и поршня, чем инерция массы "тяжелого" поршня Бларигана. При этом создаются условия для более длительного движения поршя для полного сгорания. Но тут все "под вопросом", т.к. это надо считать и экпериментировать. Есть некий эффективный баланс между скоростью движения поршня для более полного сгорания смеси, и тем, что при возрастании времени сгорания увеличивается отдача тепла на стенки цилиндра. Т.е. "этот плюс" "на глаз" не очевиден и может оказаться в ДСП Бларигана с этим процессом все даже лучше. А может оказаться, что это все-таки "плюс" перечеркивающий все минусы схемы. Да, пусть у ДСП Бларигана практически нет механических потерь, но в вашей схеме "турбино-поршневого" ДВС, если подтвердится, топливо сгорает лучше настолько, что, в конечном счете, компенсирует все другие потери и общий КПД двигателя будет больше.

PS Я сам долгое время в студенчестве пытался создать новую контрукцию ДВС в свободное время. Кое-что думаю у меня получилось, никому не показывал чертеж, но моя схема для ДВС думаю не годится, но как интересный насос, возможно. Основа моей схемы - движение поршня в замкнутом тораидальном цилиндре по кругу (если как ДВС - то поршень особой формы), а сам поршень прикреплен к валу отбора мощности. В цилиндре в одном месте стоит ротационная перегородка, напоминающая по виду ротор двигателя Ванкеля, но в итоге, получил сложную контрукцию, и понял, что сам по себе двигатель Ванкеля проще и эффективнее. Но применение данной схемы в качестве насоса думаю можно, т.к. нет проблем организации такта сжатия и сгорания. Идею забросил, некогда.

 Профиль  
                  
 
 Re: ДВС+Газотурбинный двигатель.
Сообщение27.04.2012, 15:38 
Аватара пользователя


05/05/11
511
МВТУ
Вы как чертеж сделаете - выложите его тут, а я ради интереса схожу к одному толковому мужику на кафедре Теории Механизмов и Машин, узнаю компетентное мнение специалиста (:

 Профиль  
                  
 
 Re: ДВС+Газотурбинный двигатель.
Сообщение28.04.2012, 10:22 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


11/03/08
9904
Москва
В двигателе Бларигана, кроме массы поршня и сопротивления сжимаемого оппозитно воздуха, давлению газов противостоит ещё и сила, действующая на магниты в поршне. Её можно управлять, меняя сопротивление нагрузки (или, скорее, подключая нагрузку не постоянно, а с высокой частотой замыкая ключ, и регулируя скважностью).

 Профиль  
                  
 
 Re: ДВС+Газотурбинный двигатель.
Сообщение03.05.2012, 19:08 


03/05/12
10
Весьма заинтересовал вариант предложенный автором, но если я правильно понял его эскиз то жидкость будет циркулировать по одному каналу в двух направлениях и получиться что турбина будет вращаться в разные стороны, опять же затраты энергии на торможение.

Не лучше ли будет использовать две турбины и два канала для потока жидкости. Что бы она циркулировала непрерывно. лопасти турбин в каналах необходимо направить таким образом чтобы вращались в одинаковом направлении. Это несколько сгладит импульсное движение турбин, а если таких систем на валу сделать несколько тогда он будет вращаться достаточно равномерно.

Изображение

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 16 ]  На страницу 1, 2  След.

Модераторы: photon, profrotter, Парджеттер, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
cron
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group