РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ НЕПРЕРЫВНОГО ГОРЕНИЯ

РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ НЕПРЕРЫВНОГО ГОРЕНИЯ.
Полезная модель относится к области двигателестроения, в частности, к двигателям внутреннего сгорания.
Одной из основных проблем консяруироэания двигателей внутреннего сгорания (ДВС) является проблема уменьшения их веса { повышения удельной мощности). Известны различные пути решения указанной проблемы, в частности роторный двигатель непрерывного горения (РДК), который зарегистрирован как полезная модель (свидетельство № 9263 с приоритетом от 27.10.97г.).
Однако, описанная выше модель, как и большинство ДВС, выдает полезную мощность на вал, выходящий из неподвижного двигателя, что при использовании ДВС требует применения различного рода передаточных механизмов, утяжеляющих установку в целом и создающих дополнительные потери энергии.
В основу настоящей полезной модели полажена задача уменьшить потери энергии в ДВС и снизить массо-габаритные параметры двигателя.
Поставленная задача решается тс5М, что в роторном двигателе непрерывного горения, содержащем подвижный роторный блок, включающий в себя радиальные щеки, роторы узла сжатия и узла расширения, в радиальных выступах которых, отстоящих по дуге на 120 друг от друга, помещены подвижные лопасти, подпружиненные таким образом, чтобы они могли перемещаться радиально внутрь, неподвижный статорный блок, состоящий из трех шеек и статоров узла сжатия и узла расширения, с осью, совпадающей с осью вращения роторного блока, образующий со стенками роторного блока камеры сжатия и расширения, и содефжащий в теле статора узла сжатия впускной канал, сообщающуюся с каналом входную камеру и демпферную камеру, а в теле статора узла расширения камеру сгорания и выходную камеру и сообщающийся с выходной камерой второй канал для выпуска из двигателя отработанных газов, согласно предлагаемой полезной модели неподвижный статорный блок имеют радиальные выступы, а с диаметрально противоположной стороны - выемки цилиндрической формы, по
образующим которых скользят расположенные в выступах роторов под углом 120 градусов друг к другу подпружиненные с возможностью перемещения в радиальном направлении и касания образующих статоров радиальные лопасти и внутренние поверхности полостей роторного блока, установлен внутри подвижного роторного блока .
Предложенный в полезной модели пришдип позволяет инвертировать модель { вывернуть наизнанку) и получить обращенный роторный двигатель непрерывного горения (ОРДК), в котором подвижный ротор вращается вокруг неподвижного статора, заключенного внутри ротора. При работоспособности предлагаемого ОРДК на малых оборотах такой двигатель может быть установлен в ступице колоса, что исключит необходимость трансмиссий как таковых, а следовательно, снизит массо-габаритные параметры и потери.
В дальнейщем предлагаемая полезная модель поясняется описанием примеров ее выполнения со ссылками на Прилагаемые чертежи, где изображены:
фиг. 1 - роторный двигатель в аксонометрии:
фиг. 2 - сечения узлов сжатия и расширения
фиг. 3 - рабочие полости ОРДК
Согласно предлагаемой полезной модели (фиг 1) обращенный роторный двигатель содержит статорный блок 1 с расположенными в нем впускным каналом 1-1, входной камерой 1-2, демпферной камерой 1-4, камерой горения 1-5, выходной камерой 1-7 и выпускным каналом 1-8. Отаторный блок 1 помещен внутрь роторного блока, состоящего из роторов сжатия 2 и расширения 3, скрепленных со щеками 4, которые скользят по шейкам 5 статора. В роторах размещены подвижные лопатки 2-1 и 3-1, подпружиненные таким образом, чтобы они плотно прилегали к наружной поверхности статора 1. Лопатки расположены в роторах под углом 120° друг относительно друга. Полости, образованные внутренней поверхностью ротора, наружной поверхностью статора, лопатками и щеками, и являются полостями сжатия 1-3 и расширения 1-6 .
Статорный блок состоит из двух статоров (статора узла сжатия и статора узла расширения) и трех шеек 5, по которым скользят щеки 4 роторного блока. Каждый статор представляет собой |фиг. 2 и 3) прямой круговой цилиндр радиуса г, с одной стороны которого имеется плавно сопряженный с боковой поверхностью |дилиндра продольный выступ, обеспечивающий скользящий контакт с внутренней поверхностью ротора этого узла. Диаметрально выступу на боковой поверхности 1ДИ11индра имеется продольная выемка радиусом Г (фиг. 3). Пространство меаду внешней поверхностью статора и внутренней поверхностью ротора, ограниченное в осевом направлении щеками 4 ротора, делится лопатками 2-1 и 3-1 ротора, прижимающимися к поверхности статора, на три Полости. Рабочее тело (воздух или горючая смесь в узле сжатий или продукты сгорания в узле расширения) при вращении роторного блока перегоняются лопатками из одной полости в другую, что и обеспечивает выполнение отдельных элементов термодинамического цикла. Форма аыемки в теле статора определяется величиной радиуса ri , который может иметь любые значения кроме открытого интервала (-г, г). Величина радиуса ri определяет степень сжатия (геометрическую) в узле сжатия или расширения в узле расширения. Так, при Г1- г геометрическое сжатие равно О, при Г| (и L) равном бесконечности (фиг. 2а) геометрическое сжатие достигает б |при г  0,95 R), а при Г|  - г (фиг. 26) достигает 10 (при г - 0.95R и I - 1,1R). Выбор величины Г| для каждого узла определяется техническими требованиями к конкретному двигателю (видом горючего, скоростными хараетеристиками, требуемым вращающим моментом и, наконец, температурным режимом). Более подробно это будет показано на приведенном далее термодинамическом расчете конкретной модели.
В теле статора, как уже было сказано, размещены каналы и камеры.
Входная камера 1 -2 (фиг. 2а) сообщается с пространством между статором 1 и ротором 2 (полостью сжатия) посредством двух рядов отверстий, один из которых расположен вблизи линии касания статора и ротора (0), а другой ряд отверстий повернут относительно первого примерно на 120° таким образом, чтобы обеспечить всасывание при повороте очередной лопатки 2-1 от 0° до 120°. Демпферная же камера 1-4 сообщается с пространством между статором и ротором (гюлост|эю сжатия) посредством одного ряда отверстий, расположенного вблизи линии касания статора и ротора с противоположной стороны относительно отверстий входной камеры (360°).
В свою очередь камера горения 1-5 (фиг. 26) сообщается с полостью расширения одним рядом отверстий, а выходная - двумя рядами, чтобы выхлопные газы выходили в выходную камеру при повороте соответствующей лопатки от 240° до 360 |0°).
Роторный блок,
Роторный блок состоит из двух роторов (ротор узла сжатия и ротор узла расширения) и трех щек 4, Калддай ротор представляет собой полый прямой круговой цилиндр с расположенными продольно и повернутыми на 120° друг относительно друга радиальными выступами, внутри которых расположены подпру)шненные лопатки 2-1 и 3-1, прижимающиеся к наружной поверхности статора, размещаемого в этом роторе. Вообще говоря, внутренние радиусы R роторов узлов сжатмя и расширения (и соответственно, радоусы г статоров) не обязательно должны быть одинаковы, однако их различие может затруднить монтаж двигателя по месту его назначения, только поэтому разумнее делать их оданаковыми для обоих лов.
Рабочий процесс в предлагаемой модели полностыо аналогичен рабочему процессу в прототипе. Для иллюстрации возможных параметров ОРДК ниже приведен расчет модели для использования в ступице колеса мотоблока.
Термодинамически расчет обращенного роторного двигателя непрерывного горения (ОРДК1 малой мощности (см. фиг. 3). ticKQmM&jD tuMMei
внутренний радиус ротора R 100; внешний радиус статора г 0,95R 95; длина узла сжатия  давление во входной камере ,95 (атм); входная температура  К; выходная температура камеры горения  К;
показатели политропы ,3, Пр-1,25. Расчет: Узел сжатий
Принимаем максимальный констругшвно возможный коэффициент геометрического сжатия kc Szc/S c  l/2c/V ic 10  рабочий начальный объем 1/2с 400,0 (см); рабочий объем цикла Vair-1200,0 (см); масса рабочего тела m  1.29x10- x0,95x1200 1,5(г/ц).
коэффициенты политропного сжатия Кдс- |kc)   20,0; Кгс  (kc)   2,0;  Р2с  0,95x20,0 19 (атм); Т2с  300x2,0  600 |К|; рабочий конечный объем ,0 (см);. Демпфернзя ктлера
Принимаем падение давления на жиклере d - 1 (атм). KmrnE auromtivm Р  18 (атм); Тех  600 К; Твых  1300 К; 1/г Ир  87(см).
Узеитстщетя
Принимаем Рар  1,05 (атм), тогда коэффидаент политропного расширения
Кдо 18/1,05 - 17.1  kp  Sap/Sip  i/2p/Vip  9.08  Кгр  1,77  Тзр 734 (К)
1/2Р  842 (см)  .
Работа цикла
W  1,5x10- x287(1300 - 734 + 300 - 600)/0,25  458 (Дж/ц)
Таким образом, рассмотренный ОРДК габаритным диаметром 250 мм и габаритной длиной 150 мм с рабочим объемом 400 см развивает при 10 об/с мощность более 4,5 кВт и крутяи ий момент 73 Нм. Здесь следует отметить, что крутящий момент праетически постоянен при любых оборотах двигателя.
В данном примере соотношение длин узлов сжатия и расширения составило 2,1. Сохраняя термодинамический powM, исходные радиальные размеры и соотношение длин узлов, можно варьировать мощность двигателя только за счет изменения толщины двигателя, что не требует существенных изменений технологического процесса.