Свободно-поршневые генераторы газа и компрессоры.

[Михал Иваныч]

Возможно, но почему-то специалисты по электротехнике никак не могут создать легкий и надежный линейный генератор.

Если Вы подскажете, как можно синхронизировать работу нескольких (например, трех) СПД с равномерным сдвигом фаз (для трех- 120 градусов), то проблема передачи мощности на вал электродвигателя отвалится сама собой - по трем проводам. Кроме того, по принципу обратимости электромашин инерция ротора двигателя вместе с винтом (вентилятором) как раз и заменит Вам недостающую инерцию маховика в КШМ - при провале мощности в такте СПД электродвигатель в генераторном режиме "подгонит" поршни СПД, а при забросе - притормозит. В этом случае пропуск цикла уже не будет таким критичным - необходимое усилие будет создано не давлением газов, а электромагнитными силами.

 

[Михал Иваныч]

Самое интересное, что засекли чуть ли не бОльшую зависимость присоединённой массы от пограничного слоя, чем от угла отклонения. Вдруг пригодится.

Мы пробовали. Не подтверждается. Закон сохранения импульса никто не отменял. Разрежение есть, погранслой прилипает аж до 90 градусов поворота, но если расход обдува маленький, то это и все. Никакая масса к нему не присоединяется.

 

[Михал Иваныч]

Самое интересное, что засекли чуть ли не бОльшую зависимость присоединённой массы от пограничного слоя, чем от угла отклонения. Вдруг пригодится.

Поразительным при этом был эффект экрана - чертов "зонтик" присосался к полу так, что и не оторвать.

 

[Михал Иваныч]

Так я же говорю, даже не являясь специалистом электротехником, а имея только базовые знания в этой области,

Я ее и решил в меру своих сил. Решение такое - свободно-поршневым вариантом с линейным генератором не заниматься, в виду его неперспективности.

Владимир Александрович, а может, Вас больше привлекает СПГГ именно по причине ее удобства для безмоментного привода несущего винта? Но ведь есть еще и соосные винты, в сумме тоже не дающие реактивного момента. Для самолета преобразование энергии по электрическому варианту может оказаться намного удобнее. Даже для боевого - электропроводка более живуча, чем остальные устройства и проще резервируется. Так что предлагаю работать в симбиозе. Кстати, о положительном влиянии инерции электрической части на работу СПД я уже упоминал. Возможно, Вам придется по вкусу идея стабилизации работы СПГГ аккумулированием энергии в роторе вращающегося электродвигателя на холостом ходу? Сам двигатель при этом может быть использован и как гироскоп. Что касается клапанных механизмов, то и здесь можно обойтись без хитрой электроники - установить гильзу с окнами на продувочные окна и позволить ей вращаться вокруг оси цилиндра. Гильза будет открывать и закрывать окна в нужный момент, который легко синхронизировать с движением поршня. То же с компрессорными клапанами - вращающейся гильзе резонансные частоты не страшны, она ведь не колеблется, а вращается. Если интересно, могу набросать эскиз. Ну и еще всякой ерунды в голове накопилось, пока входил в тему.

 

[georgii-2]

Мы пробовали. Не подтверждается. Закон сохранения импульса никто не отменял. Разрежение есть, погранслой прилипает аж до 90 градусов поворота, но если расход обдува маленький, то это и все. Никакая масса к нему не присоединяется. 

Будем считать, что она присоединялась только у Коанды.

 

[georgii-2]

...Обычный генератор точно так же использует циклически меняющееся поле - когда мимо полюса проходит обмотка возбуждения.

Не совсем так там дело обстоит. Повнимательнее в анналах покопайтесь.

 

[slav]

\\\\\
Будем считать, что она присоединялась только у Коанды.

   У Хенрика есчо, тоже присоединяется !  😀

 

[georgii-2]

У Хенрика есчо, тоже присоединяется !Очень довольный

Сцылочку, плиззз  🙂.

 

[Владимир Александрович]

Обычный генератор точно так же использует циклически меняющееся поле - когда мимо полюса проходит обмотка возбуждения. Поэтому и ток получается переменным, в идеале - синусоидальным. В данном случае вращение заменено движением поршней по синусоидальному закону. Есть и другие соображения по данному вопросу. 

     В том и дело, что в обычном генераторе линейная скорость пересечения магнитных силовых линий равномерная, а в линейном разгон от 0 до максимума и торможение от максимума до 0 и обратно. В принципе должен получаться переменный ток, но почему-то пишут только о постоянном токе после выпрямителя.
   

 

[Владимир Александрович]

Если Вы подскажете, как можно синхронизировать работу нескольких (например, трех) СПД с равномерным сдвигом фаз (для трех- 120 градусов), то проблема передачи мощности на вал электродвигателя отвалится сама собой - по трем проводам. 

      Практически такая синхронизация не реальна. нескольткл модулей нужны в том числе для того, чтобы обеспечить не только нужную мощность, но и экономичность переменных режимов. Кроме того должна быть возможность полной остановки одного или двух модулей (например на корабле) для обслуживания или ремонта.

 

[Владимир Александрович]

Разрежение есть, погранслой прилипает аж до 90 градусов поворота, но если расход обдува маленький, то это и все. Никакая масса к нему не присоединяется. 

        Для этого есть целая книга Вячеслава Георгиевича Ененкова и др."Авиационные эжекторные усилители тяги" 1980г. Там все предельно доходчиво описано с примерами исполнения, графиками и расчетами. Кто серьезно озабочен применением эжекторов, могу выслать электронный вариант книги.
   

 

[Владимир Александрович]

Владимир Александрович, а может, Вас больше привлекает СПГГ именно по причине ее удобства для безмоментного привода несущего винта? Но ведь есть еще и соосные винты, в сумме тоже не дающие реактивного момента.

      Эти вопросы подробно исследованы в моей диссертации. В индивидуальном, носимом аппарате вертолетного типа наименьшая взлетная масса получается при использовании реактивно-компрессорного винта с питанием от СПГГ. Соосная схема хороша, но ее масса получается больше (вальный поршневой двигатель, редуктор, два винта, две системы управления ими). Правда в соосной схеме не все еще потеряно. Если удастся большинство деталей двигателя, редуктора и несущего винта делать из композитных материалов, то она приближается к схеме с СПГГ очень близко.

Для самолета преобразование энергии по электрическому варианту может оказаться намного удобнее. 

С этим мало кто будет спорить, если найдется эффективный источник электрической энергии.

Возможно, Вам придется по вкусу идея стабилизации работы СПГГ аккумулированием энергии в роторе вращающегося электродвигателя на холостом ходу?

Тут уже будет кинематика вращательного движения и свободно-поршневой тип СПГГ перейдет в тип МГГ, т. е. механический генератор газа с постоянным ходом блоков поршней.

Что касается клапанных механизмов, то и здесь можно обойтись без хитрой электроники - установить гильзу с окнами на продувочные окна и позволить ей вращаться вокруг оси цилиндра.

       Такое решение оптимально только для одного режима. На остальных режимах будут повышенные потери при сжатии и всасывании воздуха. Должны быть автоматические клапаны, которые автоматически сравнивают давление до и после клапана и открывают канал, если разница в давлениях стала минимальной. И делают они эту работу на всех режимах одинаково. Потери энергии минимальны.

 

[Михал Иваныч]

В том и дело, что в обычном генераторе линейная скорость пересечения магнитных силовых линий равномерная, а в линейном разгон от 0 до максимума и торможение от максимума до 0 и обратно. В принципе должен получаться переменный ток, но почему-то пишут только о постоянном токе после выпрямителя.

Владимир Александрович, посудите сами - индуктивная ЭДС наводится ТОЛЬКО при изменении магнитного потока. Чтобы получить постоянный ток, допустим, при нарастании магнитного поля, то спустя некоторое время магнитный поток должен стать бесконечно большим. Нонсенс! Окружная скорость ротора действительно постоянна, однако магнитное поле распределено неравномерно по азимутам. При прохождении одного полюса ротора над обмоткой статора направление магнитного поля одно, а при прохождении второго - противоположное. Где же тут равномерность? Кулачки тоже вращаются с постоянной угловой скоростью, однако поступательно движущимся кулачкам Вы же не удивляетесь?

 

[Михал Иваныч]

Практически такая синхронизация не реальна. нескольткл модулей нужны в том числе для того, чтобы обеспечить не только нужную мощность, но и экономичность переменных режимов. Кроме того должна быть возможность полной остановки одного или двух модулей (например на корабле) для обслуживания или ремонта.

Т.е. синхронизация нескольких двигателей нереальна? Однако в литературе приведена схемка подключения  двух GS-4 в противофазе, причем отмечено, что пртивофаза устанавливается быстро и сохраняется вполне устойчиво. Стало быть, можно? Просто с точки зрения электротехники противофаза - то же самое, что просто параллельное включение такого же генератора, только к другим выводам обмотки.  Получаем либо удвоение мощности, либо полную взаимную компенсацию - сложите две синусоиды и убедитесь сами. Нужен сдвиг, не равный 180.

 

[Михал Иваныч]

Тут уже будет кинематика вращательного движения и свободно-поршневой тип СПГГ перейдет в тип МГГ, т.е. механический генератор газа с постоянным ходом блоков поршней. 

И чем это Вас не устраивает (если не с точки зрения ранцевого вертолета)? Столько копий переломано, чтобы получить более-менее инерционную схему, сколько раз было высказано сожаление, что нет маховика, выравнивающего все неравномерности движения поршней - а оказывается, он и не нужен вовсе. Я же не предлагаю вводить КШМ, а всего лишь ищу путь синхронизации движения поршней. Кстати, как только в выходных компрессорных полостях появится противодавление, Ваши свободнопоршневые компрессоры перестанут быть таковыми, теряя свои преимущества. Способ управления с помощью дросселирования и перепуска есть? Подключите к выходу достаточное гидравлическое сопротивление - то же самое дросселирование.

 

[Михал Иваныч]

Тут уже будет кинематика вращательного движения и свободно-поршневой тип СПГГ перейдет в тип МГГ, т.е. механический генератор газа с постоянным ходом блоков поршней.

Почему кинематика вращательного движения? Насколько я помню, кинематика изучает законы движения тела безотносительно к силам, к нему приложенным. Я же  предлагаю ввести не механические связи, а электромагнитные. А это уже динамика - движение поршня под действием приложенных к нему сил. Связь "линейный генератор - электродвигатель" обратимая, так что ротор двигателя можно считать вынесенным из СПД маховиком. Однако связь эта - динамическая, при движении поршней просто будут учтены электромагнитные силы.  И свободный ход поршня никто не отменяет, да и постоянного хода поршня Вы все равно не получите.

 

[Михал Иваныч]

Такое решение оптимально только для одного режима. На остальных режимаз будут повышенные потери при сжатии и всасывании воздужа. 

Как знаете. Просто вращающимся золотником (гильзой) управлять несколько проще, чем любым другим клапаном, если Вы ратуете за применение электроники. Потому что тут пошли уже  и пьезокристаллы, и ЭМК... Пьезокристаллы имеют слишком малые перемещения, хотя и весьма быстродействующи, в ЭМК якорь с золотником имеют массу, резонансные частоты и прочие мелкие неприятности. А золотник просто вращается в соответствии с частотой цикла. Управляя фазами газораспределения, можно изменять и режим СПГГ.

 

[Михал Иваныч]

Эти вопросы подробно исследованы в моей диссертации. В индивидуальном, носимом аппарате вертолетного типа наименьшая взлетная масса получается при использовании реактивно-компрессорного винта с питанием от СПГГ. 

Не будете ли так любезны переслать мне Вашу диссертацию? Возможно, тогда ряд глупых вопросов отпадет сам собой. Взамен могу выслать свою диссертацию по электротехническим комплексам и системам, если интересует. Там рассмотрена интересная конструкция двигателя - насоса. Вращающегося, но не совсем обычного.
Есть еще диссертация моего товарища, тоже по той же специальности, посвященная системе электроснабжения самолета. Кстати, защищался он в МАИ. Весьма интересные решения, как по постоянному, так и по переменному току.

 

[Михал Иваныч]

Для этого есть целая книга Вячеслава Георгиевича Ененкова и др."Авиационные эжекторные усилители тяги" 1980г. Там все предельно доходчиво описано с примерами исполнения, графиками и расчетами. Кто серьезно озабочен применением эжекторов, могу выслать электронный вариант книги. 

Спасибо, уже читаю.

 

[Владимир Александрович]

Где же тут равномерность? 

     Я имел ввиду только равномерность окружной скорости якоря. Направление магнитных силовых линий безусловно меняется, но почему же все-таки линейные генераторы ориентируют на постоянный ток, а не на переменный?