почему юмор, данный метод давно применяется моделистами- на двигатель резонансную трубу подбирают, правда работает только при определенных оборотах
Альтернативные варианты кинематических схем авиационных двигателей
-
- Теги
- теория двс
Не то чтобы поржал, но испытал некоторую "оторопь"... Логика на уровне "Ветер дует, потому, что качаются деревья"...
еще на подобном принципе работают пульсирующие реактивные двигатели
Одно время меня сильно увлекла эта тема, и находясь под её впечатлением я даже сваял несколько выпускных систем (приложение 1), потому что там есть одна интересная изюминка - газовыпускной тракт изготавливается таким образом, чтобы газы проходили по нему со скоростью близкой к порогу запирания канала (т.е. не как принято 150-200 м/сек, а со скоростью 300-350м/сек), т.е. близко к скорости звука, спрашивается для чего это надо...
... Дело в том что на момент начала выпуска скорость газа велика и он хорошо инжектирует вялотекущие газы из смежных цилиндров. Если посмотреть на индикаторную диаграмму двигателя Ивеко "M1F" (приложение 2) то в самом начале индикаторной диаграммы виден всплеск давления, он относится к фазе перекрытия клапанов - в данном конкретном диапазоне оборотов газы не успевают покинуть камеру сгорания и начинают поджиматься поршнем, подходящим в это время к ВМТ, что резко снижает мощность двигателя. Камеру сгорания газам мешает покинуть как недостаточность угла перекрытия клапанов впуска/выпуска, так и высокое давление в выпускном коллекторе (из-за стоячих волн) которые гуляют по выпускному коллектору накладываясь волнами на цилиндры, из которых поршни выталкивает остатки газов. Задача выпускной системы максимально снизить сопротивление на выпуске на момент "продувки" очередного цилиндра. Для этих целей стараются использовать эжекционный эффект от волны давления смежных цилиндров и здесь не всё так просто.
Там где привод клапанов осуществляется по жесткой схеме (штанга, коромысло) клапан на любой частоте условно работает как по "расписанию", предельно точно повторяя то, что ему рисует кулачек распредвала, а вот в тех системах, где конечным звеном является спарка гидротолкатель/клапан, вот тут и начинаются метаморфозы. Гидротолкатель никогда не повторяет ту фазеровку, которую ему навязывает распредвал, гидравлика по факту может изменить фазу открытия выпускного-впускного клапана до 30 градусов угла поворота коленвала !!! Вот как раз на показанной диаграмме и пойман такой момент, когда с ростом оборотов гидротолкатель проседает и задерживает начало подъема выпускного клапана, плюс в это время с наружной стороны клапана висит отраженная от глушителя обратная волна газов смежного цилиндра. Всё это приводит к тому что значительной части отработанных газов не выйти из цилиндра, а поршню то деваться некуда, вот он и плющит то, что осталось в цилиндре. И вот здесь самое время вспомнить о выпускном коллекторе, и о том как можно управлять такими волновыми явлениями.
Есть несколько путей - подвести трубки равной длины от цилиндров к инжектору, и получить равные временные промежутки между импульсами газов на точке взаимного довысасывания, что я и сделал в своё время для шестицилиндровой машины (приложение 1). Есть и другой путь подогнать выпускные патрубки парами так, чтобы один цилиндр отсасывал газы с другого цилиндра расходясь с ним по углу поворота в 360 градусов, есть и другие пути, о них пока говорить не будем. Для того чтобы увеличить коэффициент взаимной подпитки нужно уменьшать диаметр выпускных труб для роста скорости газа в них, что повышает качество эжекции. Идеально, если скорость потока в инжекторе будет близка к скорости звука, тогда в цилиндре где поршнем принудительно выдавливается газ мы будем наблюдать значительное снижение сопротивления на выпуске. В общем задачу наложения волн в противофазах друг на друга решает настроенная система выхлопа, а уменьшение диаметров в определенных пределах улучшает процесс инжектирования. И наши австралопитеки из Австралии как раз и налипают на нашу тему. В большой энергетике такие задачи решаются так называемыми "преобразователями импульсов" (приложение 3,4).
... Дело в том что на момент начала выпуска скорость газа велика и он хорошо инжектирует вялотекущие газы из смежных цилиндров. Если посмотреть на индикаторную диаграмму двигателя Ивеко "M1F" (приложение 2) то в самом начале индикаторной диаграммы виден всплеск давления, он относится к фазе перекрытия клапанов - в данном конкретном диапазоне оборотов газы не успевают покинуть камеру сгорания и начинают поджиматься поршнем, подходящим в это время к ВМТ, что резко снижает мощность двигателя. Камеру сгорания газам мешает покинуть как недостаточность угла перекрытия клапанов впуска/выпуска, так и высокое давление в выпускном коллекторе (из-за стоячих волн) которые гуляют по выпускному коллектору накладываясь волнами на цилиндры, из которых поршни выталкивает остатки газов. Задача выпускной системы максимально снизить сопротивление на выпуске на момент "продувки" очередного цилиндра. Для этих целей стараются использовать эжекционный эффект от волны давления смежных цилиндров и здесь не всё так просто.
Там где привод клапанов осуществляется по жесткой схеме (штанга, коромысло) клапан на любой частоте условно работает как по "расписанию", предельно точно повторяя то, что ему рисует кулачек распредвала, а вот в тех системах, где конечным звеном является спарка гидротолкатель/клапан, вот тут и начинаются метаморфозы. Гидротолкатель никогда не повторяет ту фазеровку, которую ему навязывает распредвал, гидравлика по факту может изменить фазу открытия выпускного-впускного клапана до 30 градусов угла поворота коленвала !!! Вот как раз на показанной диаграмме и пойман такой момент, когда с ростом оборотов гидротолкатель проседает и задерживает начало подъема выпускного клапана, плюс в это время с наружной стороны клапана висит отраженная от глушителя обратная волна газов смежного цилиндра. Всё это приводит к тому что значительной части отработанных газов не выйти из цилиндра, а поршню то деваться некуда, вот он и плющит то, что осталось в цилиндре. И вот здесь самое время вспомнить о выпускном коллекторе, и о том как можно управлять такими волновыми явлениями.
Есть несколько путей - подвести трубки равной длины от цилиндров к инжектору, и получить равные временные промежутки между импульсами газов на точке взаимного довысасывания, что я и сделал в своё время для шестицилиндровой машины (приложение 1). Есть и другой путь подогнать выпускные патрубки парами так, чтобы один цилиндр отсасывал газы с другого цилиндра расходясь с ним по углу поворота в 360 градусов, есть и другие пути, о них пока говорить не будем. Для того чтобы увеличить коэффициент взаимной подпитки нужно уменьшать диаметр выпускных труб для роста скорости газа в них, что повышает качество эжекции. Идеально, если скорость потока в инжекторе будет близка к скорости звука, тогда в цилиндре где поршнем принудительно выдавливается газ мы будем наблюдать значительное снижение сопротивления на выпуске. В общем задачу наложения волн в противофазах друг на друга решает настроенная система выхлопа, а уменьшение диаметров в определенных пределах улучшает процесс инжектирования. И наши австралопитеки из Австралии как раз и налипают на нашу тему. В большой энергетике такие задачи решаются так называемыми "преобразователями импульсов" (приложение 3,4).
В продолжении, разговор о том, насколько важен выпускной тракт для работы двигателя.
В моей практике был случай, когда свои "любительские наработки" в этой области пришлось применить что ни на есть в очень ответственной работе, в буквальном случае реальному спасению корабля... с тех пор прошло уже более чем три года, и ремонтные работы не является гостайной, поэтому, считаю возможным поделиться актуальной информацией для людей работающих в этой области.
По итогам неудачно выполненных ремонтных работ главных судовых дизелей, на одном из кораблей Балтфлота, простоявшим после этого четыре года "без движения" в порту, требовалось восстановить работоспособность двух главных двигателей марки "Zulzer" 12AV-25/30 мощностью 2200 л.с. каждый. У "больного" корабля при выходе на номинальную мощность (начиная с 75%) сильно перегревались двигатели, а от аномально высокого давления в цилиндрах ( 140-150 бар, вместо 115), выбивало аварийные заглушки.
В нашей жизни всё происходит в одинаковой последовательности, кто-то снимает все сливки, а кому-то после этого остается дырявый бюджет, тоже произошло и в нашем случае - специалистов начинают искать только тогда, когда все деньги "освоены", а результат нулевой, (думаю что и с "кузей" - нашим авианесущим крейсером произошло что-то подобное).
Но разговор не о том, причина описываемых событий оказалась была заложена еще на этапе строительства, корабль был изготовлен в свое время в Польше, и оборудован местными дизелями, которые дооборудовались в свою очередь газотурбинными агрегатами ("турбокомпрессорами") немецкого производства. Из-за санкций немцы отказались продавать нашему ремонтному заводу имеющиеся у них в наличии новые турбокомпрессора взамен изношенных, старых. А что "наши", а наши купили то, что смогли достать, ну и поставили то, что купили. Вместо стоявших ранее импульсных турбин, поставили турбины постоянного напора. Если разницу кто не понимает, объясняю - импульсная турбина имеет несколько входных рожков, где к каждому рожку подводится свой кусок коллектора выхлопных газов, от строго определенной части цилиндров. В этом сложном "иконостасе" система коллекторного забора газов чрезвычайно тонко сбалансирована под работу двигателя с импульсными турбинами. И еще один важный момент, импульсные турбокомпрессоры для судовых и прочих крупных дизелей серийно перестали выпускать с середины семидесятых годов прошлого века, их эпоха закончилась как и эпоха паровозов, но корабль 1986 года постройки как раз и был оборудован турбокомпрессорами из давно ушедшего эпохи. В итоге, имеем неликвидный товар, который невозможно ремонтировать, в виду отсутствия нужных компонентов. Вот мы и подошли к сущности проблемы. Корабль спустя 30 лет эксплуатации встал на ремонт, чтобы потом желательно смог подлататься и эксплуатироваться ещё столько же лет ... .
На отсканированном рисунке (стр.282), обведенным красным контуром описан случай переоборудования подобного двигателя под турбокомпрессоры постоянного напора. Это был скорее единичный случай, когда один институт решил рискнуть своей репутацией и всё закончилось благополучно, отчего данная работа попала в справочник "Дизелестроения" от 1974 г.
... После приезда на место, и проведения первичной диагностики стало понятно что дизеля задыхаются от невозможности вывести в нужном объемы выхлопные газы, и нужно как-то выправлять ситуацию. Основная причина была обнаружена довольно быстро, установленный турбокомпрессор отличался от штатного количеством фланцев, вместо четырех входных отверстий в турбину (оставшихся от "сбежавшей" импульсной турбины) их стало вдвое меньше (у турбины постоянного напора количество входов 1-2), и поэтому предыдущие ремонтники (См. приложение, рис. слева) по быстрому скомпоновали в воздухе новые переходники на выхлопные коллекторы и завели их в то количество отверстий, что им предоставили ... . Первая осторожная попытка изменить конфигурацию патрубков на более благоприятные по конфигурации вылилась в сварку первого пробного "преобразователя импульсов" (поз.1 на рис.), который позволил поднять скорость корабля с достигнутых ранее 4 (!!!!) узлов до 12. Это уже была "победа", осталось немного, довести скорость до штатных, 16.5 узлов. Работы длились примерно месяц, за это время были изготовлены еще два варианта выпускных штанов, и на последнем образце двигатель задышал так как ему и положено, это получилось потому, что в ограниченном объеме моторного отсека удалось смесительную камеру инжекторов сделать как и в таком случае и положено - воспроизвести необходимое соотношения диаметра к длине трубы (зона смешения потоков должна быть не менее 4 - 4.5 внутренних диаметров трубы).
В моей практике был случай, когда свои "любительские наработки" в этой области пришлось применить что ни на есть в очень ответственной работе, в буквальном случае реальному спасению корабля... с тех пор прошло уже более чем три года, и ремонтные работы не является гостайной, поэтому, считаю возможным поделиться актуальной информацией для людей работающих в этой области.
По итогам неудачно выполненных ремонтных работ главных судовых дизелей, на одном из кораблей Балтфлота, простоявшим после этого четыре года "без движения" в порту, требовалось восстановить работоспособность двух главных двигателей марки "Zulzer" 12AV-25/30 мощностью 2200 л.с. каждый. У "больного" корабля при выходе на номинальную мощность (начиная с 75%) сильно перегревались двигатели, а от аномально высокого давления в цилиндрах ( 140-150 бар, вместо 115), выбивало аварийные заглушки.
В нашей жизни всё происходит в одинаковой последовательности, кто-то снимает все сливки, а кому-то после этого остается дырявый бюджет, тоже произошло и в нашем случае - специалистов начинают искать только тогда, когда все деньги "освоены", а результат нулевой, (думаю что и с "кузей" - нашим авианесущим крейсером произошло что-то подобное).
Но разговор не о том, причина описываемых событий оказалась была заложена еще на этапе строительства, корабль был изготовлен в свое время в Польше, и оборудован местными дизелями, которые дооборудовались в свою очередь газотурбинными агрегатами ("турбокомпрессорами") немецкого производства. Из-за санкций немцы отказались продавать нашему ремонтному заводу имеющиеся у них в наличии новые турбокомпрессора взамен изношенных, старых. А что "наши", а наши купили то, что смогли достать, ну и поставили то, что купили. Вместо стоявших ранее импульсных турбин, поставили турбины постоянного напора. Если разницу кто не понимает, объясняю - импульсная турбина имеет несколько входных рожков, где к каждому рожку подводится свой кусок коллектора выхлопных газов, от строго определенной части цилиндров. В этом сложном "иконостасе" система коллекторного забора газов чрезвычайно тонко сбалансирована под работу двигателя с импульсными турбинами. И еще один важный момент, импульсные турбокомпрессоры для судовых и прочих крупных дизелей серийно перестали выпускать с середины семидесятых годов прошлого века, их эпоха закончилась как и эпоха паровозов, но корабль 1986 года постройки как раз и был оборудован турбокомпрессорами из давно ушедшего эпохи. В итоге, имеем неликвидный товар, который невозможно ремонтировать, в виду отсутствия нужных компонентов. Вот мы и подошли к сущности проблемы. Корабль спустя 30 лет эксплуатации встал на ремонт, чтобы потом желательно смог подлататься и эксплуатироваться ещё столько же лет ... .
На отсканированном рисунке (стр.282), обведенным красным контуром описан случай переоборудования подобного двигателя под турбокомпрессоры постоянного напора. Это был скорее единичный случай, когда один институт решил рискнуть своей репутацией и всё закончилось благополучно, отчего данная работа попала в справочник "Дизелестроения" от 1974 г.
... После приезда на место, и проведения первичной диагностики стало понятно что дизеля задыхаются от невозможности вывести в нужном объемы выхлопные газы, и нужно как-то выправлять ситуацию. Основная причина была обнаружена довольно быстро, установленный турбокомпрессор отличался от штатного количеством фланцев, вместо четырех входных отверстий в турбину (оставшихся от "сбежавшей" импульсной турбины) их стало вдвое меньше (у турбины постоянного напора количество входов 1-2), и поэтому предыдущие ремонтники (См. приложение, рис. слева) по быстрому скомпоновали в воздухе новые переходники на выхлопные коллекторы и завели их в то количество отверстий, что им предоставили ... . Первая осторожная попытка изменить конфигурацию патрубков на более благоприятные по конфигурации вылилась в сварку первого пробного "преобразователя импульсов" (поз.1 на рис.), который позволил поднять скорость корабля с достигнутых ранее 4 (!!!!) узлов до 12. Это уже была "победа", осталось немного, довести скорость до штатных, 16.5 узлов. Работы длились примерно месяц, за это время были изготовлены еще два варианта выпускных штанов, и на последнем образце двигатель задышал так как ему и положено, это получилось потому, что в ограниченном объеме моторного отсека удалось смесительную камеру инжекторов сделать как и в таком случае и положено - воспроизвести необходимое соотношения диаметра к длине трубы (зона смешения потоков должна быть не менее 4 - 4.5 внутренних диаметров трубы).
Последнее редактирование:
Кстати в Балтийске, бывшим Пилау, где в основном стоит и ремонтируется Балтфлот, еще сохранились руины бывшего аэродрома люфтваффе. Даже в разрушенном состоянии этот аэродром вызывает ощущение чего-то глобального. А разбомбленный нашей авиацией в 1945 году форд на входе в залив, находясь даже в разрушенном состоянии вызывает сильные чувства.
Последнее редактирование:
Возвращаясь к теме альтернативных вариантов кинематических схем, некто гражданин Мкритьчян предлагает свой путь:
А у известного мечтателя Потапова свое видение будущего:
А у известного мечтателя Потапова свое видение будущего:
Так это вроде дано проехали, наверное лет 10 (или больше) назад кавитационные нагреватели на выставке видел, правда когда стал расспрашивать как и чего по теплу измеряли получил ответ- "тебе надо ты и меряй". И ведь даже кто то покупал, но потом покупатели стали сильно плеваться и вроде дело заглохло
- Откуда
- Волгоград
На сайте похоже были какие-то проблемы. Пришлось регистрироваться по новой.
- Откуда
- Волгоград
Закончил моделирование балансирного ПДП двигателя в размерности DxS= (77х55)2. Расчётные параметры 160 л.с. при 6000 об/мин (взлётный режим). Двигатель редукторный со степенью редукции U=0,4. Редуктор по типу "Ротакс-912" с фрикционно-кулачковым демпфером. Система охлаждения масляная, картер "сухой". Система зажигания и впрыска стандартная автомобильная типа "Январь" или аналог. Сухой вес 110 кг. Необходимый объём смазочно-охлаждающего масла не менее 10 литров. Корпусняк из магниевых литейных сплавов типа МЛ-8. Коленвал литой из ВЧ-60. 4 клапана на камеру сгорания. 4 камеры сгорания, 8 поршней. Гильзы съёмные, стальные с нитроцементацией рабочей поверхности. Удельный вес похуже чем у представленного ранее Х-образного двигателя, что лишний раз подтверждает в преимуществе радиальных двигателей воздушного охлаждения в мощностной категории до 500 л.с.
- Откуда
- Волгоград
Продолжение.
- Откуда
- Волгоград
дальше.
Да, у АГК, продуктивно прошла пауза участия в форуме, приятно удивили...
Традиционалист в идеологии авиаДВС: большие объемы цилиндров, воздушное охлаждение, без редукторов... и организации проектирования, производства, ремонта под госконтролем - выдает на обозрение симпатичный, крепко сбитый (без торчащих агрегатов, паутины трубопроводов, жгутов электропроводки) блок, с исключительно масляной системой охлаждения и с ЦПГ, размерностью оптимальной для легковых автомобилей, системой зажигания "Январь", по одной свече на камеру сгорания!
Технические характеристики дополнить бы примерными данными по ресурсам агрегатов в системе зажигания, топливоподачи, периодичности смены масла, фильтров, общего ресурса двигателя.
Определенно, замах на то, чтобы уделать австрицев с их 912, 914 да и 915 туда же...
Выхлопная система, конечно, условная (примитивно, грубовато по гаражному представлена).
Для моноблочных деревянных ВВ втулка маловата по диаметру, до 200-250мм надо увеличивать, как у Вальтер Миноров.
И пора бы оснащать стартер-генераторами такие новаторские для России моторы.
Если серия на 10-15 лет будет по 100000 шт, то озолотятся (в правильной экономике) создатели двигателя с заявленными характеристиками.
- Откуда
- Комсомольск-на-Амуре
Двухлитровый V8 = плавная работа. Редуктор скажет спасибо! Сам про такой думал на базе колена от Волги и поршней от Жигулей. Там только новые шатуны с узким низом сделать.
А внутренности не покажете? Интересно почему угол V=170°
И что такое ход поршня (55×2)?
Литровый крутящий момент 93,7 N•m/л при 6000 об/мин как-то многовато и оптимистично, мне кажется.
А в спорте, если движки сильно греются, то эти индивидуальные катушки зажигания выходят из строя. Ставят обычные бронепровода с выносными катушками - это надёжнее, не боится перегревов, хотя появляется "лапша" из проводов.