ПУЛЬСИРУЮЩИЙ ДЕТОНАЦИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к пульсирующим воздушно-реактивным двигателям.
Известен пульсирующий воздушно-реактивный двигатель детонационного горения полезная модель свидетельство РФ №6838 МПК F 02 C 5/10 публ. 16.06.1998 г. Бюл.№6, содержащий детонационную камеру с топливоподводящим каналом и отводящим насадком во внутренней полости которого установлен инициатор, топливоподводящий канал, представляющий собой форсунку установленную по оси детонационной камеры. Недостатком двигателя является его недостаточная эффективность и надежность в эксплуатации.
Известен пульсирующий двигатель детонационного горения Патент РФ №2066778 МПК F 02 K 7/06 публ. 20.09.1996 г. Бюл.№26, который содержит реактивное сопло с детонационной камерой горения, систему подачи и смесеобразования рабочей смеси с газогенератором и систему возбуждения детонации с форкамерой и газодинамическим клапаном. Недостатком этого двигателя является сложность конструкции, ограниченные технологические и эксплуатационные возможности.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является пульсирующий детонационный двигатель содержащий корпус, камеру смешения, преддетонационную камеру (инициатор), устройство подачи рабочей смеси, цилиндрическую детонационную камеру, свечу зажигания, датчик давления. (Научные основы технологий XXI века. - М.: УНПЦ «Энергомаш», 2000 - 136 с сс 95-96 ил.4.4). У этого устройства также недостаточная эффективность и надежность при эксплуатации.
Технической задачей полезной модели является повышение эффективности и надежности работы пульсирующего детонационного двигателя, а также
расширение его эксплуатационных возможностей за счет конструктивного исполнения.
Для этого: вариант 1 - в пульсирующий детонационный двигатель, содержащий корпус, камеру смешения, инициатор, устройство подачи рабочей смеси, цилиндрическую детонационную камеру, свечу зажигания, датчики давления дополнительно введены диффузор и эжектор, которые установлены соосно с детонационной камерой, а также пробка, установленная на боковой поверхности детонационной камеры соосно с выходом инициатора, с возможностью регулирования зазора между ними, причем инициатор установлен перпендикулярно продольной оси детонационной камеры.
Вариант 2 - в пульсирующий детонационный двигатель содержащий корпус, камеру смешения, инициатор, устройство подачи рабочей смеси, цилиндрическую детонационную камеру, свечу зажигания, датчики давления дополнительно введен диффузор, который установлен соосно с детонационной камерой, а также пробка, установленная на боковой поверхности детонационной камеры соосно с выходом инициатора, с возможностью регулирования зазора между ними, причем инициатор установлен перпендикулярно продольной оси детонационной камеры.
Вариант 3 - в пульсирующий детонационный двигатель, содержащий корпус, камеру смешения, инициатор, устройство подачи рабочей смеси, цилиндрическую детонационную камеру, свечу зажигания, датчики давления дополнительно введена пробка, которая установлена на боковой поверхности детонационной камеры соосно с выходом инициатора, с возможностью регулирования зазора между ними, причем инициатор установлен перпендикулярно продольной оси детонационной камеры.
Кроме этого, в пульсирующем детонационном двигателе во всех трех вариантах устройство подачи рабочей смеси выполнено в виде газодинамического клапана без подвижных элементов.
На фиг.1, 2, 3 представлены соответственно три варианта пульсирующего детонационного двигателя.
Вариант 1 фиг.1 пульсирующий детонационный двигатель состоит из камеры смешения 1, инициатора 2, установленного перпендикулярно продольной оси детонационной камеры 4, газодинамического клапана 3, свечи зажигания 5, пробки 6, установленной на боковой поверхности детонационной камеры 4 соосно с выходом инициатора 2 с возможностью регулирования зазора между выходом инициатора 2 и пробкой 6, датчиков давления 7, диффузора 8 и эжектора 9, которые установлены соосно с детонационной камерой 4, корпуса 10.
Вариант 2 фиг.2 пульсирующий детонационный двигатель состоит из камеры смешения 1, инициатора 2 установленного перпендикулярно продольной оси детонационной камеры 4, газодинамического клапана 3, свечи зажигания 5, пробки 6, установленной на боковой поверхности детонационной камеры 4 соосно с выходом инициатора 2, с возможностью регулирования зазора между выходом инициатора 2 и пробкой 6, датчиков давления 7 и диффузора 8, установленного соосно с детонационной камерой 4, корпуса 10.
Вариант 3 фиг.3 пульсирующий детонационный двигатель состоит из камеры смешения 1, инициатора 2 установленного перпендикулярно продольной оси детонационной камеры 4, газодинамического клапана 3, свечи зажигания 5, пробки 6, установленной на боковой поверхности детонационной камеры 4 соосно с выходом инициатора 2, с возможностью регулирования зазора между выходом инициатора 2 и пробкой 6, датчиков давления 7, корпуса 10.
Пульсирующий детонационный двигатель вариант 1 работает следующим образом.
При подаче компонентов топлива в камеру смешения 1, образовавшаяся в ней рабочая смесь поступает одновременно в инициатор 2 и, через газодинамический клапан 3, в детонационную камеру 4. Зазор между выходом инициатора 2 и пробкой 6 может изменяться за счет установки пробки 6 на резьбе, что позволяет изменять отраженную детонационную волну. На свечу 5 подаются импульсы напряжения с заданной частотой. При этом воспламеняется
рабочая смесь, находящаяся в трубке инициатора 2, который выполнен в виде Г-образной трубки длиной равной десяти ее внутренним диаметрам. После чего горение переходит в детонацию. Детонационная волна, выходящая из трубки инициатора 2, отражаясь от пробки 6, увеличивает свою энергетику и возбуждает детонационный процесс в детонационной камере 4. Детонационная волна перемещается по внутреннему каналу детонационной камеры 4 к ее выходу, фронт которой
1
1
1
фиксируется датчиками 7. Причем за фронтом детонационной волны существует зона повышенного постоянного давления, которое воздействует на тяговое днище устройства подачи рабочей смеси газодинамический клапан 3, который выполнен без подвижных элементов. Таким образом, создается основная составляющая единичного импульса тяги I. После входа детонационной волны в диффузор 8, она распадается на контактный разрыв, волну разряжения, которая начинает перемещаться к тяговому днищу газодинамического клапана 3 и ударную волну, движущуюся к выходу диффузора 8. Сила давления ударной волны, перемещаясь по коническому диффузору 8, раскладывается на радиальную и осевую составляющую, которая создает первую дополнительную часть к единичному импульсу тяги I. Выходя из эжектора 9, ударная волна создает за собой волну разряжения, которая всасывает через вход эжектора 9 порцию окружающего воздуха и выбрасывает ее из эжектора 9, чем создается вторая дополнительная составляющая единичного импульса I.
Сила тяги пульсирующего детонационного двигателя вычисляется по формуле:
1
P=If
Где fГц - частота следования детонационных импульсов.
Таким образом, эффективность работы пульсирующего детонационного двигателя вариант 1 повышается за счет обеспечения получения необходимой энергии для возбуждения детонационного процесса в детонационной камере, при установке пробки 6 с возможностью регулирования зазора между ней и
1
выходом инициатора, а также за счет получения первой и второй дополнительных частей к основной составляющей единичного импульса тяги I при установке диффузора 8 и эжектора 9.
1
Эффективность работы пульсирующего детонационного двигателя согласно варианту 2 повышается за счет обеспечения необходимой энергии для возбуждения детонационного процесса в детонационной камере при установке пробки 6 с возможностью регулирования зазора между ней и выходом инициатора, а также за счет получения первой дополнительной части к основной составляющей единичного импульса тяги I при установке диффузора 8.
Эффективность работы пульсирующего детонационного двигателя согласно варианту 3, также повышается за счет обеспечения необходимой энергии для возбуждения детонационного процесса в детонационной камере при установке пробки 6 с возможностью регулирования зазора между ней и выходом инициатора.
Кроме того, исполнение газодинамического клапана 3 во всех трех вариантах без подвижных элементов, позволяет улучшить эксплуатационные характеристики пульсирующего детонационного двигателя за счет исключения возможности заклинивания подвижных элементов.
Предварительные испытания опытного образца заявляемого пульсирующего детонационного двигателя позволяют получить высокую эффективность и надежность в эксплуатации, он прост конструктивно, обладает незначительными габаритами и массой, достаточно легко управляем, а его исполнение в трех вариантах дает возможность изменять массо-габаритные показатели в соответствии с эксплуатационными требованиями. Это позволяет широко использовать его в стационарных и движущихся объектах.