Роторно-лопастной двигатель. Начало.

[Bиктор]

На этой диаграмме (ниже) отображены такты четырехтактного цикла во всех четырех камерах, образованных четырьмя лопастями. (Цикл условно изображен голубым контуром).
Между тактами камер со сближенными лопастями имеется некоторая зона "выстоя" - сжатый объем некоторое время почти постоянен, как и у поршневого ДВС в точках ВМТ и НМТ.

Не забываем, что лопасти одинакового цвета отображают один лопастной блок, из двух штук диаметрально противоположных лопастей, который имеет одинаковый закон движения.

Можно видеть, что одинаковые такты во всех четырех смежных камерах приходятся на одну и ту же зону оси У, - то есть они обслуживаются одними и теми же окнами газораспределения и зажигания. (Горизонтально соседствуют одинаковые надписи тактов).
Бесклапанные окна впуска и выпуска могут быть просты, как у двухтактников, но асимметричны по фазам и длительности, как у четырехтактников (это имеется и у роторного Ванкеля).

Свечей на единственную камеру поджигания смеси может быть как и у Ванкеля - две рядом. Смещенные немного по ходу вращения и по возможности от независимых источников плазмы или искры.

 

[Bиктор]

На этой диаграмме во всех 4-х камерах и при всех 4-х тактах показано действие газов на смежные лопасти (образующие каждую камеру).

Условно принято, что пары стрелок сил действуют из середины газовых объемов и действуют в разные стороны непосредственно на ближайшие стенки лопастей (разного цвета).

Также условно принято, что длина векторов (стрелок) отображает степень выраженности газовых сил.

Здесь можно видеть, что только при такте всасывания в каждой рассматриваемой единичной камере газовые силы стремятся "сблизить" ближайшие лопасти.
При остальных тактах газовые силы в каждой камере стремятся "раздвинуть" лопасти.
Особенно сильно - после начала горения  сжатой горючей смеси (пара самых длинных стрелок).

Если взглянуть снизу-вверх на одном у и том же участке поворота вала, например, от нуля до 90[ch186] его поворота, то видим, что силы одновременно действующие на одни и те же лопасти складываются при  тактах:  сжатия, всасывания и выхлопа. Из этих сил наиболее "влиятельная" - сила газов при такте сжатия. Две другие из упомянутых - сравнительно слабы.

Примечательно, что каждая лопасть ведет себя как поршень двойного действия: сила газов при рабочем ходе компенсирует противоположно действующие силы при такте сжатия (всасывания и выхлопа).
Таким образом, на механизм синхронизатора передается и действует только результат вычитания этих сил. Вычитание сил, приложенных к одной и той же лопасти, производится на разных сторонах одной и той же лопасти!

Выходит - не вся энергия сгорающих и расширяющихся газов "бьет" по механизму синхронизации лопастей?

По сравнению с шейкой коленвала дизеля, на которую обрушивается в ВМТ "сокрушительная" сила, действующая на поршень одностороннего действия, - на механизм синхронизации РЛД действует меньшая сила газов при том же рабочем объеме единичной камеры.

Можно убедиться, что в автодизелях Мерседеса, приняты такие размеры коленвала и шеек, что площадь, на которую опирается нижняя часть единичного шатуна - примерно в 4 раза меньше площади дна единичного поршня (около 3,78).

Таким образом, практика сопротивляющихся контактному разрушению шатунов, давящих на единичную шейку коленвала, пришла к эмпирическому результату, близкому к - 1:4.

Роторно-лопастной ДВС не обязан сразу быть дизельным. То есть на его механизм синхронизации можно не принимать столь же жесткой и высокой нагрузки и высоких контактных напряжений.
Значит, площадь контактных силовых элементов механизма РЛД может быть меньше, а их соотношение к площади лба лопасти ... может быть поближе к соотношению, скажем 0,5:4 ?
(Если позаботиться, - как о минимизации числа последовательных инертных элементов механизма синхронизации РЛД, - так и о распараллеливании контактной нагрузки, как это делается на многоцилиндровых поршневиках)

Отсюда вытекает, что если удастся механизм синхронизации РЛД с распределением контактных механических напряжений, скажем на 4 параллельно и одновременно работающих шарика, то достаточным был бы такой диаметр шариков, при котором площадь наибольшего его сечения, умноженная на четыре, была бы равна 1/8 площади лба единичной лопасти (дна поршня). 

Нигде не напутал?  🙂

 

[Bиктор]

Оставим в диаграмме ситуации "газовых сил" для наглядности только те силы, которые действуют с обеих сторон каждой из двух лопастей, участвующих в восприятии "газовых сил" единичной камеры в течение полного оборота выходного (равномерно вращающегося) вала.

Вторая диаграмма под первой, показывает также в упрощенной форме инерционные силы, воздействующие на лопасти и механизм снинхронизации.
Эти силы повторяются и одинаковы для одной и той же пары рассматриваемых лопастей.
Природа их возникновения принята такой, что они синусоидальны по характеру их нарастания и спадания.

Заметим, что полный период периодического изменения инерционных сил (по величине и направлению) равен времени полу-оборота  вала.

На третьей диаграмме так же упрощенно показано уже совместное действие, как "газовых сил", так и сил инерции. Первые условно выделены толщиной линий соответствующих стрелок.

Заметим также, что сложение "газовых сил" с инерционными силами происходит только при тактах, когда "газовые силы" относительно малы: при выхлопе, всасывании, сжатии.  Так что результирующая действующая сила несколько превышает величину инерционных сил.

Зато при такте "рабочий ход" лопасти, ограничивающие ту же самую камеру, испытывают не сумму, а векторную разность "газовых сил" и сил инерции (лопастей, валов, механизма синхронизации). Эта разность сил и определяет крутящий момент, произведение разности сил на плечо ЦД лопасти. Видимо, с нарастанием оборотов крутящий момент не остается постоянным. Он начинает уменьшаться примерно при тех оборотах, при которых средние силы инерции становятся больше, чем половина средней величины "газовых сил" при такте "рабочий ход".

Этот фактор - такой же, как у поршневиков. Ни лучше и не хуже!
Практически это может означать, что кривая мощности РЛД, так же как таковая для поршневиков, - загибается и выполаживается с нарастанием оборотов. Короче, в пределе наступает момент, когда силы газов  не могут "разогнать" ДВС больше определенного значения, обусловленного массой и радиальными размерами деталей.
Причем эта зависимость от массы - прямо пропорциональная, а от радиусов вращающихся масс - квадратно пропорциональная.

Резюм:  чем больше диаметр статора РЛД, тем резче падают его максимально-достижимые обороты! То есть происходит то же самое, примерно, как и с увеличением диаметра коленвала (судовые ДВС значительно тихоходнее).

 

[RVD]

Вы Виктор достали всех своими простынями, с одними и теми же текстами, пора бы уже и остановиться...


... как это уже сделали и Прохоров и Бирюков, расписывая все прелести своего автомобиля. В их пламенных речах нет больше слова РЛД, и уверяю Вас больше не будет, да на заднем фоне еще крутится эта позорящая на весь свет анамация так громко заявленного сверхсовременного мотора, но уверяю Вас, и ее скоро снимут с экрана, и сделают это очень для всех незаметно, вот спасибочки-та Игорю Петровичу, подсуетился, где только было слышно и видно, страну от позора спас, мне за это медаль полагается - дырка от бублика, остальное Виктор сами додумаете. Но свято место пусто не бывает, и на нем взрастает уже новая сказка, озвученная Бирюковым: "неважно каким будет мотор, ДВС это временная штучка, нам он скоро будет вообще не нужен, мы (они) поставим в "ё" то, что скоро поступит в качестве силовых установок в  войска США "суперсекретные" электромоторы", вероятно их уже качнуло в сторону Капанадзе, или кого-то из тойже помойки, ну чтож в светлый путь.

 

[Bиктор]

достали всех своими простынями, с одними и теми же текстами

Игорь Петрович, когда "всех" достану, тогда те же "все" и скажут мне об этом, хорошо?  🙂

Если уж у Вас появляется-таки столь много времени, то может быть (для начала РЛД) предложите нам навскидку один вариант синхронизатора с параллельными контактными силовыми элементами? Было бы меньше похоже на неоднообразный флуд в этой ветке... 🙂

 

[RVD]

У меня Виктор есть все решения по этому мотору и технологические, и экплуатационные, в том числе и по преобразователям. Но поймите же Вы наконец, эпоха РЛД уже ушла в прошлое, и в какой то мере сказанное  касается и бесшатунников. Это не их вина, время идет вперед, и сегодня масса новых технологий позволяет ничего не переставляя на сборочном конвеере получать любую мощность в том, что выпускается со времен царя гороха. А РЛД, при любом раскладе, по своей кинематике значительно сложнее обычных тронковых ДВС, втравливать людей в этот путь. не вижу смысла. Да Вы и не в том месте ищите, и эти новосибириские вундеркинды тоже. Вам не хватает кругозора и самокритики, развивайте эти два качества, и начнете видеть то, что раньше не замечали: "за яркими красками не видно полутонов, а именно в них вся сущность".

 

[anton19286]

c РВД тоже не всё так реально. за те годы, что вы его рекламируете, его не напрягаясь можно было выстрогать напильником из болванки, с точностью до сотки.

 

[RVD]

"anton19286"

РВД нигде и никогда не рекламировался, идея в интернет вброшена для популяризации.

То что Вы предлагаете, уже давно сделано, проблема не в самом винте, а в другом, нужны корки  (а не болванка), которые надо  нацепить на сферический механизм, работающий по сложной кинематике. Другой уровень проблем, в "гаражных" условиях" не решается, и с моими средствами до этого уровня не дотянуться, говорю как есть. Нижняя граница данного проекта на день сегодняшний 50 миллионов долларов (только промобразец). Все кому надо знают, сочуствуют, но брать на себя такие риски никто не хочет.

Кто что-то понимает, работает в конкурирующих структурах, кто ничего не понимает, тем все до лампочки.  Ситуация стара как мир, пример, при строительстве первых паровых автомобилей изобретатели обратились за помощью в общество по управлению гужевым транспортом - им отказали, а обращаться же было больше не к кому, никто больше перевозками не занимался, а паровоз или паромобиль был лошади  конкурент.

Для решения технического вопроса усилий одних изобретателей, исследователей недостаточно, ситуация должна созреть в экономике. Без запроса общества идея бесконечно долго может оставаться только идеей.

 

[anton19286]

если я ничего не путаю, картинки с РВД я видел в каком-то журнале, типа изобретатель-рационализатор как бы не в начале 80-х.
ну сделать корки явно не полтора миллиарда рублей стоит. даже на электроэрозионном станке это будет стоить на три порядка дешевле.
пусть даже модельного размера, на пару лс.

 

[RVD]

" anton19286"

Изобретение вышло в свет в 1999 году, то что Вы видели вероятно, относится к другой теме.

Прохоровский проект дешевенького авто из известных болтов и гаек стоит   минимум 150 миллионов евро, а почему Вы считаете что изготовить двигатель нового поколения стоит дешевле. Вас же не удивляет высокая стоимость газовых турбин реактивного самолета. Тот турбокомпрессор, который Вы сегодня покупаете от бычка за 13 тысяч рублей стал доступным по цене благодаря лишь 40 летним наработкам в этой области. По первости он стоил дороже самого двигателя, а здесь РВД, по сути требует новой отрасли со всеми вытекающими последствиями. Количество тепловых, прочностных, конструктивных работ требуется огромное количество - для нарабатывания статистики, чтобы в один прекрасный момент можно было сказать что все надежно. Немцы перед войной потратили десятки миллиардов на освоение газотурбинных двигателей, но так и не успели к концу войны наладить их производство, а казалось бы чего проще, навтыкал лопатки на барабане и полетел. 
Сегодняшний ДВС кажется всем доступным для понимания лишь потому, что над ним трудились сотни тысяч профессионалов, если не миллионы, в течении трехсот лет.
Можно уложиться в первом образце и за деревянных 10 миллионов, но это будет скорее муляж, а не ДВС.


Предлагаю поставить точку на сказанном,  дискутировать здесь на эту тему не  вижу смысла.

 

[anton19286]

мне кажется, надо постепенно двигаться и цели ставить близкие и конкретные. и начинать с рабочего образца, а не с создания индустрии под сомнительную идею

 

[RVD]

А с чего Вы взяли, что я в жижни больше ничем другим не должен заниматься,  у меня масса других проектов, и тоже в длинной в годы и десятилетия. Дополнительно ломать себе хребет, чтобы Вы перестали сомневаться, нет никакой нужды, жизнь и так это делает каждый день.

 

[anton19286]

да действительно, похоже, вы в душе верите в РВД не больше, чем я, вот и придумываете страшилки про 50 миллионов, чтобы ничего в этом направлении не делать. ну, оно и правильно, хребет не казенный.

 

[Bиктор]

Игорь Петрович, воздержитесь пожалуйста от трат времени про Ваш волновой ДВС на этой ветке - это мало вяжется с роторно-лопастным ДВС.  Разве что Вам хотелось бы вполне "земной" проект РЛД "зарезать", как Ваш "заоблачный" РВД.

О том, что проект РЛД "земной" или "беспилотниковый" уже было достаточно подтверждений в виде изготовленных и работавших экземпляров. Остальные проблемы - политические и экономические (темы не для этой ветки).

Я ценю Ваше, как конкурента, старание "подсуетиться" против пиара РЛД в конкретном проекте Прохорова. То есть против рекламы неудачного с точки зрения механического КПД синхронизатора в варианте его конструкторов.

Ценю это уже за одно то, что Ваше личное решение синхронизатора, известное на этом форуме, было точно с таким же низким КПД. http://www.reaa.ru/cgi-bin/yabb/YaBB.pl?num=1236094574 пост номер 9.

Тут Вам в последовательности не откажешь! Мой респект Вам! 🙂

Но Вам ничто, кроме неудачных прецедентов с КПД синхронизатора, не давало права "ставить крест" на РЛД в целом. 
Невольно (или вольно?) Вы предлагаете "выплеснуть вместе с водой" ребенка... вместо того, чтобы осветить глубоким анализом и без спешки действительные проблемы.

Почему бы Вам не поставить проблему КПД синхронизатора РЛД отдельно?
Скажем, попросить заинтересованных сократить количество кинематических звеньев синхронизатора с 7 до тех же 4-х как у поршневиков или Ванкеля.
На последнее - у Вас не хватает ни времени ни желания.
Я понимаю, Вы занятой человек, на все Вас не хватает...
Но Вы и влиятельный человек - правите в крупных структурах.

Моя просьба к Вам - не выступайте, пожалуйста, по отношению к РЛД как всемогущий представитеь конкурентов (как в Вашей притче - "от гужевого транспорта"), - дайте простым людям шанс!
Представьте, что ЕСТь и РАБОТАЕТ в опытном образце простейший синхронизатор с минимумом кинематических звеньев, не такой, как был у Вас! (см. например пост номер 352)
Солнце тоже заходит и всходит. Но никто не говорит подобно Вам, что идея РЛД "зашла навсегда".  Она всходит постоянно и ждет своего часа - широкая идея всегда больше, чем один человек-прорицатель.
Выработайте, пожалуйста, объективное и беспристрастное (экспертное) отношение к РЛД. Больше ничего и не надо!
Экономика и политика сами "скажут свои суждения" - без субъективных рупоров. 
С уважением!  🙂

PS  На снимке - громоздкий и инерционный синхронизатор в проекте Прохорова, с пониженным КПД (вследствие умножения эффекта трения в нескольких последовательных кинематических звеньях). И печальный опыт RVD.

 

[Bиктор]

Примером высокого механического КПД с минимумом последовательно включенных звеньев может служить, например, шарико-винтовая передача. У нее к тому же очень высокая точность отработки движений. У нее же - очень благоприятные условия в зоне контактных напряжений: шарик входит в беговые канавки, которые имеют едва чуть больший диаметр, чем шарики.
По шарико-винтовым передачам много информации в интернете.

Но вот по шарико-волновым передачам - гораздо меньше открытой информации.
Как пример - на изображении ниже одна из таких загадочных передач.
Красным цветом я обращаю внимание форумчан на волнистые формы у внешней обечайки и на выходной вал, а синим - на входной вал.  Внутренняя обечайка, взаимодействующая с теми же шариками - скрыта (загадка). Сепаратор (1) с линейными прорезями для колеблющихся малоинерционных шариков неподвижен.

Здесь много параллельно работающих шариков. Их КПД высок, потери на их трение не перемножаются, а "слегка суммируются"  🙂

Эта передача "интригует и шепчет": переделайте меня для синхронизатора РЛД!!  🙂

 

[JohnDoe]

Внутренняя обечайка, взаимодействующая с теми же шариками - скрыта (загадка)

Насколько я понял мысль шарики линейно катятся в канавках, одновременно совершая, вместе с ротором, вращение вокруг его оси. Т.е. по спирали, правильно?
Тогда возможен такой вариант: Внутри ротора имеются обратные каналы сообщающиеся с концом и началом канавок на внешней стороне ротора(те, что мы видим на рисунке). Эти каналы также заполнены шариками. Таким образом шарик, подталкиваемый собратьями из внутреннего канала, попадает во внешнюю канавку и начинает катиться допустим справа налево. Дойдя до конца канавки он через отверстие выдавливается во внутренний канал толкая находящийся там шарик и цикл повторяется. Чем не вариант? Правда тогда непонятен смысл сепаратора (1). :-?
А вообще это несколько напоминает, по идеологии, "подшипник-редуктор" ребят из Томска:
http://www.redbear.ru/rus/products.php

 

[Bиктор]

Еще к изображению выше.

Это вид сбоку.
Если посмотреть на изделие сверху, то вероятно "узреть" восемь параллельных эллипсных дорожек для шариков. Хорошее распределение контактных напряжений.

Эллипс - это фигура, у которой расстояние точек на нем к центру симметрии изменчиво - такой взаимодействующий радиус изменяется циклично так, как нам нужно для 4-х тактного цикла - синусоидально!

Для второго блока лопастей нужно просто второе "эллиптическое изделие", в котором большая ось смещена на 90[ch186]. Тогда оба блока лопастей будут взаимодействовать как две сдвинутые по фазе синусоиды (см. рисунки с синусоидальными скоростями лопастей в постах выше)

 

[Bиктор]

Насколько я понял мысль шарики линейно катятся в канавках, одновременно совершая, вместе с ротором, вращение вокруг его оси. Т.е. по спирали, правильно?

Я ответа не знаю...
Но неподвижность сепаратора с линейными ограничителями "говорит" кажется о том, что шарики "никуда не исчезают и не появляются". Значит принцип другой, чем у редукторов томчан?  Может быть я заблуждаюсь...
Мне предстaвляется, что эллипсы на внешней обечайке гоняют волнами все параллельные шарики налево и направо, подобно качанию колосящейся пшеницы, создавая впечатление волн на поле.
Так что механизм скорее "волновой"?

 

[JohnDoe]

Если посмотреть на изделие сверху

Это со стороны входного вала, т.е. "с торца"?

восемь параллельных эллипсныхдорожек для шариков

Смысл этих элипсов от меня ускользает(в данной вариации) 🙁

Значит принцип другой, чем у редукторов томчан?

Про их принцип я тоже не знаю(информации нет) Вроде сказанно только что примененна передача "через третье/промежуточное тело". Примерно как и здесь, входной и выходной контуры сообщаются через промежуточное звено - шарики.

Мне предстваляется, что эллипсы на внешней обечайке гоняют волнами все параллельные шарики налево и направо, как например, качается колосящаяся пшеница. 

Сие вызывает сомнения, т.к. справа внешний контур с обечайками упирается в шкив(?) на котором расположен входной вал, а слева крайний левй верхний шарик упирается в конец канавки. Как можно их двигать вправо-влево. :-?
Всё ИМХУ, ессно.

 

[Bиктор]

По эллипсным дорожкам мне представляется что-то в таком роде... Эллипс, "напяленный" на цилиндрическую поверхность (на вал или изнутри на обечайку)  🙂

Моделька такой эллипсной дорожки под шарик показана в разных угловых положениях "вала".

Среднее фото показывает "разворот" левой вершины эллипса назад, а третье фото - показывает заднюю с первого фото сторону.

Радиусное расстояние от шарика до мысленного центра симметрии эллипса, то есть "удаление" шарика,  бегущего по такой дорожке, изменяется периодически, - как нам и надо...

Допустим, что с диаметрально противоположных сторон эллипса бегут два силовых шарика (для уравновешенности и распараллеливания контактных напряжений).