Парни привет. Давно меня не было на форуме. Проект двигателя стоял на месте. Никак не мог решить две основные проблемы своего мотора:
- охлаждение.
- уплотнение.
Два года думал, считал... Получилось что традиционная система охлаждения, как мы ее знаем, нихрена не справится. Тепловая напряженность слишком высокая на входе в расширительную машину, а геометрия деталей слишком точная, зазоры малые. Градиент температур в стенке будет слишком большой, что приведет к необратимой деформации огневых стенок, даже если напылять термобарьер в виде диоксида циркония, то это тоже особо не спасет. На острых кромках винтов будет перегрев. Пустотелые валы будут стоить очень дорого, да и керамическое покрытие быстро растрескается и осыпется.
По поводу уплотнений были тоже мысли: сделать на некоторых возможных поверхностях винтов лабиринтные канавки, которые быстро засрутся коксом, а остальные поверхности винтовых роторов уплотнятся ударной волной от сверхзвукового истечения газа в щель, так сказать самозапирание щели. Это я насмотрелся советских видеороликов научнообразовательных по сверхзвуковым течениям))))
Но расчитывать на эти явления утопия) Тем более что сверхзвуковое истечение будет только в зоне высоких давлений (узкая зона). Короче газ сифонит во все щели и давление выше 10 бар в КС поднять не получится при 7000 об/мин.
Поэтому я решил применить подачу воды в компрессор. Не просто впрыск, а лить её туда из шланга.
Посчитал примерно необходимое количество воды на один оборот роторов. Поставил шестеренчатый насос, который будет давать строго определенную подачу воды на оборот ротора, ни больше ни меньше. Пропорция будет сохраняться во всем диапазоне оборотов. Получилось следующее:
Рабочий объем компрессора 800 см.куб.
Объем подаваемой воды на один оборот 50 см.куб. То есть в компрессор летит воздушноводяная смесь в соотношении 750/50 см.куб.
Этого количества воды вполне достаточно что бы прекрасно охладить роторы и уплотнить их. По аналогии с гидродинамическими подшипниками. Только там масляная пленка заменяет тела качения, а тут водяная пленка заменяет "поршневые кольца/апексы". Водяная пленка - пишу условно. Винты воду молотят в клочья, все рабочие полости винтов заполнены насыщенной водной аэрозолью, но в щелях происходит запирание.
Далее воздушноводяная смесь поступает в центробежный сепаратор, вода отделяется и идет в РМ, а воздух идет в камеру сгорания. Затем раскаленные газы идут в РМ и проталкивают ту же воду туда же. Таким образом уплотняется и охлаждается расширительная машина. На выхлопе опять стоит сепаратор, отделяет воду и возвращает ее на впуск через радиаторы охлаждения.
Понятно что такая система будет иметь потери воды при испарении, так же увеличатся тепловые и гидравлические потери у двигателя. Но я сейчас рассматриваю применение мотора не в авиации. Преимущественное направление это быстроходные катера, драговые и дрифтовые спортивные авто.
При массе мотора 200 кг, можно снять 1300 л.с. из которых 300 л.с. отдать на гидравлические потери. При этом ресурс и надежность мотора будут на порядки больше чем поршневые. У поршневых высокофорсированных с мощностью 1000+, ресурс 2-3 часа. Часто даже посреди заезда сгорают.
С предложенной системой охлаждения можно повышать давление в КС до 200 бар и температуру до 3000 град.С.
На сегодняшний день имею такие цыфры по замерам: обороты малого газа 4500-4800, давление в КС без наддува 20 бар. Наддув сделаю 3 бар избытка, в итоге в КС получу 80 бар при полной загрузке мотора. Расчетные максимальные обороты 24000 об/мин. Ожидаемая мощность 1000л.с.
Это решение позволит точить роторы из кованной заготовки (максимум прочности), уйти от дорогостоящих керамических покрытий. Вопросы эррозии и коррозии валов решаемы. Размер и масса системы охлаждения пока не обсуждается. Тут есть много вариаций, на драговых авто даже сухой лед применяют. Сейчас главное отработать сам мотор. Потом буду думать как градирню компактной сделать.
Так же решается вопрос о нагарообразовании. Кокс просто смоет водой.
Так же водятой туман будет попадать в КС снижая температуру горения, тем самым уменьшая выбросы оксидов азота, тот же водяной туман будет попадать в турбину нагнетателя охлаждая ее.
Может частично тут реализуется паросиловой цикл, про который была дискуссия на данном форуме. Хотя меня сейчас это мало интересует.
В приложении фото мотора, на нем видно новый шестеренчатый насос нш50-10. Двигатель сейчас на доработке. Подробные фото мотора были на сайте rotormotors.ru. Там же и видео пробных запусков.
Жду жесткой критики уважаемые форумчане!!!