Газотурбинный двигатель Стурова с вращением соосных роторов в противоположных направлениях

Полезная модель относится к двигателестроению, к авиационным, стационарным, корабельным, наземным транспортным силовым установкам.
Известен газотурбинный двигатель (ГТД) по патенту на изобретение RU №2435 039. Недостатком данного ГТД является конструктивная сложность.
Известны также ГТД РД-10, РД-20, АИ-20, НК-12, ПС-90, Д-27. Указанные ГТД имеют применение в авиации, применение в остальных отраслях незначительно.
Известен также газотурбинный двигатель по патенту на изобретение RU №2 519 127 С 1, он имеет трубчатый основной и расположенный в нем соосный дополнительный вал, причем, оба вала вращаются в одном направлении.
При проведении информационного поиска стал известен многоступенчатый турбокомпрессор двигателя внутреннего сгорания, описанный в D 1 US 9500198 В 2 22.11.2016 г. или D 2 US 2007130944 А1 14.06.2007 г. имеющий корпус, установленный в нем вал ротора с колесами турбины и компрессора, размещенные в соответствующих корпусах, при этом в трубчатом вале турбокомпрессора дополнительно установлен соосно вал с колесами турбины и компрессора, размещенные в соответствующих корпусах, и вращением этого вала в противоположном трубчатому валу направлении. В данном турбокомпрессоре движение выхлопных газов ДВС последовательно воздействует на лопатки колес турбин, профиль лопаток колес турбин незначительно изменяет направление движения выхлопных газов, что не полностью использует энергию выхлопных газов ДВС.
Целью настоящей полезной модели является создание газотурбинного двигателя с более эффективным использованием энергии газов ГТД для привода полезной нагрузки помимо привода компрессорной части данного ГТД.
Для эффективного использования энергии газов ГТД каждый соосный ротор имеет два и более колес турбин с профилем лопаток, изменяющих направление газов почти на 180° в каждом колесе. Для передачи мощности от соосных роторов ГТД, вращающихся в противоположных направлениях, возможно применение согласующего редуктора.
На эскизе изображен предлагаемый газотурбинный многоступенчатый двигатель с согласующим редуктором соосных роторов при их вращении в противоположных направлениях.
Газотурбинный двигатель имеет корпус турбинных колес 1, корпус компрессорных колес 2, их соединяет камера сгорания 3 с установленными в ней по винтовой направляющими аппаратами 4. Роторы вращаются на подшипниках 5 в противоположных направлениях, согласование их вращения и передачу мощности осуществляет редуктор 6. Внутренним валом является вал 7, наружным валом 8 являются соединенные между собой ободы лопаток соединенные между собой трубчатым валом 9 последнее компрессорное и первое турбинное колеса. Для уплотнения зазора между внутренним валом и ступицами первого компрессорного колеса, последнего турбинного колеса применяются лабиринтные уплотнения 10, для уплотнения подшипниковых узлов наружного ротора и редуктора применяются самоподжимные манжеты или лабиринтные уплотнения.
Для передачи мощности от внутреннего вала 7 редуктору 6 установлена на валу 7 шестерня 12, для передачи мощности от наружного вала 8 редуктору 6 на ступице первого компрессорного колеса установлена шестерня 13. Передачу мощности от редуктора 6 осуществляет вал 14, на нем установлены шестерни 15 и 16, для передачи мощности от вала 7 при его вращении в противоположном валу 8 направлении в редукторе 6 установлена промежуточная шестерня 17, передающая вращение вала 7 через шестерню 11 шестерне 15 вала 14 редуктора 6. Поступление нагнетаемого воздуха в корпус компрессорных колес 2 происходит через патрубок 18, выход горячих газов из корпуса турбинных колес 1 происходит через патрубки 19.
Работа газотурбинного двигателя происходит следующим образом.
При вращении роторов 7 и 8 воздух по патрубку 18 поступает в корпус компрессорных колес 2, где при вращении компрессорных колес валов 7 и 8 лопатками компрессорных колес воздух приобретает ускорение, происходит повышение его давления, воздух поступает в камеру сгорания, в которую подается топливо, происходит его горение, давление газов в камере сгорания возрастает, газы по винтовым направляющим аппаратам 4 по касательной воздействуют на серповидные лопатки первого турбинного колеса, в профиле лопаток первого турбинного колеса изменяют направление своего движения почти на 180°, газы воздействуют на серповидные лопатки второго турбинного колеса в профиле лопаток которого вновь изменяют направление своего движения почти на 180°, воздействуют на серповидные лопатки третьего турбинного колеса и процесс повторяется в последующих колесах. Нечетные колеса компрессора и турбины соединены ободами и составляют наружный вал 8, четные колеса компрессора и турбины установлены ступицами на шлицы внутреннего вала 7, поэтому при последовательном изменении направления движения газов почти на 180° в серповидном профиле лопаток турбинных колес валы 7 и 8 приобретают противоположное направление своего вращения, приводят в противоположное направление вращение компрессорных колес. Изменение направления движения газов почти на 180° в серповидном профиле лопаток каждого турбинного колеса значительно повышает общий КПД газотурбинного двигателя, возрастает крутящий момент на валах 7 и 8 ГТД, появляется возможность привода ими в противоположных направлениях вращения колес вентиляторов турбовентиляторных или винтов турбовинтовых двигателей самолетов, при применении редуктора 6 предлагаемый ГТД может быть использован в качестве силовой установки вертолетов, катеров и кораблей, наземных транспортных средств военного и гражданского назначения.