Свободно-поршневые генераторы газа и компрессоры.

[Владимир Александрович]

Электроклапаны тоже потребуют охлаждения,

     Они обдуваются всасываемым в компрессорную полость воздухом.
   

 

[Владимир Александрович]

Вы хотите реализовать нечто напоминающие цикл Миллера, только для компрессорной полости?

Да, именно так. Экономичность такого способа регулирования мощности СПГГ высока и на частичных режимах удельный расход топлива у него будет не намного хуже экономичности номинального режима.

 

[ВС.]

А когда в натуре запиз...чи ... те энтот турбохлополет, с электроклапанами, бортовой АСУ и прочими няшками?

 

[Владимир Александрович]

У бескомпрессорного ЭКИП-овского СПГГ такая же удельная мощность как и у лучших ГТД ~ 0.05-0.08 кг/квт.
Про кпд, не стоит и вспоминать.

    Это пока завления не подкрепленные на опытной установке. Указанные Вами цифры не достигнуты даже в подъемных ДТРД вертикально-взлетающих самолетов, где из них выжато все. Приведенные цифры явно не реальны для агрегатов пульсирующего действия.
     Это не означает, конечно, что не надо стремится к улучшению этих характеристик. Резервы есть большие.

 

[JohnDoe]

И без постройки такого СПГГ былоя ясно, что это самый неэкономичный способ регулирования. У В.К. Кошкина есть анализ экономичности разных способов регулирования.
Дроссель - это сопротивление, преодолевая которое компрессор тоже затрачивает значительную работу в зависимости от степени дросселирования. Поэтому такой СПГГ на частичных режимах становится очень неэкономичным.

То, что дроссель самый неэкономичный ясно уже давно, даром что-ли от него всё время пытаются избавиться, но вопрос был просто о принципе. Т.к. дроссель регулирует кол-во воздуха, поступающего в компрессор. Как и нагнетатель, предложенный мной, т.е. по-сути это такой "активный дроссель" 🙂

Вы добавляете еще внешний наддувный агрегат, который пока неизвестно откуда берет мощность.

Почему "неизвестно"? Я же написал - от генератора, приводимого во вращение турбиной СПГГ, т.е. отбирающим на себя часть полезной мощности(как и многие другие устройства в тех же вальных ДВС, да и в СПГГ тоже).
Возможно, генератор можно запитать от доп. турбины(т.к. всё давление в одноступенчатой турбине сработаться не может) или получить энергию от термоэлемента Пельтье(Анатолию привет! 😉), пьезогенератора и т.д.

На номинальном режиме получим супер наддутый СПГГ, требующий внешнего источника мощности для привода отдельного нагнетателя.

В этом и смысл - изготовить СПГГ способный работать в безнаддувном режиме на ХХ, а повышать и регулировать мощность степенью наддува не заморачиваясь управлением клапанами. "Супер наддудый СПГГ" тоже не проблемма, насколько я понял из Ваших же сообщений, наддув в 6 и даже выше атм. в СПГГ был уже реализован. Затык в регулировании мощности. Я предложил один из возможных выходов. Можете рассматривать мой вариант как этакий ГТД где в качестве КС используется СПГГ. Это откроет возможность создать малоразмерные установки, перекрыв тот сегмент, где ГТД проигрывают, при этом режимы работы такого симбиоза будут значительно шире, чем у ГТД, при, по меньшей мере, таких же показаниях удельной мощности, а по расходу возможно и лучше. :IMHO

 

[georgii-2]

.... Указанные Вами цифры не достигнуты даже в подъемных ДТРД вертикально-взлетающих самолетов, где из них выжато все. Приведенные цифры явно не реальны для агрегатов пульсирующего действия...

Само собой движок Томагавка и близко не стоял к указанной цифре. Как по весу, так и по кпд. Тем более вернО утверждение о должном месте западных БПЛА.
Какие параметры ЭКИП-овского СПГГ по Вашему нереальны?
И кто мешает применить схему поэффективнее?
В этом деле вообще нет нерешаемых проблем, другое дело кто и как их будет решать.
И будет ли вообще.

 

[JohnDoe]

Да, именно так. Экономичность такого способа регулирования мощности СПГГ высока

Но этот способ будет обладать теми же недостатками, что и в КШМ. Например выигрышь будет меньше, чем мог бы быть, за счёт определённого процента возросших насосных потерь, ведь сначала воздух засосалов компрессор, а затем часть его выкинуло обратно во впускной коллектор, а это "потерянная" работа. Можно её несколько уменьшить, снабдив впускной коллектор/ресивер автоматическим клапаном(лепестковым, например), тогда, при обратном "выдохе" клапан закрывается из-за возросшего внутри давления и это давление/работа частично возвратится в цикл на следующем такте впуска.
Но и моё предложение считаю перспективным. 😉

 

[georgii-2]

С позиций сегодняшнего дня рисунок самолета с СПГГ в представленной компоновке ценности не имеет. Современные крылья дозвуковых самолетов уже значительно тоньше и размещение СПГГ в объеме крыла не представляется 

Позиции, как и схемы разные бывают, ещё пока помню Бартини, Москалёва.

...Тем более, включение СПГГ с несущую систему крыла в качестве силового элемента любая техническая экспертиза отнесла бы к недопустимым инженерным решениям.Корпус СПГГ итак нагружен полным комплектом внутренних сил, а Вы еще хотите нагрузить его силами, действующими на летательный аппарат. Зачем? 

Таким экспертам, по моему мнению, приговор должен быть такой - развод и никакой женитьбы, пока сопромат не пересдашь. И чтоб в дальнейшем не совался в конструкторы.

 

[georgii-2]

JohnDoe писал(а) Вчера :: 20:57:15:
Видимо Георгий имеет ввиду продолженное расширение.
Продолженное расширения внутри СПГГ для него не актуально.

Смотря на целевое назначение. В СПГГ над этим ещё никто не занимался, увы. Целина, и скоро кустами зарастёт  🙂.

 

[Владимир Александрович]

Почему "неизвестно"? Я же написал - от генератора, приводимого во вращение турбиной СПГГ, т.е. отбирающим на себя часть полезной мощности(как и многие другие устройства в тех же вальных ДВС, да и в СПГГ тоже).

       Отбираемая от турбины мощность на наддувный агрегат будет того же порядка, что и мощность поршневого компрессора. Смысл получения полезной мощности на турбине сводится на нет.
       Ведь основная идея, напомню, цикла СУ СПГГ+турбина заключается в том, что вся эффективная мощность рабочего цилиндра поглощается поршневыми компрессорными полостями, а вся внешняя полезная работа получается только за счет срабатывания  потенциала газового потока, покидающего СПГГ и попадающего на в турбину (адиабатная мощность).
         

В этом и смысл - изготовить СПГГ способный работать в безнаддувном режиме на ХХ, а повышать и регулировать мощность степенью наддува не заморачиваясь управлением клапанами. 

         Из всего сказанного должно быть понятно, что использовать отдельный наддувный агрегат ничего не делая с компрессорными полостями нельзя, т.е. их надо убирать. Брать мощность на выполнение своей функции отдельный наддувный агрегат должен от рабочего цилиндра через электропреобразователь, а не от генератора турбины.  Потом взглянем на все это нагромождение и поймем, что управлять впускными клапанами во много раз легче при нынешних возможностях электронных процессоров. Тем более это касается малоразмерных СПГГ авиационного типа.

 

[Владимир Александрович]

Какие параметры ЭКИП-овского СПГГ по Вашему нереальны?

     Параметры чрезвычайной мощности в 880кВт для данной размерности я оцениваю как сильно завышенные.

И кто мешает применить схему поэффективнее?

    Это у них надо спросить, что им мешает.

   

 

[Владимир Александрович]

Но этот способ будет обладать теми же недостатками, что и в КШМ. 

    И тем не менее этот способ идет вторым по уровню экономичности после способа изменения производительности компрессора путем регулирования его мертвых объемов.

 

[Владимир Александрович]

Таким экспертам, по моему мнению, приговор должен быть такой - развод и никакой женитьбы, пока сопромат не пересдашь.

       Сопромат здесь пока не причем. Есть понятие "Идеология конструирования". В ней концентрируется весь опыт рационального выбора инженерно-технических решений.
       В 2003 году Александр Крайнев даже красочную монографию выпустил с таким названием: А.Ф. Крайнев "Идеология конструирования" Машгиз 2003г. Ценнейшая кладовая технических знаний по всем направлениям и видам устройств механики. Она содержит систему принципов, тенденций и идей совершенствования конструкций объектов искусственного мира. Я ее купил прямо в редакции.
       Человек, который досконально проработает эту книгу может стать отличным конструктором в своей области. Тираж, правда, был очень маленький - 2000экз. Но я думаю он не последний. Такие книги легко могут выдержать ряд изданий.

 

[georgii-2]

georgii-2 писал(а) Сегодня :: 01:23:45:
Какие параметры ЭКИП-овского СПГГ по Вашему нереальны?
==================================================
Параметры чрезвычайной мощности в 880кВт для данной размерности я оцениваю как сильно завышенные.

Как говорится, сбросьте газ до параметра Томагавка и летите дальше  🙂.

Это у них надо спросить, что им мешает.

Им оно надо?

georgii-2 писал(а) Сегодня :: 01:46:53:
Таким экспертам, по моему мнению, приговор должен быть такой - развод и никакой женитьбы, пока сопромат не пересдашь.
Сопромат здесь пока не причем. Есть понятие "Идеология конструирования". В ней концентрируется весь опыт рационального выбора инженерно-технических решений. 

А если об идеологии, то большие суда так и строят, вокруг двигателя.
Всю жизнь, между делом и конструировал, и даже на неделе принесли стрижущую машинку без моторчика и привода (бабы, разобрали и потеряли из редикюля, что с них взять?) - вчера отдал, испытав на себе, собаке и коте  ;D.

 

[JohnDoe]

Отбираемая от турбины мощность на наддувный агрегат будет того же порядка, что и мощность поршневого компрессора. Смысл получения полезной мощности на турбине сводится на нет.

Не согласен. Ибо предложенная схема, как уже писал, по-сути ГТД, с использованием СПГГ как второй ступени компрессора + камера сгорания. Сами же давали формулу перемножения ПИк. В итоге, при том же расходе воздуха, топлива(примерно) на выходе из КС получаем газ существенно более высокого давления, а это - рост КПД и мощности. Второе - в такой схеме на требуется отбирать от турбины до 50%(для малых ГТД - обычная цифра) мощности на привод компрессора - можно обойтись более скромными цифрами, т.к. в отличии от простых ГТД а-ля "переделанный ТКР" у нас есть второй контур сжатия - поршневой. Опять же я писал - в одноступенчатой турбине не может сработать весь перепад давления/температуры, а значит на привод компрессора можно задействовать вторую турбину, "доутилизирующую" эту энергию.

Брать мощность на выполнение своей функции отдельный наддувный агрегат должен от рабочего цилиндра через электропреобразователь, а не от генератора турбины.

Если убирать компрессорные полости то да, если не убирать, то нет.

И тем не менее этот способ идет вторым по уровню экономичности после способа изменения производительности компрессора путем регулирования его мертвых объемов. 

Дык, в чём же дело?
1) Берите на вооружение способ компрессионых модельных движков - контрпоршень, присобачив к нему тот же шаговый электромоторчик/сервопривод, который будет вкручивать/выкручивать контрпоршень по командам процессора и всё.
2) Можно для тех же целей пневмоцилиндры попробовать задействовать, благо есть они и воздуха в достатке.
3) Или использовать установленные в мёртвых объёмах мягкие ёмкости в которые накачивать воздух/масло.
4) Или, для Вашей, "миллеровской"(не Андрея 🙂) схемы, применить регулируемый предохранительный клапан: поворотом винта регулировать жёсткость пружины, а значит и давление в компрессоре при котором этот клапан будет срабатывать, выпуская избыток обратно на вход.
5) Или, так же как в п.4 регулировать жёсткость пружины, только уже у впускного клапана - закрутили винт, повысилась жёсткость пружины, клапан открывается в компрессор при большем разряжении = "миллеровский" цикл, только с укороченным впуском.
Выбирайте. 😉

 

[Владимир Александрович]

Ибо предложенная схема, как уже писал, по-сути ГТД, с использованием СПГГ как второй ступени компрессора + камера сгорания. 

           Но ведь есть более простая схема СПГГ с двухступенчатым сжатием по разные стороны поршня. Только клапаны поставить определенным образом и все без дополнительных агрегатов и преобразователей. На выходе из двухступенчатого компрессора получаем нужное давление.

Берите на вооружение способ компрессионых модельных движков

           Если память не подводит, у фирмы Зульцер была модель СПГГ с подвижными  торцевыми стенками корпуса внутренних компрессорных полостей. Получили экономичную характеристику регулирования, но только до определенного предела снижения режима. Дальше требовалось такое большое увеличение мертвых объемов компрессорной полости, что раздвижные стенки уже некуда было двигать. Да и конструкция получилась излишне громоздкой даже для корабельного варианта.
           Поэтому регулирование по циклу Миллера по совокупности компромисса факторов оказывается более приемлемым.

Или, так же как в п.4 регулировать жёсткость пружины, только уже у впускного клапана

         Жесткость пружины у нормально закрытого клапана - это потери для компрессорной полости. Часть перепада давления, образуемого при всасывании надо затратить на сжатие пружины. И чем выше ее жесткость, тем больше потери.
         Я не случайно обратил здесь внимание на успешное применение в компрессорах нормально открытых всасывающих клапанов по работам омских ученых.
         При нормально открытых клапанах резко уменьшаются потери и всасывания, и нагнетания, потому что пружина помогает открывать клапан в нужный момент и воздух с легкостью устремляется в компрессорную полость.
         Только переставили пружины наоборот и уже заметный эффект - рост производительности компрессорной полости на 38%. Мир удивляется снова и снова - все гениальное проще простого.

 

[Владимир Александрович]

Всю жизнь, между делом и конструировал, и даже на неделе принесли стрижущую машинку без моторчика и привода (бабы, разобрали и потеряли из редикюля, что с них взять?) - вчера отдал, испытав на себе, собаке и коте

      Похвально, но роль теоретической подготовки преуменьшать не нужно. Известно, что практика без теории слепа.   

 

[georgii-2]

Похвально, но роль теоретической подготовки преуменьшать не нужно. Известно, что практика без теории слепа. 

Да ладно, несите Томагавк без движка, присобачу что надо  ;D.
А насчёт теоретиков, старые преподаватели из наших институтов любому нос утрут, даром что на пенсии.

 

[JohnDoe]

Но ведь есть более простая схема СПГГ с двухступенчатым сжатием по разные стороны поршня. Только клапаны поставить определенным образом и все без дополнительных агрегатов и преобразователей. На выходе из двухступенчатого компрессора получаем нужное давление.

Возможно, только речь идёт о расширении диапазона регулировок/режимов работы.

Жесткость пружины у нормально закрытого клапана - это потери для компрессорной полости. Часть перепада давления, образуемого при всасывании надо затратить на сжатие пружины. И чем выше ее жесткость, тем больше потери.

Безусловно, ибо пружина вкупе с клапаном по идеологии работы тот же дроссель. В зависимости от жёсткости меняется проходное сечение канала. 🙂

При нормально открытых клапанах резко уменьшаются потери и всасывания, и нагнетания, потому что пружина помогает открывать клапан в нужный момент и воздух с легкостью устремляется в компрессорную полость.
Только переставили пружины наоборот и уже заметный эффект - рост производительности компрессорной полости на 38%. Мир удивляется снова и снова - все гениальное проще простого.

Ну дык, а что мешает регулировать жёсткость и такой пружины по вышеописанным способам? Просто она будет не "мешать" а "помогать", когда надо - больше, когда надо - меньше. Можно вообще простой механикой обойтись, при желании. 🙂
Можно ещё клапан сделать а-ля "дырявый" болт или тарельчатый клапан у которого шток в виде винта а втулка - гайка(как в детской игрушке юла), и крути их как хошь теми же шаговиками или гаечным ключом.

 

[Владимир Александрович]

Ну дык, а что мешает регулировать жёсткость и такой пружины по вышеописанным способам? 

     Вячеслав, а зачем регулировать жесткость пружины? В регулировке нуждается момент открытия или закрытия клапана. Результат совсем другой. Он то нам и нужен.