Свободно-поршневые генераторы газа и компрессоры.

[georgii-2]

Тогда за дело

Какие уж там дела. Вон, готовый бесшатунник никто не хочет брать сколько лет. Всё, что мы можем (если сможем  )для практического внедрения, это создать проект маленького, простейшего, но очень экономичного СПД-генератора, который могут повторить в гаражах. По крайней мере спросом будет пользоваться.
Что касается авиационных вариантов, то хотя бы "плюсы-минусы раскидать", чтобы определиться с направлением и то неплохо будет.
А то пока что в трёх соснах бродим.
Допустим первое:
Компрессорный вариант так и не пробил себе дорогу - не настолько сильны преимущества, чтобы кто-то из владельцев производства решился заморочиться.
Бескомпрессорный всё таки по своим удельным близок к турбинам, туда и надо бить.
Например, реализовать тот самый предкрылок Болдырева (вернее сам эффект) с одновременным использованием идей Коанды. При использовании СПГГ в качестве несущего элемента крыла это должно дать весьма приличный выигрыш с классикой.
Что касается самого СПГГ: несомненно, что холостых тактов не должно быть - никаких буферов!
Конструкция должна быть полностью уравновешена.
Если сравнить бескомпрессорный ЭКИПА  и из ответа#11, то ясно, что второй вариант имеет в два раза ниже скорость поршней и полностью уравновешен.
Вот в этом направлении и надо пробиваться, а не лепить авиаторам очередное чудище с морем отказных элементов.

 

[Владимир Александрович]

Всё, что мы можем (если сможем) для практического внедрения, это создать проект маленького, простейшего, но очень экономичного СПД-генератора, который могут повторить в гаражах. 

     Я то и имею ввиду. В пределах возможного для одного человека. Все равно будут эскизы основных узлов - эскизный проект. Умственная и чертежная работа завершится общими видами двигателя - родится технический проект. Как минимум эскизные рисунки деталей с размерами и допусками все равно будут - появится какая-никакая но конструкторская документация. Будете прикидывать, какие операции, на каком верстаке или каким напильником делать самому, а какие прописать знакомому дяде Ване, чтобы он у себя на производстве сделал - как-никак технологическая документация частично на позитронном, частично на бумажных носителях. Гаражный бокс, то бишь участок сборки опытного образа уже в наличии. Дальше испытания - будете продумывать как и что испытывать при своих возможностях - вот Вам и Программа испытаний. Проводите испытания, дорабатываете то, что себя плохо показало. По изменениям изменяете свои эскизы и общие виды. Делаете предсерийный образец. Еще раз проводите его ускоренные испытания. Желательно там, где вам могут помочь снять параметры. Дальше маркетинг - личные связи, проспекты, демонстрационные ролики, выставки, рассылка чертежей за небольшую плату по заказу, консультирование, поиск бизнес-ангела, если почувствуете высокий спрос на применение своей разработки. Перед этим договариваетесь с кем нибудь из своих знакомых о составлении бизнес-плана.
       Все в усеченном виде, но последовательно и логично с экономным расходованием личных ресурсов. И три сосны сначала перелеском покажутся, а потом и в полноценный лес перейдут с грибами, ягодами и родниковыми источниками.
 

 

[georgii-2]

Ну Вы даёте !
"Съесть-то он съест, да кто ему даст?"
Сначала надо до пенсии дотянуть, потом уж что-то делать. Да сам, к тому же, совсем другим направлением интересуюсь, но раньше времени даже планировать боюсь. Могут ить и добавить срок-то, с них станется  .

Так что пока только виртуальное обсуждение актуальных задач технического прогресса  .

 

[Владимир Александрович]

Компрессорный вариант так и не пробил себе дорогу - не настолько сильны преимущества, чтобы кто-то из владельцев производства решился заморочиться.

     Я бы не стал делать категоричные заявления не изучив вопрос глубоко и всесторонне.

Бескомпрессорный всё таки по своим удельным близок к турбинам, туда и надо бить.

        Согласен, что ближе, но очарование простотой будет настоящим, если также просто будут решены вопросы: скорости поршня, надежной смазки трущихся поверхностей и отвода от них тепла, регулирования переменных режимов, подачи топлива, запуска в разных условиях эксплуатации.

Например, реализовать тот самый предкрылок Болдырева (вернее сам эффект) с одновременным использованием идей Коанды. При использовании СПГГ в качестве несущего элемента крыла это должно дать весьма приличный выигрыш с классикой.

       Предкрылок Болдырева имел механический привод от поршневого двигателя.
       Не понял как вы хотите приводить его в действие от СПГГ.
       Про СПГГ, как несущий элемент в крыле я уже высказывался. Это похоже на то, как один студент в институте предложил в конструкции ГТД оболочку кольцевой камеры сгорания включить в силовую схему двигателя. Ему объяснили, что такое предложение с инженерной точки зрения следует считать неграмотным, т.к. оболочка должна "дышать" при быстрой смене температурного поля, по сравнению с полями температур в охватывающих частях двигателя.

Что касается самого СПГГ: несомненно, что холостых тактов не должно быть - никаких буферов!

      Почему? Буфер это не холостые такты. Это пружина - что взяла, практически то и отдала, а в рабочем цилиндре за эти ходы происходит такт расширения и сжатия. Все очень гармонично.

Если сравнить бескомпрессорный ЭКИПАи из ответа#11, то ясно, что второй вариант имеет в два раза ниже скорость поршней и полностью уравновешен.

    Не факт. Все зависит от того, что задаст конструктор. Если ходы поршней выбрать одинаковыми, то скорости будут одинаковыми при равных числах циклов. Если конструктор ход поршня ЭКИПа разделит пополам и задаст эту величину в Вашей схеме - скорость будет в два раза меньше.
       У вас должны быть другие аргументы для выбора хода поршня и диаметра цилиндра.





 

 

[georgii-2]

Я бы не стал делать категоричные заявления не изучив вопрос глубоко и всесторонне.

Кто-то летает?

Согласен, что ближе, но очарование простотой будет настоящим, если также просто будут решены вопросы: скорости поршня, надежной смазки трущихся поверхностей и отвода от них тепла, регулирования переменных режимов, подачи топлива, запуска в разных условиях эксплуатации. 

Обычные, рутинные, решаемые проблемы.

Предкрылок Болдырева имел механический привод от поршневого двигателя.
Не понял как вы хотите приводить его в действие от СПГГ. 

Не предкрылок, а его эффект.

Про СПГГ, как несущий элемент в крыле я уже высказывался. 

Я тоже.

Почему? Буфер это не холостые такты. Это пружина - что взяла, практически то и отдала

Это поменьше, чем рабочий такт будет.

Не факт. Все зависит от того, что задаст конструктор. Если ходы поршней выбрать одинаковыми, то скорости будут одинаковыми при равных числах циклов. Если конструктор ход поршня ЭКИПа разделит пополам и задаст эту величину в Вашей схеме - скорость будет в два раза меньше. 

При одинаковой длине СПГГ скорость у двух поршней будет меньше, это имелось в виду.

 

[Владимир Александрович]

Да сам, к тому же, совсем другим направлением интересуюсь

       Каким именно направлением?

Кто-то летает?

Нет не летает, но с технической стороны для этого препятствий нет.

Обычные, рутинные, решаемые проблемы.

     В простейшей схеме они станут основными, и каждая внесет свою часть усложнения.

Не предкрылок, а его эффект.

      Выдув воздушной пелены из щели вдоль крыла и ее прилипание к верхней поверхности крыла благодаря эффекту Коанда - давнишняя и достаточно хорошо изученная идея. Это целая отдельная тема. Хорошие взлетно-посадочные характеристики самолета можно обеспечить, но для маршевого полета она не нужна. Такая система носит название "Энергетическая механизация крыла". У нее есть существенные плюсы и существенные минусы. Минусы, к сожалению, перетягивают, и поэтому мы не видим эту систему на современных самолетах.

 

 

[georgii-2]

Каким именно направлением?

Увы и сам не знаю как назвать, что-то под вид стирлинга, но реально работающее по этому циклу.

В простейшей схеме они станут основными, и каждая внесет свою часть усложнения.

Вот кто возьмётся, тот и решит.

Выдув воздушной пелены из щели вдоль крыла и ее прилипание к верхней поверхности крыла благодаря эффекту Коанда - давнишняя и достаточно хорошо изученная идея. Это целая отдельная тема. Хорошие взлетно-посадочные характеристики самолета можно обеспечить, но для маршевого полета она не нужна.

Это как выдувать. Честно говоря, какая разница что обдувать, маленькую лопатку или большое крыло? Только после лопаток уходит что-то на выброс, минус потери на редукторе, минус кпд винта.

 

[Владимир Александрович]

Конструкция должна быть полностью уравновешена.

        Здесь нельзя забывать о типичной ошибке при выборе уравновешенных схем, а именно о масштабном эффекте, суть которого я уже объяснял. Повторю - с уменьшением габаритных размеров подобных СПГГ площади уменьшаются пропорционально квадрату линейных размеров, а массы - пропорционально кубу. Это значит, что масса поступательно движущихся деталей уменьшается быстрее, чем результирующая действующих на поршни сил. А если посмотреть на график изменения результирующей силы по ходу поршня (рисунок из книги П.А. Шелеста внизу). то увидим, что примерно до половины хода она положительная. поэтому скорость блока поршней растет и далее отрицательна - скорость падает. Последний участок до ВМТ блок поршней проходит исключительно благодаря запасу инерционных сил. Но так как с уменьшением размеров масса поршней уменьшается быстрее, чем результирующая сила, существует порог массы, ниже которого инерционного запаса энергии, получаемого на первой половине хода (на участке разгона) уже не хватает, чтобы довести поршни до ВМТ, даже в том случае, если поршень компрессора сделать монолитным. Не удивительно, что нигде не появлялась информация о создании уравновешенного СПГГ  с номинальной мощностью нижн 150л.с.
  Все СПГГ меньшей мощности создавались по неуравновешенной схеме. Полную уравновешенность в этом случае достигают применением двух модулей синхронизированных по сдвигу фаз на 180 градусов.
 

 

[georgii-2]

Как-то странно всё это читать.
Неужели не видели описания схем уравновешенных СПГГ без холостого, буферного хода. Так же и схема из ответа#11 свободно переделывается на два рабочих такта.

 

[Владимир Александрович]

Увы и сам не знаю как назвать, что-то под вид стирлинга, но реально работающее по этому циклу.

      Непростое увлечение выбрали. СПГГ или МГГ попроще будут.

Это как выдувать. Честно говоря, какая разница что обдувать, маленькую лопатку или большое крыло? 

       Я не знаю насколько Вы знакомы с курсом аэродинамики. Есть курс попроще, под названием Аэромеханика.
Вопрос не в том, что обдувать, а какие при этом происходят явления, что они могут дать полезного и какие отрицательные моменты препятствуют достижению желаемой цели.
   Даже некоторые дипломированные инженеры в известных зарубежных компаниях всерьез полагали поднять аппарат в воздух только за счет обдува поверхности тонкой пеленой скоростной струи, создав при этом пониженное давление у прилегающей поверхности.
      
 

 

[georgii-2]

Даже некоторые дипломированные инженеры в известных зарубежных компаниях всерьез полагали поднять аппарат в воздух только за счет обдува поверхности тонкой пеленой скоростной струи, создав при этом пониженное давление у прилегающей поверхности. 

Смотря как обдувать и какую поверхность.
Последний раз где-то в 72-м баловался с другом на эту тему используя пылесос, очень прилично было.

 

[Владимир Александрович]

Смотря как обдувать и какую поверхность.

      Ну если обдувать только для того, чтобы воздушная пелена по эффекту Коанда прилипла и отклонилась на заданный угол - это получится и цель будет достигнута.

 

[georgii-2]

Ну если обдувать только для того, чтобы воздушная пелена по эффекту Коанда прилипла и отклонилась на заданный угол - это получится и цель будет достигнута.

Да, конечно.
Самое интересное, что засекли чуть ли не бОльшую зависимость присоединённой массы от пограничного слоя, чем от угла отклонения. Вдруг пригодится.
Хрен его знает как там на западе этим занимались, ну это к Задорнову.

 

[Владимир Александрович]

Неужели не видели описания схем уравновешенных СПГГ без холостого, буферного хода. 

     С этого места по подробнее, пожалуйста.

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

       Принципиально это ничего не решает. Все основные выводы остаются в силе.

   

 

[slav]

Про ,, СПГГ,,     , с газовыми ,,поршнями,, работающего на центростремительную турбину ничего не могу найти.......а ведь в журнале ТМ   в 80-х    была статейка?? 

 

[georgii-2]

georgii-2 писал(а) Вчера :: 07:45:56:
Неужели не видели описания схем уравновешенных СПГГ без холостого, буферного хода.
=================================================
С этого места по подробнее, пожалуйста.

Да сколько угодно, на первой минуте гугления:

http://www.findpatent.ru/patent/211/2116477.html

Формула изобретения
1. Свободнопоршневой генератор газа, содержащий свободнопоршневой дизель с поршневым продувочным насосом одинарного действия, имеющим буферные и компрессорные полости и клапанные плиты, отличающийся тем, что буферные полости выполнены в виде дополнительных дизельных цилиндров, при этом продувочный насос выполнен в виде последовательно соединенных центробежной компрессорной ступени и поршневой компрессорной ступени двойного действия.
=======================================================

Практически всё о чём здесь говорилось.
Кстати, СПГГ с центростремительной турбиной и центробежным компрессором как раз и представляет здесь независимый, от главной осевой турбины, газогенератор. Как в двухвальных ГТД.

Ну и честно говоря неужели это было неясно с самого начала создания СПГГ? Насчёт работы без пустых тактов?

 

[Владимир Александрович]

Полную уравновешенность в этом случае достигают применением двух модулей синхронизированных по сдвигу фаз на 180 градусов.

       Приведенная конструкция модуля СПГГ как раз и укладывается в эту формулу. У фирмы Зульцер  по такой же схеме был построен СПГГ модели В (В.К. Кошкин стр.220-222). Таких примеров я видел достаточно много в патентах.

Кстати, СПГГ с центростремительной турбиной и центробежным компрессором как раз и представляет здесь независимый, от главной осевой турбины, газогенератор. Как в двухвальных ГТД. 

        Обратите внимание, что в приведенной схеме эффективность установки снижена отбором энергии от рабочего газа, поступающего на вход в турбину потребителя, путем установки центростремительной секции.   
         Наддувную турбину можно было устанавливать только после турбины потребителя для утилизации оставшейся после нее энергии (если в ней не удалось осуществить полное расширение газа) Такой случай возможен лишь в установках с очень высоким давлением наддува рабочего цилиндра - 17-25 атм. Об этом писал и к.т.н. П.П. Петров в своей статье о СПГГ 1МП120 фирмы ЭКИП.
         Там где давление наддува не превышает 6-8атм, представленная схема даст пониженный общий КПД установки.
          Кроме того, строить по такой схеме установки малой мощности (менее 150л.с.) не представляется возможным из-за предельно малых размеров ступеней турбины, особенно осевой.
          Из практики конструирования газогенераторов у меня сложилось стойкое убеждение, что газогенераторы малой мощности (менее 150л.с.) должны создаваться не как СПГГ, а как МГГ, т.е. механические генератры газов, отдающие свою энергию поршневой расширительной машине бесшатунного типа. Это упрощает или устраняет все проблемы, которые мы здесь обсуждали.
          Причем такой МГГ отличается от классического тем, что в нем сохранены буферные цилиндры, для разгрузки вальной кинематики от высоких давлений сгорания в рабочем цилиндре.

 

[Михал Иваныч]

конструкция должна быть такой, чтобы мгновенная мощность, снимаемая линейным генератором, без учета потерь, была равна мгновенной мощности, выдаваемой рабочими цилиндрами. А это как раз малой массой конструктивно не обеспечивается

Позвольте, но обмотка возбуждения линейной электромашины очень просто может быть запитана от расположенной на штоке обмотки подвозбуждения через банальный выпрямляющий мост. А ЭДС в обмотке подвозбуждения наводится постоянным магнитом, закрепленным на корпусе. Этот способ давным-давно применяется в авиационных генераторах, правда, для обычной роторной схемы. Соответственно, подвижная обмотка возбуждения создает магнитное поле, вполне достаточное для снятия электрической мощности. Что касается числа полюсов, то в данном случае достаточно и одного, все равно вырабатываемая частота будет равна числу циклов...

 

[Владимир Александрович]

Позвольте, но обмотка возбуждения линейной электромашины очень просто может быть запитана от расположенной на штоке обмотки подвозбуждения через банальный выпрямляющий мост.

        Возможно, но почему-то специалисты по электротехнике никак не могут создать легкий и надежный линейный генератор. Мне в этом плане дискутировать сложно, т.к. я по основной специальности инженер-механик.
      Во всяком случае те исполнения линейных генераторов, которые я встречаю в статьях и патентах выглядят громоздко и тяжеловесно. Значит проблема существует. С тяжелыми частями генератора на штоке СПГГ, генерирующий электрическую мощность в качестве мощности выхода, не будет эффективным - это факт. 
   

 

[Михал Иваныч]

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

Видимо, не было такой необходимости. Требование минимальной массы ставится в авиации, космической технике и автомобилестроении, а там на данный момент все вращается. Поэтому и надобность не возникала. 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.