Бесшатунно-необычный роторный двигатель

Откуда
тверь
Предлагаю участникам форума рассмотреть схему двигателя, которая вряд ли когда-либо приводилась ранее (см. рис.).
В цилиндрическом корпусе вращается ротор, имеющий шесть камер (цилиндров), расположенных по сторонам правильного шестиугольника. В камерах движутся поршни, упирающиеся в пружины (или иная упругая среда). Камеры и поршни не обязательно должны быть цилиндрическими.
В положении 1 и 1“ рабочая смесь под некоторым избыточным давлением, достаточным для преодоления центробежной силы, первоначального сжатия пружины и смещения поршня на необходимую величину, поступает в камеру. Здесь возникает небольшой крутящий момент.
В положении 2 и 2“ смесь воспламеняется, давление повышается, поршень сжимает пружину, причем на данном этапе не возникает крутящего момента, т. к. система замкнута.
В положении 3 и 3“ сжатая пружина упирается в дно камеры и создает основной крутящий момент, она же давит на поршень, который выталкивает отходящие газы, которые поступают на турбокомпрессор, находящийся на одном валу с ротором.
Очевидно, что система полностью сбалансирована. Из схемы видно, что длина рычага действия сил P намного больше, чем в обычных ДВС, поэтому двигатель может работать на малых оборотах, что благоприятно для транспорта, особенно вертолетов (нет необходимости в редукторе). Боковые силы, возникающие при вращении, при малых оборотах невелики и незнакопеременны. Удобно смазывать двигатель, а именно: подавать масло в полый вал и далее за счет центробежных сил по радиальным каналам в камеры и на периферию.
Неизвестно, какой у такого двигателя будет механический кпд, но ясно, что для оптимальной работы должны быть согласованы обороты ротора, масса поршней и жесткость пружин. Но термический кпд должен быть выше обычного ДВС, т. к. в силу своей исключительной простоты двигатель может работать при более высоких температурах и, возможно, быть керамическим.
Возможны дополнительные регулировки. Например, если регулировать связь подпоршневого пространства с атмосферой, то, оставляя там воздух или пары масла, тем самым изменять упругость системы.
Есть существенная трудность — поршень нельзя крепить к пружине, т.к. при ее растяжении возникает обратный импульс. Поэтому в положении 3 на обратном ходе поршень может сильно разгоняться и ударяться о ротор (или корпус) и его небходимо тормозить. Как? Может быть путем увеличения давления выпуска в конце его обратного хода по сигналу соответствующего датчика; оно же, это давление, реализуется далее в полезную работу в турбокомпрессоре.

aaaa.png
 
Предлагаю участникам форума рассмотреть схему двигателя, которая вряд ли когда-либо приводилась ранее (см. рис.).
В цилиндрическом корпусе вращается ротор, имеющий шесть камер (цилиндров), расположенных по сторонам правильного шестиугольника. В камерах движутся поршни, упирающиеся в пружины (или иная упругая среда). Камеры и поршни не обязательно должны быть цилиндрическими.
В положении 1 и 1“ рабочая смесь под некоторым избыточным давлением, достаточным для преодоления центробежной силы, первоначального сжатия пружины и смещения поршня на необходимую величину, поступает в камеру. Здесь возникает небольшой крутящий момент.
В положении 2 и 2“ смесь воспламеняется, давление повышается, поршень сжимает пружину, причем на данном этапе не возникает крутящего момента, т. к. система замкнута.
В положении 3 и 3“ сжатая пружина упирается в дно камеры и создает основной крутящий момент, она же давит на поршень, который выталкивает отходящие газы, которые поступают на турбокомпрессор, находящийся на одном валу с ротором.
Очевидно, что система полностью сбалансирована. Из схемы видно, что длина рычага действия сил P намного больше, чем в обычных ДВС, поэтому двигатель может работать на малых оборотах, что благоприятно для транспорта, особенно вертолетов (нет необходимости в редукторе). Боковые силы, возникающие при вращении, при малых оборотах невелики и незнакопеременны. Удобно смазывать двигатель, а именно: подавать масло в полый вал и далее за счет центробежных сил по радиальным каналам в камеры и на периферию.
Неизвестно, какой у такого двигателя будет механический кпд, но ясно, что для оптимальной работы должны быть согласованы обороты ротора, масса поршней и жесткость пружин. Но термический кпд должен быть выше обычного ДВС, т. к. в силу своей исключительной простоты двигатель может работать при более высоких температурах и, возможно, быть керамическим.
Возможны дополнительные регулировки. Например, если регулировать связь подпоршневого пространства с атмосферой, то, оставляя там воздух или пары масла, тем самым изменять упругость системы.
Есть существенная трудность — поршень нельзя крепить к пружине, т.к. при ее растяжении возникает обратный импульс. Поэтому в положении 3 на обратном ходе поршень может сильно разгоняться и ударяться о ротор (или корпус) и его небходимо тормозить. Как? Может быть путем увеличения давления выпуска в конце его обратного хода по сигналу соответствующего датчика; оно же, это давление, реализуется далее в полезную работу в турбокомпрессоре.

Посмотреть вложение 583309
Реактивная турбина, аля Сегнерово колесо. Основной крутящий момент будет создаваться газами вытекающими в выхлоп. Будет также возникать кр.момент в такие сгорания, при сжатии пружины и перемещении поршня к оси, в НМТ, как у фигуриста, прижимающего во вращении руки к телу, но это будет скомпенсировано в такте выхлопа распрямлением пружины и перемещением поршня к периферии ротора, в ВМТ, те ничего кроме допвибраций не даст. Вся функция поршня сведётся лишь к очистке "цилиндра" от выхлопных газов, его перемещения никакой полезной работы не выполняют, лишь ухудшают процесс сгорания, который происходит на расширении. Отказ от пружин и, возможно, поршня превратит данный агрегат в Золотниковую Камеру Сгорания с циклом Хамфри (горение при постоянном объеме) имеющую гораздо лучшие перспективы. Для получения механической работы основную энергию газов придется срабатывать во внешней газовой турбине, или машине объемного расширения.
Имху
 
Ув. JohnDoe
Не так все просто. Перемещение газов и силы Кориолиса — это вторичные факторы. Поршень сжимает пружину, запасая в ней энергию kx^2 , плюс его собственная энергия движения mv^2, которая при столкновении с пружиной передается камере (ротору). Далее камера и поршень расходятся при расжатии пружины, получив от нее одинаковые противонаправленные импульсы. Но система должна быть в резонансе, т.е. этот момент должен совпадать с подходом выпускного окна. Но, например, если поршень легкий, то он зависнет в каком-то среднем положении при равенстве давлений, и далее идет только выхлоп с малой полезной отдачей. Если слишком тяжелый, то он рано сожмет пружину (еще при закрытом окне), и его кинетическая энергия пропадет.
 
камера и поршень расходятся при расжатии пружины, получив от нее одинаковые противонаправленные импульсы
А что происходит с этими импульсами, когда пружина полностью разжалась? Подсказка: суммарный импульс нулевой.
 
PS
Если поршень после разжатия пружины будет тормозиться о статор, а не о ротор - то вращение будет. Тогда не вся, а "лишь" половина запасённой пружиной энергии пропадает. Причём для контрвращения статора эту энергию не так-то просто передать. Например, если представить, что поршень тормозится за счёт сжатия остатка газа в камере после выхлопа - то давление газа будет тормозить ротор (будет разница моментов сил давления за счёт разницы плечей из-за асимметрии камеры), а не пытаться провернуть статор, ведь по отношению к нему сила давления направлена радиально.
 
Назад
Вверх