Роторный двигатель братьев Чантурия

[RVD]

Здравствуйте Григорий.

Вы просили,  отвечаю. Данный класс роторных двигателей с выдвижными лопатками в камеру сгорания известен давно, наиболее близкий аналог к Вам, двигатель Колетти. Период появления подобных конструкций, примерно начало 19 века.

Какие особенности. Выдвижные лопатки в камеру сгорания испытывают боковые усилия , либо от действия давления сжимаемого воздуха, либо от действия газов, и то и другое для них смертельно. От больших давлений газа возникает  значительное усилие на  стенки ротора, вдоль которых скользит лопатка, силу газов ничем нельзя скомпенсировать, только снижением трения лопатки до "нуля". Нужно снижать величину трения, чем?, только маслом намазанным на лопатки. Тогда как масло  изолировать от камеры сгорания не представляется возможным, чтобы Вы не делали, хоть гнкли лопатки по радиусу их качения. В любом случае Вам на выдвижные лопатки потребуется ставить маслосьемные и компрессионные "кольца". Но ведь лопатка сама по себе тонкая, ей еще только системы уплотнений на ней самой и ее гранях не зватало. В целом, система не герметична от картера, и от соседних камер, все грани не уплотнишь, да это просто не возможно.

Что еще, сложная кинематика привода лопаток. Она просто не выдержит выдергивания горячих лопаток из камеры, в которой температура свыше 2000 цельсия. Да и при такой температуре закоксуется любая смазка. Без смазки механический КПД будет не выше 40%, со смазкой, не выше 60%.
Ну и мой прогноз, даже если Вы такой двигатель построите, ожидаемый ресурс до момента заклинивания (мое любимое слово) составит на номинальной нагрузке не более двух минут.

 

[georgii-2]

Странное дело. Если брать по пунктам, то слишком много несовпадений в критике. Вроде как второпях писалось.

1. "Тогда как масло  изолировать от камеры сгорания не представляется возможным..."
Дык,когда лопатка напротив КС, она же задвинута и масляные полости от неё даже дальше,чем у поршневых. Плюс наличие "колец".

2. "Но ведь лопатка сама по себе тонкая..."
Где же она тонкая-то? 12 мм, это далековато от лопатки Зиловского-Кразовского -)) насоса ГУРа. Вроде как на два порядка прочность-то выше.

3. "В целом, система не герметична от картера, и от соседних камер, все грани не уплотнишь, да это просто не возможно..."
Так и во многих моторах вентилировать картер приходится, особенно с лабиринтным уплотнением, с отделением маслица, решаемая проблема-то.

4. "Что еще, сложная кинематика привода лопаток. Она просто не выдержит выдергивания горячих лопаток из камеры, в которой температура свыше 2000 цельсия..."
Вроде нет такого процесса в сём движке.

Другое дело, просчитать более-менее реальные давления в процессе выдвижения лопаток и силу трение при этом, было бы чем-то конкретным. Вот это хотелось бы услышать. Да и с этой проблемкой побороться не грех.

Уж извините, Kanonier, не стерпел, вмешался  🙂.

 

[RVD]

Ну а как правильно писать имя, Георгий или Григорий ?

Ваш тип двигателя, вещь известная. Выдвижные лопатки в камеру сгорания не работают ни при каких условиях - велики потери на трение, плюс коксование масла, вещь неизбежная. Толщина лопатки в 10 мм. для газов, это ничто, их согнет в "дугу".

Я Вам дам совет как ликвидировать потери на трение. Анализируя когда-то этот тип двигателя, пришел к выводу, что прижим лопатки к корпусу можно полностью убрать.

Представте себе, что у Вас вращается шиберный насос (ведь у Вас почти тоже самое), и на той же оси второй, шибера камер парно объеденены. Первая камера для работы с газом, а вторая заполнена маслом. Во второй камере шибер трется о стенки, "плавая в масле", а в первой не касается стенок. Здесь конечно будут перекосы лопаток. Если и справа и слева от газовой камеры поставить по камере  заполненными маслом, то лопатка станет похожа на букву Ш. А если вместо поступательного движения лопаткам придать качание, то две качалки в масляных полостях дадут бесконтактное изменение лопатке, которая будет воспринимать только газовые силы....


Улавливаете ?

 

[georgii-2]

Так понял, что Вы обращаетесь к Kanonier зная его имя, то есть в данном случае Григорий, поэтому и извинился перед ним считая его Григорием.
Меня же зовут, естественно Георгий, это видно и по нику. А по цифре можно догадаться и про отчество -)).
Схемку Вашу разберу попозже, когда будет время, да и Kanonier подключится, надеюсь, к тому времени.
Насчёт "согнёт лопатку", просто провёл аналогию с насосом Гура, учитывая многолопастность его т.е. постепенное нарастание давления на лопатках. Не получается, должна выдержать. Особенно учитывая тот факт, что при максимальном давлении выдвижение лопатки минимально.
Здесь именно надо считать или хотя бы сравнивать с известным аналогом.

 

[RVD]

Вы конечно можете поставить на ротор хоть сколько лопаток, смысл от этого все равно не изменится, ни одна из них долго не проживет.

 

[Kanonier]

Вот и избиение по серьезному началось, и это хорошо.

Georgii -2 в принципе ответил. Лопатка в роторе, в направляющих, масло под давлением, условия смазки и охлаждения значительно лучше чем у поршня. На выходе канала уплотнения и естественно маслосъемные элементы. На стенках цилиндра поршня масла не меньше (а может и поболее) остается. Так, что можно считать лопатку относительно ”сухой”.

От больших давлений газа возникаетзначительное усилие настенки ротора, вдоль которых скользит лопатка,

Видно описка, имеется в виду профильный участок статора (корпуса). А вот тут, и играет свою роль привод. Выдвижение лопатки связана с углом поворота ротора (она на привязи, и без элементов уплотнения, грани не дотрагиваются до стенок полостей).

Еще надо учитывать то, что рабочая лопатка выдвигается  только в рабочую полость (специализация). Отсюда после прогрева двигателя, можно учесть тепловое расширение полости и лопатки, и получить минимальные зазоры (то чего не сделаешь в РЛД или  вВанкеле, а в поршне кстати можно –избавится только от боковой –крейцкопф).

Изгибающий момент- да это серьезное испытание и ведет не столько к заклиниванию, сколько раздолбывает направляющие. Тут еще может быть и вибрация лопатки, вроде камертона (а может и не быть).  Но преимущество, постепенное выдвижение лопатки. Тогда  максимальная сила давления на лопатку, будет кратно в 2,5 - 3 меньше для приведенных значений поршневого ( по мере выдвижения увеличивается площадь, но и увеличивается объем –давление падает).

Лопатка довольно толстая и имеет значительную опорную часть даже при полном выдвижении.   



Смазка в условиях однонаправленного движения всегда гемморой, но можно использовать простейшее средство – на лопатке делаем поперечную бороздку (глубина последней определяет нужное количество масла).  И когда лопатка находится в теле ротора, бороздка заполняется маслом, а при выходе центробежная сила сбросит масло на стенки полости.
Далее  к сожалению в коллектор. Есть и более сложный вариант –лопатка ведь может быть относительно пустотелой, но тут еще нужно додумывать. Вот попытки организовать смазку чистым маслом.

 

[RVD]

Лопатка довольно толстая и имеет значительную опорную часть даже при полном выдвижении.   

Это субъективная точка зрения, никакого отношения не имеющая к реальности. Любая пара трения соприкасающаяся с раскаленными газами не живет долго, тем более, что лопатка, еще должна передавать крутящий момент на вал.

 

[Bиктор]

пара трения соприкасающаяся с раскаленными газами не живет долго, тем более, что лопатка, еще должна передавать крутящий момент на вал

Несколько "посторонний" данной ветке тип шиберно-лопаточного ДВС успешно работает в нескольких домашних мини-электростанциях.
Автор - немец, я его лично по майлу спрашивал, как идут дела с бизнесом http://www.rotatorque.com/
Лопатки он сначала делал целиком из графита, но дороговизна такого ДВС не способствовала привлечению заказчиков. Потом он ограничился графитовым покрытием лопаток. Человек дела - он никаких "страшилок" об изгибных страданиях лопаток не рассказывал. Однако, о сниженном перепаде давления газов, имеющихся по обе стороны отдельной лопатки - говорил. Это логично следует из схемы и отмахнуться от этого нельзя. Телефон для серьезных вопросов Маркус указал...

 

[Bиктор]

На мой взгляд, с уплотнениями, охлаждением и смазкой лопаток при воплощении рассматриваемого изобретения всплывут "мелкие проблемы".
О такие скрытые проблемы сильно "споткнулся" австралийский бизнесмен, югославский изобретатель Ральф Сарич, автор нашумевшего в 1974г орбитального лопаточного ДВС.
Лопатки в его двигателе тоже были лишены сил прижатия к статору, а скользили в роторе...

 

[georgii-2]

Вот и избиение по серьезному началось, и это хорошо.

И не расчитывайте на серьёзное. Подначивать есть мастера, но не более.
Анекдоты про загнутие лопаток не стоит лепить тем, кто с гидравликой занимался поболе многих практически.
Не буду пока говорить о своём опыте, а скажу всего лишь о состоявшемся сегодня разговоре с человеком, который как-то дал насосу Зиловского Гура за 200 очей. Такого и я не делал - :🙂. Так вот - корпус конечно лопнул, но вот ротор с лопатками был поставлен ничтоже сумняшеся в другой корпус и продолжил свою карьеру  🙂.
Чтобы у этого насоса гнулись лопасти, никто и слыхом не слыхивал, конкретная чушь.
Поэтому прошу Kanonier, дайте-ка размер выхода лопатки при её толщине 12 мм.
Просчитаем по аналогии, обойдёмся без эпюр от гуру, что в общем-то и невероятно.

Любая пара трения соприкасающаяся с раскаленными газами не живет долго, тем более, что лопатка, еще должна передавать крутящий момент на вал. 

А из чего это следует в отношении данной конструкции?
Будем на невнимательность ссылаться или как? Впрочем, здесь просто не отвечают в таких случаях.

Что, разве непонятно, что сторона обращённая к КС будет испытывать нагрузку внизу и эта часть лопасти никак не контактирует с газами, просто не доходит до них?
Обратная же сторона будет принимать нагрузку вверху, но опять же никакого контакта с раскалёнными газами иметь не будет.

Ну, и ещё вопрос к Kanonier - есть мысли по предложенному концевому уплотнению? Есть довольно много вариантов в сём принципе.

Ну, и про орбитальный - слышали, с самого начала создания следили. Сложновато, но ведь летали и ничего! Мужика просто задавили конкуренты, вот и все дела. Опасная для них вещица была, ему просто не хватило средств довести до ума этот движок - один против всех стоял.

 

[Андрей Миллер]

Человек дела - он никаких "страшилок" об изгибных страданиях лопаток не рассказывал. Однако, о сниженном перепаде давления газов, имеющихся по обе стороны отдельной лопатки - говорил. Это логично следует из схемы и отмахнуться от этого нельзя.

Такой двигатель вполне работоспособен, если не говорить о частностях и параметрах. Знал много подобных работающих конструкций.
Кстати, Виктор, у Сейрича так же не было больших проблем. Лет 15 назад, мой знакомый из ЛИАПА был в Австралии и встречался с ним и ездил по многим другим фирмам. Рассказывал много интересного. Просто вкладываться в орбитальный никто не стал. Преимущества только в размерах и массе, а все остальное - недостатки.
  В те времена Сейрич уже делал двухтактники с пневмовпрыском, которые он в память об орбитальном назвал Орбитал...

 

[Kanonier]

Согласен, пора приводить хоть какую -то цифирь.
По тепловому расчету данные - приведены для двигателя  D рот. – 280 мм.  Рабочая лопатка – максимальное выдвижение 50 мм, и высота 100 мм, отсюда имеющую максимальную площадь 50 кв.см. (соответствует поршень D- 80 мм.). Объем компрессионной полости – 400 куб. см .  Четыре пары лопаток.
Легко сравнивать, стандартное значение большинства поршневых ДВС.

Коэффициент избытка воздуха  [ch945] =1,4
Степень  сжатия – [ch949] = 14
     
  Степень последующего расширения
            [ch948] = 18,2
    
Удельный эффективный расход топлива
          ge  = 167,79 Г/ кВт*ч

Часовой расход топлива   
         GT = 15,65 КГ/час

Эффективный КПД
        [ch951]е = 0,49


Эффективная мощность двигателя 1500об/мин         
              Ne = 93,3 кВт   (126,9 л.с.)

Крутящий момент двигателя
      MКР = 697,5 Н*М

 

[georgii-2]

Ё-маё! Ну, простейшее сравнение лопатки насоса ГУРа и лопасти -
Допустим, для упрощения, длина лопасти насоса ГУРа 100 мм, выдвигается, убей меня бог лопатой, не помню то ли на 7, то ли на 8 мм. Возьмём 7. Толщина 2 мм. Давление 75 атм(для упрощения), распределена на 2,5 лопасти, итого 30 атм.
Выдвигаем не на 7 мм, а на 50 мм, т.е. площадь стала в  7.42 раза больше и даем давление в три раза больше (чего на самом деле в данной конструкции никогда не будет). Итого, увеличение нагрузки в 21.426 раз.
Толщину  лопасти увеличиваем до 12 мм, т.е. в 6 раз.
Соответственно, усилие её на излом увеличилось в 36 раз.
Запас прочности - 36/21.426 =1.68.
На самом деле запас, конечно гораздо больше.
С чего бы ей гнуться?
Можно и сравнить как в простейшей задаче сопромата про балку, от увеличения длины балки, прочность падает линейно, от увеличения толщины или высоты, как удобнее так и называйте - увеличивается в квадрате.

 

[RVD]

То что Вы Георгий утверждаете, нуждается в проверке. Любая идея должна быть проверена на практике, если этого нет, то и говорить о преимуществах Вашего двигателя преждевременно.

Со своей стороны я ничего не должен доказывать, так как доказательства должна представлять сторона, которая продвигает свой "товар". Доказательства типа: лопатка толстая, поэтому она не будет гнуться неубедительны; точно также  неубедительны аргументы об отсутствии коксования масла. Лопатка, на поверхности которой находится масляная пленка и с которой соприкасается пламя с температурой около 2500 гр. С не может не закоксоваться, и не может не перегреваться из-за отсутствия теплосьема, также как и от отсутствия в ней системы охлаждения.

За всю историю техники, двигатели, которые имели выдвигаемую систему заслонок в камеру сгорания не нашли распространенения. Двигатель Рауля Сэйрича был "похоронен" не конкурентами, а а недостатками самой конструкции. Проще всего собственные недочеты свалить на кого-нибуть, так обычно и происходит.

 

[georgii-2]

Со своей стороны я ничего не должен доказывать, так как доказательства должна представлять сторона, которая продвигает свой "товар". Доказательства типа: лопатка толстая, поэтому она не будет гнуться неубедительны

То бишь сопромат в глазах нашего критика недействителен - колы кажу погнэться, то и погнэться.
Нет уж, будьте любезны свои утверждения чем-то подкреплять или уж так и говорите, что это просто Ваше личное мнение, ничем пока не подкреплённое.
Только тогда, стоит ли разводить флуд?
Ещё просьба к Kanonier - назовите, пожалуйста максимальное давление, (приблизительно, но с запасом) которое может получиться при максимальном выдвижении лопатки.
Хотя в общем-то это будет ответ не на критику, а на что-то смахивающее на слегка прикрытое издевательство.

Лопатка, на поверхности которой находится масляная пленка и с которой соприкасается пламя с температурой около 2500 гр. С не может не закоксоваться, и не может не перегреваться из-за отсутствия теплосьема, также как и от отсутствия в ней системы охлаждения.

Тоже самое - критика как плевок, правда, как всегда, мимо. В точку попасть-то нельзя ведь.

Половина лопатки, в нижней части, обращённой к КС (допустим - не я ведь автор), имеет зону смазки высотой 20мм, выше - маслосъёмные, затем компрессионные элементы. В задвинутом положении только нижние 20 мм выдвигаемой части лопатки будут в этой зоне, а верхние 30 мм получат только небольшую часть смазки с компрессионных и маслосъёмных элементов.
Вы когда нибудь видели закоксованное зеркало цилиндра в поршневых? Здесь, та же картина - закоксовываться может только верхняя узкая полоска лопатки, что выше компрессионного элемента, т.е. как и в поршневых.
Опять на невнимательность ссылаться будем, по причине возраста, например?
Что касается перегрева лопаток, прошу Kanonier, если строили предварительные диаграммы, назвать приблизительно какая температура с такой степенью расширения должна быть на выходе ( ведь значительно ниже!) и какая должна быть теперь и средняя температура газов.
Что-то наш рецензент подзабыл разницу (или опять плохо видит) между алюминиевым поршнем и тем из чего лопатки.

 

[georgii-2]

То что Вы Георгий утверждаете, нуждается в проверке. Любая идея должна быть проверена на практике, если этого нет, то и говорить о преимуществах Вашего двигателя преждевременно.

Интересно, из  чего следует, что это мой двигатель?
Травку курим?

Другое дело, что не против в случае доведения до железа сего движка выдать что либо из своих заначек изобретателя, которые в общем-то десятки лет пропадают зазря.

 

[Kanonier]

ак как доказательства должна представлять сторона, которая продвигает свой "товар".

Согласен.  Надо учесть еще, что максимальная сила давления будет при выдвижении  лопатки около 40 мм (далее увеличение объема и падение давления будет расти быстрее, чем увеличение площади) и при этом в 2,8 раза меньше, при прочих равных, чем у поршня ( там максимальное давление и по всей площади).

А теперь данные-  напряжение в лопатке (в зоне  выхода из канала) – 119 МПа,  Ст 3 -
G т =240 МПа ( более чем двойной запас, и не самый крутой материал, можно делать пустоты),   наибольший прогиб лопатки 0,03 мм.

И это надо учесть, что СС-14, и максимальное давление в конце сгорания 11 МПа. 

Я даже не успел ответить. Спасибо Georgii -2, более чем !!!  Ну добавлю, что маслосъемные элементы легче разместить в неподвижном (относительно) канале, чем на болтающемся поршне.
Температура конца сгорания
                Tz = 2266 С о
Температура конца расширения
920 С о

 

[Kanonier]

За всю историю техники, двигатели, которые имели выдвигаемую систему заслонок в камеру сгорания не нашли распространенения. Двигатель Рауля Сэйрича был "похоронен" не конкурентами, а а недостатками самой конструкции. Проще всего собственные недочеты свалить на кого-нибуть, так обычно и происходит.

RVD я так и не врубился, что за лопатки лезут в КС. Где вы это увидели?

А двигатель Сейрича, так опять изменение объема,- в основе кулачек динамического замыкания.

Ну не будет сколь нибудь значительный ресурс у такого двигателя. Ну если только супер материалы с невообразимо малым трением. Ну так это в будущем. 

 

[RVD]

"georgii-2 "

Вот что уважаемый, если будете себе позволять и дальше по хамски разговаривать, то мы с беседы переключимся в режим забивания под самую шляпку. Если же Вам нравится общаться по собачьи, лаючи, то я просто отсюда выйду, и обтирайте себя собственными слюнями сколько хотите.

 

[RVD]

" Kanonier"

Раз Вы лопатками отсекаете одну камеру сгорания от другой, значит на них действует и давление и температура. Давление прижимает лопатку к стенке, и лопатка и стенка горячие, на их поверхности (что выше колец) нет масла. Так вот, сочетание температуры и давления, да хоть на малую площадь, на которой отсутствует смазка приведет к значительным потерям на трение. Такие конструкции были, и остались только в маслонасосах, или ротационных компрессорах. Да и потом подвижные, да еще и квадратные камеры сгорания не лучшее место преобразование тепла в работу.