КОМБИНИРОВАННАЯ СИЛОВАЯ УСТАНОВКА С МГД ГЕНЕРАТОРОМ

Предлагаемая полезная модель относится к области машиностроения, а именно к энергетическим установкам с МГД генератором, она может быть использована в качестве силовой установки и для получения электрической энергии.
Известна энергетическая установка, содержащая детонационный двигатель, устройство магнитогазодинамического управления, МГД-генератор, систему топливоподачи, управления и инициирования, два устройства ионизации [1].
Недостатком такой установки является большой вес агрегатов и наличие сложной системы ионизации, что снижает КПД установки.
Известен воздушно-реактивный двигатель, содержащий компрессор, свободнопоршневой привод, камеру сгорания, реактивное сопло, две пульсирующие реактивные камеры сгорания, входные устройства которых соединены с выпускными окнами мембранного компрессора, при этом на выходе каждой из камер сгорания воздушно-реактивного двигателя установлены эжекторные увеличители тяги [2].
Недостатком такого двигателя является невысокий КПД за счет потерь тепла, выбрасываемого в атмосферу с продуктами сгорания.
Задачей данной полезной модели является создание эффективной силовой установки, увеличение удельной мощности и повышение КПД, снижение тепловых потерь и получение переменного электрического тока.
Решение указанной задачи достигается тем, что в комбинированной силовой установке, содержащей свободнопоршневой привод, компрессор, выполненный в виде двух подвижных мембран, установленных на верхней и нижней сторонах корпуса свободнопоршневого привода, соединенных с помощью тяг механизма синхронизации с поршневыми группами свободнопоршневого привода, реактивные сопла, пульсирующие камеры выполнены в виде магнитных каналов, снабжены термоэлектродами, входные устройства камер соединены с выпускными окнами мембранного компрессора.
Заявляемая полезная модель иллюстрируется следующими чертежами фиг.1, фиг.2.
На фиг.1 изображен общий вид комбинированной силовой установки с МГД генератором.
На фиг.2 показан вид сверху комбинированной силовой установки с МГД генератором.
Комбинированная силовая установка с МГД генератором (фиг.1) содержит корпус свободнопоршневого привода 1, две тонкостенные мембраны 2, каждая мембрана снабжена механизмом синхронизации 3, соединенным с поршневыми группами 4, и впускными клапанами 5, расположенными на вершине каждой из мембран. Привод содержит буферные поршни 6, соединенные с рабочими поршнями 7, таким образом, образуя поршневые группы 4 и буферные цилиндры 8, а также пусковые клапана 9 размещенные в торцах корпуса, впускные окна 10, расположенные по окружности рабочего цилиндра, выпускные окна 11, подмембранное пространство 12, образованное подвижной мембраной 2 и ее основанием 13.
Силовая установка так же содержит (см. фиг.2) два патрубка 14, по которым высокотемпературные ионизированные продукты сгорания с избыточным окислителем из камеры сгорания 15 свободнопоршневого привода подводятся к двум камерам МГД генератора 16.
Предлагаемая комбинированная силовая установка с МГД генератором работает следующим образом.
Сжатый воздух от внешнего источника, например из баллона, подается через пусковые клапана 9 в буферные цилиндры 8 и перемещает поршневые группы 4 навстречу друг другу. При максимальном сближении рабочих поршней 7 происходит самовоспламенение топливной смеси в камере сгорания свободнопоршневого привода (коэффициент избытка окислителя принимается α=(1÷3) за счет повышения температуры при сжатии (принцип дизеля). Далее поршни 7 совершают рабочий ход, при котором с помощью механизма синхронизации 3 происходит уменьшение объема под мембранами 2 и повышение давления топливовоздушной смеси в подмембранном пространстве 12. Затем открываются впускные окна 10 через которые происходит заполнение камеры сгорания 15 свободнопоршневого привода компрессора сжатой топливной смесью. При максимальном расхождении поршней 7, давление в буферных цилиндрах 8 становится больше чем давление в камере сгорания 15 и происходит обратный ход поршней 7. При обратном ходе поршней 7 (навстречу друг другу) мембраны 2 возвращаются в исходное положение, и одновременно открываются впускные клапаны 5. Подмембранное пространства 12 заполняется новой порцией топливовоздушной смеси. При этом ионизированные продукты сгорания с избыточным окислителем выходят из камеры сгорания 15 свободнопоршневого привода через выпускные окна 11 по патрубкам 14 в пульсирующие камеры МГД генератора 16, проходя по магнитному каналу камер, возбуждают на термоэлектродах импульс электрического тока. Затем цикл повторяется вновь. Поскольку камер МГД генератора две и работают они в противофазе по отношению друг к другу, потребитель непрерывно получает синусоидальный переменный электрический ток.
Достоинства схемы согласно полезной модели, показанной на фиг.1, фиг.2 следующие:
1) Мембранный компрессор в комплексе со свободнопоршневым приводом является уравновешенной системой, благодаря чему поршни свободнопоршневого привода не испытывают боковых нагрузок связанных с перекосом штока, как в обычном двигателе внутреннего сгорания.
2) Механизм синхронизации выполняет как функцию синхронизации, так и приводит в движение мембрану компрессора. Таким образом, отпадает необходимость в отдельном приводе компрессора, следовательно, масса двигательной установки не увеличивается.
3) Максимальное усилие в тяге механизма синхронизации имеет место при прямом ходе поршней, т.е. тяга работает на растяжение при сжатии воздуха. При обратном же ходе нагрузка на тягу намного меньше, следовательно, она может быть выполнена в виде тонкой спицы малого веса.
4) Мембранный компрессор намного легче компрессоров других типов при получении того же давления. Он может быть выполнен из ткани с пропиткой, что благоприятно влияет на общий вес системы.
5) Пуск свободнопоршневого привода компрессора может осуществляться с помощью баллона сжатого воздуха, отпадает необходимость в стартере и дополнительных устройствах пуска.
6) За счет дожигания продуктов сгорания, образующихся в результате работы свободнопоршневого привода мембранного компрессора, в пульсирующей реактивной камере - камере МГД генератора, увеличивается эффективность и экономичность комбинированной энергетической установки, увеличивается общий КПД.
7) Электрическая энергия, полученная в результате работы силовой установки, может использоваться, как для питания бортового оборудования во время полета, так и для питания иных потребителей работая на земле. Источники информации:
1. ПАТЕНТ РФ НА ПОЛЕЗНУЮ МОДЕЛЬ №60144
2. ПАТЕНТ РФ НА ПОЛЕЗНУЮ МОДЕЛЬ №: 94634