Роторно-лопастной двигатель. Начало.

Создание нового поршневого двигателя обходится в сотни миллионов рублей, РЛД потребует не меньших затрат.
Новые поршневые двигатели обходятся так дорого потому что в этой области все уже истоптано и для того, чтобы превзойти конкурентов, действительно нужно потрудиться.
Вам потребуется изготовить новый двигатель, снять испытательный бокс, нанять инженеров испытателей и мотористов.
Изготовить - само собой. А нанимать-то зачем? Зачем платит какому-то дяде, который будет отсиживать положенное время на работе? Автору нужно самому послушать, как работает его двигатель.
Написать программу испытаний.
Зачем? В ходе испытаний ее все равно придется корректировать. Программу писать нужно только когда нанимаются посторонние люди.
"Препарировать" двигатель для установки датчиков, обкатать двигатель и снять с него характеристики.
Само собой, как же отказаться от такого удовольствия.
После этого потребуется специалист по рабочему процессу и не только он. По данным индицирования можно будет что-то говорить и решать в какую сторону двигаться.
Это уже другой этап. Первый этап - это создание двигателя, принципиально превосходящего конкурентов. Поэтому он сразу, даже несмотря на некоторые оплошности в изготовлении, должен превосходить существующие. Иначе никакого смысла его делать. Поэтому я против создания РЛД с трущимися уплотнениями. Как ни крути, его термодинамика и химия горения останутся такими же, как и у поршневых двигателей. Выигрыш можно получить только в снижении массы конструкции, чего трудно добиться от первого экземпляра без тщательной отработки на многочисленных прототипах. А КПД и выхлоп запросто могут оказаться заметно хуже поршневых именно из-за неотработанности двигателя. И что потом с ним делать? Как доказать, что он лучше? Тут действительно нужны миллионы.
Затем начнётся отработка рабочего процесса, для чего потребуется изготовление нескольких вариантов поршней лопастей, впускных каналов и т. д.
Если будут получены приемлемые данные по токсичности и расходу топлива тогда можно будет дорабатывать механизм синхронизации.
Это второй этап.
В современных системах конечно можно смоделировать газодинамику но это весьма приближенно, отработка двигателей ведётся на реальных двигателях.
Нет, моделирование газодинамики целесообразно только для очень дорогих объектов. В случае с РЛД дешевле заказать несколько вариантов двигателя и на основе их испытаний построить графики, чем оплатить работу инженера-программиста, который получит эти графики на компьютере. Причем верить им все равно можно будет с натяжкой. Расчет прочности, тепловых нагрузок - вот это необходимо до создания первого образца.
Всех на грешную землю, хватит витать в облаках.
Какие облака? Для изготовления первого двигателя вместе со стендом потребуется не более 400 000 рублей. (Конечно же если есть доступ непосредственно к станочникам  😉 )Такое удовольствие могут позволить себе все, кому по карману подержанный джип.
 
@ А.Г.К

Спасибо! =)
Главное двигаться в нужном направлении.
Тут нетипичен процесс во многом будет. В целом, с вами согласен: труда еще... море и маленький вагон.

@ provocator
Ох, если я не ошибаюсь, то заявку можно править. Это что-то 300 р. Или около того.
Благо сейчас нашлись люди, которые готовы и с патентом помочь. Посмотрим, что я там написал не так и где мог ошибиться. Если будет что-то критичное, то внесем изменения. И спасибо!

@ hab

Это механизм ё. Только неуравновешенный и с простыми шестернями.

Всех на грешную землю, хватит витать в облаках.
Никто в облаках не витает. =)

Что-то мне сегодня все весь день удачи желают. Буду счастливым человеком.

@ ingener
Убедили. Сегодня займусь анализом бесконтактных уплотнителей.
 
Убедили. Сегодня займусь анализом бесконтактных уплотнителей.
Только я вас предупреждал - на сегодняшний день обычные серийные подшипники качения на оборотах, требуемых для бесконтактных уплотнений, сильно теряют ресурс и нагрузочную способность. А у подшипников скольжения с масляным клином резко растет трение.  😉 Особенно это критично для вашей схемы с удвоенными оборотами выходного вала. Даже для модифицированной схемы ё-мобиля с ее сниженными в 2 или 4 раза оборотами выходного вала это имеет существенное значение.
Нужно срочно искать информацию по подшипникам турбореактивных двигателей.

Кстати, у авиамоделистов, строящих модельные ТРД, где проблема оборотов стоит даже острее, чем в настоящих ТРД, есть наработки по улучшению скоростных свойств подшипников. Они в основном заключаются в удалении сепаратора, увеличении количества шариков за счет проточки одного бортика (чтобы можно было вставить много шариков), применении керамических шариков и небольшом преднатяге подшипников.
Ролики к сожалению на больших оборотах не катятся.  🙁
 
@ ingener

Есть каталог подшипников. Он у меня есть. Там, все, всех видов.
Почитаю. Посмотрим, что там сказано.
 
@ ingener

В посте #1004 "что-то слышится родное" удалое, свидетельствующее об отсутствии опыта в создании и доводке техники. Как можно создать "принципиально превосходящее" без привлечения специалистов? Кто Вас допустит к работе на аттестованном, сертифицированном стенде, который ещё нужно приспособить под Ваш двигатель - испытание ведет бригада специалистов по инструкции, отражающей программу испытаний (автор может присутствовать в кабине испытателей и слушать доносящийся звук работающего двигателя)? И прочая, прочая. О существовании изнашиваемых, изнашивающих, теплозащитных и термобарьерных покрытиях Вы, кажется, не слышали...
Нужно срочно искать информацию по подшипникам турбореактивных двигателей... Кстати, ... они в основном заключаются в ... за счет проточки одного бортика ..., применении керамических шариков и небольшом преднатяге подшипников. Ролики к сожалению на больших оборотах не катятся.
Авиационные подшипники выпускаются теми же заводами, что и "тракторные". Только с отбором и контролем по авиационным ЕТУ100, иногда - из теплостойких материалов.
Подшипники без бурта - радиально-упорные подшипники, выпускающиеся давно и серийно. От Вас зависит число шариков и их материал, тип сепаратора или его отсутствие.
Под "преднатягом" Вы, конечно, подразумеваете предварительную осевую нагрузку шариковых подшипников, работающих в паре, и без которой они не работают на высоких частотах вращения.
Роликовые подшипники обидятся на Вас, если под "большими оборотами" вы подразумеваете частоты вращения ниже 35000 об/мин (как минимум)...
 
Кто Вас допустит к работе на аттестованном, сертифицированном стенде, который ещё нужно приспособить под Ваш двигатель - испытание ведет бригада специалистов по инструкции, отражающей программу испытаний (автор может присутствовать в кабине испытателей и слушать доносящийся звук работающего двигателя)? И прочая, прочая.
Если бы я изготавливал и испытывал двигатель, то я бы туда не пошел, если бы даже пригласили. Ну, может быть разок и сходил бы, чтобы просто посмотреть. Я бы обошелся просто асинхронным двигателем, нагрузочным реостатом и "аттестованным, сертифицированным" обыкновенным электрическим счетчиком. И работал бы у себя дома, в гараже (он у меня достаточного размера), в комфорте и уюте, в домашних тапочках. А жена бы мне кофе с сыром приносила. Выделяющееся при ресурсных испытаниях тепло использовал бы для обогрева своего дома зимой, чтобы керосин зря не пропадал. И еще бы разок свозил свое изделие на пункт техосмотра автомобилей, чтобы выхлоп понюхать.  🙂
Имхо, этого вполне достаточно для принятия решения о финансировании разработки настоящего двигателя и неоднократной проверки различных его вариантов на различных крутейших стендах. Всему свое время.

Роликовые подшипники обидятся на Вас, если под "большими оборотами" вы подразумеваете частоты вращения ниже 35000 об/мин (как минимум)...
А вот это интересно. Где бы про это почитать? Именно такие обороты я считаю большими.

Все-таки консольно нагруженный кривошипом выходной вал на 35000 об мин с роликовыми подшипниками мне кажется подозрительным.
В РЛД с бесконтактными уплотнениями нагрузки от инерционных сил лопастей (особенно из нержавейки) будут настолько большими, что нагрузки от давления газов можно даже не считать. И вес подшипников шатунов по этой причине тоже должен быть минимальным, хотя там скорости будут значительно ниже. Вот туда ролики или иголки могут пойти, если сильных перекосов не будет.
 
этого вполне достаточно для принятия решения о финансировании разработки настоящего двигателя и неоднократной проверки различных его вариантов на различных крутейших стендах.
В этом Вы глубоко заблуждаетесь... Если не абсолютно... Самое трудно преодолимое слово в Вашем тексте - "БЫ".
По рабочим частотам вращения роторов "больших" ГТД (ТРД, ТВД, ТвРД и т.д) размерностью до 2000кВт (даН), характерных для Вашей оборотности, масса материалов, включая технические описания,  выложена открыто в Сети. Пользуйтесь.
 
По рабочим частотам вращения роторов "больших" ГТД (ТРД, ТВД, ТвРД и т.д) размерностью до 2000кВт (даН), характерных для Вашей оборотности, масса материалов, включая технические описания,  выложена открыто в Сети. Пользуйтесь.
Хм...
Там специфика несколько другая. Там даже вес шариков считается большой проблемой, создающей большие нагрузки. А в РЛД вместе с такими же оборотами нагрузки будут до 100 раз выше. Причем нагрузки от вала, самого согнутого этими нагрузками. Так что не все оттуда можно взять.
В этом Вы глубоко заблуждаетесь... Если не абсолютно... Самое трудно преодолимое слово в Вашем тексте - "БЫ".
Не обращайте на меня внимания. Я вообще многое делаю не так.  🙂
 
будут настолько большими, что нагрузки от давления газов можно даже не считать.

Это в расчетах на прочность, как я понял?

Однако, если я не ошибаюсь, считать инерционные нагрузки надо совместно с силами от газов уже потому, что они у РЛД направлены встречно (в момент горения).
Я веду к тому, что эффективный крутящий момент - определяется именно из разницы сил рабочих газов и сил инерции лопастей, имхо.

Как и в поршневике, эта разница на высоких оборотах приводит к загибанию внешней скоростной характеристики (ВСХ - кривая мощности и крутящего момента в зависимости от оборотов) и к ее выполаживанию:  разница стремится уменьшиться с оборотами...

А насчет доступности испытаний собственного двигателя в гараже хорошо рассказано здесь:
http://www.drive2.ru/cars/zaz/968/968/x3x3xx52/journal/288230376151875845/#post
В основе нагрузочного стенда - электрогенератор. Сигналы выведены на экран компьютера...
 

Вложения

  • _____-___.jpg
    _____-___.jpg
    69 КБ · Просмотры: 78
Однако, если я не ошибаюсь, считать инерционные нагрузки надо совместно с силами от газов уже потому, что они у РЛД направлены встречно.
Это чтобы при сбросе газа от максимальных оборотов сразу получить превышение расчетных нагрузок?  🙂

Хотя это не принципиально. Сразу двигатель не развалится, а на ресурсе сильно не скажется.
 
Анимация результата статического расчёта РЛДВС с синхронизатором Макса: http://www.youtube.com/watch?v=nC8sUffmyVE
Зубчатое зацепление в момент максимального сближения лопастей не нагружено касательным усилием, только радиальное (встречное движение).
Теперь выполняю динамический анализ конструкции при вспышке (импульс давления), исходные - скорость горения смеси 20 м/с, диагональ лопасти около 70 мм, тогда время нарастания до 5 МПа 0,0035 сек., Дальше не знаю как будет вести себя давление, поэтому до 0,5 сек. оно константа и спад до 0 на 1 сек. Если кто знает, как примерно оно себя должно вести во времени, прошу поделиться.
 
Для Beatle!
Привет, Я здесь не часто. Этой темой занимаюсь давно.
Несколько слов по существу, Ваше решение хорошее. 
НО считаю несколько поспешным Ваш вывод о несостоятельности схемы с двумя синхронизаторами с торцов, конечно придется тащить вал через центр камеры но преимущества тоже есть: симметричность, возможность частично уравновесить ВАШ эксцентрик, не будет проблем с жестким соединением вала рычагов с лопастями, поскольку в соосной схеме нельзя жестко соединить внутренний вал с дальней парой лопастей, придется «развязать» то есть поставить муфту в месте соединения вала рычага с внутренним валом лопасти, а это по моему черевато…
Например, я в своих патентах крепил лопасти так …
Мне кажется не надо боятся удалить лопасть от вала на 50-60 мм, то есть увеличить плечо лопасти, это конечно повлияет на увеличение момента инерции и уменьшение скорости вращения, но в этом есть и некоторые положительные стороны, например, сектор основания лопасти будет шире, в результате силы противоположного направления не будут ломать ее и саму лопасть можно выполнить меньшим диаметром, а это значит что такая лопасть перестанет бояться детонации и при этом, если нет контакта лопасти с поверхностью в качестве рабочего процесса можно выбрать HCCI.
Поясню, - главное  отличие РЛД от поршневика - более длинный ход лопасти, (в два раза больше) и конечно большее плечо рычага, следовательно, потеря на трение при контакте с камерой тоже немалое, зато появилась возможность убрать уплотнительные кольца и подать в камеру водичку.
Конечно можно уменьшить трение, выбирая разные материалы колец, масло и прочее, но, во первых, масло при вращении в кольцевой камере попадет в выхлопную и там сгорит, во вторых если масло будет в камере, то проблема с охлаждением останется, так как закатать масло внутрь лопасти и охлаждать им - это извините фантастика.
Водичка или водичка + спирт не только охладят камеру и лопасти, но и создадут уникальные условия в секторе сжатия смеси для работы по  циклу HCCI (а может это и не цикл – не важно).
Немного проясню, - если применить водичку для непосредственного охлаждения лопастей и камеры и при этом не применять уплотнительные кольца и если между лопастью и камерой будет не более 15-20 микрон, степень сжатия можно легко догнать до 50-60 и добиться самовоспламенения без детонации при этом камера и лопасти практически не будут нагреваться так как горение смеси будет проходить при более низких температурах.
Учитывая, что в этой, кольцевой конструкции под действием центробежных сил водичка будет легко покидать камеру через выхлопное отверстие и при этом она не смешивается с маслом – эта схема наиболее подходит для реализации самовоспламенения при повышенном давлении.
Я считаю, что этому движку не будет равных при создании привода генератора того, над чем работают Ё-шники.
При этом от него следует ожидать более высокого КПД, простота выполнения, евро – 5, компактность и прочее...
Далее - ранее я тоже любил квадратное сечение лопастей, сейчас только круглой или округлой формы, - эллипс или круг – все равно, и дело не только в меньшей потере тепла, просто при сборке с торца лопасти можно надеть алюминиевый чехол и посадить его на ребра лопасти, например вот так …
 

Вложения

  • 2_310.jpg
    2_310.jpg
    23,3 КБ · Просмотры: 96
Для Beatle!
Привет, Я здесь не часто. Этой темой занимаюсь давно.
Несколько слов по существу, Ваше решение хорошее. 
НО считаю несколько поспешным Ваш вывод о несостоятельности схемы с двумя синхронизаторами с торцов, конечно придется тащить вал через центр камеры но преимущества тоже есть: симметричность, возможность частично уравновесить ВАШ эксцентрик, не будет проблем с жестким соединением вала рычагов с лопастями, поскольку в соосной схеме нельзя жестко соединить внутренний вал с дальней парой лопастей, придется «развязать» то есть поставить муфту в месте соединения вала рычага с внутренним валом лопасти, а это по моему черевато…
Например, я в своих патентах крепил лопасти так …
 

Вложения

  • 1_505.jpg
    1_505.jpg
    75,3 КБ · Просмотры: 99
Мне кажется не надо боятся удалить лопасть от вала на 50-60 мм, то есть увеличить плечо лопасти, это конечно повлияет на увеличение момента инерции и уменьшение скорости вращения, но в этом есть и некоторые положительные стороны, например, сектор основания лопасти будет шире, в результате силы противоположного направления не будут ломать ее и саму лопасть можно выполнить меньшим диаметром, а это значит что такая лопасть перестанет бояться детонации и при этом, если нет контакта лопасти с поверхностью в качестве рабочего процесса можно выбрать HCCI.
Поясню, - главное  отличие РЛД от поршневика - более длинный ход лопасти, (в два раза больше) и конечно большее плечо рычага, следовательно, потеря на трение при контакте с камерой тоже немалое, зато появилась возможность убрать уплотнительные кольца и подать в камеру водичку.
Конечно можно уменьшить трение, выбирая разные материалы колец, масло и прочее, но, во первых, масло при вращении в кольцевой камере попадет в выхлопную и там сгорит, во вторых если масло будет в камере, то проблема с охлаждением останется, так как закатать масло внутрь лопасти и охлаждать им - это извините фантастика.
Водичка или водичка + спирт не только охладят камеру и лопасти, но и создадут уникальные условия в секторе сжатия смеси для работы по  циклу HCCI (а может это и не цикл – не важно).
Немного проясню, - если применить водичку для непосредственного охлаждения лопастей и камеры и при этом не применять уплотнительные кольца и если между лопастью и камерой будет не более 15-20 микрон, степень сжатия можно легко догнать до 50-60 и добиться самовоспламенения без детонации при этом камера и лопасти практически не будут нагреваться так как горение смеси будет проходить при более низких температурах.
Учитывая, что в этой, кольцевой конструкции под действием центробежных сил водичка будет легко покидать камеру через выхлопное отверстие и при этом она не смешивается с маслом – эта схема наиболее подходит для реализации самовоспламенения при повышенном давлении.
Я считаю, что этому движку не будет равных при создании привода генератора того, над чем работают Ё-шники.
При этом от него следует ожидать более высокого КПД, простота выполнения, евро – 5, компактность и прочее...
Далее - ранее я тоже любил квадратное сечение лопастей, сейчас только круглой или округлой формы, - эллипс или круг – все равно, и дело не только в меньшей потере тепла, просто при сборке с торца лопасти можно надеть алюминиевый чехол и посадить его на ребра лопасти, например вот так …
 

Вложения

  • 2_311.jpg
    2_311.jpg
    23,3 КБ · Просмотры: 89
И еще, под лопастью вода должна свободно двигаться под действием центробежных сил, поясню, - в квадратной камере движение воды затруднительно и перед остановкой движка она еще долго может оставаться в камере, а это недопустимо при морозах.
Я знаю многие не принимают водичку и спирт, а зря, при морозе, если камера холодная воду и спирт можно не применять или использовать чистый спирт, перед остановкой двигателя, если заранее прекратить подачу воды в камеру она быстро освободится от воды и не замерзнет в холода.
Пополнять воду нет необходимости, если ее не доводить до кипения.
Beatle
Если Вы считаете, что сможете подкорректировать формулу в любую сторону, не уверен (есть опыт) Вам не разрешат вставить ни одного нового слова (признака), удалить – пожалуйста.
Что касается Ваших надежд на реализацию проекта, то мне кажется, надо начать с создания своей фирмы, для этого двух человек достаточно, (как говорят в народе – были бы кости, мясо нарастет) но если желающих будет больше  - еще лучше, далее почти официально можно заказать изготовление деталей прототипа, главное знать возможности предприятия. Соваться на мелкие ООО нет смысла, я пытался,  там допуск меньше полтинника не дают.
Самое главное выполнить качественно корпус, лопасти и соединения, все остальное потребует меньших затрат.
Пытаться самим спроектировать технологию нет смысла, лучше послушать совета производителя, знаю, что на некоторых  предприятиях допуски вполне приемлимы (до 1 микрона) и качество изготовления тоже, единственная проблема – загруженность мощностей.
По поводу подшипника, - я советовался со своими конструкторами, 5 микрон подшипник качения обеспечивает, это к тому случаю, если лопасти будут применяться без уплотнительных колец и охлаждаться непосредственно.
 
У меня вот ночная мысль (по этому не судите строго) :🙂 -
В сихронизаторе "Макса-Ванкеля" (идея очень красива) центр симетрии смещён по отношению к оси вращения вала. Не будет ли это проблемой для мечтательных 30000 об\мин? Центробежные силы и всё такое...  :-/
Я вот подумал, а не закрутить ли кривошип каждой лопасти на отдельной шестерёнке Ванкеля сдвинутой на 180 градусов?
На патент не претендую... :🙂
 
Назад
Вверх