Свободно-поршневые генераторы газа и компрессоры.

Владимир Александрович

Дорогу осилит идущий!
Откуда
Москва
Вообще-то обычно делают как раз наоборот - отстраивают систему так, чтобы резонанс наступал ДО выхода системы на рабочие режимы. 
       С пластинами клапана такого быть не может. Собственная частота у них высока, как раз в зоне 3200-3500 циклов в минуту. Потому и наступает ограничение по циклам. Многое зависит от типа клапанов: прямоточные, кольцевые, пластинчатые и от конструкции самих клапанов внутри типа. Прямоточные клапаны обладают высокой частотой собственных колебаний, но имеют повышенное мертвое пространство, снижающее объемный КПД компрессора.
       У В.К.Кошкина про типы клапанов СПГГ хорошо и доходчиво написано. Надо будет здесь поместить несколько страниц для чтения. Не у всех интересующихся есть эта информация.
 

georgii-2

ЗРИ В КОРЕНЬ !!!
У В.К.Кошкина про типы клапанов СПГГ хорошо и доходчиво написано. Надо будет здесь поместить несколько страниц для чтения. Не у всех интересующихся есть эта информация. 
Вообще непонятно что с книгой Кошкина. В одном месте наткнулся на платную читальню, но при этом вроде требуют не выкладывать посторонним.
Ura так и не прислал копию на имэйл.
Думаю многим интересна будет эта книга.
 

JohnDoe

Усы-то сбрею, а умище-то куда дену? )))
С пластинами клапана такого быть не может. 
:(
Ну тогда вот: резать один пластинчатый клапан на кучу более мелких(типа как древняя пугалка для мух на форточке)
Т.е. делать лепестковый клапан по образу клапанов в клапанном ПуВРД. Резонансная частота должна вырасти.
ИМХУ.

Думаю многим интересна будет эта книга.
+1
 

Владимир Александрович

Дорогу осилит идущий!
Откуда
Москва
У В.К.Кошкина про типы клапанов СПГГ хорошо и доходчиво написано. Надо будет здесь поместить несколько страниц для чтения. Не у всех интересующихся есть эта информация. 
Про автоматические (самодействующие) клапаны СПГГ из книги: В.К.Кошкин, Л.М. Майзель, Б.М. Черномордик "Свободнопоршневые генераторы газа для газотурбинных установок" Машгиз. 1963г. стр.256-263.

Начинаем от стр. 256 и 257
 

Вложения

JohnDoe

Усы-то сбрею, а умище-то куда дену? )))
Про автоматические (самодействующие) клапаны СПГГ из книги: В.К.Кошкин, Л.М. Майзель, Б.М. Черномордик "Свободнопоршневые генераторы газа для газотурбинных установок" Машгиз. 1963г. стр.256-263
Спасибо, Владимир Александрович!
 

Владимир Александрович

Дорогу осилит идущий!
Откуда
Москва
Простите, но ох как хочется обойтись без клапанов, особенно в авиации... 
    Теоретически такая конструкция СПГГ возможна с использованием продувочных и всасывающих окон во всех полостях, но она имеет повышенные потери давления при перепуске воздуха между полостями, большие потребные мертвые пространства в компрессорных полостях (и, следовательно, завышенные габариты) и узкий диапазон режимов работы.
     Иными словами конструкция будет не оптимальна и с низкой эффективностью.
     Если ограничиться присутствием впускных клапанов в компрессорной полости, а далее везде перепускать только через окна, эффективность уже заметно повысится, но все равно не достаточно.
     Над этими вопросами еще в Советском Союзе серьезно работали и были разные варианты. В конце концов пришли к выводу - в компрессорных полостях СПГГ автоматические впускные и выпускные клапаны должны быть обязательно. Без них не достигнуть высокой эффективности цикла.
     Другое дело какой конструкции будут эти клапаны. Как Вы наверное увидели при прочтении страниц книги, каждый тип клапана имеет какой-нибудь серьезный недостаток. Или большой мертвый объем, или недостаточную частоту собственных колебаний, или повышенную массу подвижных частей, или повышенную сложность точного изготовления.
      Из собственного опыта скажу, что мне пришлось заниматься поиском оптимальной конструкции клапана для проводимых разработок. И такая конструкция появилась.  Клапан оказался нечувствительным к числу циклов СПГГ, т.е. резонансных частот нет во всем диапазоне рабочих режимов, используемых и перспективных. Удельная масса подвижных элементов (по отношению к расходу воздуха через клапан) на уровне лучших пластинчатых запирающих элементов. Масса клапана в сборе в несколько раз ниже известных конструкций. Подвижные элементы можно изготавливать штамповкой. Точность финишных операций необходима. Без этого никак нельзя. Клапан приобрел важное свойство - он стал самоуплотняющимся. Себестоимость изготовления намного ниже существующих моделей.
       По-видимому, не случайно сведения о конструкции и характеристиках клапана до сих пор остаются закрытыми. 
 

Владимир Александрович

Дорогу осилит идущий!
Откуда
Москва
      Вчера прочитал реферат одной из последних диссертаций по исследованию рабочих  циклов компрессоров с нормально открытыми нагнетательными клапанами.
      То есть, в исходном состоянии клапан не прижимается к седлу, как обычно, и проходной канал остается открытым. После начала работы клапаны закрываются только давлением сжатого воздуха, причем на экспериментальной установке исследовались два варианта. Первый вариант - отжим клапана от седла при нагнетании сжатого воздуха дополнительно подпружинен. Второй - не подпружинен.
     В первом варианте получено снижение потерь при нагнетании сжатого воздуха на 70%.
     Во втором - на 40%.
     Получается, что тарелки самодействующих клапанов прижимать к седлу пружиной вредно. Наоборот, ослабленной пружиной их надо отжимать от седла, а всю "славу" отдать градиенту давлений между полостями.
    
 

Владимир Александрович

Дорогу осилит идущий!
Откуда
Москва
Ссылочку, пожалуйста. Интересно... 
Выводы по диссертации автора из ОмГТУ можно прочитать здесь:
                    http://www.dissercat.com/content/kombinirovannaya-sistema-vozdukhoraspredeleniya-s-samodeistvuyushchimi-klapanami-porshnevykh?_openstat=cmVmZXJ1bi5jb207bm9kZTthZDE7
У авторов из ОмГТУ есть патенты на использование нормально открытых клапанов в компрессорах и детандерах: 
                    http://www.findpatent.ru/patent/220/2206791.html
                    http://www.findpatent.ru/patent/232/2321803.html
                    http://www.findpatent.ru/patent/233/2330962.html

Очевидно это направление в Омском университете изучается уже много лет. Большинство диссертаций на тему самодействующих клапанов из Омска и Санкт-Петербурга
 

Владимир Александрович

Дорогу осилит идущий!
Откуда
Москва
Тогда СПГГ для авиаприменения не самый лучший вариант
    Это один из перспективных вариантов для авиации и еще не хоженая тропа для смельчаков.
        По сути дела и в изготовлении СПГГ проще. Можно избежать литых деталей. Большинство узлов состоит из тел вращения, получаемых токарной обработкой. В корпусных деталях желательно применять сварку тонкостенных оболочек, как в ГТД. 
        Творческое содружество инженера механика и инженера электронщика могло бы дать прекрасные результаты в создании комбинированной реактивной СУ для 2-4 местного околозвукового самолета с  трансатлантической дальностью беспосадочного полета. 
 

JohnDoe

Усы-то сбрею, а умище-то куда дену? )))
Это один из перспективных вариантов для авиации и еще не хоженая тропа для смельчаков. 
Безусловно. Только я высказался так исходя из Ваших слов о недопустимости пропуска вспышек в СПГГ. Если  действительно, единственный пропуск РХ приводит к остановке СУ, то дл авиации это крайне опасно и приводит к необходимости существенного повышения надёжности практически всех систем СПГГ(питания, зажигания впуска, выпуска и пр.)
По сути дела и в изготовлении СПГГ проще.
Опять же плюсую. Если вышеозвученное преодолимо "малой кровью".
Творческое содружество инженера механика и инженера электронщика могло бы дать прекрасные результаты в создании комбинированной реактивной СУ
Это да, вот только обычно каждый сидит в своей норке. Вытащить и подружить - проблемма та ещё. :(
 

Владимир Александрович

Дорогу осилит идущий!
Откуда
Москва
Безусловно. Только я высказался так исходя из Ваших слов о недопустимости пропуска вспышек в СПГГ. 
    Да, конечно Вячеслав. Я высказался в общем смысле. Ведь в авиационном варианте никогда не будет одного модуля СПГГ. Поэтому для случая пропуска вспышки имеется соответствующая функция автоматики управления под условным названием "встречный запуск". То есть работающие модули в любой момент должны быть готовы "поддержать" модуль в котором произошел пропуск вспышки.

Это да, вот только обычно каждый сидит в своей норке. Вытащить и подружить - проблемма та ещё.
Это потому что нет свободы маневра. Человек должен иметь стабильный доход, чтобы содержать себя и семью, быть уверенным в завтрашнем дне. Ресурсов же для поддержки творческого созидания нет, хотя человеческий потенциал, как правило, хочет и способен двигаться к цели.
 
 

JohnDoe

Усы-то сбрею, а умище-то куда дену? )))
Ведь в авиационном варианте никогда не будет одного модуля СПГГ. Поэтому для случая пропуска вспышки имеется соответствующая функция автоматики управления под условным названием "встречный запуск". То есть работающие модули в любой момент должны быть готовы "поддержать" модуль в котором произошел пропуск вспышки.
А я примерно это и имел ввиду, когда говорил о пропущенных циклах, только этот режим не аварийный, а так сказать управляемый, штатный. Вопрос только в эффективности такого метода. На вальных ДВС-ах он позволяет серьёзно экономить(13% - дизель, до 30% - зажигалка). Но тут, в СПГГ, неочевидно. :-/
Ресурсов же для поддержки творческого созидания нет, хотя человеческий потенциал, как правило, хочет и способен двигаться к цели.
Во-во. И я про то. :(
 

Владимир Александрович

Дорогу осилит идущий!
Откуда
Москва
Уточните, пожалуйста. 
     Я уже касался этого вопроса. Группа модулей СПГГ похожих на 1МП120, но поменьше габаритами, подает рабочее тело - выхлопной газ высокого давления и температуры - в общий газовод перед турбиной. Перед турбиной дополнительно помещена камера сгорания (для режима форсажа). Мощность турбины по прямому валу передается на вентилятор, который и создает 80-90% полетной тяги комбинированной СУ. Очень высокие параметры сжатия и сгорания топлива в рабочем цилиндре СПГГ  обеспечивают непревзойденную экономичность рабочего процесса. Она недоступна даже самым современным авиационным двигателям большой степени двухконтурности, в том числе и потому, что степень двухконтурности в комбинированной СУ с СПГГ еще выше.
     Плюс к этому более высокий уровень безопасности, т.к. СУ получается многомодульная и с возможностью форсажа мощности на 60% и выше.
     К тому же, даже беглого стоимостного анализа достаточно для понимания меньшей стоимости 1 кг тяги такой СУ при производстве.. 
     Так что заниматься этим направлением очень даже стоит. 
 

georgii-2

ЗРИ В КОРЕНЬ !!!
... Мощность турбины по прямому валу передается на вентилятор, который и создает 80-90% полетной тяги комбинированной СУ... 
Какая степень двухконтурности предполагается?
Исходя из 80-90% тяги от вентилятора, 4-9?
 
Вверх