Двигатель прерывистого горения по Антони циклу

1. Двигатель прерывистого горения по Антони циклу, содержащий, по крайней мере, одно устройство сжатия воздуха (газа) выполненное на основе каскадного обменника давлением, например каскадный газогенератор, системы подачи топлива, зажигания, пуска, контроля, управления, например охлаждения, отличающийся тем, что содержит, по крайней мере, один каскадный газогенератор, выполненный на основе каскадного обменника давлением, включающий корпус, в котором установлен с возможностью вращения ротор, с выполненными по окружности ротора параллельно валу (аксиально), или радиально, или диагонально, либо осерадиально каналами, со стороны впускных и выпускных отверстий каналов к торцам ротора с минимальным зазором, например с возможностью его регулирования и, или, например с возможностью выполнения каких-либо уплотнений зазора, примыкают стенки корпуса, в которых образованы порты (окна) с возможностью подвода в каналы ротора и отвода из них рабочих тел (рабочего тела), каскадный газогенератор интегрирован в двигатель, например таким образом, что газоход с рабочим телом низкого давления, например воздухом из атмосферы, из вентилятора, или из компрессора низкого, или среднего, или высокого давления, либо после части ступеней низкого давления компрессора высокого давления, подведен к порту подвода рабочего тела низкого давления каскадного газогенератора с одной стороны ротора, а с противоположной стороны ротора, например напротив, возможно с возможностью более раннего открытия в него каналов ротора, в корпусе выполнен порт отвода рабочего тела низкого давления, например продуктов сгорания и, или смеси воздуха и продуктов сгорания, например, в атмосферу (во второй контур двухконтурного двигателя), или в турбину низкого или среднего давления, далее, по ходу вращения ротора, со стороны подвода или со стороны отвода рабочего тела низкого давления (или с обеих сторон), в стенке корпуса выполнены порты подвода топлива, в которых вмонтированы, например топливные форсунки, с возможностью впрыскивать жидкое или закачивать газообразное (или пылевидное) топливо под давлением в каналы ротора, а например далее, по ходу вращения ротора, выполнены отверстия, в которых установлены свечи зажигания, и, или инициаторы детонации, далее, по ходу вращения ротора, например со стороны порта подвода рабочего тела низкого давления, выполнен порт отвода рабочего тела в напорную полость (напорный канал), затем, по ходу вращения ротора, выполнен порт подвода рабочего тела в каналы ротора из напорной полости, выполненный напротив (возможно, с некоторым смещением в сторону противоположную вращению ротора) порта отвода рабочего тела высокого давления, выполненного в корпусе, например со стороны порта отвода рабочего тела низкого давления и соединенного с расширительным устройством, например в виде турбины, например высокого давления, при этом стенки корпуса, расположенные между портами, выполнены с возможностью перекрытия, при вращении ротора, впускных и выпускных отверстий, по крайней мере, одного канала ротора, также, по ходу вращения ротора, после и перед портом отвода рабочего тела низкого давления, и, или с противоположной стороны ротора после и перед портом подвода рабочего тела низкого давления, выполнен ряд портов (окон) соединенных перепускными (массообменными) каналами таким образом, что порты, выполненные, например после порта отвода рабочего тела низкого давления, по ходу вращения ротора, соединены с портами, выполненными перед портом отвода рабочего тела низкого давления, по ходу вращения ротора, с возможностью последовательного повышения давления в каналах ротора, по мере удаления каналов от порта отвода рабочего тела низкого давления, при вращении ротора, а порты, выполненные, по ходу вращения ротора, перед портом отвода рабочего тела низкого давления, выполнены с возможностью последовательного снижения давления рабочего тела в каналах ротора, при его вращении, по мере приближения каналов к порту отвода рабочего тела низкого давления, например при этом, соединены перепускными (массообменными) каналами между собой порты, равноудаленные с одной и с другой стороны от порта подвода или порта отвода рабочего тела низкого давления.
2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что в роторе каскадного газогенератора выполнены, например вдоль радиуса ротора, несколько рядов каналов, по крайней мере два ряда, например со смещением каналов в одних рядах относительно каналов в других рядах, стенки корпуса, расположенные между портами, выполнены с возможностью перекрытия, при вращении ротора, впускных и выпускных отверстий, по крайней мере, одного канала в каждом ряду каналов ротора, например, последовательно.
3. Двигатель по п. 2, отличающийся тем, что каскадный газогенератор выполнен в виде каскадного мотор-компрессора, при этом порты подвода топлива, и расположенные за ними далее, по ходу вращения ротора, отверстия, в которых установлены свечи зажигания и, или инициаторы детонации, выполнены напротив части рядов каналов, по крайней мере напротив одного ряда каналов, например расположенного в средних рядах каналов, при этом со стороны порта отвода рабочего тела высокого давления каскадного мотор-компрессора этот ряд (эти ряды) каналов перекрыт стенкой корпуса, при том, что выпускные отверстия каналов в другом ряду (в других рядах) подключены к порту отвода рабочего тела высокого давления, а с противоположной стороны впускные отверстия всех рядов каналов ротора открыты в напорную полость, соединяющую между собой все впускные отверстия всех выходящих в нее каналов.
4. Двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что напорная полость (канал) соединена перепускным каналом высокого давления напрямую и, или через порт, выполненный с противоположной стороны ротора от порта отвода рабочего тела в напорную полость (канал), с дополнительным портом подвода рабочего тела в каналы ротора, по крайней мере в один ряд каналов ротора, выполненном, по ходу вращения ротора, перед сектором стенки корпуса, в котором выполнены порты подвода топлива, например с этой же стороны корпуса, что и порты подвода топлива, а возможно, что с противоположной стороны ротора, или с обеих сторон ротора в стенках корпуса выполнены дополнительные порты подвода рабочего тела в каналы ротора, подключенные к перепускным каналам высокого давления.
5. Двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в корпусе каскадного газогенератора, по ходу вращения ротора, перед напорной полостью, или перед портом отвода рабочего тела в напорную полость (канал) выполнен порт или отверстие, соединенное перепускным каналом сверхвысокого давления с портом или отверстием, выполненном, с этой же стороны ротора в стенке корпуса перед или за сектором стенки корпуса, по ходу вращения ротора, с портами подвода топлива и отверстиями со свечами зажигания и, или с инициаторами детонации, или это отверстие (порт) выполнено сразу за портом подвода топлива, по ходу вращения ротора, например на одном уровне (в одном секторе) с отверстиями со свечами зажигания и, или с инициаторами детонации.
6. Двигатель по п. 2, отличающийся тем, что, по крайней мере, один ряд каналов ротора выполнен с возможностью периодического совмещения каналов с портом выпуска охлаждающего воздуха (газа) высокого давления, подключенного, в свою очередь, к системе охлаждения, по крайней мере, турбины высокого давления, при этом перепускные (массообменные) каналы, подключенные к портам, выполненным в корпусе со стороны этого ряда каналов, выполнены со стороны порта подвода рабочего тела низкого давления каскадного газогенератора, при этом, по ходу вращения ротора, после порта, соединенного с последним, после порта подвода рабочего тела низкого давления перепускным (массообменным) каналом может быть выполнен порт соединенный перепускным каналом высокого давления с напорной полостью (каналом), а далее, по ходу вращения ротора, выполнен порт, соединенный перепускным каналом сверхвысокого давления с портом, выполненном в корпусе каскадного газогенератора, по ходу вращения ротора, перед портом отвода рабочего тела в напорную полость, далее, по ходу вращения ротора, со стороны противоположной порту выпуска охлаждающего воздуха высокого давления, выполнен порт, соединенный с отводом в отводной канал, после чего, по ходу вращения ротора, в стенке корпуса выполнен порт соединенный с подводом из отводного канала, выполненный с противоположной стороны (возможно, с некоторым смещением) от порта выпуска охлаждающего воздуха высокого давления, далее, по ходу вращения ротора, выполнен порт, соединенный с портом отвода рабочего тела в напорную полость (канал), после чего выполнен ряд портов, соединенных перепускными (массообменными) каналами, соединяющими между собой порты, выполненные в стенке корпуса каскадного газогенератора перед портом подвода рабочего тела низкого давления, по ходу вращения ротора, и после него.
7. Двигатель по п. 3, отличающийся тем, что порт отвода рабочего тела высокого давления каскадного мотор-компрессора (каскадного газогенератора в виде мотор-компрессора), подключен, по крайней мере к одному устройству подвода тепла, например к регенеративному или рекуперативному теплообменному аппарату и, или к камере сгорания, выход из которой подключен к турбине, например высокого давления, при этом система охлаждения, по крайней мере, турбины, по крайней мере высокого давления также может быть подключена к порту отвода рабочего тела высокого давления каскадного мотор-компрессора, а сторона теплообменного аппарата, в части подвода тепла к рабочему телу высокого давления, может быть присоединена, с возможностью отвода от тепла от рабочего тела низкого давления, например к каналу, подключенному к порту отвода рабочего тела низкого давления каскадного мотор-компрессора (каскадного газогенератора в виде мотор-компрессора).
8. Двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что порт отвода рабочего тела высокого давления подключен, по крайней мере к одному соплу активного потока, по крайней мере одного эжектора, по крайней мере одноступенчатого, а отвод рабочего тела низкого давления может быть подключен ко входу пассивного потока этого эжектора (или эжекторов), выход их которого может быть подключен к турбине.
9. Двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что вал ротора каскадного газогенератора (мотор-компрессора) подключен к приводу, например от газотурбинного или электрического двигателя, с возможностью регулирования оборотов ротора и, или ротор выполнен с возможностью самовращения, например посредством специальных сопел (каналов), выполненных в отдельных портах подвода рабочего тела в каналы ротора, например также с возможностью регулирования оборотов ротора, при этом корпус каскадного газогенератора может быть выполнен герметичным.
10. Двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что между устройствами сжатия рабочего тела, например воздуха, например между компрессорами, и, или в газоходе, соединенном с портом подвода рабочего тела низкого давления каскадного газогенератора (мотор-компрессора), выполнено, по крайней мере, одно устройство отвода тепла, например теплообменник-охладитель и, или система впрыска под давлением воды (конденсата).
11. Двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что, по крайней мере, отвод рабочего тела высокого давления каскадного газогенератора соединен с реактивным соплом первого контура воздушно-реактивного двигателя, при этом перед этим соплом может быть выполнена форсажная камера, а отвод рабочего тела низкого давления каскадного газогенератора может выходить во второй контур воздушно-реактивного двигателя, в котором поток газа из воздухозаборника может быть активным потоком по отношению к газу из отвода рабочего тела низкого давления каскадного газогенератора и может быть пассивным потоком, по отношению к активному потоку рабочего тела из первого контура двигателя.
12. Двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в газовом (воздушном) тракте после компрессора газотурбинного двигателя выполнен парогазовый каскадный обменник давлением, порт подвода рабочего тела низкого давления которого, подключен к компрессору, а порт подвода рабочего тела высокого давления подключен к паропроводу, соединенному с генератором, например водяного пара (парогенератором), например к котлу-утилизатору, установленному в газовом такте перед или после турбины низкого давления газотурбинного двигателя, порт отвода рабочего тела высокого давления парогазового каскадного обменника давлением присоединен к порту подвода рабочего тела низкого давления каскадного газогенератора, а порт отвода рабочего тела низкого давления, например водяного пара, присоединен, например, по крайней мере к одному пароконденсатору, например к паровому подогревателю воды (конденсата), например через, по крайней мере, одну паровую и, или газовую турбину, при этом, паровой подогреватель воды (конденсата) подключен по крайней мере к котлу-утилизатору (парогенератору) трубопроводом подачи воды (конденсата) с насосом и, например устройством водоподготовки, и может содержать вентилятор с возможностью отвода воздуха в порт подвода рабочего тела низкого давления парогазового каскадного обменника давлением, а в газовом тракте перед ступенями турбины низкого давления 23 и после нее могут быть установлены сепараторы конденсата, соединенные трубопроводом подачи конденсата, по крайней мере, с паровым подогревателем воды (конденсата), а возможно установлены и дополнительные охладители, например в виде контура системы отопления.
13. Двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что порты подвода и отвода рабочего тела низкого давления каскадного газогенератора, выполнены с возможностью частичного вытеснения, например половины, продуктов сгорания в порт отвода рабочего тела низкого давления, а другой части, например половины - в порт отвода рабочего тела высокого давления, при этом окна (порты), соединенные перепускными каналами, по крайней мере большая их часть, выполнены со стороны отвода рабочего тела высокого давления, а, например, порт подвода топлива выполнен со стороны противоположной порту отвода рабочего тела высокого давления.
14. Двигатель по п. 2 или 3, отличающийся тем, что содержит последовательно установленные в газовом (воздушном) тракте вначале, по ходу движения газа (воздуха), каскадный мотор-компрессор, после которого выполнен каскадный газогенератор, при этом порт подвода рабочего тела низкого давления каскадного мотор-компрессора подключен к компрессору газотурбинного двигателя, порт отвода рабочего тела высокого давления каскадного мотор-компрессора, соединен с портом подвода рабочего тела низкого давления каскадного газогенератора каналом, который может содержать конвективный промежуточный охладитель, или систему впрыска воды (конденсата), порт отвода рабочего тела высокого давления каскадного газогенератора подключен к турбине высокого давления, а порт отвода рабочего тела низкого давления подключен, например к турбине среднего давления, при этом порт отвода рабочего тела низкого давления каскадного мотор-компрессора подключен, например к турбине низкого давления.
15. Двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что содержит устройство впрыска охлаждающей жидкости в каналы ротора, например при этом, в стенках корпуса каскадного газогенератора, в том числе, выполненного в виде мотор-компрессора, напротив, по крайней мере части каналов в роторе, с противоположной стороны совмещенных полностью или частично с окнами, соединенными с перепускными (массообменными) каналами, с возможностью повышения давления в этих каналах ротора, а возможно и с противоположной стороны от порта подключенного к перепускному каналу высокого давления, выполненного с возможностью повышения давления в этих каналах ротора, выполнены форсунки с возможностью впрыска в каналы под давлением охлаждающей жидкости, например воды, а возможно, по крайней мере в часть каналов, впрыска и топлива и, или смеси топлива с водой, при этом, по крайней мере один ряд каналов ротора выполненный с возможностью периодического совмещения с портом выпуска охлаждающего воздуха (газа) высокого давления, подключенный к системе охлаждения, по крайней мере, турбины высокого давления, содержит форсунки для впрыска охлаждающей жидкости (воды) в корпусе, со стороны порта выпуска охлаждающего воздуха высокого давления, например также и со стороны каналов, с противоположной стороны совмещенных с портом, подключенному к перепускному каналу сверхвысокого давления, выполненному с возможностью повышения давления в этих каналах ротора.
16. Двигатель по п. 12, отличающийся тем, что в стенках корпуса парогазового каскадного обменника давлением напротив каналов в роторе, с противоположной стороны совмещенных полностью или частично с окнами, соединенными с перепускными (массообменными) каналами, с возможностью повышения давления в этих каналах ротора, а возможно и, частично, напротив порта подвода рабочего тела высокого давления парогазового каскадного обменника давлением, выполнены форсунки с возможностью впрыска в каналы ротора под давлением охлаждающей жидкости (воды), подключенные возможно через насос (насосы), например к резервуару охлаждающей воды, например предварительно подогретой.
17. Двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что содержит последовательно установленные в газовом тракте, вначале, по ходу движения газа (воздуха), каскадный обменник давлением, после которого выполнен каскадный газогенератор, при этом порт подвода рабочего тела высокого давления каскадного обменника давлением присоединен к выпуску из камеры сгорания, вход которой подключен к компрессору высокого давления, порт подвода рабочего тела низкого давления каскадного обменника давлением подключен к выпуску из компрессора среднего или низкого давления, порт отвода рабочего тела высокого давления каскадного обменника давлением соединен с портом подвода рабочего тела низкого давления каскадного газогенератора каналом, который может содержать конвективный промежуточный охладитель, или систему впрыска воды (конденсата), порт отвода рабочего тела высокого давления каскадного газогенератора подключен к турбине высокого давления, а порт отвода рабочего тела низкого давления подключен, например, к турбине среднего давления, при этом порт отвода рабочего тела низкого давления каскадного обменника давлением подключен, например, к турбине низкого давления.
18. Двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что содержит систему охлаждения, по крайней мере, каналов ротора каскадного газогенератора (мотор-компрессора), например выполненную в виде форсунок (форсунки) для впрыска под давлением охлаждающей жидкости, например воды в каналы ротора, вмонтированных в порты (порт) выполненные в стенке корпуса, по крайней мере, со стороны перепускных (массообменных) каналов, по ходу вращения ротора, после порта отвода рабочего тела низкого давления.
19. Двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что содержит в газовом тракте, по крайней мере перед турбиной высокого давления, по крайней мере одно устройство гашения импульсов (выравнивания давления) газа, например, в виде ресивера.