РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
Классификация
МПК
-
F02K7/02
Раздел F
Класс 02
Подкласс K
CPC / СПК
- Нет данных
Служебные сведения
Участники
Заявители
- Артамонов Александр Сергеевич
Авторы / изобретатели
- Артамонов А.С.
Патентообладатели
- Артамонов Александр Сергеевич
Реферат
[93]
Реактивный двигатель для летательных аппаратов и судов на воздушной подушке содержит камеры сгорания, механизм газораспределения и рабочие каналы. Камеры сгорания снабжены форсунками-детонаторами и
топливными форсунками, выполненными в виде цилиндрических камер, сообщающихся с одной стороны с камерами сгорания, а с другой - с патрубком, в котором размещен электрод и шнек. Патрубок с внутренней
стороны и камера выполнены из электроизоляционного материала, и последняя снабжена кольцевым каналом. Газораспределительные устройства механизма газораспределения выполнены или в виде шнеков с
переменным шагом лопастей, или пустотелых заслонок, снабженных механизмом привода. Кольцевой канал каждой форсунки с одной стороны снабжен соплами, сообщающимися с взрывной камерой, а с другой - с
патрубком подачи электропроводной жидкости. В рабочих каналах установлены решетки с клапанами, с одной стороны сообщающиеся с ресивером, а с другой - с рабочими каналами. Каналы снабжены поворотными
соплами, внутри которых установлены форсунки-детонаторы и топливные форсунки. Такое выполнение реактивного двигателя приводит к повышению КПД. 2 з.п. ф-лы, 15 ил.
Формула
1. Реактивный двигатель, содержащий камеры сгорания, механизм газораспределения и рабочие каналы, отличающийся тем, что камеры
сгорания снабжены форсунками-детонаторами и топливными форсунками, выполненными в виде цилиндрических камер, сообщающиеся с одной стороны с камерами сгорания, а с другой - с патрубком, в котором
размещен электрод и шнек, при этом патрубок с внутренней стороны и камера выполнены из электроизоляционного материала и камера снабжена кольцевым каналом, а газораспределительные устройства механизма
газораспределения выполнены в виде шнеков с переменным шагом лопастей или пустотелых заслонок, снабженных механизмом привода.
2. Реактивный двигатель по п.1, отличающийся тем,
что кольцевой канал каждой форсунки с одной стороны снабжен соплами, сообщающимися с взрывной камерой, а с другой - с патрубком подачи электропроводной жидкости.
3. Реактивный
двигатель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в рабочих каналах установлены решетки с клапанами, с одной стороны сообщающиеся с ресивером, а с другой - с рабочими каналами, при этом сами каналы
снабжены поворотными соплами и форсажными камерами, внутри которых установлены форсунки-детонаторы и топливные форсунки.
Описание
[1]
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области реактивных двигателей, а более конкретно к реактивным двигателям, обеспечивающим в
одном агрегате создание подъемной силы для вертикального подъема и тяги для горизонтального движения. Областью применения являются: вертолеты, самолеты с вертикальным взлетом и посадкой, суда на
воздушной подушке.
[2]
Уровень техники
Известны традиционные способы создания подъемной силы путем отбрасывания большой массы воздуха, но с малой скоростью - вертолеты с несущим
винтом большого диаметра. Недостатки - громоздкость конструкции, низкий КПД.
[3]
Известны способы создания реактивной тяги: турбореактивные, пульсирующие, прямоточные и ракетные,
отбрасывающие продукты сгорания с большой скоростью и небольшой массой. Недостатки - использование турбины, низкий КПД.
[4]
Иным путем осуществляется создание подъемной силы по патенту США
N 3206926 от 1965 г., в котором используется способ эжектирования продуктов сгорания турбореактивного двигателя через несколько каналов - камер смешения. Недостатками этой конструкции являются низкий
КПД, не превышающий 9-12%, громоздкость схемы и большой вес аппарата.
[5]
Еще одним путем создания подъемной силы является электрокинетическое устройство, работающее на электрической
энергии /см. И.Н.Колпакчиев. Транспортная авиация: взгляд в будущее, 7/80, Знание, Транспорт, стр. 47-63/. Недостаток устройства - отсутствие в настоящее время надежного двигателя с МГД генератором,
отвечающего условиям авиации.
[6]
Сущность изобретения
В целях устранения указанных недостатков для создания подъемной силы аппарата применяются рабочие каналы движителя по
авторскому свидетельству N 1136543 от 22 сентября 1984 г. /автора/, расположенные параллельно друг другу, а реактивная тяга для движения аппарата осуществляется за счет устройства в каждом из рабочих
каналов камер сгорания с запорными устройствами, форсунками и детонаторами, а также тягового /вых/ сопла, обеспечивающего изменение вектора тяги в вертикальной и горизонтальной плоскости, с
размещением перед входом в него форсажной камеры сгорания с запорным устройством, форсунками и детонаторами.
[7]
Другое отличие состоит в установке камер сгорания перед рабочим каналом с
запорными устройствами, выполненными в виде поворотных заслонок /вместо шнека с изменяющимся шагом лопастей по первому варианту/, поворот которых на 90 o выполняется с помощью механического
привода.
[8]
В результате достигается совмещение в одном агрегате подъемного устройства для вертикального взлета аппарата и его полета за счет тяговых сопел. Вместе с тем каждый реактивный
двигатель с рабочим каналом, путем включения форсажных камер сгорания перед тяговым соплом, имеет возможность резкого повышения или подъемной силы всего аппарата, при повороте тяговых сопел с
направлением струи в сторону опорной поверхности, или тяги в горизонтальной плоскости при изменении вектора тяги поворотом сопла в сторону полета.
[9]
Иными словами, реактивный двигатель с
рабочим каналом обеспечивает создание реактивного усилия в двух направлениях одновременно: в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а параллельное размещение их друг с другом в несущей плоскости
аппарата обеспечивает возможность создания подъемной силы на большой площади конструкции и достижение подъемной силы в несколько сотен или несколько десятков сотен тонн, а это недостижимо для
современных вертолетов или самолетов большой грузоподъемности.
[10]
Другое отличие заключается в способе сжатия воздуха в камерах сгорания перед рабочими каналами двигателя, осуществляемого
путем отбора сжатого воздуха из рабочих каналов, поступающего через клапанные решетки с самодействующими пластинчатыми клапанами в междустеночное пространство каналов-ресиверов и далее в камеры
сгорания.
[11]
Еще одним принципиальным отличием от всех существующих тепловых /в частности, реактивных/ двигателей является процесс сгорания топлива, осуществляемый по двум методам.
[12]
Детонационный метод сгорания топлива, наиболее близкий к изотермическому процессу
Сгорание рабочей смеси в камерах сгорания детонационным методом осуществляется с выполнением двух
необходимых в этом случае мероприятий: впрыск топлива в камеру сгорания производится из специальной форсунки, обеспечивающей не впрыск струй жидкого горючего, а "выстрел" в камеру сгорания паров
любого жидкого топлива. В результате до минимума снижается период задержки воспламенения или период индукции, что в конечном итоге при обычном сгорании рабочей смеси со скоростью до 30 м/с
обеспечивает наибольшее тепловыделение за короткий отрезок времени и существенное повышение термического КПД - до 70% и более.
[13]
Вместе с тем быстрое перемешивание паров топлива с
воздухом обеспечивает возможность осуществления детонационного сгорания в камерах путем инициирования в рабочей смеси /например, паров бензина, керосина, дизтоплива и др./ ударной волны, генерируемой
из специального детонатора. Конструкции же форсунки и детонатора практически одинаковы и отличаются только устройством ввода для размещения устройства для впрыскивания жидкого горючего.
[14]
Детонационное сгорание топлива для реактивных двигателей позволяет реализовать следующие преимущества:
- быстрое сгорание рабочей смеси в течение около одной миллионной доли секунды /см. С.
С.Бартенев. Детонационные покрытия в машиностроении. - Л.: Машиностроение, 1982 г., стр. 25-32/ и высокая температура процесса позволяют на 10-15% увеличить количество выделяемого тепла /см.
А.И.Зверев [2]/ и существенно повысить КПД процесса сгорания, а следовательно, и эффективный КПД реактивного двигателя;
- резко упрощается механизм газораспределения, который в данном примере
выполняется в виде шнека с переменным шагом лопастей;
- давление взрыва продуктов сгорания достигает 15-25 кг/см 2 при нормальном атмосферном давлении воздуха в камере сгорания,
т.е. на уровне давления газов в камерах сгорания существующих турбореактивных двигателей. В результате при расширении продуктов сгорания в рабочих каналах достигается более высокое давление сжатия
атмосферного воздуха, большая скорость его разгона в каналах и соответственно более высокая скорость истечения сжатого воздуха из каналов с созданием более высокой подъемной силы аппарата и тяги в
полете.
[15]
Реактивный вертолет на детонационном способе сгорания органического топлива в свою очередь приобретает также следующие преимущества: высокую скороподъемность, большую скорость
полета, маневренность и большую грузоподъемность, с суммарным КПД силовой установки порядка 50-75%, что по крайней мере в 3 раза выше, чем у винтового вертолета.
[16]
Испарение жидкого
топлива, впрыскиваемого в виде струй во взрывную камеру форсунки, осуществляется за счет электрического взрыва струй концентрированных водных растворов сильных электролитов по техническому решению,
разработанному в А.С. N 1284055 от 02.01.1984 г. /автора/.
[17]
Для электроснабжения силовой установки аппарата под частью тяговых сопел рабочих каналов размещена т…
Цитированные документы
SU 79482 A, 31.12.1959. SU 51161 A, 30.06.1937. US 3514956 A, 02.06.1970. US 3430446 A, 04.03.1969. US 3646761 A, 07.03.1972. DE 3644020 A1, 02.07.1987.
Структурированные цитаты
-
SU 79482 A, 31.12.1959.
Открыть документ SU79482A -
SU 51161 A, 30.06.1937.
Открыть документ SU51161A -
US 3514956 A, 02.06.1970.
Открыть документ US3514956A -
US 3430446 A, 04.03.1969.
Открыть документ US3430446A -
US 3646761 A, 07.03.1972.
Открыть документ US3646761A -
DE 3644020 A1, 02.07.1987.
Открыть документ DE3644020A1
Чертежи
Галерея графических материалов, полученных по документу.
Размер: 176x60
Размер: 77x75
Размер: 28x63
Размер: 64x55
Размер: 71x39
Размер: 98x113
Размер: 100x66
Размер: 77x54
Размер: 33x46
Размер: 27x44
Размер: 106x63
Размер: 24x47
Размер: 59x40
Размер: 36x48