Роторно-лопастной двигатель. Начало.

[Bиктор]

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

Интересно, конечно.

Чтобы подойти поближе к реальности, надо бы попытаться представить те процессы ВО ВРЕМЕНИ...
Как быстро испарится повторно "распрыскиваемая" жидкая фаза рабочего тела?
От сходства этой скорости нарастания давления, аналогичной с высокой скоростью нарастания давления в ДВС, зависел бы практический успех, как и снимаемая мощность с одного килограмма рабочего тела, имхо.

Зависит от мощности теплового потока от горячих стенок к капелькам рабочего тела.

Это наверное подразумевает учет таких вещей, как разность температур, теплоемкость раб.тела, теплопроводность горячей стенки, теплопроводность жидкой фазы раб.тела, теплоемкость газообразной фазы того же рабочего тела, площадь "контакта" молекул распыленного рабочего тела с источником тепла...

 

[Bиктор]

при высоких скоростях газовых потоков в РЛД бороться с детонацией будет легче. 

Вы совсем не берете в расчет возможность создания дизельного любительского мини-РЛД?
Отпали бы все заботы о смеси предварительного приготовления...
Другое дело, что насос-форсунка нужна специальная, да и предпочтительно электро-динамического исполнения (я давал ссылки уже). Но зато она нужна была бы единственная на все камеры🙂
Ну и кроме того, - нужно позаботиться об увеличении времени смешивания и сгорания во внешней КС...

 

[ingener]

По теме экономного процесса перевода тепла в механическую работу

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

Там описана обыкновенная паровая машина  с нагревателем в цилиндре и конденсатором в поршне, для которой справедлива вся термодинамика, которая есть. Замена воды на ксенон принципиально ничего не меняет. Скорее всего автор сам это прекрасно понимает и стебется над лохами.
Двигатель теоретически вполне работоспособный, только КПД меньше, чем у паровоза, а габариты при аналогичной мощности будут поболее.

 

[Bиктор]

Виктор, на рисунке я наугад изобрАзил "лопасти РЛД Вашей мечты" 🙂   (мини-версия для СЛА)

- узкие, керамические лопасти, с угловым раствором в 30,2[ch186], угловым "рабочим ходом" 116,3[ch186] и поосевым соотношением углов в ВМТ 4,66 (148,2[ch186]/31,8[ch186]);

- формальная степень  сжатия была бы 74, если бы я не выпендрился и не провел внутри каждой лопасти круглый гнутый к выходу из статора канал к внешней КС. 
Объем канальчика отдельно 7,35см[ch179], его длина по гнутой оси 31,5мм, его собственный диаметр 17,21мм, и собственная внутренняя поверхность составляет 17см[ch178], а угловой размер открытого наверх круглого отверстия слева-направо составляет 11,1[ch186] (по ходу правого вращения относительно оси вала РЛД)

- средний диаметр тороида 133,32мм (максимальный диаметр 177,7мм)

- рабочий объем в одной камере 203 см[ch179], максимальный объем 210,6см[ch179], минимальный объем с гнутым каналом 7,58см[ch179], расчетная степень объемного сжатия  такого "дизелька" 27,8

- наддув Вам нужен (как и мне 🙂)

- площадь огневой грани одной круглой лопасти (справа) - 15 см[ch178] (диаметр ее 43,68мм, уплотняемый периметр около 115мм)
- длина рабочего хода лопасти по осевой линии тороида 13,5см

А можете для такого конкретного примера спонтанно дорисовать каналы газораспределения на статоре и вход/выход на/от внешней КС ?!
Ну или ход размышлений для такого виртуального действа...

(С японского прототипа продольный разрез синхронизатора можно принять во внимание...)

 

[ingener]

А можете для такого конкретного примера спонтанно дорисовать каналы газораспределения на статоре и вход/выход на/от внешней КС ?!

Ну, во первых, никакие каналы ни в лопастях ни в статоре не нужны. А вынесенная камера сгорания представляет из себя выемку в статоре вверху, шириной не более ширины лопасти. А можно и чуть поуже, чтобы был запас длины щели для надлежащего уплотнения. Конкретно ширина КС зависит от планируемой степени сжатия. А вот ее объем наоборот от степени сжатия не зависит, а зависит от желаемой продолжительности нахождения газов в КС. Между моментами выпуска газов из КС и моментом пополнения ее свежей смесью КС загерметизирована внешней гранью лопасти, в это время стоящей почти неподвижно под КС. Форма КС может быть весьма разнообразной. В первом приближении ее можно представить в виде вытянутой вдоль окружности ротора. Тогда впрыск свежей смеси будет в одном конце КС, а выпуск газов из нее - в другом конце. КС должна быть немного смещена относительно ВМТ в сторону движения лопастей так, чтобы выходил из нее такой объем газов, который обеспечивает нужную степень сжатия. Степень сжатия легко регулировать смещением неподвижной шестерни синхронизирующего механизма и можно при прикрытом дросселе поддерживать ее достаточно высокой. Что и на частичных нагрузках обеспечит достойный КПД двигателя.

По поводу чертежа из патента:
Обязательно нужно добавить еще пару шатунов для закорачивания лишних нагрузок на коленвалах. Шестеренки поставить на обоих концах коленвалов. (а для этого нужно делать двигатель восьмикамерным) Вращающийся корпус синхронизатора нет никакой нужды пропускать сквозь статор. Его вполне можно сделать консольным с выходом вала в одну сторону. Все равно крутящий момент будет передаваться на него почти осесимметрично. Ну и конечно статор с лопастями нужно развязать по теплу от неподвижного корпуса синхронизатора.

 

[Bиктор]

А вынесенная камера сгорания представляет из себя выемку в статоре вверху, шириной не более ширины лопасти. А можно и чуть поуже, чтобы был запас длины щели для надлежащего уплотнения. Конкретно ширина КС зависит от планируемой степени сжатия. А вот ее объем наоборот от степени сжатия не зависит

Нуждаюсь еще в согласовании термина "ширина".
Вы имели ввиду плоскую ширину лопасти слева направо на ее наружнем диаметре?

И дальше:  от ширины "полости" внутри статора зависит степень сжатия...
Поясните ход Вашей мысли, пожалуйста!
Верно ли брать соотношение, например, плоских площадей на таком изображении?  В них косвенно отображается угловой ход по часовой стрелке с учетом формы сравниваемых величин.
"Площадь хода левой лопасти" составила в этом примере 60см[ch178], а площадь "полости" КС 6,55см[ch178].  Будет степень сжатия 9,16=60/6,55 ?
Или следует просто соотнести угловой размер "полости" с угловым размером раздвинутых лопастей?

Ну а объем "полости" можно наращивать в сторону, перпендикулярную чертежу, так?

 

[ingener]

Вы имели ввиду плоскую ширину лопасти слева направо на ее наружнем диаметре?

Да, конечно.

 

[Bиктор]

Я выше еще донаписал вопросов относительно определения степени сжатия...

 

[Bиктор]

Подоспело разрешение Виталия Давыдова разместить видео компьютерной симуляции его РЛД с аккумулятором тепла газов из трех внешних камер сгорания:
[media]http://www.youtube.com/watch?v=QQe3JjxdakY[/media]

 

[ingener]

И дальше:  от ширины "полости" внутри статора зависит степень сжатия...Поясните ход Вашей мысли, пожалуйста!

При почти полном смыкании лопастей в КС всегда будет поступать одно и то же количество (масса) топливной смеси, зависящее от положения дроссельной заслонки. А вот выходить из камеры сгорания будет тот объем, который будет заключен между лопастями к моменту закрытия отстающей лопастью окна в КС. Какое в нем давление и масса газа - это вопрос. Впрочем, в установившемся режиме с массой все понятно - та же, что и поступила в КС. А вот давление будет зависеть от температуры этой массы газа, заключенного в этом объеме. Естественно, почти такое же давление останется и в КС к моменту ее герметизации лопастью и последующему открытию для поступления свежей смеси. Давление газа в КС к моменту открытия и будет определять в основном степень сжатия. Потому что повышение степени сжатия после завершения впрыска свежей смеси будет не очень большим. Так как объем КС существенно больше объема свежей смеси. Это для упрощения. В реале конечно нужно будет считать степень сжатия с учетом колебания давления в КС.

Верно ли брать соотношение, например, плоских площадей на таком изображении?  В них косвенно отображается угловой ход по часовой стрелке с учетом формы сравниваемых величин."Площадь хода левой лопасти" составила в этом примере 60см[ch178], а площадь "полости" КС 6,55см[ch178].  Будет степень сжатия 9,16=60/6,55 ?Или следует просто соотнести угловой размер "полости" с угловым размером раздвинутых лопастей?

Неверно. Площадь (объем) КС мало влияет на степень сжатия. В основном на степень сжатия влияет отношение  максимального объема рабочей камеры к ее объему в момент закрытия окна в КС, умноженное на отношение температуры в этот момент в градусак Кельвина к температуре во всасывающей камере.

Ну а объем "полости" можно наращивать в сторону, перпендикулярную чертежу, так?

Конечно. Форму камеры сгорания придется еще долго оптимизировать. Потому что делать ее можно почти любой, просто глаза разбегаются.

 

[georgka]

. А вот ее объем наоборот от степени сжатия не зависит,

Зато степень сжатия зависит от объема выносной КС... В сторону снижения.

 

[ingener]

Зато степень сжатия зависит от объема выносной КС... В сторону снижения.

Нет.
Не зависит (почти) степень сжатия от объема вынесенной камеры сгорания. Точно так же как не зависит степень сжатия в турбореактивном двигателе от объема его камеры сгорания. В обоих случаях давление на выходе компрессора в основном зависит от сопротивления на этом выходе, а не от того объема, куда качает этот компрессор.

 

[ingener]

Подоспело разрешение Виталия Давыдова разместить видео компьютерной симуляции его РЛД с аккумулятором тепла газов из трех внешних камер сгорания:

Все равно не понятно. Хотя там количество лопастей 12, но они сгруппированы по 4 на трех валах. Они там какие-то блуждающие. И клапанов каких-то прыгающих, но в основном постоянно открытых, там до чертиков

 

[georgka]

В обоих случаях давление на выходе компрессора в основном зависит от сопротивления на этом выходе, а не от того объема, куда качает этот компрессор. 

Что-то новое в компрессорной технике... Вы слышали о "мертвом пространстве"? О его влиянии на параметры двигателя.
Поршневой и лопаточный (ВРД) компрессор - разные машины по принципу работы.

 

[ingener]

Поршневой и лопаточный (ВРД) компрессор - разные машины по принципу работы.

И тем не менее если выход поршневого компрессора оставить открытым (как выход в РЛД из рабочей камеры в вынесенную камеру сгорания), то он никогда не сожмет газ до своей геометрической степени сжатия. Степень сжатия газа компрессором будет зависеть от того, как быстро газ выходит из надпоршневого пространства. Просто у поршневых компрессоров всегда есть устройства, перекрывающие ему выход иначе он ничего никуда не накачает. И мы всегда рассматриваем степень сжатия поршневого компрессора в предположении что этот выход закрыт. А у РЛД с вынесенной камерой сгорания выход всегда периодически открывается .

 

[georgka]

ingener!
Объясните тогда , пожалуйста, в чем моя ошибка в решении следующей задачи:
Имеем максимальный замкнутый объем межлопаточного (или надпоршневого) пространства с вынесенной КС - V1=1 л, из него объем КС - V2=0,1 л. Сжатие воздуха осуществляется до соприкосновения лопастей (поршня с головкой), т.е. весь воздух переместится в объем КС .  Для простоты - сжатие по закону рV=Const. Степень повышения давления ПИ1 = Р2/Р1 = V1/V2 = 1/0,1 = 10.
Увеличим объем КС - V2=0,2 л. Тогда V1=1,1 л, а степень повышения давления в тех же условиях составит ПИ2 = 1,1/0,2 = 5,5.
Получается, что степень повышения давления фазы сжатия зависит от объема КС.
После этого в КС можно проводить процесс сгорания топлива по любому закону (V=Const, P=Const или комбинируя), но начальное давление Р2 будет разным. Далее, при открытии КС в рабочее пространство, даление в ней будет снижаться...

 

[ingener]

Объясните тогда , пожалуйста, в чем моя ошибка в решении следующей задачи:Имеем максимальный замкнутый объем межлопаточного (или надпоршневого) пространства с вынесенной КС - V1=1 л, из него объем КС - V2=0,1 л. Сжатие воздуха осуществляется до соприкосновения лопастей (поршня с головкой), т.е. весь воздух переместится в объем КС .  Для простоты - сжатие по закону рV=Const. Степень повышения давления ПИ1 = Р2/Р1 = V1/V2 = 1/0,1 = 10.Увеличим объем КС - V2=0,2 л. Тогда V1=1,1 л, а степень повышения давления в тех же условиях составит ПИ2 = 1,1/0,2 = 5,5.Получается, что степень повышения давления фазы сжатия зависит от объема КС.После этого в КС можно проводить процесс сгорания топлива по любому закону (V=Const, P=Const или комбинируя), но начальное давление Р2 будет разным. Далее, при открытии КС в рабочее пространство, даление в ней будет снижаться...

Фишка в том, что из вынесенной камеры сгорания все газы не выходят, в отличие от обычной камеры сгорания, где она временами связывается с атмосферой через выхлопную трубу. То есть свежая смесь вытесняется из межлопастного пространства в объем, где уже есть давление. Причем объем вынесенной камеры сгорания при слабом охлаждении ее стенок можно делать достаточно большим. Это не приведет к значительным потерям тепла, но значительно улучшит процесс горения. В принципе при большом объеме камеры сгорания можно будет подумать и над штатным детонационным горением, так как основная энергия ударной волны будет рассеиваться на большой поверхности стенок камеры сгорания и очень малая ее часть будет попадать на лопасти. В любом случае объем вынесенной камеры сгорания должен вмещать более 3-5 порций (по массе) газов. Поэтому скачки давления в камере сгорания будут небольшими.

И вообще, РЛД - это не разновидность поршневого двигателя, как думают многие. Это скорее разновидность турбовального двигателя. Во всяком случае он должен быть ближе к нему по многим характеристикам, чем к поршневому двигателю. Потому что скорости в поршневом двигателе ограничиваются допустимой скоростью механического трения деталей,  а в РЛД - скоростью звука. ( если подшипники выдержат)

Я тут вообще сильно уменьшаю объем работ патентным службам. Потому что в среднем в каждом третьем моем сообщении содержатся вполне патентноспособные идеи. Совершенно новые или являющиеся развитием уже оформленных патентов. (патентнозависимые) Но после публикации на форуме запатентовать их уже нельзя.  :-[

 

[Bиктор]

Bиктор писал(а) Вчера :: 22:35:23:
И дальше:от ширины "полости" внутри статора зависит степень сжатия...Поясните ход Вашей мысли, пожалуйста!
...
В основном на степень сжатия влияет отношение максимального объема рабочей камеры к ее объему в момент закрытия окна в КС, умноженное на отношение температуры в этот момент в градусак Кельвина к температуре во всасывающей камере.

Максимальный объем в конкретном примере: 203+16,54=219,54 см[ch179]
Ее объем в момент закрытия окна в КС равен, скажем примерно, 190см[ch179]
Отношение этих объемов: 1,16
Отношение температур примем для примера: 1600К/350К=4,57
Значит степень сжатия расширения равна: е= 5,28 ?

На примере приведены необходимые угловые значения и объемов.

Можно для него и для оборотов РЛД 6000 об/мин сделать проверочный расчет для такой КС, в виде доли выступающего из тороида шара, объемом 16,54 см[ch179] (8% от рабочего хода 203см[ch179]) ?

 

[Bиктор]

так же как не зависит степень сжатия в турбореактивном двигателе от объема его камеры сгорания. В обоих случаях давление на выходе компрессора в основном зависит от сопротивления на этом выходе, а не от того объема, куда качает этот компрессор

Можно выразиться так же, что степень сжатия зависит от противодавления на выходе компрессора?

 

[Bиктор]

Все равно не понятно. Хотя там количество лопастей 12, но они сгруппированы по 4 на трех валах :-/.

Виктор, программку с симуляцией я могу желающим выслать (Виталий Давыдов разрешил) на майл или скайп. На экране собственного монитора лучше видно тонкие линии и мелкий текст.
Есть задатчики параметров, для разного протекания процесса с рекуперацией.  Клапана, как я понял, отбирают горячий газ в начале расширения в аккумулятор тепла...

Но меня больше интересовала вынесенная КС, а не громоздкая рекуперация.
Прислать этот симулятор Виталия Давыдова?