Роторно-лопастной двигатель. Начало.

[Манилов]

Хорошо это или плохо для стальных полых лопастей?

Если не вдаваться в подробности, то подобные уплотнительные элементы просто выгорят за очень короткое время. Обратите внимание, уплотнительные кольца не стремятся размещать прямо у днища поршня а, наоборот,отодвигают подальше и не допускают острых кромок на донышке поршня и КС.

 

[Bиктор]

подобные уплотнительные элементы просто выгорят за очень короткое время. Обратите внимание, уплотнительные кольца не стремятся размещать прямо у днища поршня а, наоборот,отодвигают подальше и не допускают острых кромок на донышке поршня и КС.

Спасибо!
Для лучшего моего понимания прошу рассеять мои вопросы:
- везде пишут, что у поршневиков кольца отводят тепло благодаря механическому контакту с "холодной" стенкой цилиндра (статора).
- эти самые острые кромки есть и у самих колец...
- в замысел консольных "уплотнителей" входит такой же контакт с "холодным" статором: казалось бы, именно эти консольки будут лучше всего охлаждаться сами, а через свои основания - охлаждать и прилежащие области лоба лопасти...
- так называемые L-образные кольца имели место на гоночных мотоциклах. Так вот там верхняя часть этой самой L была очень близка к уровню донышка поршня... РАботало очень хорошо именно на форсированных движках, что меня и заблуждает 🙂
Острые кромки в КС - действительно могут вызывать "калильное" - несвоевременное "зажигание" сжатой смеси (пока не выгорят?)
А если предполагается прямой впрыск в КС, то и калильного зажигания, видимо, не надо опасаться?

А главный практический вопрос - как долго происходит выгорание кромок в таких случаях?  Ссылки на примеры имеются?
Ну и последний вопрос:  уплотнительные пластинки на двигателях Ванкеля - апексы, почти нигде на траектории вращения вершин треугольного ротора не прикасаются большой повехрностной частью с криволинейным статором. Впечатления такое, что они постоянно скребут статор скругленной стороной апекса. То есть малая площадь механического контакта уплотнителя сильно уменьшает поток теплоотвода от апекса и ротора... (у РЛД это благоприятнее).

Выгорают ли сами апексы?  Мне казалось, что преобладает их заклинивание со временем в продуктах обугленного масла в канавке на вершинах ротора, а не выгорание. Видимо, это тоже мое заблуждение?

 

[RVD]

Видно для убедительности Виктор надо привести в "студию" оплавленные поршни (к сожалению с собой нет), чтобы кому-то доказать, что и поршневая группа обычного ДВС тоже иногда не выдерживает к себе варварского отношения.

В Ванкеле, на долю радиальных уплотнений - апексов, возлагается только одна функция, обеспечение герметичности стыка. Это то звено, которое компенсирует все погрешности  ДВС при неравномерном нагреве его деталей. Функция охлаждения ротора целиком и полностью возложена на масло, его мощные потоки омывают ротор изнутри. Кроме того передача мощности на выходной вал в двигателе осуществляется самым коротким из всех возможных вариантов способов, у него трехзвенный механизм отбора мощности, тогда как у поршневого двигателя - четырехзвенный. Камера сгорания в двигателе ... и является тем самым недостающим "четвертым звеном"(вместо мотылевого подшипника). Газовая подушка все время отжимает ротор к валу, вполняя роль газового подшипника, в котором нет трения. Именно поэтому механический КПД Ванкеля на сегодня самый высокий , он равен 92%, вместо 80-85% у поршневых ДВС, и 70-75% у РЛД. Ввиду многозвенности у РЛД низкий механический КПД.
В условиях горения топлива, апексы удалены на очень значительное расстояния от основной камеры сгорания, расположенной в середине ротора, температура радиального уплотнительного элемента, в условиях послойного сгорания не поднимается свыше 150-170 градусов. Послойное сгорание означает, что основная масса смеси горит в центральной части камеры сгорания, а не по краям.

Рассмотрим процесс горения в РЛД. Он значительно отличается от всего того, что мы себе можем позволить. Так, вспоминая аналогичный принцип работы двигателя со встречно движущимися поршнями (ПДП), у которых впуск и выпуск осуществлялся окнами, можно лишь констатировать, что самым слабым местом в них является кромка поршня, которая открывает выпускное окно, она постоянно прогорает. Фирма Юнкерс, которая первая предложила этот двигатель к внедрению очень долго доводила этот мотор до работоспособного состояния, в двигателе поршень, который отвечал за выпуск много раз модифицировался, у него даже донышко поршня пришлось сделать составным, с накладкой из высокотемпературной стали, и все равно его кромка постоянно обгорала. В конечном итоге на это все плюнули, и двигатель был дефорсирован до безопасного уровня. В итоге, сегодня у него наихудшие удельные показатели в среде славного семейства ДВС. Если кто-то скажет, а вот танки с ПДП... двигатели в них расчитаны до первого выстрела.

Вернемся к камере сгорания РЛД. Предположим смесь воспламенили, а что дальше, весь периметр камеры сгорания окружен единственным уплотнительным элементом, в частном случае, неполным кольцом. Оно находится в одном сантиметре от температурного поля, величина которого достигает 2000-2500 градусов (в Ванкеле апекс уплотняет не более 30% уплотнительного контура). Что с ним будет не трудно представить, если учесть, что теплоту надо отводить как от поршня, так и от встречных газов, поршень то не охлажается никаким жидким теплоносителем - его туда невозможно завести и потом вывести !!!.

 

[Манилов]

Для лучшего моего понимания прошу рассеять мои вопросы:
- везде пишут, что у поршневиков кольца отводят тепло благодаря механическому контакту с "холодной" стенкой цилиндра (статора).
- эти самые острые кромки есть и у самих колец...

"...острых кромок на донышке поршня и КС"

- в замысел консольных "уплотнителей" входит такой же контакт с "холодным" статором: казалось бы, именно эти консольки будут лучше всего охлаждаться сами, а через свои основания - охлаждать и прилежащие области лоба лопасти...

Попробуйте оценить, как поведут себя «консольные уплотнители» по отношению к слою смазки на поверхности статора при ходах сжатия и расширения в сравнении с компрессионными кольцами поршневого двигателя, на мой взгляд диаметрально противоположным образом. 

- так называемые L-образные кольца имели место на гоночных мотоциклах. Так вот там верхняя часть этой самой L была очень близка к уровню донышка поршня... РАботало очень хорошо именно на форсированных движках, что меня и заблуждает

L-образное поршневое кольцо ведёт себя в цилиндре абсолютно противоположно в сравнении с "консольными уплотнителями".

Острые кромки в КС - действительно могут вызывать "калильное" - несвоевременное "зажигание" сжатой смеси (пока не выгорят?)
А если предполагается прямой впрыск в КС, то и калильного зажигания, видимо, не надо опасаться?

Острые кромки ведут к их  локальному перегреву, повышенному нагарообразованию и нагароотложению, повышенному износу, калильному зажиганию, разгару и прогару и т.д и т.п.

А главный практический вопрос - как долго происходит выгорание кромок в таких случаях?Ссылки на примеры имеются?

А как вы думаете, сколько проживет тонкая полоска металла в камере сгорания, если она на ходе сжатия будет гнать в КС масло, а на ходе расширения пытаться создать между собой и "холодной" стенкой ротора масляный клин?

 

[Bиктор]

поршень, который отвечал за выпуск много раз модифицировался, у него даже донышко поршня пришлось сделать составным, с накладкой из высокотемпературной стали, и все равно его кромка постоянно обгорала.

В те времена, видимо, еще не была опробована формa донышка поршня со впадиной, вместо выпуклости, как у MAN или Гессельмана?

Как нынче пишут исследователи термокинетики в КС, температурное поле поршней со впадиной в середине благоприятнее...
Значит ли это, что простая накладка на донышко поршня из "термостойкого материала" ЮМОвцев - было решением пассивным, - не влияющим на потоки тепла в донышке поршня?

Я к тому, что если середина донышка поршня задумана "холоднее", то и от газовыпускающей кромки туда легче тепло "само пойдет"... А пик нагрева кромки от одной фазы выпуска до следующей фазы выпуска быстрее бы выравнивался

Это аспект увеличения локального теплопотока ОТВОДА тепла от кромок, о котором Вы еще ничего не сказали, применительно к РЛД 🙂

 

[Bиктор]

Игорь Петрович,
в посте номер 4 http://www.reaa.ru/cgi-bin/yabb/YaBB.pl?num=1125491529
Вы писали: "Роторно-лопастной двигатель всем хорош, но из-за сложности привода вряд ли когда его можно будет использовать. "

Это Ваше утверждение было приятной неожиданностью 🙂

 

[Bиктор]

если весь вопрос надёжности ё-синхронизатора в шестернях, почему б так не сделать: 

Что-то не совсем понятно из схемы, что Вы имеете ввиду...

На ветке http://www.reaa.ru/cgi-bin/yabb/YaBB.pl?num=1236094574
есть пост номер 9, с неполным изображением механизма Игоря Петровича (RVD).
Мне кажется, что Вы мыслите что-то подобное?

 

[RVD]

Я не в состоянии Виктор бесконечно отвечать на Ваши вопросы, тратя то немногое из свободного времяни, которого и так ни на что не остается, извините.

 

[Манилов]

Не удалось, однако, найти подробностей конструкции поршней в двигателе ЮМО 207, на который Вы ссылаетесь (выпускные окна там по всей окружности кромки поршня?!).

 

[Bиктор]

Спасибо за содействие! 🙂

Если я правильно сориентировался, - выпускные окна именно круговые... (они вверху на разрезном макете).

Ясно, что конструкторы стремились увеличить время·сечение фазы выпуска. Видимо, мотор должен был быть высокооборотным.

Если бы газы выпускались не во все стороны от оси порщня, то бы вероятно был бы не столь драматическим исход.
У РЛД с газовыпускным окном на цилиндрической поверхности корпуса или на торцевой стороне,  кромки двух смежных лопастей будет "обжигаться" потоком выталкиваемого расширенного ("остывшего") газа только на примерно "четверти периметра" прямоугольного "лба лопасти".

Но гораздо важнее преимущество золотниковой функции некоторых кромок РЛД перед ЮМО в том, что эти же самые кромки лопастей немедленно вслед за таким "ожогом" омываются холодной смесью, осуществляя штатную функцию "золотника впуска" !  У ЮМО-мотора от "ожогов выпуска" почти не "отдыхают" ни перемычки выпускных окон, ни одни и те же самые кромки поршней...

Вывод, если никто не возражает:
Кромки лопастей РЛД гораздо ресурснее кромок поршней соизмеримой схемы мотора ЮМО 207.

Ну а к выбору материала лопасти/поршня надо тоже отнестись дотошно...
На фото шокировавший не только меня "артефакт" с поршнем 🙂

 

[Bиктор]

Я не в состоянии Виктор бесконечно отвечать на Ваши вопросы, тратя то немногое из свободного времяни, которого и так ни на что не остается, извините.

Конечно, Игорь Петрович! Как Вам удобно. Спасибо, за спонтанное поддержание тонуса интересной для меня темы РЛД 🙂

 

[Bиктор]

Двигатель ЮМО поражает обилием деталей...
Такая многоцилиндровость, многовальность, многошестеренность, многотрубность!

И это ради нескольких рабочих ходов за оборот, кр.момента, "быстроходности" и ради относительной сбалансированности?

У взрослого РЛД, конечно, обвеса добавится неизбежно.
А пока работающая модель знакомого дедушки тоже достаточно продумана 🙂
Другое дело, что ее можно и нужно усовершенствовать...

 

[А.Г.К]

Для Виктора.
Виктор, у Вас какое-то избирательное чтение, ссылаетесь на сайты где приведены виды роторных двигателей и самолетов с такими двигателями. А вот теперь постарайтесь найти хотя бы одно сообщение о сертификации роторного двигателя по нормам летной годности. Файртренер делался как учебный самолет Германских ВВС и на него однозначно устанавливается сертифицированный двигатель, попытки использовать РПД для этих целей успехов не имели, а были катастрофы по причине РПД. А если кто из любителей и ставит РПД на самолет, так это его внутреннее дело, у нас вот умудряются ставить Д-144, можно поставить и резиномоторную установку. Каждый сходит с ума по своему.
К стати, за последние несколько лет сертифицировано 2 дизельных поршневых авиадвигателя у французов, один 4-х цилиндровый оппозитный дизель и ПДП-шный дизель. У немцев "Центурион-2" и "Центурион-4". РПД-шников как-то не просматривается. Так что я не ошибаюсь, просто Вы находитесь в том состоянии которое называется "в плену у идеи". Двигателестроение это не только изобритательство, а больше конструкторская и технологическая работа в тесной связке с работой инженеров-исследователей. Реплика по поводу сложности ЮМО-207. У нас на базе этого двигателя выпускался и продолжает эксплуатироваться дизель 10Д100, хороший, надежный дизель, у нас они стояли на электростанции. Самолеты Ю-86 имели дизеля ЮМО-207 и летали безнаказанно как над Англией так и над Россией, дизель высотный и истребители просто не доставали разведчиков. И последнее РЛД это тот случай когда простота хуже воровства. Дерзайте, успехов.

 

[Bиктор]

Хорошая критика! Спасибо!
Насчет "в плену"... Да, отрицать нельзя, каждый из нас в плену у чего-то "своего". Но эти различия индивидуального "плена" окрашивает людей по-разному. И это тоже хорошо!

Мне кажется, эта ветка претендует только на то, чтобы больше людей узнало побольше о роторно-лопастных двигателях и их свойствах, о разных мнениях. Это ведь не НИИ, не КБ... А то, что люди ищут новые знания,  - тоже хорошо!  И Вам спасибо за подробности.

 

[Tommy Versatty]

А вот теперь постарайтесь найти хотя бы одно сообщение о сертификации роторного двигателя по нормам летной годности.

Циклон, Ротомакс, Мазда сертифицированы в США и Европе... Еще примеры нужно, или вы сертификаты в студию потребуете?

 

[Beatle]

Уважаемые форумчане.

Так как я по определённым причинам сейчас нахожусь в недееспособном состоянии (попал на больничную койку).
То все права по данному топику временно пусть перейдут к Виктору, так как он более или менее заинтересован в данной теме!
Всем удачи! Надеюсь, скорее вернуться к вам.

 

[Bиктор]

как поведут себя «консольные уплотнители» по отношению к слою смазки на поверхности статора при ходах сжатия и расширения...

...консоль... на ходе сжатия будет гнать в КС масло, а на ходе расширения пытаться создать между собой и "холодной" стенкой ротора масляный клин

Одно хотелось бы уточнить: у РЛД, согласитесь, нет абсолютного возвратно-поступательного движения поршней/лопастей по статору. По крайней мере, - в привычном смысле. Они играют в "кошки-мышки", но любая кромка лопасти - движется всегда в одном направлении!  (Хотя и с периодически разной скоростью.)

Но если определиться с терминами, то можно хорошо друг друга понимать. Давайте условимся, говорить о кромках одной и тоже лопасти:  одна опережающая по ходу вращения, а задняя кромка той же лопасти - отстающая.

А когда говорим о камере между смежными лопастями - уже различаем не кромки с разных сторон одной лопасти, а - лопасти, с разных сторон камеры, ограниченной в своем непрерывном движении по кругу всегда одинаково - с одной опережающей и одной отстающей лопастью.

То есть, для упомянутой выше "уплотнительной консоли" на смежных кромках - одна всегда "маслосъемная наоборот" - она соскребает со стенок этой же самой камеры "налет жидкости", оставляя ее валик в камере, а другая "консоль" - "катится на клине" следов жидкости, образованном под ней...

Я нарочно пишу "жидкости", чтобы не вспоминать о "масле на прогар". 
Если бы ... это были водяные пары - в порах стенок статора, обработанного, например, микродуговым способом... 🙂

Да, как только речь заходит о масле в рабочих камерах (на стенках статора) - я - пасс!
Дедушка, - автор этого РЛД (ниже), запускал его на двухтактной смеси.
Поэтому и уплотнения он предусмотрел, как профессионал по Ванкелю, - побольше и разных! 🙂
(можно посмотреть на фото ниже.)

 

[Bиктор]

сейчас нахожусь в недееспособном состоянии (попал на больничную койку).

Скорейшего выздоровления!

 

[Манилов]

у РЛД, согласитесь, нет абсолютного возвратно-поступательного движения поршней/лопастей по статору. По крайней мере, - в привычном смысле.

Но есть взаимное возвратно-поступательное перемещение лопастей и "консольных уплотнителей"на них относительно дисков, на которых закреплены эти самые лопасти.

То есть, для упомянутой выше "уплотнительной консоли" на смежных кромках - одна всегда "маслосъемная наоборот" - она соскребает со стенок этой же самой камеры "налет жидкости", оставляя ее валик в камере, а другая "консоль" - "катится на клине" следов жидкости, образованном под ней...

Это верно только для одного из возможных вариантов взаимного перемещения лопастей и не факт, что оптимального.  Если рассматривать реальный механизм, а не теоретическую схему, то откроется много интересных ньюансов.  🙂

 

[anton19286]

мне сдаётся, что для привода электрогенератора можно и без синхронизатора обойтись. посадить каждую пару лопастей на свой синхронный мотор, одним мотором упираться, с другого мощность снимать. в принципе, можно и возвратное движение организовать