Роторно-лопастной двигатель. Начало.

[Bиктор]

По теме экономного процесса перевода тепла в механическую работу http://www.patent-de.com/20090507/DE102007051985A1.html
Я не удивился этому патенту от 2009г, что он 6-ти тактный - со вторым рабочим ходом, после впрыска воды.

Удивился, что не только для РЛД, но и для поршневика кто-то посчитал такой способ охлаждения мотора, близкого к адиабатному мотору с циклом Отто, - за приемлемый.
В одном цилиндре за три оборота произойдут, таким образом, 2 рабочих хода:
- первый рабочий ход от сгоревших газов, а второй рабочий ход
- от водяного пара, охлаждающего выпускную смесь

 

[ingener]

Будьте добры, очеркните подробнее о Вашем представлении реакционного спекания деталей РЛД!Если это-таки нагрев, то пористый гипс может, имхо, "повести" в размерах.

У меня конечно есть собственное мнение по поводу технологии изготовления керамических деталей двигателя, н оно базируется на общеизвестных сведениях:
http://www.technologiya.ru/tech/ceramics/t02.html
http://www.graton.su/ceramics11.html
http://www.innovbusiness.ru/projects/view.asp?r=1039
http://wowbiz.ru/index.php/-22/2241
и личном общении с научным сотрудником кафедры керамики и ситаллов, собствнноручно размешивавшем порошки, производящим спекание и измеряющего характеристики полученной керамики. Не обо всем можно писать.

Ситалл в принципе сначала варят, как обычное стекло. Исходно, таким образом, нет речи о спекании из порошков, имхо.

Безусловно, это классический способ получения ситаллов - сначала варится стекло с зародышами кристаллообразования, а затем проводится его кристаллизация. Но есть и другой способ. Порошок стекла смешивается с другими компонентами будущего композита и затем все это сваривается и кристаллизуется в процессе формования, причем другие компоненты служат очагами кристаллообразования ситалловой компоненты.

В одном цилиндре за три оборота произойдут, таким образом, 2 рабочих хода:
- первый рабочий ход от сгоревших газов, а второй рабочий ход
- от водяного пара, охлаждающего выпускную смесь

Имхо, такой двигатель для авиации не годится из-за слишком большой массы расходуемой воды, не возвращаемой в цикл. А раз не годится для авиации, то и на автомобилях плохо приживется. А если вода не дистиллированная, то двигатель будет быстро забиваться накипью и изнашиваться. (хотя когда я ездил на бензине с водой, повышенного износа не обнаружил, скорее наоборот)

 

[Alex5]

Человек, заваривший кашу    😀

 

[Beatle]

@ Alex5

Есть ссыка - откуда это?
Вы всегда какие-то интересные ссылки находите.

 

[Bиктор]

Имхо, такой двигатель для авиации не годится из-за слишком большой массы расходуемой воды, не возвращаемой в цикл. А раз не годится для авиации, то и на автомобилях плохо приживется. А если вода не дистиллированная, то двигатель будет быстро забиваться накипью и изнашиваться. (хотя когда я ездил на бензине с водой, повышенного износа не обнаружил, скорее наоборот)

Виктор, а разве расход воды больше расхода топлива?
У воды такая высокая теплоемкость, что ее можно, имхо, впрыскивать мало...
Нам бы расчётец в студию! 🙂

Насчет накипи:  - имелись убедительные сведения, об отсутствии накипей в котлах для обычной воды, - в случае правильного структурирования водного потока магнитным полем...
Да и Ваш опыт... подбадривает.

 

[ingener]

Виктор, а разве расход воды больше расхода топлива?У воды такая высокая теплоемкость, что ее можно, имхо, впрыскивать мало...

Конечно воды нужно много. Теплоемкость воды действительно высока, в несколько раз выше теплоемкости бензина. Но про теплоемкость бензина вообще редко вспоминают и часто забывают учитывать тепло, необходимое не только для его нагрева, но и для испарения.
А если чисто на практике, то вы наверное никогда не пользовались керогазами для приготовления пищи. Там литра керосина хватает для того чтобы выкипятить (испарить) ведро воды. С учетом низкого КПД керогаза.

 

[Bиктор]

Там литра керосина хватает для того чтобы выкипятить (испарить) ведро воды

Выходит, что впрыск воды перед пятым тактом и превращение ее в полезную работу пара... не сильно понизит температуру выбрасываемых из РЛД газов?

Ну и рециркуляция воды (конденсация пара на выходе) безнадежная затея?

 

[Bиктор]

Имхо, такой двигатель для авиации не годится из-за слишком большой массы расходуемой воды, не возвращаемой в цикл. А раз не годится для авиации, то и на автомобилях плохо приживется.

В логической цепочке усматривается "дефект":

- воду на крейсерском режиме (основную часть полета) можно по фактору максимально возможной мощности - не впрыскивать, или только эпизодически: - по показаниям против перегрева РЛД;

- при старте СЛА с (предварительно разогретым) РЛД дополнительная мощность от второго рабочего - парового, - хода, это жизненно полезно: скороподъемность будет выше, - быстрый уход от опасной малой высоты ценен.

В таком раскладе - воды много и не нужно с собой возить. При крейсерском режиме - двойной выхлоп обеспечить (например, декомпрессором)

В общем, если 6-ти тактный РЛД легко дается конструктивно, по сравнению с клапанным поршневиком, то почему бы и не попробовать?

 

[Bиктор]

Есть ли у кого-нибудь полные материалы по реферату об адиабатных двигателях? :
http://5ballov.qip.ru/referats/preview/41097/

Смотрел текст, к сожалению, без рисунков.
Интересное там, - описание комбинированной двигательной установки с отдельной камерой сгорания большого объема, соизмеримого с рабочим ходом.

Есть и какая-то оригинальная конструкция двигателя, обеспечивающего газораспределение золотниками (перепуск в КС и обратно)...

 

[Beatle]

РЛД 17 000об/мин

Ох, черт его знает.
Тут два ограничения:
1) Радиальные уплотнители или все кольцо, если используется тор.
2) Инерционность вообще всего двигателя. Валы лопастей как бы пульсируют... Тут расчет очень тонкий нужен и испытания.

До 5000 об/мин его бы раскрутить...

 

[ingener]

- воду на крейсерском режиме (основную часть полета) можно по фактору максимально возможной мощности - не впрыскивать, или только эпизодически: - по показаниям против перегрева РЛД;

Ну тогда уж не воду, а водометанольную смесь в двигатель с минимальными переделками без всяких пятых и шестых тактов.

В общем, если 6-ти тактный РЛД легко дается конструктивно, по сравнению с клапанным поршневиком, то почему бы и не попробовать?

Делается-то он легко, только использовать лишние такты трудно. Дело в том, что на выходе такта расширения мы имеем уже расширенную смесь и для того, чтобы она могла расширяться дальше нужно начиная с текущего объема, равного рабочему объему камеры, расширять ее еще больше. Пусть и впрыскнув немного воды для улучшения параметров расширения. Но объем для дальнейшего расширения требуется намного больший, чем у наших камер. Если снова сжимать смесь, то зачем тогда нужно было давать ей расширяться? Просто впрыскивать воду в обычном 4-х тактном цикле и все. Если уж делать двигатель полного расширения, то тогда паралельно обычным камерам 4-х тактного цикла нужно прилепить еще один тор гораздо большего объема и использовать обе его половинки для расширения, направляя в них выхлоп 4-х тактного цикла с впрыскнутой водой или просто так. В общем, не лепятся пятый и шестой такты в камеры обычного объема. А еще грамотнее, если уж впрыскивать воду, то делать это не после частичного расширения, а перед сжатием вместе с метанолом, как и обычно. Тогда можно повысить геометрическую степень сжатия двигателя и на частичных режимах использовать преимущества высокого КПД при высокой степени сжатия без детонации. А на максимальных режимах начинать впрыск водометанольной смеси для повышения детонационной стойкости. При этом впрыск водометанола - само собой, а камеры полного расширения - сами собой. Можно применять вместе или порознь.
Хотя это не новшества. Все это уже давно использовалось. В авиационных двигателях с турбонаддувом и впрыском водометанольной смеси. Кстати турбина для дорасширения газов - лучший вариант, чем всякие дополнительные камеры. И легче и проще. И КПД (газодинамический, не термодинамический, эквивалент механического) не такой уж и плохой - около 0,7.

 

[Alex5]

Beatle


Фото из этого сюжета, где Бирюков возле плакатов с изобретениями для Ё

http://www.youtube.com/watch?v=hfdeBmDhXJ0&feature=player_embedded#at=19

 

[Beatle]

@ Alex5

Спасибо, Алекс, за интересные ссылки!

С днем космонавтики! Это самый мой любимый праздник в году после дня победы.

 

[Bиктор]

Насколько эти данные на плакате "пиарные"?

На одну л.с. где-то четверть килограмма массы РЛД...

 

[Alex5]

Трудно сказать...  При презентации в декабре такой двигатель объявлялся 45 квт.  Ясно, что он оказался намного мощнее и они уже здесь написали 100 квт
Я понял так, что они эти плакаты привезли в Горки  для наглядности

 

[provocator]

По теме экономного процесса перевода тепла в механическую работу

Вот здесь http://www.sdmpress.ru/online/120081041.pdf

 

[Bиктор]

использовать лишние такты трудно.
Дело в том, что на выходе такта расширения мы имеем уже расширенную смесь и для того, чтобы она могла расширяться дальше нужно начиная с текущего объема, равного рабочему объему камеры, расширять ее еще больше.

Виктор, тут у меня где-то "зудит"... непонимание или туманный протест.

Дело в том, что двигателисты (Edg, например) считают давление газов после первого расширения (3-его такта) уже практически исчерпанным.
В отличие от избытка тепла у отработавших газов.

Ваша мысль подталкивает на то, чтобы повторно не сжимать газы, а сразу впрыснуть парообразователя?
Поэтому возникает трудность, куда девать лишние такты? ... и забота, как расширить ПАРО-ГАЗовую смесь в механическую работу?

Упоминавшийся мной Виталий, по цитате из которого возник спор о цикле Брайтона, прислал мне кое-что из его симуляций.

У него, правда, расчет для стационарного ДВС, а не авиа.
Там у него включен рекуператор тепла для 6-камерного РЛД, который имеет 3 вынесенные камеры и 4-х тактный цикл с элементами параллельных тактов...
Не все еще понял, сделал ему дополнительные запросы.

Может быть Вам удастся увидеть рациональное зерно? (По смыслу, в белом кольце вправо "бегут" 6 лопастей)
Если Виталий разрешит, дам ссылку на анимацию процесса в таком РЛД.

 

[Bиктор]

Если уж делать двигатель полного расширения, то тогда паралельно обычным камерам 4-х тактного цикла нужно прилепить еще один тор гораздо большего объема и использовать обе его половинки для расширения, направляя в них выхлоп 4-х тактного цикла с впрыскнутой водой или просто так.

??  А как же без давления "просто так"?

А дополнительные объемы, примерно, как у этого японского прототипа?

 

[Bиктор]

"Думки крутятся" где-то около подобной индикаторной диаграммы...

Что надо для осуществления такого процесса в любительском легком мини-РЛД?

Я наивно не подозревал о трудностях, и 6-ти тактный процесс ожидал увидеть таким, как на нижнем рисунке.
Главное - никаких переделок, кроме уменьшенного до 1:3 соотношения диаметров шестерен синхронизатора...

 

[ingener]

Может быть Вам удастся увидеть рациональное зерно? (По смыслу, в белом кольце вправо "бегут" 6 лопастей)

Не вижу пока рационального зерна. Для того чтобы обеспечить 4-тактный процесс в 3-х камерах сгорания нужно 12 лопастей.

Да и с рекуперацией ничего не понятно.
??  А как же без давления "просто так"?

Просто так - хуже. Но давление выхлопных газов все же есть. Просто если им дать расшириться до атмосферного давления, то температура еще останется. Впрыскивая воду мы можем теоретически довести и температуру и давление выхлопных газов до окружающего. Только накладно это, требует огромных объемов дополнительных камер расширения. поэтому этого никто и не делает. Турбонаддув прекрасно заменяет камеры дополнительного расширения.

А дополнительные объемы, примерно, как у этого японского прототипа?

Ну да, примерно так. И на этом примере хорошо видно, насколько возрастает масса двигателя и механические потери при небольшой добавке термодинамического КПД. Так что общий КПД может и не повыситься или повысится только чуть-чуть.

Я наивно не подозревал о трудностях, и 6-ти тактный процесс ожидал увидеть таким, как на нижнем рисунке.Главное - никаких переделок, кроме уменьшенного до 1:3 соотношения диаметров шестерен синхронизатора...

Да, такую термодинамику в принципе организовать можно, только очень накладно, требуются большие объемы камер со свойственными им механическими потерями. Просто добавить еще одну камеру такого же объема практически ничего не дает.  Турбонаддув или даже турбокомпаундные двигатели лучше.


А самый эффективный путь повышения степени расширения и КПД - это повышение геометрической степени сжатия. Интуиция мне подсказывает, что при высоких скоростях газовых потоков в РЛД бороться с детонацией будет легче.