Роторные двигатели - идеи и критика.

[Стриж]

А с точки зрения теории РПД имеют очень существенный недостаток: в них тяжело реализовать самый продуктивный цикл "сгорание при постоянном объеме".
Ибо в отличие от ПД в РПД поршень никогда не останавливается, это ДВС с постоянно "перемещающимися" в пространстве камерами сгорания. Из-за этого невозможно сконструировать КС оптимальной формы (полусферу)
Именно поэтому данный тип ДВС изначально имеет непреодолимый недостаток, мешающий его дальнейшему техническому совершенствованию.

На самом деле все обстоит как раз наоборот, - гораздо удачнее для РД.
Кроме исследований на ВАЗе, были опубликованы исследования проведенные в ВНИИмотопроме при испытаниях их РПД (С.Ю.Иваницкий. Известия ВУЗов. М. 3/1970). Там определили, что время выстоя у РПД в 1,5 раза больше, чем у ПД. У РД  с внутренней огибающей (РД «П», Школьника и т.п) из-за круглого выступа ротора время выстоя еще больше. У данных РД степень сжатия больше ста, это значит, что 90% рабочей смеси вытесняется выступом ротора в КС идеальной полусферической формы, недостижимой в ПД, где в КС 4 гнезда для клапанов и выемки в поршне.
Никакого смысла делать 2-3 секционный РД нет. История техники показывает, что наиболее жизнеспособны простые односекционные конструкции.

 

[МаГент]

Никакого смысла делать 2-3 секционный РД нет. История техники показывает, что наиболее жизнеспособны простые односекционные конструкции.

Не могу согласиться. Как раз история с Маздой показала, что надо применять не менее 2 секции в серийном двигателе. Если бы не усложнение вала, думаю они бы и 3 секции ставили.
Кроме того в ГТД - наиболее эффективной на сегодня машине, тоже процесс разделен на 3 стадии, сжатие, горение, работа. Прям как в 3-х-школьнике 😉

 

[Стриж]

Параметр С - один из главнейших, определяющих остальные параметры РД

Вы абсолютно правы. Но конструкция подобных РД не позволяет выбирать его произвольно. Если мы решаем задачу повышения СС, приходится увеличивать параметр "С". Естественно растут габариты, как и у ПД они растут при повышении СС. Но другого способа геометрия нам не предоставляет. Насколько я ее понимаю. Поэтому я и написал, что не имеет особого смысла обсуждать параметр "С", он фактически определяется нашими требованиями. Если хотим высокую СС, придется иметь большой "лапоть". Это нормально и недостатком не является.

Ваши рассуждения абсолютно справедливы по отношению к РПД  Ванкеля. Там действительно при приемлимом «С» степень сжатия (СС) не выше 10,5. Для дизельной СС требуется уже «С» больше трех, что нереально. А в РД  Грея и т.п. СС не зависит от параметра С и превышает 100.
См. «Судовые роторные двигатели»  Е.И.Акатов и др. Судостроение. 1967. стр.33.

 

[МаГент]

См. «Судовые роторные двигатели»  Е.И.Акатов и др. Судостроение.

Спасибо за ценную информацию. Нигде не могу найти Акатова. Нашел В.С.Бениовича, почитал. А вот Акатова нету. Не подскажете? Для меня это важно сейчас. Или может сможете отсканировать раздел по расчету эпитрохоид?

 

[МаГент]

«Судовые роторные двигатели»

Спасибо за скан. Но мне нужно руководство по расчету геометрии эпитрохоиды и огибающей в связи с параметрами двигателя.
Да, насчет "лаптя", в свете новой информации прихожу к выводу, что большой лапоть "С" выбран для обеспечения возможности размещения газовых каналов в теле ротора, типа газораспределительного механизма.

 

[Стриж]

Никакого смысла делать 2-3 секционный РД нет. История техники показывает, что наиболее жизнеспособны простые односекционные конструкции.

Не могу согласиться. Как раз история с Маздой показала, что надо применять не менее 2 секции в серийном двигателе. Если бы не усложнение вала, думаю они бы и 3 секции ставили.

Делали и 5-6 секций (роторов) на одном валу. РПД имеет равномерность крутьмомента соответствующую 2-цилиндровому ПД. Норма для ПД 4-6 цил. Поэтому увеличивают число секций, несмотря на снижение термического КПД, увеличение уплотняемого периметра в 1,6 раза уже при 2 роторах и т.п. РД Грея имеет равномерность крутьмомента соответствующую 6-цилиндровому V- образному ПД. 2-литровый РД «П» имеет оптимальный для термического КПД объем 1 камеры – 0,666л. РПД обычно не более 0,5л при рабочем объеме в 1л. С уменьшением размеров «цилиндра» растут относительные площади отвода (потерь) тепла.

 

[МаГент]

РД Грея имеет равномерность...

Это конечно отлично! Но в нескольких секциях есть и другие плюсы. Например уравновешенность, отсутствие вибраций, снижение нагрузки на уплотнения. Кроме того если в одной секции реализовать и повышенную альфа и продолженное расширение, то габариты секции естественно существенно вырастут. Не исключаю, что суммарный объем такой секции будет сопоставим с суммарным объемом 3-х секционного Грея, а может и выше. Но при этом уплотнения на первой и третьей секциях могут быть весьма условными, а требования к уплотнениям рабочей секции значительно снижены. В итоге потери на уплотнениях (и их износ) в 3-секционной машине может быть снижен раза в 3-4, или больше по сравнению с односекционной.

 

[JohnDoe]

при этом уплотнения на первой и третьей секциях могут быть весьма условными, а требования к уплотнениям рабочей секции значительно снижены. В итоге потери на уплотнениях (и их износ) в 3-секционной машине может быть снижен раза в 3-4, или больше по сравнению с одной.

Поскольку предложенная схема является практически схемой "компаунд" с объёмным нагнетателем, то нужно учитывать, что объём третьей секции(продолженного расширения) должен быть больше, чем второй. Это вызовет рост периметра уплотнений. Да и простой способ уравновешивания отпадает.
ИМХУ.

 

[МаГент]

Поскольку... 

Хорошее замечание Джон! Но я об этом подумал уже. Как и над решением по кривому валу.  😉

объём третьей секции(продолженного расширения) должен быть больше, чем второй

Если ты имеешь (ничего, что на ты?) в виду больше, чем рабочей секции, то я пояснял уже, что за один оборот вала расширительная секция, как и нагнетательная делают в 2 раза большее количество "рабочих" ходов. Поэтому при тех же габаритах и том же периметре компаунд вполне реализуется. Но после размышления я прихожу к выводу, что варьируя высоту ротора по секциям можно существенно еще улучшить характеристики машины. Тогда да, периметр первой и третьей секций несколько возрастет, но это не критично для этих секций, у них и перепад давления меньше и к повышению потерь газа при низких скоростях они не чувствительны. Поэтому на них можно смело ставить наши любимые лабиринты.

 

[TsAI]

в этой книге, что у Вас, есть такой двигатель - Энидайн. 

Андрей! Скажите мне, какая книга у меня есть, где описан "энидайн"?
Это название, честно говоря, впервые узнал от Вас, (знаю двигатель камминс "максидайн") Если есть возможность - выложите ссылку, схемку, иль чертёж...этого "энидайна".

РПД имеет равномерность крутьмомента соответствующую 2-цилиндровому ПД. 

Или частота подач топлива форсункой в диз.РП Ванкеля, отнесенная к эксц. валу, соответствует одноцилиндровому двухтактнику. Учитывая  высокое значение ном. част. вращ., напр., у R&R n=4500, следует задуматься о том, как и чем будем впрыскивать в дизельный Ванкель. (4500 мин-1 = 75 с-1; это 75 впрыскиваний в секунду)*

*Ванкелем называю РПД с эпитрох., с внутренненей огибающей.

 

[IgIs]

Приветствую всех едино-чаятелей и прогрессо-любов на поприще.
Для любителей экзотических схем привожу сылку- ДВС на основе  двух-винтовой расширительной машины.  По сути дела винтовая турбина в конструкции ДВС.  Авторы утверждают- что такие турбины с сопряженными роторами - весьма просто изготовить, и при нагреве они не будет ни терять геометрии, ни прогибаться на валах в осевом направлении.
http://www.ec-gearing.ru/application.php
Тоже - воходят по признакам в роторные двигатели. авторя утверждают, что это не проточная, а именно машина объемного расширения.

 

[Bulagen]

Тоже - воходят по признакам в роторные двигатели. авторя утверждают, что это не проточная, а именно машина объемного расширения

Да объемного, но с маленькой степенью (потому, что одним и тем же профилем и только по одному измерению).

 

[МаГент]

http://www.ec-gearing.ru/application.php

Как я помню редуктор именно этой конторы планировалось применять для РЛД приснопамятного Ёмобиля...

 

[Стриж]

Сам сказал, а сам подумал, что вообще говоря на этом принципе можно очень интересный двиг забацать! Поставить не 2, а 3 секции друг ко дружке,

Схема 2-3-секционного РД «П» по принципу ТРД (ГТД), т.е. с разделенными компрессорной и «турбинной» секциями осуществима, но возникнут, как и в ТРД, трудности с охлаждением огневой и «турбинной» секций. А в РД расход воздуха в 8 раз меньше, чем в ТРД. (Хотя сжатие в «холодной» секции – это плюс). Один из основных недостатков РПД – горение смеси в одной зоне корпуса, - эту зону не удается нормально охладить. Пробовали даже делать оребрение внутри водяной рубашки.
Делать 2-секционный РД «П» с целью увеличения степени сжатия (СС) не имеет смысла, т.к. у РД «П» схемы с т.н. наружной огибающей СС в одной секции превышает 100 единиц, - на порядок больше чем в РПД Ванкеля. Это позволяет огневому выступу ротора вытеснять свежий заряд в компактную камеру сгорания идеальной полусферической формы. При этом рабочая смесь турбулизируется, что предотвращает детонацию и позволяет повысить степень сжатия теоретически до 17,5 без повышения ОЧ бензина.
При температуре горения рабочей смеси основные потери энергии идут через излучение. Интенсивность излучения пропорциональна четвёртой степени температуры, таким образом, идеальная форма камеры сгорания (КС) — полусферическая. Компактная  КС обеспечивает полное сгорание топлива при максимально возможной температуре (до 3000 град.С) что обеспечивает высокую экологическую чистоту EURO-5.

 

[JohnDoe]

я пояснял уже, что за один оборот вала расширительная секция, как и нагнетательная делают в 2 раза большее количество "рабочих" ходов. Поэтому при тех же габаритах и том же периметре компаунд вполне реализуется. Но после размышления я прихожу к выводу, что варьируя высоту ротора по секциям можно существенно еще улучшить характеристики машины.

Я себе плохо представляю, как реализуется в два раза большее кол-во РХ нагнетательной и расширительной секций, при "сидении" на одном валу, с одной частотой вращения.
Если же варьировать высоту роторов, что вполне логично, то как раз и вылезает проблема уравновешивания. Вполне решаемая, но убивающая "простую" схему типа "ротор 2 в противофазе ротору 1".
ИМХУ.

 

[МаГент]

горение смеси в одной зоне корпуса, - эту зону не удается нормально охладить

Это верно. Для обычного дизеля проблема будет критичной. Но здесь мы планируем процесс с альфа 2.5-3. Следовательно средняя температура в КС снизится радикально. Сейчас трудно сказать насколько, но что существенно - это точно.

Делать 2-секционный РД «П» с целью увеличения степени сжатия (СС) не имеет смысла...

Действительно внешняя огибающая этого РД позволяет в одной секции достичь любой СС. Смысл 3-х секционности в том, что "держать" на апексах СС 20-22 это одно, а 7-8, совсем другое. И самое главное, односекционный РД с большим альфа и продолженным расширением, как показывают расчеты, на 5-10% больше, чем такой же 3-секционный. И к тому же перепад давлений и скорость на апексах у него в 1,5-2,5 раза выше. Все остальные достоинства те же.

 

[МаГент]

как реализуется в два раза большее кол-во РХ нагнетательной и расширительной секций, при "сидении" на одном валу, с одной частотой вращения.

На "пальцах" 😉. Посмотрим на поршневик, для простоты рассуждений. За 2 оборота вала поршень ПД делает 1 полный цикл при 4 тактной схеме. Теперь меняем ПД на поршневой компрессор (ПК). За те же 2 оборота вала имеем уже 2 цикла всас-сжатие. Сравниваем ПД с ПК по расходу воздуха за 2 оборота вала. Очевидно, что ПК всосет в 2 раза больше воздуха, чем ПД с таким же цилиндром. С РД та же схема. Ничего сложного.

 

[JohnDoe]

За 2 оборота вала поршень ПД делает 1 полный цикл при 4 тактной схеме. Теперь меняем ПД на поршневой компрессор (ПК). За те же 2 оборота вала имеем уже 2 цикла всас-сжатие.

Можно и 4 цикла впуск-сжатие сделать, если компрессор переделать под двойное действие. 😉
Но, например, в паровых компаундах вторая ступень была бОльшего объёма сразу, без разбивки по углу поворота. Либо цилиндр большего диаметра, либо 2, 3 и пр. такого же объёма как и в первой ступени. Тогда давление распределялось по второй ступени равномерно. Если же, как я понял, условно, половину впустить в первый цил. второй ступени, а остатки во второй, то очень трудно выдержать одинаковые параметры рабочего тела. Ведь в начале выпуска и в середине, скажем, давления и температуры на выходе из певрой ступени будут отличаться.
ИМХУ.

 

[МаГент]

Ведь в начале выпуска и в середине, скажем, давления и температуры на выходе из певрой ступени будут отличаться

Верно. Однако предложенная мной схема отличается от представленной на рисунке тем, что между секциями образуется небольшое свободное пространство вокруг ротора, которое фактически является микроресивером общим для всех цилиндров. Поэтому скачки и неровности давления, о которых вы говорите, будут в значительной мере сглаживаться. Кроме того ввиду полной симметрии устройства все "цилиндры" всегда будут получать одинаковое количество воздуха. Пусть и за 2 приема. Важнее то, что первая ступень реально может работать компрессором, а 3-я типа компаундом.

 

[JohnDoe]

Однако предложенная мной схема отличается от представленной на рисунке тем, что между секциями образуется небольшое свободное пространство вокруг ротора, которое фактически является микроресивером общим для всех цилиндров.

Можно и так, а можно и "раздвоением" перепускного канала, Важно лишь, чтобы суммарный объём второй мтупени расширения был больше объёма первой. Тогда будет "компаунд".

Важнее то, что первая ступень реально может работать компрессором, а 3-я типа компаундом.

Ну, чисто гипотетически, это аналогично, по идеологии рабочего процесса, оснащению "нормального" ванкеля турбокомпрессором. Турбина= вторая ступень расширения, компрессор= нагнетательная часть. К слову, системы ПД, где турбина отдаёт мощность не компрессору, а на вал двигателя(через редуктор, муфту) называют "турбокомпаундом". 😉