Роторно-лопастной двигатель. Начало.

[Bиктор]

Результирующие силы по мере вращения на каждой из пар лопастей, сидящих на одной и той же втулке (линии красного цвета).

Если есть вопрос, как получена кривая изменения инерционных сил на втулках лопастей и водилах с шатунчиками, - могу пояснить отдельно.

 

[Bиктор]

Проблема РЛД лишь в том, что при современных конструкционных материалах те самые "зверские" крутящие моменты и знакопеременные нагружения существенно снижают ресурсы двигателя. Особенно в диапазоне мощностей двигателей, которые нужны для лёгкой авиации (от 50-ти до 500 л.с.)

Это не я сказал - это слова инженеров-конструкторов-мотористов с "Пермских Моторов", которые давали заключение по РЛД Бориса Михайловича Манжелевского: "в диапазоне мощностей от 500 и выше - обеспечить конструкционную прочность механизма синхронизации можно уже сегодня. При меньших мощностях - НЕ СЕГОДНЯ..."

Эта загадка так и будоражит меня: что здесь играет по закону кубов, а что по закону квадратов?

Что получается с нагрузками на элементы синхронизатора?
Каков там был синхронизатор...?

Синхронизатор харьковчан, оправдавший себя на малых мощностях, будет этим летом испытан на РЛД, расчитанном на мощность около 400лс.
Тем более интересно, что покажут испытания!

 

[ingener]

Из самых насущных проблем РЛД, на мой взгляд, выходит проблема теплонапряженности материалов, - особенно в виду  компактности его теплопреобразующего пространства.Как-то надо сделать так, чтобы его стенки не принимали тепло в себя (подобно двигателю "Элько"), чтобы охлаждение не доставляло "головной боли".

Прямо в точку!

В РЛД тепловой поток в стенки камеры сгорания (часть ротора, в котором происходит горение и расширение) в 8 раз превышает тепловой поток обычного 4-х тактного двигателя. Практически стенки постоянно соприкасаются с высокотемпературным пламенем. И при этом должны иметь подвижное уплотнение с лопастями.

А между тем даже в двигателях водяного охлаждения температура стенок цилиндра уже где-то 150 градусов или более. Предел - 220 градусов. Ясно, что резерва для 8-кратного увеличения теплового потока нет. Материалов, существенно улучшающих теплоотдачу с целью охлаждения, нет. Способов, существенно уменьшающих теплопередачу от газов к стенкам - нет.
Вообще-то вероятно можно по крохам наскрести всего из самых последних достижений технологий, в том числе и искусственно занижая удельную мощность двигателя, чтобы создать работоспособный двигатель с приемлемыми параметрами, использующий традиционное уплотнение, но это требует огромных затрат средств на НИИОКР без гарантии их возврата. Один из вариантов такого двигателя - это высокооборотистый дизель с внешней камерой сгорания, алюминиевым ротором, никасилевым покрытием и большим избытком воздуха. И еще, если все эти навороты применить в обычном ДВС, то возможно он превзойдет созданный РЛД.

А вот если делать ставку на бесконтактное уплотнение и существенно поднять температуру стенок, то есть реальный шанс создать двигатель с параметрами лучшими, чем у обычного ДВС. С использованием большого количества деталей из различной керамики. Пока такой двигатель будет существенно дороже обычного, но дешевле турбовального. Потому что пока все усилия человечества на протяжении многих веков были направлены на развитие "металлических" технологий. Хотя керамические технологии по сложности, энергозатратам и экологичности в принципе более предпочтительны и при массовом использовании должны оказаться дешевле "металлических".
Но если не заглядывать очень далеко, то быстроходный РЛД с бесконтактными уплотнениями в основном изготовленный из жаропрочных сталей тоже должен показать результаты, заметно превышающие результаты обычных двигателей. Затраты на создание такого двигателя относительно невелики, но знания, полученные в результате такой разработки, могут оказаться бесценными.

 

[Андрей Миллер]

Ingener писал: И еще, если все эти навороты применить в обычном ДВС, то возможно он превзойдет созданный РЛД.
   Прямо в точку!

 

[JohnDoe]

Горение в рукописях Эльсбетта называлось "дуотермальным" (двухтемпературным) и особенно подчеркнуто, что у стенок цилиндра вращался слой воздуха без горения.

Этот слой воздуха служил дополнительной термо-ИЗОЛЯЦИЕЙи не позволял уходить полезному теплу в стенки цилиндра,

Т.е. эльбертцы ПОЛНОСТЬЮ подтвердили мои предположения  😀

Согласен, что замедлять сгорание применением рециркуляции (смешиванием отработавших газов со свежим зарядом) и замедлять сгорание вихрем, как это СДЕЛАЛ инженер Эльсбетт, - наоборот нагнетая большой избыток воздуха, - эти два подхода видимо, противоречат друг другу.

Турбулизированная/завихрённая смесь горит намного быстрее чем "спокойная". Излишняя турбулентность может быть одной из причин детонации. Также черезчур высокая турбулизация может вести к плохому/неполному/медленному горению из-за разрывов фронта, т.е. "задувать пламя" вместо его "раздувания".
Заставить вращаться воздушный заряд в РЛД даже проще, чем в классическом ДВС, так что ЭЛКОвский способ это то, что надо. Как я изначально писал - это одно из возможных/вероятных решений проблеммы теплонапряженности РЛД(да и моей схемы тоже, окуда собсно ноги и вырасли) 😉

 

[hab]

@ Bиктор
Виктор, на фотках-сравнении (Ответ #1580) синхронизатор в железе откуда?

 

[Андрей Миллер]

Виктор писал: Однако, на нашей ветке уже заинтересованно рассматривается процесс, в котором фаза вялого начало горенияначинается во внешней КС, вне межлопастного объема. Вялость гарантированного начала горения мыслится обеспечивать остаточными горячим газами увеличенной по объему КС, расположенной неподвижно в статоре, ограничивающем межлопастные пульсирующие объемы с внешней стороны от оси вращения.
   Это напоминает форкамерно - факельное зажигание, если кто то еще помнит, что это такое.
Смысл  форкамерно  –  факельного  зажигания состоит в разумной попытке организовать сжигание бедных смесей при ее (смеси) расслоении, при помощи факела горящей богатой смеси подаваемого из форкамеры в цилиндр двигателя. Точно такой же принцип используется и в двигателе А.И. Костина. Только у А.И. Костина для создания факела используется целый цилиндр богатой смеси, а в форкамерно  –  факельном  двигателе объем  форкамеры  составляет всего 2,5 – 3 % объема цилиндра. Результаты тоже кардинально отличаются.
Дальнейшее можно было бы не объяснять, но есть еще одна проблема  форкамерно  –  факельного  двигателя -  сама …форкамера. 
Форкамера  представляет собой закрытую полость камеры сгорания двигателя, соединенную каналом с камерой сгорания. После выброса факела богатой смеси, в ней и остается …богатая смесь. На последнем этапе сгорания заряда в камере сгорания, расширяющиеся рабочие газы врываются в форкамеру и дожигают  богатую смесь. Однако «аппендикс» есть «аппендикс». Степень турбулизации, газодинамические процессы в двигателе слишком разнообразны. Процесс дожигания смеси не всегда идет так, как надо и нужной гибкостью он не обладает. Это и портит экологические параметры форкамерно  –  факельного  двигателя, приводит к провалу его характеристик.
В. М. Кушуль  рассказывал, что во время испытаний в НАМИ, о которых говорится  в статье «Прогрессивный двигатель или печальная судьба…» специалисты НАМИ постоянно регулировали  форкамерно  –  факельный  двигатель, что бы избежать его проигрыша…
В двигателе А.И. Костина нет закрытых полостей  камер  сгорания,  и их конфигурация позволяет при любых режимах работы двигателя обеспечить гарантированное сгорание смеси по всему  объему камер.

 

[Bиктор]

синхронизатор в железе откуда? 

Из видео:
http://www.youtube.com/watch?v=Bt8PkOPJzHg
http://www.youtube.com/user/Barrystaar?blend=5&ob=5#p/u/2/rF_L2Ulk3i4
(Крайняя ссылка у меня не открылась, может быть у Вас откроется?)

Некий Barrystaar выставил...
В его профиле можно видеть, что видео о РЛД-Ё-мобиля он сам увидел только месяц назад.

Если можете по-английски, то можно ему послать запрос, откуда у него видео с фотографиями синхронизатора.
Я на ломаном спросил у него, как работает механизм, может быть напишет развернутый ответ.

 

[Bиктор]

Заставить вращаться воздушный заряд в РЛД даже проще, чем в классическом ДВС, так что ЭЛКОвский способ это то, что надо

Вячеслав, а как Вы представляете первоначальную раскрутку воздушного заряда в РЛД с круглыми "поршнями" ? Если не секрет 🙂

 

[Bиктор]

Это напоминает форкамерно - факельное зажигание

Если коротко слегка возразить, то надо отметить, что под "внешней КС" РЛД тут, в ветке, имеется в виду полость в зоне ВМТ на статоре, открываемая и перекрываемая концами лопастей, подобно золотникам.
Угловая ширина полости (по повороту) ограничена соображениями рациональных фаз газораспределения.

Эта полость, -глубокая выемка, - полностью открыта внутрь РЛД, - не имеет ни шейки, ни смысла камерности, ни зоны соединительного канальца.
Представление об ее "закрытости" предполагает мгновенное нахождение перед ней "золотника" - конца более широкой (в угловом смысле поворота) лопасти, когда в ВКС "бушуют" горячие или горящие газы.

С таким представлением о ВКС связана частично и  моя надежда на то, что период особенно интенсивного нагрева лопастей будет ограничен только временем прохождения концов сменяющих друг друга лопастей под ВКС.

В то время, как в период расширения газов в "камере" между лопастями, средняя температура газов УЖЕ существенно ниже температуры горения в ВКС и температура эта резко падает вместе с уменьшением давления в увеличивающемся объеме расходящихся лопастей.

То, как ее обрисовал Виктор (ingener) и как понял я, ВКС больше похожа на маленький ресивер, с "квантованной" подкачкой свежих порций воздуха и топлива в горячее пространство с одного конца, наподобие топки, из которой отбор горячих газов также производится порциями, но уже с другого "конца" по ходу лопастей.

Думается, что турбулизация содержимого ВКС и колебания давления в ней на таком "старт-стопном" изменении замыкаемого объема будут недалеки от таковых в процессе Костина...

 

[Андрей Миллер]

Виктор писал: То, как ее обрисовал Виктор (ingener) и как понял я, ВКС больше похожа на маленький ресивер, с "квантованной" подкачкой свежих порций воздуха и топлива в горячее пространство с одного конца, наподобие топки, из которой отбор горячих газов также производится порциями, но уже с другого "конца" по ходу лопастей.

Думается, что турбулизация содержимого ВКС и колебания давления в ней на таком "старт-стопном" изменении замыкаемого объема будут недалеки от таковых в процессе Костина... 
  В этом и дело, что маленькая. Получается чистая форкамера со всеми ее недостатками. У двигателя Костина роль форкамеры играет целый цилиндр с богатой смесью, который и производит факел большой мощности. Затем из цилиндра в котором этот факел выжег всю бедную смесь начинается обратное истечение газов, которые турбулизируют оставшиеся несгоревшие газы в цилиндре с богатой смесью. В этом вся фишка....
Такое возможно только в двух роторах (цилиндрах), потому что это обепечивает необходимое разделение процессов. В одном цилиндре (роторе) это невозможно...

 

[Bиктор]

К слову о "факельности" горения.
Его интенсивность уступает пульсационному горению, в котором "гуляют" акустические волны:
http://aeromach.ru/tehnologiya_pulsiruyuschego_goreniy

 

[Bиктор]

У двигателя Костина роль форкамеры играет целый цилиндр с богатой смесью, который и производит факел большой мощности. Затем из цилиндра в котором этот факел выжег всю бедную смесь начинается обратное истечение газов, которые турбулизируют оставшиеся несгоревшие газы в цилиндре с богатой смесью. В этом вся фишка.... 

Интересно, как заполняются два параллельных соединенных сверху цилиндра в процессе Костина, с двумя параллельно движущимися поршнями вниз?
Не могу еще представить, как широкая перемычка между цилиндрами препятствует всасыванию богатой смеси кроме "правильного цилиндра" также и в параллельный цилиндр тоже...

 

[Андрей Миллер]

Виктор писал:Не могу еще представить, как широкая перемычка между цилиндрами препятствует всасыванию богатой смеси кроме "правильного цилиндра" также и в параллельный цилиндр тоже... 
   Все просто, на каждый цилиндр работает свой карбюратор (их два) с разными регулировками и специальным механизмом взаимоддействия заслонок.
При впуске в один цилиндр идет одна смесь, в другой другая или чистый воздух на ХХ. При впрыске все еще проще...
При ходе сжатия, из за разности степеней сжатия в "бедный" цилиндр  из "богатого" ничего  не попадает. Наоборот оттуда поступает бедная смесь в богатый цилиндр, где начинается сгорание топлива от свечи зажигания. Потом, давление в богатом цилиндре повышается настолько, что начинается истечение горящего топлива в виде подвижного факела, который, как установлено многочисленными исследованиями, способен выжечь смесь любого состава...Потом процесс разворачивается в обратную сторону и происходит турбулизация богатого цилиндра...

 

[Beatle]

Раскрутили в программе двигатель до 5000 об/мин.
Консольное крепление лопастей нафик не выдерживает.
Я думаю, с этой же проблемой столкнулись и ё.

Пришлось выдумывать новый способ крепления.

Кстати, ё говорят, что пока они еще хотят сделать этот двигатель. Но не в первой серии ё-мобилей.

 

[Bиктор]

Пришлось выдумывать новый способ крепления.

Макс, показать другой способ можете?

 

[Beatle]

@ Bиктор

Виктор, завтра.
Сегодня уже сил практически нет.
К тому же новый способ так же еще не испытан программным путем.

 

[Bиктор]

из за разности степеней сжатия в "бедный" цилиндр из "богатого" ничего не попадает

У нас на ветке уже появлялось изображение по японскому патенту РЛД, где есть два ротора по-соседству.

Видимо, и в них можно сделать степени сжатия во взаимодействующих камерах разными.

А сколь существенным должно быть различие степени сжатия "соседей" для процесса Костина?

 

[Bиктор]

Виктор, завтра.
Сегодня уже сил практически нет.

Хорошо!
Упомяните пожалуйста потом, к чему относится просимулированная скорость вращения 5000 об/мин:
- к выходному валу Вашего синхронизатора или к лопастям?

 

[Bиктор]

Андрей, посмотрите мой совет в личке, как можно цитировать... Может быть пригодится 🙂

Aндрей, у Вас есть какие-нибудь методики теплового расчета по процессу Костина для общего пользования?