ТУРБОВАЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ФИНКА

Полезная модель относится к турбовальным двигателям, которые могут использоваться в разных видах гусеничного транспорта, в частности в бронетанковой технике, а так же в машинах на воздушной подушке, в авиационной технике и т.д.
Из уровня техники известны двигатели, содержащие компрессор, камеру сгорания, турбину компрессора, свободную турбину и канал для выходящих газов (патенты РФ 2172418, 20.08.2001; GB 1244395, 02.09.1971).
Недостатками этих двигателей является достаточно большая нагрузка на свободную турбину, приводящая к ухудшению маневренных и динамических характеристик.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является турбовальный двигатель, содержащий компрессор, камеру сгорания, турбину компрессора, свободную турбину и каналы для выходящих газов (http://avia-simply.ru/turbovalnij-dvigatel/, 28.02.2012). Недостатком данного двигателя также является большая нагрузка на свободную турбину, что приводит к плохим маневренным и динамическим качествам.
Предлагаемая полезная модель позволяет получить такой технический результат, как независимая передача крутящего момента на разные узлы транспортного средства (например, на бортовые коробки передач гусеничного тракта), увеличив при этом маневренные и динамические качества, снизив нагрузку на свободную турбину.
Турбовальный двигатель содержит корпус, в котором последовательно расположены компрессор, по меньшей мере, одна камера сгорания, газовая турбина компрессора и разветвленные каналы для газовых потоков. При этом в каждом канале для газового потока размещены свободная турбина и регулируемый сопловой аппарат.
Разветвленные каналы для газовых потоков могут быть разных размеров, как и сами свободные турбины. Так, например, каналы могут иметь различные длины или диаметры, а также могут быть выполнены с переменными поперечными сечениями.
Ось вращения свободной турбины может быть расположена под углом к оси вращения турбины компрессора, так, например, угол между осями вращения свободной и газовой турбиной компрессора может составлять 90°.
Оси вращения свободной турбины и газовой турбины компрессора могут быть расположены в разных плоскостях, например под углом 90°.
Предлагаемая полезная модель проиллюстрирована чертежом.
На чертеже (Фиг. 1) изображен турбовальный двигатель, согласно предлагаемой полезной модели, у которого каналы для газовых потоков имеют одинаковую форму и размеры. Конструктивные варианты с каналами разной длины и разных диаметров на отдельных чертежах не показаны, т.к. их выбор будет в каждом конкретном случае очевиден специалисту, в частности в описанных ниже примерах использования двигателя в разных видах транспорта.
Поток воздуха 7 из атмосферы поступает в компрессор 1. Сжатый атмосферный воздух 8 из компрессора 1 поступает в камеру сгорания 2, туда же подается топливо (не указано), которое, сгорая, образует большое количество продуктов сгорания под высоким давлением. Затем в газовой турбине 3 компрессора энергия газообразных продуктов сгорания преобразуется в механическую работу за счет вращения струей газа лопаток турбины, часть которой расходуется на сжатие воздуха в компрессоре. Остальная часть работы передается на приводимые агрегаты следующим образом. Газовый поток после прохождения газовой турбины 3 попадает в разветвленные каналы 4 для выходящих газов. При этом в каждом канале 4 размещена свободная турбина 5 с приводным валом 9 и регулируемый сопловой аппарат 6. Ось вращения свободной турбины может быть расположена под углом к оси вращения газовой турбины компрессора. Так, например, угол может составлять 90°. При помощи регулируемого соплового аппарата 6 возможно изменение скорости и направления вращения свободной турбины.
Использование двигателя в гусеничном транспорте.
Применение данного двигателя в гусеничном транспорте позволит отказаться от системы фрикционов. Независимые свободные турбины с регулируемыми сопловыми аппаратами, соединенными, например, с гидромеханическими коробками передач, позволят осуществить при прохождении поворотов плавное изменение угловых скоростей приводов гусеничных механизмов, в т.ч. их вращение в разные стороны. А так же осуществить многоступенчатое торможение: замедление вращения свободных турбин с помощью регулируемых сопловых аппаратов, торможение гидромеханической коробкой передач, торможение дисковой или иной тормозной системой, что повысит ресурс трансмиссии и тормозной системы.
Применение данного двигателя упрощает систему управления транспортным средством, а так же позволяет сделать его управление дистанционным.
Снижение массы свободных турбин и элементов трансмиссии позволяет улучшить динамические качества транспортных средств.
Независимое управление свободными турбинами позволяет исключить применение фрикционных и иных устройств для управления транспортным средством, например, прохождение поворотов и разворот на месте.
Использование двигателя в машине на воздушной подушке.
В транспорте на воздушной подушке возможно использование турбовального двигателя, у которого оси вращения свободной турбины и газовой турбины компрессора расположены в разных плоскостях.
Применение данного двигателя позволяет независимо передавать от двигателя изменяемые крутящий момент и угловые скорости на устройства, создающие подъемную силу и толкающие винты.
Такое решение позволяет исключить сложные трансмиссионные узлы, снизить вес транспортного средства и упростить управление им.
Использование двигателя в авиационном транспорте.
В авиационном транспорте, например, на вертолетах, можно использовать турбовальный двигатель с разными длинами разветвленных каналов для газовых потоков, больший из которых направлен к хвостовому винту. Применение данного двигателя позволит исключить жесткую связку редуктора несущего винта с хвостовым винтом, а так же механизмы управления им.
Так, например, размещение одного из каналов газовых потоков со свободной турбиной и регулируемым сопловым аппаратом внутри хвостовой балки позволит передавать крутящий момент на хвостовой винт с постоянным (расчетным) углом атаки, что упростит конструкцию хвостового винта, снизит вес и повысит надежность.
Управление хвостовым винтом с целью компенсации крутящего момента, создаваемого несущим винтом, будет осуществляться с помощью регулируемого соплового аппарата.
В случае разрушения хвостовой балки вертолетов с хвостовым винтом возникает вращение корпуса вертолета вокруг оси несущего винта и, неизбежно приводит к катастрофическим последствиям.
Предлагаемая полезная модель позволяет, при разрушении хвостовой балки вертолета, использовать канал газового потока, открыв аварийную заслонку для компенсации крутящего момента несущего винта. Это позволит приземлить вертолет, исключив его произвольное вращение.
Разветвленный газовый поток позволяет уменьшить размеры свободной турбины и регулируемого соплового аппарата, снизив при этом нагрузки на данные устройства.
Независимые регулируемые сопловые аппараты позволяют изменить скорости вращения свободных турбин вплоть до полной остановки одной из них, либо вращение в разные стороны.
Простота предлагаемого устройства позволит легко и быстро осуществить реализацию данного технического решения в ходе модернизации объектов транспортной техники, в частности, бронетанковой.