Свободно-поршневые генераторы газа и компрессоры.

[ura]

СПД-гидромотор изначально будет значительно тяжелее других собратьев ДВС. Это понятно хотя бы потому, что его рабочие цилиндры будут безнаддувными

почему? в дизельгидравлическом Ингокаре используется турбонаддув и его весовые характеристики совсем не плохи.см пост 63. в части же гидравлических составляющих в последние 15 примерно лет совершен качественный скачок по весу, надежности и органам управления. новые материалы и т.д. так что не огорчен, в конце концов есть и не авиа применения, если не принимать эти аргументы во внимание. я не настаиваю на повороте ветки в сторону гидравлики. делюсь лишь размышлениями. а то вот до Вашей изящной конструкции на 8 кг весом, я насмотрелся на дизель-компрессоры ДК-2. и в ужасе от габаритов и веса компрессорной части был склонен считать что это только для  судов, им вес нипочем( 1100кг) 🙂. теперь другого мнения. кстати у меня есть и описания результатов испытаний четырехтактного СП ДВС. весовые удельные хар-ки очень неплохие. за материал по танковым установкам спасибо большое, скачал. есть у меня книга по СПГГ: двигатели со свободно движущимися поршнями. под ред Кошкина. но ксерил ее в библиотеке, так что в электронном виде есть только в виде сканирования не полностью. если интересно- могу сбросить в файлообменник.

 

[ura]

в рамках форума кажется интересным упомянуть двигатель со свободными поршнями Штельцера. интересно следующее- поршневая не уравновешена- то в одну сторону ,то в другую. а утверждают что вибрации нет! :-? как это происходит, кто что думает?

 

[georgii-2]

...поршневая не уравновешена- то в одну сторону ,то в другую. а утверждают что вибрации нет!..

Возможно цилиндр плавающий с демпферами.
Один чёрт, не могут они просто задачи решать.

если интересно- могу сбросить в файлообменник. 

Конечно сбросьте, конечно интересно.

 

[Владимир Александрович]

в конце концов есть и не авиа применения

        Юрий Александрович, я приводил доводы в отношении авиаприменения. Здесь СПД-гидромотор не будет иметь преимуществ по массе. В приведенной Вами здесь диссертации оценивается СПД с линейным электрогенератором и электродвигателем в сравнении с близким Ротаксом, но и он, казалось бы даже более прогресивный по массе, и то дает удельный вес 1,15кг/л.с.
Сравните - поршневой двигатель схемы "звезда" дает 0,45-0,55кг/л.с.
     Это не значит, что СПД-гидромотор не прогресивен для других видов применения.

в части же гидравлических составляющих в последние 15 примерно лет совершен качественный скачок по весу, надежности и органам управления. новые материалы и т.д. так что не огорчен

     Вероятно, здесь и должна проявиться Ваша сильная сторона. Надо реализовать все возможности, накопленные  за последние десятилетия в гидравлической составляющей.

до Вашей изящной конструкции на 8 кг весом, я насмотрелся на дизель-компрессоры ДК-2. и в ужасе от габаритов и веса компрессорной части

      Юрий Александрович, у приведенной мной конструкции масса 11 кг и я указал, что в другом варианте масса снизилась на 2,4кг. Имелся ввиду вариант, приведенный на рисунке ниже.
     Что касается ДК-2, то это ведь компрессор очень высокого давления и там сложности оправданы. При всем при этом он намного эффективнее кривошипных компрессоров на сравнимые давления и значительно легче их. Совсем не зря он выпускается уже несколько десятилетий.

кстати у меня есть и описания результатов испытаний четырехтактного СП ДВС. весовые удельные хар-ки очень неплохие.

     Вот этот материал крайне интересен. Я не встречал СП ДВС 4-х тактного исполнения. Любопытно.

есть у меня книга по СПГГ: двигатели со свободно движущимися поршнями. под ред Кошкина. но ксерил ее в библиотеке, так что в электронном виде есть только в виде сканирования не полностью. если интересно- могу сбросить в файлообменник

      Эта книга у меня есть в издательском переплете. С В.К. Кошкиным я встречался много раз в МАИ, когда занимался своей разработкой. Книга очень хорошая. Написана и проиллюстрирована прекрасно. В электронном виде в Интернете не встречал. Так что Вы поможете многим, если разместите здесь то, что у Вас есть.

 

[Владимир Александрович]

интересно следующее- поршневая не уравновешена- то в одну сторону ,то в другую. а утверждают что вибрации нет! Озадачен как это происходит, кто что думает? 

     Тут правильно подсказывают, или плавающие цилиндры, или вся смежная часть цилиндров и закрепленных на ней деталей (свечи, форсунки) имеет возможность смещаться в противоположную сторону внутри основного корпуса. Таким образом можно погасить отдачу и устранить вибрацию.
   

 

[georgii-2]

Владимир Александрович, у меня к Вам вопрос:

В соседней ветке двигатель cloud прекрасно работает с продувкой от подпоршневой полости. Для чего такие громадные объёмы компрессионных цилиндров в других конструкциях СПГГ, в том числе и в Ваших?
Разве это не решается простым удлинением хода рабочих поршней и другими средствами?

 

[Владимир Александрович]

Для чего такие громадные объёмы компрессионных цилиндров в других конструкциях СПГГ, в том числе и в Ваших?

        Здесь две принципиальные разницы. Подпоршневое пространство обычного двухтактника используется исключительно для организации напора продувки рабочего цилиндра. После продувки, в момент закрытия окон поршнем, давление начало сжатия близко к атмосферному или чуть превышает его. Вся мощность двигателя за минусом затрат на продувку и механические потери передается на выходной вал.
     В СПГГ выходного вала нет. Вся мощность рабочего цилиндра за минусом механических потерь тратится на сжатие воздуха в компрессорных полостях, который весь пропускается через рабочий цилиндр, продувает и наддувает его. Баланс работ полостей двигателя и компрессора (выходного вала для съема мощности ведь нет) наступает тогда, когда диаметр компрессорного поршня больше диаметра рабочего цилиндра в 2,4-2,8 раз. В этом случае давление наддува в рабочем цилиндре в момент закрытия окон составляет 4,2-4,6 атм. Соответственно мощность такого рабочего цилиндра в несколько раз выше, чем у простого безнаддувного двухтактника при одинаковых рабочих объемах.
       Если в СПГГ вы будете уменьшать соотношение диаметров компрессорного и рабочего цилиндров, то баланс работ между полостями будет достигнут при менее напряженных параметрах рабочего процесса, т.е. проявится недоиспользование энергетических возможностей рабочего тела. Порция подаваемого топлива будет занижена для массы воздуха находящегося в цилиндре. Можно увеличить подачу топлива. Баланс работ по полостям нарушится и это приведет к росту частоты циклов и росту наддува до больших величин. Таким образом новый равновесный режим наступит уже при большем числе циклов, большем давлении наддува рабочего цилиндра и большей температуре подаваемого в систему газа.
      С определенного момента масса поршневой группы не позволит наращивать частоту циклов, а автоматические впускные и выпускные клапаны станут резонировать, препятствуя нормальному переходу воздуха из полости в полость. Установка СПГГ не должна выходить на эти режимы.
      

 

[FlyCat]

...есть еще в харькове предприятие так себя и назвали Закрытое акционерное общество "Конструкторское бюро свободнопоршневых генераторов энергоносителя" тоже что то обещали к 2010 году продукцию выпустить, не слышно пока.. кому интересно- могу скинуть их адрес и телефон, если там они еще. так что видно придется самим ...

Энергоноситель, как понимаю, это бензин, керосин, уголь, уран, дрова, то есть то, что несет в себе энергию и сохраняет её длительное время.
Газ под давлением, наверное, правильнее бы в данном случае назвать рабочим телом.

 

[georgii-2]

Жаль. Увы, это всё уже есть в разных источниках, как правило полувековой давности.
Та самая колея, из которой видимо никто не выйдет пока не придёт очередной cloud.

... Баланс работ полостей двигателя и компрессора (выходного вала для съема мощности ведь нет) наступает тогда, когда диаметр компрессорного поршня больше диаметра рабочего цилиндра в 2,4-2,8 раз. В этом случае давление наддува в рабочем цилиндре в момент закрытия окон составляет 4,2-4,6 атм. Соответственно мощность такого рабочего цилиндра в несколько раз выше, чем у простого безнаддувного двухтактника при одинаковых рабочих объемах.

В этом и есть игнорирование основного достоинства СПГГ - отсутствие КШМ позволяет наращивать мощность за счёт увеличения частоты циклов, а не за счёт увеличения диаметров поршней и давления наддува. Это всё уже было в авиации - Микулин шёл по пути увеличения давления, а Климов увеличивал обороты. Победила турбина  🙂. Т.е. то, что имеет бОльшую пропускную способность. Частоту циклов легко увеличить на порядок, а вот наддув, увы, только в разы.
Т.е всё та же колея...
Кроме того совершенно не учитывается, что при меньшем количестве сжимаемого тела и одинаковом давлении при воспламенении, мы получаем продолженное расширение т.е. повышенный  кпд.

С определенного момента масса поршневой группы не позволит наращивать частоту циклов,

Считаю, так же как и Рикардо, что мощность двухтактника ограничивается только газодинамическим сопротивлением впускного и выпускного тракта. Масса же поршней играет роль только в том случае, когда их скорость вызывает уже слишком значительное повышение механических потерь.
А с такими потерями в СПГГ уже значительно легче бороться.

... автоматические впускные и выпускные клапаны станут резонировать, препятствуя нормальному переходу воздуха из полости в полость. 

Это всё решаемые проблемы, кроме того в некоторых вариантах клапана вообще не нужны. Резонансная частота и её последствия, кстати, несложно регулируются изменением объёмов и другими приёмами.

Пока конструкторы не выйдут из наезженной колеи, нечего и ждать серьёзных результатов.

 

[Владимир Александрович]

В этом и есть игнорирование основного достоинства СПГГ - отсутствие КШМ позволяет наращивать мощность за счёт увеличения частоты циклов, а не за счёт увеличения диаметров поршней и давления наддува. 

       Как странно, Георгий, только что разъяснял Вам про наддув СПГГ, а делаете совершенно противоположные выводы. Как раз в СПГГ могут использоваться величины наддува и давления конца сгорания в рабочем цилиндре недоступные для обычных вальных поршневых двигателей.
       Юрий Александрович выложил здесь много современного материала о СПГГ, в том числе ученых из МВТУ им. Баумана (Петров, Иващенко) с комментариями к разработке СПГГ 1МП120. Там есть базовый график зависимости индикаторного и адиабатного КПД от давление в ресивере за СПГГ. Давление в ресивере пропорционально давлению наддува рабочего цилиндра (оно меньше на величину гидравлических потерь выпуска). Из графика можно увидеть какие могут быть давления наддува в СПГГ и как изменяются при этом названные КПД.

Кроме того совершенно не учитывается, что при меньшем количестве сжимаемого тела и одинаковом давлении при воспламенении, мы получаем продолженное расширение т.е. повышенный кпд.

     Это сказано технически не корректно. Продолженное расширение в цилиндре - это больший действительный рабочий ход в такте расширения, по сравнению с тактом сжатия. Да эффективный КПД при этом повышается, но среднее индикаторное давление и, следовательно, литровая мощность, а также удельный крутящий момент снижаются. Поэтому такой вариант сегодня мало кому интересен. Продолженное расширение выгодно реализовывать в отдельном внешнем агрегате - турбине или объемной поршневой расширительной машине (ОПРМ). Этим возвращается в цикл теряемая раньше, а потому даровая энергия, содержащаяся в продуктах сгорания. Так вот, в СПГГ вся полезная мощность получается за счет продолженного расширения газа, который он генерирует и подает к турбине или ОПРМ. Совершенство использования энергии продолженного расширения как раз и характеризуется адиабатным КПД.

Это всё решаемые проблемы, кроме того в некоторых вариантах клапана вообще не нужны. 

    Да, есть такие конструкции, но их не везде удается использовать.

Резонансная частота и её последствия, кстати, несложно регулируются изменением объёмов и другими приёмами.

       Есть конструкции клапанов, которые не боятся резонанса на больших частотах.

Пока конструкторы не выйдут из наезженной колеи, нечего и ждать серьёзных результатов.

     По этой фразе чувствуется, что не читали материалы Юия Александровича, которые он поместил в файлообменнике.

 

[georgii-2]

Как странно, Георгий, только что разъяснял Вам про наддув СПГГ, а делаете совершенно противоположные выводы. Как раз в СПГГ могут использоваться величины наддува и давления конца сгорания в рабочем цилиндре недоступные для обычных вальных поршневых двигателей. 

Вывод уже сделан, вполне логический - частота циклов увеличивается на порядок, наддув в разы.

Это сказано технически не корректно. Продолженное расширение в цилиндре - это больший действительный рабочий ход в такте расширения, по сравнению с тактом сжатия. Да эффективный КПД при этом повышается, но среднее индикаторное давление и, следовательно, литровая мощность, а также удельный крутящий момент снижаются. Поэтому такой вариант сегодня мало кому интересен. Продолженное расширение выгодно реализовывать в отдельном внешнем агрегате - турбине или объемной поршневой расширительной машине (ОПРМ).

С линейным генератором продолженное расширение даст бОльший кпд, в данном конечно случае.

Есть конструкции клапанов, которые не боятся резонанса на больших частотах.

Значит одним препятствием меньше.

По этой фразе чувствуется, что не читали материалы Юия Александровича, которые он поместил в файлообменнике.

Читаю, дичаю в колее...
Бартини как-то сказал - Догонять бесполезно, надо идти наперерез...

 

[Владимир Александрович]

Вывод уже сделан, вполне логический - частота циклов увеличивается на порядок, наддув в разы.

      На порядок - это значит в 10 раз. Было 3000ц/мин стало 30000ц/мин? - невозможно.

С линейным генератором продолженное расширение даст бОльший кпд, в данном конечно случае.

    Данное утверждение не соответствует действительности.

Бартини как-то сказал - Догонять бесполезно, надо идти наперерез... 

       Хорошо сказал, только смысл то другой. Базовые системные знания предмета надо изучать глубоко и всесторонне каждый месяц и каждый день. Обогатить себя всем тем, что создали другие и выйти на общую линию дистанции. И вот здесь, если соперник вырвался вперед и стремительно удаляется, тогда догонять бесполезно, неожиданными решениями и продуманным риском надо идти наперерез. Я так понимаю эту фразу Бартини.


   

 

[georgii-2]

На порядок - это значит в 10 раз. Было 3000ц/мин стало 30000ц/мин? - невозможно.

Даже на этой ветке есть такие ссылочки. Именно про 30 000.

georgii-2 писал(а) Сегодня :: 04:28:09:
С линейным генератором продолженное расширение даст бОльший кпд, в данном конечно случае.
Данное утверждение не соответствует действительности.

Просто как и раньше зафиксируем Ваше мнение. Хотя, казалось-бы на пальцах понятно, что брать энергию напрямую от поршня эффективней, чем получать её через выпускной тракт и турбину с заведомо меньшим кпд чем у линейного генератора.

... если соперник вырвался вперед и стремительно удаляется, тогда догонять бесполезно, неожиданными решениями и продуманным риском надо идти наперерез. Я так понимаю эту фразу Бартини.

Вот так я думаю.
А насчёт - "учиться, учиться..."  🙂, то когда делал что-то материальное, естественно, зрил в анналы.

 

[Владимир Александрович]

Даже на этой ветке есть такие ссылочки. 

       "Приведите..., приведите меня к нему! Я хочу видеть этого человека!...."

 

[georgii-2]

Ну, навскид - у Штельцера 20 000. Пробегусь, приведу...

 

[Владимир Александрович]

Ну, навскид - у Штельцера 20 000. Пробегусь, приведу... 

      В размерности цилиндров двигателя Штельцера вальные двигатели дают 8200-8500об/мин., т.е. меньше в среднем в 2,4 раза, но не в 10 раз.
   

" Двигатель Штельцера
При создании статьи использованы материалы сервера
http://www.stelzer-motor.de
Двигатель, прототип которого был представлен на выставке в Немецком музее, имел объем 1500 см3, размеры 800 мм x 200 мм x 200 мм, поршень весом менее 5 кг, работал на частоте около 6000 циклов в минуту и производил мощность 74 кВт (100 л.с.)."

 

[georgii-2]

На ветке пока не нашёл, признаюсь неправ, не на ветке это видел. А на болгар ссылочку не дадите?
Какая у них частота была?

 

[Владимир Александрович]

А на болгар ссылочку не дадите? Какая у них частота была? 

   Нет ссылки. У меня очень давно был печатный отчет. Точные цифры не помню. Кажется тоже около 6000ц/мин. Два исполнения конструкции - чистый компрессор (без наддува цилиндров) и линейный электрогенератор. 

 

[georgii-2]

Ну что же, буксовать в заезженной колее тоже занятие.
Буксировка не удалась.

 

[FlyCat]

...
При создании статьи использованы материалы сервера
http://www.stelzer-motor.de
...

Подскажите, какие конкретно материалы использованы? Я нашел лишь, что домен продается.