роторный двигатель внутреннего сгорания конструкции макарова — патент РФ 2143079

Двигатель внутреннего сгорания предназначен для использования во всех видах наземного и водного транспорта, легкомоторной авиации и стационарных силовых установках. В корпусе с выпускным коллектором установлен круглый ротор, по периметру которого в радиальных пазах установлены рабочие пластины. Двигатель снабжен шестеренчатым редуктором, узлом изменения рабочего объема. В передней крышке выполнен всасывающий коллектор и установлены пластинчатые шиберы механизма регулирования продолжительности фаз всасывания и выпуска. Корпус содержит первую и вторую полусферы, при этом поверхность корпуса со стороны второй полусферы, включая выпускной коллектор, покрыта слоем катализатора, что обеспечивает оптимальный процесс горения рабочей смеси. Конструкция двигателя позволяет регулировать продолжительность тактов всасывания и рабочего хода в необходимых пределах. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к двигателям внутреннего сгорания. Двигатель предназначен для использования во всех видах наземного и водного транспорта, легкомоторной авиации и стационарных силовых установках. Из патентной литературы [SU, авторское свидетельство 1451304 A1, кл. F 02 B 53/00, 1989 г.] известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с выпускным коллектором, круглый ротор, по периметру которого в радиальных пазах установлены рабочие пластины, который принят в качестве ближайшего аналога для предложенного изобретения. Задачей изобретения является:
а/ использовать логичный, не противоречивый общий принцип построения и работы двигателя;
б/ создать двигатель, не имеющий деталей, совершающих возвратно-поступательные движения и жестко связанных с рабочим органом;
в/ для достижения высокого крутящего момента в широком диапазоне оборотов двигателя, обеспечить управление продолжительностью тактов всасывания и рабочего хода в необходимых пределах;
г/ в целях повышения экономичности при частичных нагрузках обеспечить наличие узла изменения рабочего объема двигателя в необходимых пределах, без изменения степени сжатия;
д/ в целях улучшения наполнения рабочих полостей свежей топливно-воздушной смесью, использовать внутреннюю поверхность рабочего органа-ротора в качестве центробежного нагнетателя. При этом обеспечив дополнительное охлаждение и постоянную подачу свежей смазки, содержащейся в топливе, к подшипниковому узлу, ротору и рабочим пластинам. е/ для обеспечения оптимального процесса горения рабочей смеси и соответственно снижения токсичности отработанных газов, обеспечить необходимую траекторию расширения продуктов сгорания во время тактов рабочего хода и выпуска, проходящих в активной среде катализатора. ж/ в целях повышения коэффициента полезного действия и соотношения мощность/масса, обеспечить четыре полных такта — всасывание, сжатие, рабочий ход и выпуск, за один оборот вала при минимальных габаритах и массе двигателя;
з/ обеспечить максимальную простоту конструкции при небольшом количестве деталей, а также простоту изготовления и сборки двигателя;
Технический результат достигается за счет того, что предложенный роторный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус с выпускным коллектором, круглый ротор, по периметру которого в радиальных пазах установлены рабочие пластины, при этом двигатель снабжен шестеренчатым редуктором, узлом изменения рабочего объема и передней крышкой, в которой выполнен всасывающий коллектор и установлены пластинчатые шиберы механизма регулирования продолжительности фаз всасывания и выпуска. Корпус двигателя содержит первую и вторую полусферы, при этом поверхность корпуса со стороны второй полусферы, включая выпускной коллектор, покрыта слоем катализатора. В полости ротора установлена направляющая втулка узла изменения рабочего объема двигателя, которая сообщена с отверстием для подачи рабочей смеси, выполненном в крышке, а полость ротора сообщена с всасывающим коллектором, который в свою очередь сообщен с первой полусферой корпуса. В рассматриваемой конструкции отсутствуют кривошипно-шатунный поршневой и газораспределительный механизм. А рабочий орган, ротор, имеет круглую форму и равномерно вращается вокруг оси, благодаря чему достигается хорошая уравновешенность всего агрегата. Причем крутящий момент на валу создается путем приложения энергии расширяющихся газов к рабочим пластинам, расположенным в радиальных пазах по периметру ротора. За счет чего прикладываемая сила направлена по касательной к ротору, а плечо приложения силы постоянно превышает его радиус. При этом внутренняя поверхность ротора используется в качестве центробежного нагнетателя рабочей смеси, за счет чего достигается избыточное давление на всасывании, а также дополнительное охлаждение и подача смазки к рабочим пластинам, ротору и его подшипниковому узлу. Благодаря отсутствию в двигателе газораспределительного механизма, использованию ротора в качестве центробежного нагнетателя, и постоянного нахождения в фазе всасывания нескольких рабочих полостей, полностью исключена вредная пульсация потока топливной смеси. А в связи с избыточностью давления на всасывании, возможности регулирования продолжительности этого такта в необходимых пределах, получаем стабильно высокие показатели наполнения, а следовательно, крутящего момента и мощности во всем диапазоне рабочих оборотов двигателя. Внешний вид, внутреннее устройство и принцип действия двигателя представлены на следующих чертежах. Фиг. 1. Внутреннее устройство двигателя. Разрез по плоскости разъема корпус — передняя крышка. Фиг. 2. Двигатель, вид спереди. Фиг. 3. Принцип действия узла изменения рабочего объема двигателя. Фиг. 4. Внутреннее устройство двигателя, вид сбоку. Фиг. 5. Шибер, регулирующий такт всасывания. Фиг. 6. Шибер, регулирующий такт выпуска. Фиг. 7. Передняя крышка двигателя. Рассматриваемый двигатель состоит из трех основных частей. 1. Корпуса /1/ с рабочей полостью и выпускным коллектором /2/. 2. Ротора /3/ с рабочими пластинами /4/. 3. Передней крышки двигателя /5/, в которой выполнен всасывающий коллектор /6/, и установлены пластинчатые шиберы механизма регулирования продолжительности фаз всасывания /7/ и выпуска /8/. Шиберы, обеспечивающие изменение продолжительности тактов всасывания и выпуска, представляют собой пластины определенной формы, закрепленные на осях /7.1 и 8.1/. Шиберы /7/ и /8/ через свои оси /7.1/ и /8.1/ приводятся в действие управляющими механизмами, анализирующими частоту вращения двигателя, нагрузку и другие параметры. Шибер /7/ расположен в специальной полости на внутренней поверхности передней крышки /5/, что позволяет ему находиться на плоскости разъема передняя крышка — корпус, фактически между боковой поверхностью ротора и передней крышкой. Перемещаясь относительно центра оси /7.1/ /совершает колебательное движение с небольшой амплитудой/, шибер изменяет рабочую длину всасывающего коллектора /6/ в его конечной части, регулируя тем самым угол продолжительности такта всасывания. Шибер /8/ имеет похожую конструкцию, аналогичный принцип размещения и действия. Его отличие заключается в том, что пластина имеет Г-образную форму /это связано с тем, что выпускной коллектор /2/ расположен в вертикальной плоскости верхней части корпуса /1//. Причем его верхняя отогнутая под углом 90
o рабочая часть имеет кривизну радиуса R1, измеряемую от центра оси /8.1/ и равную кривизне внутренней поверхности корпуса /1/ в том месте, где начинается выпускной коллектор /2/, начальную кромку которого образует и своим перемещением регулирует шибер /8/. Узел изменения рабочего объема двигателя включает детали /9, 10, 11/. Корпус является основной и самой крупной деталью двигателя. Его овальная в плане форма обусловлена внутренней рабочей полостью образованной двумя полусферами, которые формируют рабочие такты двигателя. Форма полусфер может быть различной и зависит от характеристик, которые необходимо получить от каждого конкретного двигателя. Вторая полусфера, в которой проходят такты рабочего хода и выпуска, плавно переходит в выпускной коллектор, также являющийся частью корпуса. Всасывание рабочей смеси происходит в первой полусфере и осуществляется через всасывающий коллектор, выполненный в передней крышке двигателя. В передней части корпуса двигателя — в рабочей полости располагается рабочий орган-ротор с радиально расположенными рабочими пластинами. В задней части корпуса за ротором расположен одноступенчатый шестеренчатый редуктор — шестерни /12, 15/, позволяющий во время работы непрерывно передавать основной поток крутящего момента на выходной вал двигателя /14/ независимо от вертикальных перемещений ротора и оси ротора /13/ при изменении рабочего объема двигателя. При этом рабочий объем двигателя увеличивается, если ведущая шестерня /12/, расположенная на оси ротора /13/, перемещается по часовой стрелке по траектории с радиусом R, равным расстоянию между осью ротора и выходным валом двигателя /14/, обкатывая ведомую шестерню /15/, расположенную на выходном валу двигателя по диаметру ее делительной окружности /фиг.3/. Соответствующую траекторию перемещения задает узел изменения рабочего объема двигателя, боковые сопредельные стороны втулок /9 и 10/ которого обработаны с кривизной соответствующих радиусов. Это же устройство, при соответствующем подборе диаметров шестерен редуктора, выдерживает постоянной степень сжатия при изменении рабочего объема двигателя. Так как при перемещении оси ведущей шестерни по часовой стрелке от положения, соответствующего минимальному рабочему объему / при совпадении горизонтальных осей шестерен /12/ и /15/ /, к максимальному, по траектории радиуса R, она совершает не только вертикальное, но и горизонтальное перемещение, увеличивая тем самым объем камеры сгорания в момент максимального сжатия. Основной рабочий орган двигателя — ротор имеет круглую форму и равномерно вращается вокруг своей оси, за счет чего достигается хорошая уравновешенность двигателя. При этом ротор, имеющий относительно большой диаметр, используется не только как рабочий орган и центробежный нагнетатель, а частично выполняет функцию маховика. Всасывание, сжатие рабочей смеси, рабочий ход и выпуск отработанных газов происходит за счет обкатывания рабочими пластинами, радиально расположенными в роторе, внутренних поверхностей полусфер рабочей полости корпуса. В первой полусфере протекают такты всасывания и сжатия рабочей смеси. При этом топливная смесь подается через отверстие в передней крышке /5.1/ и попадает в полость направляющей втулки /11/, откуда отсасывается вращающимся ротором, попутно охлаждая и смазывая подшипниковый узел, рабочие пластины и сам ротор. И только после этого под избыточным давлением нагнетается во всасывающий коллектор. После прохождения сжатой рабочей смеси мимо свечей зажигания /16/ происходит ее воспламенение, а дальше во второй полусфере — расширение, рабочий ход и выпуск. Для обеспечения лучшего воспламенения сжатой рабочей смеси, а также оптимального протекания процесса горения и получения минимальных показателей токсичности выхлопных газов, вся поверхность второй полусферы, включая выпускной коллектор, покрыта слоем катализатора. Таким образом, весь процесс горения протекает в активной среде катализатора. При этом энергия расширяющихся газов воздействует на рабочую пластину, создавая через нее крутящий момент, прикладываемый к ротору. После прохождения пластиной начальной кромки выпускного коллектора, образованной специальным шибером, регулирующим начало такта выпуска, отработанные газы начинают прорываться через коллектор в зону выхлопа, продолжая таким образом воздействовать на рабочую пластину до конца такта выпуска, но уже по принципу газотурбинного двигателя. Передняя крышка является наиболее сложной и вместе с тем несущей деталью двигателя. В ней расположены отверстие для впуска, всасывающий коллектор, шиберы механизма регулирования продолжительности тактов всасывания и выпуска, а также узел изменения рабочего объема двигателя. Передняя часть оси ротора /13/, расположенная в подшипниковом узле, выполняет функции несущего элемента ротора и передает крутящий момент лишь для привода вспомогательных агрегатов /помпа, генератор, закрепленный снаружи на передней крышке/ и вращается в двух подшипниках качения /17/ расположенных в подвижной втулке /9/ узла изменения рабочего объема двигателя. Подвижная втулка /9/ в свою очередь с помощью двух эксцентриков /10/ вместе с подшипниковым узлом, валом и ротором может перемещаться в определенных пределах внутри направляющей втулки /11/, тем самым изменяя в заданных пределах объем, заполняемый свежей топливной смесью /изменение рабочего объема двигателя/. Вместе с узлом изменения рабочего объема двигателя вся конструкция образует один общий и компактный блок: передняя крышка — ротор. Для обеспечения необходимой компрессии, а также разделения рабочих сегментов ротора, находящихся в различных рабочих тактах, необходимо надежное уплотнение между ними, обеспечиваемое рабочими пластинами специальной формы. Основное усилие уплотнения создается за счет центробежной силы, действующей на пластины и возникающей при вращении ротора с рабочими оборотами. При вращении ротора со скоростью, не обеспечивающей создание необходимой центробежной силы, например при запуске двигателя, необходимое усилие уплотнения создается плоской спиральной пружиной, повторяющей траекторию движения рабочих пластин и вставляемой внутрь ротора. При этом для предотвращения от проворачивания один конец пружины закреплен за переднюю крышку корпуса, а второй свободен. Благодаря чему пружина постоянно находится в рабочем состоянии и, постепенно раздвигаясь, компенсирует износ рабочих пластин.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с выпускным коллектором, круглый ротор, по периметру которого в радиальных пазах установлены рабочие пластины, отличающийся тем, что он снабжен шестеренчатым редуктором, узлом изменения рабочего объема и передней крышкой, в которой выполнен всасывающий коллектор и установлены пластинчатые шиберы механизма регулирования продолжительности фаз всасывания и выпуска. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что корпус содержит первую и вторую полусферы, при этом поверхность корпуса со стороны второй полусферы, включая выпускной коллектор, покрыта слоем катализатора. 3. Двигатель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в полости ротора установлена направляющая втулка узла изменения рабочего объема двигателя, которая сообщена с отверстием для подачи рабочей смеси, выполненном в крышке, а полость ротора сообщена с всасывающим коллектором, который, в свою очередь, сообщен с первой полусферой корпуса.

www.freepatent.ru

Парогенератор аммиачного двигателя

 

Изобретение может быть использовано в аммиачных двигателях на транспорте, например для учебных самолетов или автомобилей небольшой мощности. Цель изобретения — снижение удельного расхода топлива и массогабаритов парогенератора. Паро

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

27

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3999400/24-06 (22) 02,01.86 (46) 30,0!.89. Вюл. !1- 4 (7!) Московский авиационный институт им, Серго Орджоникидзе (72) 10.В.Макаров (53) 621. 18 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М — 779756, кл, F 24 Н 1/28, 1978 °

„„Я0„„1455114 A1 д1) с! F 22 В 7/08, F 01 К 25/10 (54) ПАРОГВНЕРАТОР AM%A×HÎÃÎ ДВИГАТЕЛЯ (57) Изобретение может быть использовано в аммиачных двигателях на транспорте, например для учебных самолетов или автомобилей небольшой мощности. Цель изобретения — снижение удельного расхода топлива и массагабаритов парогенератора. Паро1455114 ерегреватель 9 с выходным паропроодом 19 сообщен на входе с паровым пространством корпуса 1, частично

Ьаполненного жидкостью, и размещен в дымогарной трубе 3. Последняя в

Роне расположения пароперегревателя выполнена в виде концентрических

Сферических наружного зеркального и внутреннего теплового экранов 5 и 4, становленных с зазором. Выхлопная руба 16 выполнена в виде прямолиейной и спиральной ветвей 17 и 18

Изобретение относится к парогенераторостроению и может быть использовано в аммиачных двигателях на транспорте, например для учебных самолетов или автомобилей небольшой мощности Целью изобретения является сниже.„ ние удельного расхода топлива и мас согабаритов парогенератора.

На чертеже изображен парогенера- 10, тор, включенный в схему аммиачного двигателя.

Парогенератор содержит корпус 1, частично заполненный жидкостьюконцентрированным водным раствором 15 аммиака.- С наружной стороны корпус 1 имеет теплоизоляции 2. Внутри парогенератора размещена дымогарная труба

3, один из участков которой выполнен в виде двух сферических теплового 4 20 и зеркального 5 экранов, установленных концентрично с воздушным зазором

6. Зеркальный экран 5 имеет теплоизоляцию 7. Экран 4 может быть выполнен из жаропрочной тонколистовой стали, 25 а экран 5 — из тонкого листа. нержавеющей стали, отполированной до зеркальной поверхности.

Внутри дымогарной трубы 3 размещеHcL горелка 8, работающая, например, на жидком топливе. В зоне факела внутри экрана 4 установлен пароперегреватель 9, сообщенный. на входе при помощи эаборника 10. с паровым прост-. ранством корпуса .1, Дымогарная труба

3 соединена с воздушным патрубком 11, 35 в кольцевом канале 12 которого устаи снабжена регулирующим органом 20, установленным в месте разветвления, причем ветвь 18 расположена вокруг экрана 5 в водяном пространстве корпуса, а внутри нее. размещен паропровод. При таком выполнении тепло, выделяющееся при горении тоглива, расходуется на перегрев пара, нагрев водного раствора аммиака осуществляют дымовыми газами, проходящими по.. ветви 18, что позволяет уменьшить удельный расход топлива. 1 ил.

2 новлен вентилятор 13. Перед вентилятором 13 может быть установлен радиатор 14 охлаждения бедного раствора аммиака, соединенный с жидкостным пространством корпуса 1 трубопроводом

15. Дымогарная труба 3 соединена с выхлопной трубой 16, которая имеет прямолинейную и спиральную ветви 17 и 18 соответственно. В ветви 18, раз. мещенной в жидкостном пространстве корпусà, расположен выходной паропровод 19 пароперегревателя 9.

В месте разветвления трубы 16 помещен регулирующий орган 20, например створка, соединенный тягой. 21 и рычагом 22 с приводом 23. Выходной паропровод 19 соединен с золотником паровой машины 24, которая выхлопным патрубком подключена к абсорберу 25.

Для воспламенения топлива служит свеча 26. С горелкой 8 соединен топливный бак 27, Парогенератор работает следующим образом, С помощью свечи 26 воспламеняют топливо в горелке 8. Перед запуском регулирующим органом 20 закрывают прямолинейную ветвь 17 выхлопной трубы 16, и дымовые газы поступают в спиральную ветвь 18, нагревая насыщенный водный раствор аммиака, заполняющий частично корпус 1, При повышении температуры аммиак выделяется из водного раствора и по эаборнику 10 поступает в пароперегреватель.9, Полученный перегретый пар направляют в паровую машину 24, Тепло, вьщеляющеФормулаизобретения

Парогенератор аммиачного двигателя, содержащий частично заполненный жидкостью корпус, выхлопную и дымогарную трубы и размещенный в последСоставитель И. Лапина

Редактор A.Ëåæíèíà Техред M.Äèäûê Корректор Э.Лончакова

Заказ 7435/43 Тираж 381 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 з 14551 еся при горении топлива, благодаря установке экранов 4 и 5 расходуется на перегрев пара, нагрев водного раствора аммиака осуществляют дымовыми газами, проходящими по спиральной

5 ветви 18, что позволяет уменьшить удельный расход топлива.

Регулирование температуры перегретого пара осуществляют как путем изменения подачи топлива, так и путем перепуска дымовых газов по ветви

17 при помощи регулирующего органа 20.

14 4 ней пароперегреватель с выходным паропроводом, сообщенный на входе с паровым пространством корпуса, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения удельного расхода топлива и массогабаритов, дымогарная труба в зоне расположения пароперегревателя выполнена в виде концентрических сферических наружного зеркального и внутреннего теплового экранов, установленных с зазором, выхлопная труба выполнена в виде прямолинейной

«и спиральной ветвей и снабжена регулирующим органом, установленным в месте разветвления, причем спиральная ветвь расположена вокруг зеркального экрана в водяном пространстве корпуса, а внутри нее размещен выходной паропровод пароперегревателя.

   

findpatent.ru

Кафедра двигателей внутреннего сгорания и автоматики судовых энергетических установок

ФотоФИО, должность, ученая степень, ученое званиеНаправление подготовки
специальность по образованию,
общий стаж работы,
в т.ч. научно-педагогический		Преподаваемые дисциплиныСведения о повышении квалификации
Иванченко Александр Андреевич, заведующий кафедрой Двигателей внутреннего сгорания и автоматики судовых энергетических установок, д.т.н., ученое звание профессорИнженер–механик,
Судовые машины и механизмы,
Курсы при Управлении Лен. мор. торг. порта по программе «Механик судов МРФ смешанного (река-море) плавания»
35 лет / 26 лет		1. Судовые энергетические установки
2. Эксплуатация судовых энергетических установок
3. Экологическая безопасность морской техники
4. Основы экологической безопасности судна 		Курсы повышения квалификации по программе «Практическое использование компонентов электронной информационно-образовательной среды в образовательном процессе», 2017 год, ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова
Венцюлис Леонард Станиславович, профессор кафедры Двигателей внутреннего сгорания и автоматики судовых энергетических установок, д.т.н., ученое звание профессорИнженер-механик,
Корабельные паросиловые установки,
ОЛ ВМА по специальности “Корабельные энергетические установки”
54 года / 54 года		1. Судовые энергетические установки
2. Основы экологической безопасности судна 		Курсы повышения квалификации по программе «Практическое использование компонентов электронной информационно-образовательной среды в образовательном процессе», 2017 год, ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова
Лемещенко Александр Леонидович, профессор кафедры Двигателей внутреннего сгорания и автоматики судовых энергетических установок, к.т.н., ученое звание доцентИнженер-судомеханик,
Эксплуатация судовых силовых установок
42 года / 42 года		1. Судовые двигатели внутреннего сгорания
2. Эксплуатация судовых двигателей внутреннего сгорания
3.Вахтенное обслуживание СЭУ (Тренажерный практикум) 		Курсы повышения квалификации по программе «Практическое использование компонентов электронной информационно-образовательной среды в образовательном процессе», 2017 год, ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова
Шадрин Александр Борисович, профессор кафедры Двигателей внутреннего сгорания и автоматики судовых энергетических установок, д.т.н., ученое звание профессорИнженер-электрик,
Информационно-измерительная техника
46 лет / 46 лет		1. Автоматизированные системы управления судовыми энергетическими установками
2. Диагностирование АСУ 		Курсы повышения квалификации по программе «Практическое использование компонентов электронной информационно-образовательной среды в образовательном процессе», 2017 год, ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова
Пальтов Сергей Алексеевич, доцент кафедры Двигателей внутреннего сгорания и автоматики судовых энергетических установок, к.т.н., ученое звание отсутствуетИнженер-механик,
Двигатели внутреннего сгорания
10 лет / 10 лет		1.Судовые двигатели внутреннего сгорания
2.Эксплуатация судовых ДВС
3. Вахтенное обслуживание СЭУ (Тренажер машинного отделения) 		Курсы повышения квалификации по программе «Практическое использование компонентов электронной информационно-образовательной среды в образовательном процессе», 2017 год, ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова
Живлюк Григорий Евгеньевич, доцент кафедры Двигателей внутреннего сгорания и автоматики судовых энергетических установок, к.т.н., ученое звание отсутствуетИнженер — механик,
Двигатели внутреннего сгорания
32 года / 23 года		1. Транспортная энергетика
2. Вахтенное обслуживание СЭУ (Тренажер машинного отделения)
3. Основы автоматики и теории управления техническими системами
4. Диагностирование АСУ 		Курсы повышения квалификации по программе «Практическое использование компонентов электронной информационно-образовательной среды в образовательном процессе», 2017 год, ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова
Недошивин Андрей Иванович, доцент кафедры Двигателей внутреннего сгорания и автоматики судовых энергетических установок, к.т.н., ученое звание с.н.с.Инженер-механик,
Судовые силовые установки
51 год / 51 год		1. Основы экологической безопасности судна
2. Эксплуатация судовых энергетических установок
3. Экологическая безопасность морской техники 		Курсы повышения квалификации по программе «Практическое использование компонентов электронной информационно-образовательной среды в образовательном процессе», 2017 год, ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова
Пилецкий Андрей Евгеньевич, старший преподаватель кафедры Двигателей внутреннего сгорания и автоматики судовых энергетических установок, ученая степень отсутствует, ученое звание отсутствуютИнженер-механик,
Эксплуатация судовых силовых установок
22 года / 22 года		1. Судовые двигатели внутреннего сгорания
2. Эксплуатация судовых двигателей внутреннего сгорания
3. Вахтенное обслуживание СЭУ (Тренажер машинного отделения) 		Курсы повышения квалификации по программе «Практическое использование компонентов электронной информационно-образовательной среды в образовательном процессе», 2017 год, ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова
Коржук Сергей Николаевич, доцент кафедры Двигателей внутреннего сгорания и автоматики судовых энергетических установок, к.в.н., ученое звание отсутствуетИнженер-механик,
Эксплуатация энергетических установок
8 лет / 8 лет		1. Судовые двигатели внутреннего сгорания
2. Эксплуатация судовых ДВС
3. Вахтенное обслуживание СЭУ (Тренажер машинного отделения) 		Курсы повышения квалификации по программе «Практическое использование компонентов электронной информационно-образовательной среды в образовательном процессе», 2017 год, ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова
Мартьянов Владимир Васильевич, доцент кафедры Двигателей внутреннего сгорания и автоматики судовых энергетических установок, к.т.н., ученое звание отсутствуютМорской инженер,
Судовые энергетические установки
8 лет / 8 лет		1. Техническое обеспечение безопасности мореплавания
2. Судовые энергетические установки
3. Вахтенное обслуживание СЭУ (Тренажер машинного отделения) 		Курсы повышения квалификации по программе «Практическое использование компонентов электронной информационно-образовательной среды в образовательном процессе», 2017 год, ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова
Петров Александр Павлович, доцент кафедры Двигателей внутреннего сгорания и автоматики судовых энергетических установок, к.т.н., ученое звание доцентИнженер-электромеханик,
Автоматика и телемеханика
49 лет / 39 лет		1. Основы автоматики и теории управления техническими системами
2. Автоматизация СЭУ
3. Автоматизированные системы управления СЭУ 		Курсы повышения квалификации по программе «Практическое использование компонентов электронной информационно-образовательной среды в образовательном процессе», 2017 год, ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова
Окунев Василий Николаевич, доцент кафедры Двигателей внутреннего сгорания и автоматики судовых энергетических установок, к.т.н., ученое звание доцентМорской инженер,
Судовые энергетические установки
12 лет / 12 лет		1. Судовые энергетические установки
2. Эксплуатация судовых энергетических установок
3. Основы экологической безопасности судна
4. Вахтенное обслуживание СЭУ (тренажер машинного отделения) 		Курсы повышения квалификации по программе «Практическое использование компонентов электронной информационно-образовательной среды в образовательном процессе», 2017 год, ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова

gumrf.ru

способ макарова и.а. питания двигателя внутреннего сгорания, система для его осуществления и карбюратор — патент РФ 2136942

Изобретение относится к системам питания двигателей внутреннего сгорания. Способ включает формирование основного потока топливовоздушной смеси, генерирование горячего водяного пара за счет тепла выхлопных газов двигателя с расходом 0,2 — 0,4 от суммарного расхода топлива на номинальном режиме, смешивание его с помощью струйного насоса с топливовоздушной эмульсией системы холостого хода и подачу указанной смеси в основной поток в виде отдельной поперечной струи со сверхзвуковой скоростью через газодинамический акустический излучатель с частотой колебаний 18000 — 22000 Гц. Особенностью системы питания и карбюратора является снабжение их последовательно соединенными струйным насосом и газодинамическим акустическим излучателем, подключенными к контуру генерации горячего пара, с испарением топлива системы холостого хода горячим паром в струйном насосе. Технический результат заключается в том, чтобы снизить токсичность выхлопных газов двигателя на любых режимах его работы за счет создания высокогомогенной смеси топлива с воздухом с насыщением ее повышенным количеством водяных паров и мелкодисперсных водяных капель, а также повысить экономичность двигателя и улучшить температурный режим его работы. 3 с. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил. Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в системах питания двигателей внутреннего сгорания автомобилей и других транспортных средств, а также в прочих устройствах, для привода которых используются двигатели внутреннего сгорания. Проблема экологической безопасности и экономичности автомобилей и других транспортных средств, использующих двигатели внутреннего сгорания, является самой актуальной в настоящее время в связи с резким увеличением количества эксплуатируемых транспортных средств и большой концентрации их, особенно в городах. Наибольшую опасность представляют выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания, которые содержат вредные окислы, несгоревшие частицы углерода, продукты неполного сгорания топлива и другие вредные вещества. Одно из направлений повышения экономичности двигателей внутреннего сгорания и снижения вредных выбросов в атмосферу связано с совершенствованием подготовки топливовоздушной смеси в системах питания двигателей. Известен способ питания двигателя внутреннего сгорания, включающий формирование потока топливовоздушной смеси и дополнительную подачу в указанный поток атмосферного воздуха через систему холостого хода (см. патент США N 4075296, кл. F 02 M 3/08, 261/41 D, 1978). Данный способ позволяет несколько снизить токсичность выхлопных газов, особенно на режимах запуска и холостого хода. Известен также способ питания двигателя внутреннего сгорания, включающий формирование потока топливовоздушной смеси и облучение ее акустическими колебаниями, преимущественно ультразвукового диапазона (см. авторское свидетельство СССР N 1749528, кл. F 02 M 27/08, 1992). В известном способе ультразвуковые колебания генерируются газоструйным излучателем Гартмана, установленным в потоке топливовоздушной смеси. Для существенного снижения содержания токсичных веществ в выхлопных газах двигателя необходимы излучатели высокой мощности, что требует наличия источника рабочего газа повышенного давления и температуры. В указанном изобретении повышение энергетических возможностей рабочего газа достигается использованием выхлопных газов для питания газоструйного излучателя Гартмана. Однако, для устойчивой длительной работы излучателя необходимо тщательно очищать выхлопные газы от несгоревших частиц. Высокая температура выхлопных газов приводит к необходимости использования в системе питания температуро-стойких материалов. Указанные недостатки привели к ограниченному использованию данного способа в автомобилестроении. Известен также способ питания двигателя внутреннего сгорания, включающий формирование потока топливовоздушной смеси, турбулизацию его струями, подаваемыми в поток через газодинамические акустические излучатели, равномерно размещенные по периметру потока за его пределами, и облучение зоны турбулизации акустическими колебаниями, генерируемыми в струях (см. патент Российской Федерации N 2018020, кл. F 02 M 27/08, 1994). Данное изобретение позволяет за счет увеличения количества ультразвуковых излучателей перейти на использование в них атмосферного воздуха с обычной температурой и отказаться от использования горячих выхлопных газов. Однако, известный способ обладает ограниченными возможностями по воздействию на поток топливовоздушной смеси в связи с низкими энергетическими характеристиками атмосферного воздуха. Повышение эффективности обработки топливовоздушной смеси по данному изобретению можно было бы достигнуть увеличением расхода воздуха через газодинамические ультразвуковые излучатели, но в этом случае существенно ухудшается процесс первичного формирования потока топливовоздушной смеси в карбюраторе, так как количество воздуха, подаваемого в карбюратор, необходимо уменьшить на величину расхода воздуха через газодинамические ультразвуковые излучатели. Наиболее близким к заявленному способу питания по совокупности существенных признаков является способ питания двигателя внутреннего сгорания, включающий формирование потока топливовоздушной смеси, генерирование горячего водяного пара за счет тепла выхлопных газов двигателя и смешивание его с потоком топливовоздушной смеси (см. авторское свидетельство СССР N 901601, кл. F 02 M 25/02, 1982). Добавление в топливовоздушную смесь водяных паров приводит к снижению максимальных температур при воспламении и горении топлива в двигателе, что способствует уменьшению образования окислов азота и окиси углерода, а также позволяет повысить степень сжатия в двигателе и работать на низкооктановых топливах без угрозы детонационного воспламенения и улучшить его экономичность. Положительный эффект возрастает при смешивании топливовоздушной смеси с горячими водяными парами, так как при этом увеличивается доля водяных паров в указанной смеси и утилизируется тепло выхлопных газов. Использование горячих водяных паров имеет еще одно преимущество в том, что они способствуют ускоренному переводу топлива в парообразное состояние. Недостатком данного способа является кратковременность контакта горячих водяных паров с каплями топлива в топливовоздушной смеси, определяемая временем прохождения смеси по впускному трубопроводу двигателя, и низкая интенсивность взаимодействия горячих водяных паров с каплями топлива, что не позволяет в полной мере реализовать энергетические возможности горячего водяного пара при гомогенизации топливовоздушной смеси и ограничивает количество водяного пара, смешиваемого с топливовоздушной смесью. Известна система питания для двигателя внутреннего сгорания, содержащая карбюратор и контур генерации водяного пара, включающий последовательно соединенные водяную емкость и парогенератор на выхлопном коллекторе двигателя. Верхняя полость парогенератора сообщена паропроводом с карбюратором (см. патент СССР N 1784067, кл. F 02 B 47/02, 1992). Данная система питания позволяет достаточно эффективно реализовать преимущества смешивания горячего водяного пара с топливовоздушной смесью. Недостатком данной системы является возможность выброса капель воды в топливовоздушную смесь в режимах запуска и на переходных режимах. Другим недостатком данного изобретения является кратковременность контакта горячих водяных паров с каплями топлива в топливовоздушной смеси, определяемая временем прохождения смеси по впускному трубопроводу двигателя. Наиболее близкой к заявленной системе питания по совокупности существенных признаков является система питания для двигателя внутреннего сгорания, содержащая карбюратор и контур генерации водяного пара, включающий последовательно соединенные водяную емкость, парогенератор на выхлопном коллекторе двигателя и ресивер, верхняя полость которого сообщена паропроводом с карбюратором, а нижняя полость снабжена трубопроводом отвода конденсата с водяной емкостью (см. авторское свидетельство СССР N 901601, кл. F 02 M 25/02, 1982). Данная система питания позволяет достаточно эффективно реализовать преимущества смешивания горячего водяного пара с топливовоздушной смесью, предотвращает попадание капель воды в топливовоздушную смесь и возвращает их в контур генерации пара. Недостатком данного изобретения является кратковременность контакта горячих водяных паров с каплями топлива в топливовоздушной смеси, определяемая временем прохождения смеси по впускному трубопроводу двигателя, и низкая интенсивность взаимодействия горячих водяных паров с каплями топлива. Известен карбюратор, содержащий корпус со смесительной камерой, дроссельную заслонку и систему холостого хода, отводящий канал которой выведен в задроссельную полость смесительной камеры. Система холостого хода имеет винт регулировки состава смеси холостого хода и охватывающую его вспомогательную смесительную камеру с кольцевой обечайкой, в которой выполнены радиальные каналы (см. Говорущенко Н. Я. Экономия топлива и снижение токсичности на автомобильном транспорте. — М.: Транспорт, 1990, с.98-99). Недостатком данного карбюратора является невозможность поддерживать оптимальный состав топливовоздушной смеси на пониженных режимах работы двигателя. Известен также карбюратор, содержащий корпус со смесительной камерой, дроссельную заслонку и систему холостого хода, имеющую установленную в топливном канале холостого хода промежуточную камеру, соединенную отводящим каналом с задроссельной полостью смесительной камеры, и винт регулировки состава смеси холостого хода, выполненный с продольным каналом для подвода воздуха в промежуточную камеру. В наконечнике винта имеются продольное и радиальные отверстия, соединяющие продольный канал винта с промежуточной камерой (см. патент США N 4075296, кл. F 02 M 3/08, 261/41 D, 1978). Данный карбюратор позволяет улучшить смесеобразование при работе двигателя с уменьшенной мощностью за счет подвода дополнительного воздуха, но не приводит к существенному уменьшению окислов азота и окиси углерода в выхлопных газах двигателя. Наиболее близким к заявленному карбюратору по совокупности существенных признаков является карбюратор, содержащий корпус со смесительной камерой, дроссельную заслонку и систему обработки паром топлива холостого хода, имеющую в топливном канале холостого хода промежуточную камеру, соединенную отводящим каналом с задроссельной полостью смесительной камеры, и винт регулировки состава смеси холостого хода, выполненный с продольным каналом для подвода пара в промежуточную камеру (см. патент СССР N 568382, кл. F 02 M 1/00, 25/00, 1977). Карбюратор предназначен для работы в системе питания двигателя внутреннего сгорания с дополнительным топливом, например, спиртом или ацетоном, и продольный канал в винте регулировки состава смеси холостого хода предназначен для подвода паров дополнительного топлива в промежуточную камеру карбюратора, где указанные пары смешиваются с топливовоздушной эмульсией системы холостого хода, а затем подаются в задроссельную полость смесительной камеры, что предотвращает обеднение топливовоздушной смеси в карбюраторе и снижает возможность образования окислов азота и других вредных газов при сгорании. Данный карбюратор обладает ограниченными возможностями по количеству паров дополнительной жидкости, подаваемых в топливовоздушную смесь, и по интенсивности их перемешивания с топливовоздушной эмульсией системы холостого хода, что снижает возможности получения топливовоздушной смеси с уменьшенным образованием окислов азота, окиси углерода и других вредных газов при воспламенении и горении топлива. Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является разработка способа, системы питания и карбюратора для двигателя внутреннего сгорания, которые бы обеспечивали интенсификацию смесеобразования и создание высокогомогенной смеси топлива с воздухом с насыщением ее повышенным количеством водяных паров и мелкодисперсных водяных капель на любых режимах, что ведет к пониженному содержанию окислов азота, окиси углерода и других токсичных веществ в выхлопных газах при работе двигателя, повышает экономичность его работы и улучшает температурный режим работы двигателя. Поставленная техническая задача решается тем, что в известном способе питания двигателя внутреннего сгорания, включающем формирование потока топливовоздушной смеси, генерирование горячего водяного пара за счет тепла выхлопных газов двигателя и смешивание его с потоком топливовоздушной смеси, согласно изобретению предварительно водяной пар с расходом 0,2…0,4 от суммарного расхода топлива на номинальном режиме смешивают с помощью струйного насоса с топливовоздушной эмульсией системы холостого хода, а затем подают указанную смесь в поток топливовоздушной смеси в виде отдельной поперечной струи через газодинамический акустический излучатель с частотой колебаний 18000…22000 Гц. При такой обработке топлива горячим водяным паром достигается высокая гомогенность топливовоздушной смеси, так как в поток топливовоздушной смеси подают заранее подготовленную смесь топлива системы холостого хода и водяного пара, при этом количество горячего водяного пара составляет 0,2…0,4 от суммарного расхода топлива на номинальном режиме, что достаточно, чтобы перевести все топливо системы холостого хода в парообразное состояние и получить гомогенную смесь паров топлива с горячим водяным паром до ее подачи в поток топливовоздушной смеси. Использование струйного насоса для смешения горячего водяного пара и топлива системы холостого хода обеспечивает перевод топлива системы холостого хода в паровую фазу без образования жидкостных пробок, что гарантирует равномерное поступление топлива системы холостого хода в зону смешения и минимальные потери давления при смешении. Это также повышает энергетические возможности гомогенной смеси перед подачей ее в поток топливовоздушной смеси и дает возможность генерировать в подаваемой струе интенсивные акустические колебания, используя для этого газодинамический акустический излучатель. При расширении подаваемой струи в газодинамическом акустическом излучателе происходит падение давления в струе, что приводит к конденсации водяных паров, образованию мелкодисперсного тумана из водяных капель и дополнительному подводу к расширяющейся струе тепловой энергии, связанной с внутренней теплотой парообразования, способствуя повышению мощности излучения газодинамического акустического излучателя. При смешивании паровой струи с потоком топливовоздушной смеси мелкодисперсные водяные капли играют роль дополнительного турбулизатора зоны смешения, а их повышенная температура способствует прогреву топливовоздушной смеси и переводу большей части топлива в парообразное состояние, что повышает гомогенность топливовоздушной смеси. Облучение зоны смешения акустическими колебаниями интенсифицирует процессы тепло- и массообмена и препятствует образованию крупнодисперсных капель, так как при частотах 18000…20000 Гц наблюдаются интенсивное образование микрокаверн в каплях, их разрушение и равномерное распределение капель в зоне смешения. В результате во впускной трубопровод двигателя будут поступать высокогомогенная насыщенная водяными парами топливовоздушная смесь и мелкодисперсные капли топлива, воды и топливоводяной эмульсии, при этом основной размер капель не превышает 10 Мкм. Наличие в топливовоздушной смеси насыщенных водяных паров и мелкодисперсных водяных капель способствует снижению максимальных температур при воспламенении и горении топлива в двигателе, что обеспечивает снижение образования окислов азота, окиси углерода и других токсичных веществ, повышая экологическую безопасность двигателя внутреннего сгорания. При этом не требуется существенных изменений конструкции двигателя и способ можно использовать практически во всех карбюраторных двигателях внутреннего сгорания. Важным преимуществом изобретения является повышенная экономичность двигателя, так как акустическая обработка зоны смешения горячего водяного пара с топливовоздушной смесью дает возможность увеличить количество подаваемого в топливовоздушную смесь водяного пара, исключив при этом опасность заливания двигателя водой. Повышенное содержание водяных паров и мелкодисперсных водяных капель приводит к увеличению мощности двигателя при том же расходе топлива, так как водяной пар является практически идеальным рабочим телом при цикле расширения. Снижение максимальных температур при воспламенении и горении топлива уменьшает тепловые нагрузки на поршни и стенки цилиндров двигателя. Для системы питания двигателя внутреннего сгорания поставленная техническая задача решается тем, что система питания, содержащая карбюратор и контур генерации водяного пара, включающий последовательно соединенные водяную емкость, парогенератор на выхлопном коллекторе двигателя и ресивер, верхняя полость которого сообщена паропроводом с карбюратором, а нижняя полость снабжена трубопроводом отвода конденсата, согласно изобретению снабжена последовательно соединенными струйным насосом и газодинамическим акустическим излучателем, подключенным непосредственно к полости смесительной камеры карбюратора, при этом паропровод соединен с активным соплом струйного насоса, камера низкого давления струйного насоса подключена к топливному каналу системы холостого кода карбюратора, а камера смешения струйного насоса выполнена в виде цилиндрического канала, образующего дросселлирующий канал газодинамического акустического излучателя. Газодинамический акустический излучатель целесообразно подключить к задроссельной полости смесительной камеры карбюратора. Трубопровод отвода конденсата может быть подключен к входу парогенератора, а верхняя полость ресивера соединена с верхней полостью водяной емкости. Включение в состав системы питания для двигателя внутреннего сгорания струйного насоса и присоединение камеры низкого давления струйного насоса к топливному каналу системы холостого хода карбюратора, а паропровода — к активному соплу струйного насоса обеспечивают получение на выходе из струйного насоса гомогенной смеси водяных паров и топлива с давлением, достаточным для генерации интенсивных акустических колебаний. Последовательное соединение струйного насоса и газодинамического акустического излучателя и выполнение камеры смешения струйного насоса в виде цилиндрического канала, образующего дросселирующий канал газодинамического акустического излучателя, обеспечивают минимальные потери давления в тракте и повышенные перепады давления при генерировании акустических колебаний. Подключение газодинамического акустического излучателя непосредственно к полости смесительной камеры карбюратора позволяет в полной мере реализовать все преимущества предлагаемого способа, которые отмечены ранее. Подключение газодинамического акустического излучателя к задроссельной полости смесительной камеры карбюратора позволяет увеличить перепад давления на газодинамическом акустическом излучателе, используя местное падение давления на дроссельной заслонке. Подключение трубопровода отвода конденсата к входу парогенератора способствует лучшей утилизации тепла выхлопных газов и ускоренному выходу на номинальный режим парогенерации, а соединение верхней полости ресивера с верхней полостью водяной емкости обеспечивает поступление в смесительную камеру карбюратора достаточного количества водяных паров на режиме запуска. Для карбюратора поставленная техническая задача решается тем, что в карбюраторе, содержащем корпус со смесительной камерой, дроссельную заслонку и систему обработки паром топлива холостого хода, имеющую в топливном канале холостого хода промежуточную камеру, соединенную отводящим каналом с задроссельной полостью, и винт регулировки состава смеси холостого хода, выполненный с продольным каналом для подвода пара в промежуточную камеру, согласно изобретению отводящий канал выполнен с входным дросселирующим и выходным диффузорным участками, образующими газодинамический акустический излучатель, а винт регулировки состава смеси холостого хода снабжен расположенным в промежуточной камере сужающимся наконечником с соплом, образующим совместно с промежуточной камерой и отводящим каналом струйный насос. Сущность реализации предлагаемого изобретения в карбюраторе заключается в том, чтобы максимально использовать существующие конструкции карбюраторов для реализации заявленного способа. Для этого отводящий канал, соединяющий промежуточную камеру системы холостого хода карбюратора с задроссельной полостью выполнен с входным дросселирующим и выходным диффузорным участками, образующими газодинамический акустический излучатель. Снабжение винта регулировки состава смеси холостого хода карбюратора сужающимся наконечником с соплом позволяет применить его в качестве активного сопла струйного насоса с использованием дросселирущего участка отводящего канала системы холостого хода карбюратора в качестве камеры смешения струйного насоса. В результате на выходе из дросселирующего участка отводящего канала получают гомогенную смесь топлива и водяного пара с давлением, достаточным для генерирования акустических колебаний и облучения ими зоны смешения в задроссельной полости карбюратора с достижением всех преимуществ заявленного способа. Заявителю неизвестны способы питания двигателей внутреннего сгорания, системы питания и карбюраторы с указанной совокупностью существенных признаков и заявленная совокупность существенных признаков не вытекает явным образом из современного уровня техники. На фиг. 1 схематично показана предлагаемая система питания для карбюраторного двигателя внутреннего сгорания; на фиг. 2 — схема карбюратора; на фиг. 3 — разрез А-А на фиг. 2. Система питания для двигателя внутреннего сгорания, реализующая заявленный способ, содержит впускной трубопровод 1, на входе в который установлен карбюратор 2, и контур генерации водяного пара, включающий последовательно соединенные водяную емкость 3, парогенератор 4 и ресивер 5. Ресивер 5 снабжен трубопроводом 6 отвода конденсата, соединяющим нижнюю полость ресивера 5 с входом парогенератора 4. Парогенератор 4 установлен на выхлопном коллекторе 7 двигателя. К верхней полости ресивера 5 подключен паропровод 8, выход которого соединен с активным соплом 9 струйного насоса 10. Камера низкого давления 11 струйного насоса подключена к топливному каналу 12 системы холостого хода карбюратора 2. За струйным насосом 10 установлен газодинамический акустический излучатель 13, подключенный непосредственно к задроссельной полости 14 карбюратора 2. Камера смешения 15 струйного насоса выполнена в виде цилиндрического канала, являющегося одновременно дросселирующим каналом газодинамического акустического излучателя 13. Верхняя полость ресивера 5 соединена трубопроводом 16 с верхней полостью водяной емкости 3, имеющей дренажный клапан 17. Контур генерации пара имеет клапан 18, который может служить как для заправки, так и для слива воды. Карбюратор 2 (см. фиг. 2 и 3) содержит корпус 19 со смесительной камерой 20, в которой расположена дроссельная заслонка 21, и систему обработки паром топлива холостого хода. Указанная система включает промежуточную камеру 22, к которой подключен топливный канал 12 системы холостого хода, и отводящий канал 23, соединяющий промежуточную камеру 22 с задроссельной полостью 14 карбюратора. Карбюратор снабжен винтом 24 регулировки состава смеси холостого хода, выполненным с продольным каналом 25, к которому подключен паропровод 8. Отводящий канал 23 выполнен с входным дросселирующим участком 26 и выходным диффузорным участком 27, образующими газодинамический акустический излучатель 13. Винт 24 снабжен расположенным в промежуточной камере 22 сужающимся наконечником 28 с соплом 29, образующим совместно с промежуточной камерой 22 и дросселирующим участком 26 струйный насос 10, при этом дросселирующий участок 26 является камерой смешения струйного насоса. Способ осуществляют следующим образом. Топливовоздушную смесь приготавливают любым известным методом: распыление и дробление частиц топлива перемешиванием их с воздухом за счет разрежения (карбюраторная схема), распыление топлива в воздушном потоке через форсунку и т.д. В рассматриваемом примере в карбюраторе 2 смешивают топливо с воздухом, получая в смесительной камере поток топливовоздушной смеси в виде распыленных в воздухе капель топлива. В парогенераторе 4 за счет тепла выхлопных газов двигателя переводят воду в парообразное состояние с температурой пара 100oC и выше при абсолютном давлении пара примерно 100 КПа (далее в примере реализации способа указываются абсолютные давления пара и топливовоздушной смеси). Размеры парогенератора подбираются таким образом, чтобы вырабатывать пар в количестве 0,2… 0,4 от суммарного расхода топлива в двигателе на номинальном режиме работы. Для двигателей мощностью 60…100 Квт необходимо вырабатывать 1…8 кг пара в час. Горячий пар смешивают в струйном насосе 10 с топливом системы холостого хода, имеющим на входе в камеру смешения струйного насоса давление 50. . . 60 КПа. При этом топливо системы холостого хода переходит в парообразное состояние без образования жидкостных пробок на выходе. Давление смеси на выходе из струйного насоса составляет 80…90 Кпа. Смесь водяного пара и паров топлива системы холостого хода подают одиночной струей в задроссельную полость 14 смесительной камеры карбюратора через газодинамический акустический излучатель 13 при давлении в задроссельной полости 10…50 Кпа в зависимости от режима работы двигателя. Давление на входе в газодинамический акустический излучатель в 2. ..4 раза превышает давление топливовоздушной смеси в задроссельной полости смесительной камеры карбюратора. Указанного перепада давления достаточно для работы газодинамического акустического излучателя с частотой колебаний 18000…22000 Гц. Струю, выходящую из газодинамического акустического излучателя, подают в поток топливовоздушной смеси с эксцентриситетом относительно оси потока, что обеспечивает дополнительную турбулизацию зоны смешения и повышает эффективность системы питания при работе двигателя на пониженных режимах. Зона смешения подвергается интенсивному облучению акустическими колебаниями, генерируемыми в газодинамическом акустическом излучателе, что обеспечивает формирование гомогенной смеси на входе во впускной трубопровод двигателя. Система питания, реализующая заявленный способ, работает следующим образом. Вода из водяной емкости 3 поступает в парогенератор 4, где испаряется за счет тепла выхлопных газов двигателя. Водяные пары поступают в ресивер 5 и оттуда по паропроводу 8 подаются к активному соплу 9 струйного насоса 10, где смешиваются с топливом системы холостого хода карбюратора 2, поступающим по каналу 12. Смесь водяного пара с топливом через газодинамический акустический излучатель 13 подается в задроссельную полость 14 камеры смешения карбюратора, где она смешивается с топливовоздушной смесью в присутствии акустических колебаний с частотой 18000…22000 Гц. Подготовленная топливовоздушная смесь по впускному трубопроводу 1 поступает в двигатель внутреннего сгорания. На режиме запуска тепла выхлопных газов недостаточно для полного перевода воды в парообразное состояние и в ресивер 5 поступает смесь водяного пара и воды. Вода собирается в нижней полости ресивера и возвращается по трубопроводу 6 отвода конденсата на вход парогенератора 4, что исключает попадание неиспарившейся воды в паропровод 8 и способствует ускоренному выходу системы питания на установившийся режим. При недостаточном количестве водяных паров в ресивере 5 они поступают в него из верхней полости водяной емкости 3 по трубопроводу 16. Наличие дренажного клапана 17 гарантирует безопасную эксплуатацию системы в случае чрезмерного генерирования водяного пара в парогенераторе 4. Система может работать как на дистилированной, так и на водопроводной воде. При эксплуатации в зимних условиях для генерирования пара можно использовать водные растворы этилового или метилового спирта и разогревать парогенератор на запуске, например, с помощью электронагревателя или газовой горелки. Все агрегаты и элементы конструкции предлагаемой системы питания и карбюратора для двигателя внутреннего сгорания, реализующих заявленный способ, широко используются в машиностроении. Поэтому заявляемое изобретение может быть осуществлено на серийных заводах и в обслуживающих центрах с использованием известных материалов и технологий, что подтверждает его промышленную применимость.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ питания двигателя внутреннего сгорания, включающий формирование потока топливовоздушной смеси, генерирование горячего водяного пара за счет тепла выхлопных газов двигателя и смешивание его с топливовоздушной смесью, отличающийся тем, что предварительно водяной пар с расходом 0,2 — 0,4 от суммарного расхода топлива на номинальном режиме смешивают с помощью струйного насоса с топливовоздушной эмульсией системы холостого хода, а затем подают указанную смесь в поток топливовоздушной смеси в виде отдельной поперечной струи через газодинамический акустический излучатель с частотой колебаний 18000 — 22000 Гц. 2. Система питания для двигателя внутреннего сгорания, содержащая карбюратор и контур генерации водяного пара, включающий последовательно соединенные водяную емкость, парогенератор на выхлопном коллекторе двигателя и ресивер, верхняя полость которого сообщена паропроводом с карбюратором, а нижняя полость снабжена трубопроводом отвода конденсата, отличающаяся тем, что она снабжена последовательно соединенными струйным насосом и газодинамическим акустическим излучателем, подключенным непосредственно к полости смесительной камеры карбюратора, при этом паропровод соединен с активным соплом струйного насоса, камера низкого давления струйного насоса подключена к топливному каналу системы холостого хода карбюратора, а камера смешения струйного насоса выполнена в виде цилиндрического канала, образующего дросселирующий канал газодинамического акустического излучателя. 3. Система по п.2, отличающаяся тем, что газодинамический акустический излучатель подключен к задроссельной полости смесительной камеры карбюратора. 4. Система по п. 2, отличающаяся тем, что трубопровод отвода конденсата подключен к входу парогенератора, а верхняя полость ресивера соединена с верхней полостью водяной емкости. 5. Карбюратор, содержащий корпус со смесительной камерой, дроссельную заслонку и систему обработки паром топлива холостого хода, имеющую в топливном канале холостого хода промежуточную камеру, соединенную отводящим каналом с задроссельной полостью смесительной камеры, и винт регулировки состава смеси холостого хода, выполненный с продольным каналом для подвода пара в промежуточную камеру, отличающийся тем, что отводящий канал выполнен с входным дросселирующим и выходным диффузорным участками, образующими газодинамический акустический излучатель, а винт регулировки состава смеси холостого хода снабжен расположенным в промежуточной камере сужающимся наконечником с соплом, образующим совместно с промежуточной камерой и отводящим каналом струйный насос.

www.freepatent.ru

Кафедра двигателей внутреннего сгорания и автоматики судовых энергетических установок

Кафедра Двигателей внутреннего сгорания и автоматики судовых энергетических установок в действующем составе образована 1 ноября 2016 года в результате слияния преподавательского состава кафедр «Судовых энергетических установок, технических средств и технологий» (СЭУ, ТС и Т) и «Двигателей внутреннего сгорания и автоматики судовых энергетических установок» (ДВС и АСЭУ) в ходе оптимизации структуры ФГБОУ ВО ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова.

Заведующим кафедрой после объединения избран выпускник 1978 г. судомеханического факультета ЛИВТа доктор технических наук, профессор Иванченко Александр Андреевич.

Обе кафедры за время своего существования неоднократно подвергались реорганизации и меняли название в зависимости от приоритетов отрасли и задач стоящих перед Вузами согласно ниже следующей исторической справке.

Кафедра «СЭУ, ТС и Т» образована в 1930г. одновременно с созданием ЛИИВТа и до 1931 года а носила название – «Паровых котлов». Руководил кафедрой известный ученый в области котлостроения профессор В.Я. Долголенко. В 1931- произошло ее первое объединение с кафедрой «Паровых машин» с соответствующим переименованием в кафедру «Паровых котлов и машин». С 1934 по 1944 – «Паровых установок», 1944-1946гг. — «Паровых машин, термодинамики, теплопередачи и двигателей внутреннего сгорания» (ПМТТДВС). Руководил кафедрой с 1931 по 1946 гг. выдающийся организатор морского образования профессор К.А. Стриж. В 1947г. на базе кафедры были образованы две кафедры: кафедра «Судовых поровых машин и турбин» и кафедра «Термодинамики и паровых котлов». Кафедрой «Судовых поровых машин и турбин» в разные годы руководили к.т.н. доценты П.П. Акимов (1947-1949), С.А. Смирнов (1949-1954), д.т.н., профессор И.А. Чиняев (1954-1959). Кафедру «Термодинамики и паровых котлов» возглавлял известный ученый д.т.н., профессор Л.В. Арнольд (1947-1959). В 1959 году обе кафедры снова были объединены в единую кафедру «Судовых силовых установок» (ССУ) под руководством известного ученого в области двигателей внутреннего сгорания д.т.н. профессора З.А. Хандова. Одновременно из числа преподавателей кафедры была образована кафедра «Судовых вспомогательных механизмов» (СВМ) под руководством д.т.н. профессора И.А. Чиняева.

История кафедры «ДВС и автоматики СЭУ» берет начало с 1954 г., когда в ЛВИМУ имени адмирала С.О. Макарова была образована кафедра «ДВС и ССУ». Первым начальником кафедры был назначен известный ученый в области двигателей внутреннего сгорания д.т.н. профессор Д.Б. Танатар. В 1957 году кафедра «ДВС и ССУ» была объединена с кафедрой «Комплексные судовые двигатели». Новая кафедра получила название «Судовые двигатели внутреннего сгорания и комплексные установки». Начальником кафедры с момента образования до 1958г. был назначен известный ученый в области двигателей внутреннего сгорания д.т.н. профессор Н.В. Петровский. С 1958 по 1962 г. кафедру вновь возглавлял д.т.н., профессор Д.Б. Танатар. С 1962 по 1963г. кафедрой руководил к.т.н., доцент В.П. Шмелев. С 1963 по 1969г. кафедру вновь возглавлял д.т.н., профессор Н.В. Петровский. В 1969 году кафедру возглавил выпускник 1951г. судомеханического факультета ЛВИМУ д.т.н., профессор С.В. Камкин. В этот период научная деятельность кафедры была направлена на оптимизацию рабочих процессов судовых дизелей, техническое обеспечение безопасности судов, разработку теоретических методов повышения эффективности эксплуатации судовых дизельных установок.

Продолжилась реорганизация и в ЛИИВТе. В связи с интенсивным внедрением на флоте ДВС и развитием в стране двигателестроения в 1962 г. произошло разделение кафедры «ССУ» на две кафедры: «Судовых двигателей внутреннего сгорания» (СДВС) под руководством д.т.н., профессора З.А. Хандова и «Судовых силовых установок и технической эксплуатации флота» (ССУ и ТЭФ) под руководством в 1962 -1963гг. к.т.н., доцента С.К. Брыкова, в 1969 г. к.т.н., доцента Ф.Д. Урланга, в 1969-1979гг. д.т.н. профессора Б.В. Васильева. На кафедру «ССУ и ТЭФ» была возложена функция головной организации отрасли по созданию, внедрению и совершенствованию судовых энергетических установок. В связи с приоритетностью задачи совершенствования в отрасли системы технической эксплуатации флота в 1973г. кафедра была переименована и стала называться «Технической эксплуатации флота и судовых энергетических установок». В 1979 году произошло слияние кафедры «ТЭФ и СЭУ» и кафедры «СВМ» с переименованием объединенной кафедры в кафедру «Судовых энергетических установок и вспомогательных механизмов» (СЭУ и ВМ) под руководством в 1979-1986гг. д.т.н. профессора И.А. Чиняева, в 1986-1990гг. д.т.н., профессора Полипанова, в 1990-1992гг. д.т.н., профессора П.А. Малого, в 1992-1995гг. д.т.н., профессора Б.Д. Худякова.

При внедрении в СПГУВ (ЛИВТ) ГОС ВПО первого поколения в 1995г. была предпринята попытка разделить сферы ответственности кафедры «СЭУ и ВМ» для чего она была разделена на кафедру «Эксплуатации СЭУ» (ЭСЭУ) и кафедру «Судового энергетического оборудования» (СЭО), которая впоследствии была объединена с кафедрой «Теплотехники» с переименованием в кафедру «Теплофизики и вспомогательных механизмов» (ТФ и ВМ). Однако в 1997г. все вновь образованные кафедры снова была слиты в единую кафедру – «Судовых энергетических установок» (СЭУ), под руководством в 1997-1999гг. д.т.н. профессора А.С. Баева, с 1999 – до реорганизации в 2016г. д.т.н., профессора А.А. Иванченко.

В этот же период в 1996 году кафедра «Судовые двигатели внутреннего сгорания и комплексные установки» ЛВИМУ имени С.О. Макарова была объединена с кафедрой «Судовые турбинные установки и автоматизация СЭУ», которая также была образована в 1968 году на Судомеханическом факультете в результате реорганизации кафедры «Судовые паровые двигатели и вспомогательные механизмы» в кафедру “Судовые турбинные установки». Ее первым начальником был назначен д.т.н., профессор В.А Семека. В 1983 году кафедра была переименована в кафедру «Судовых турбинных установок и автоматизации СЭУ». Начальником кафедры назначен к.т.н., доцент Л.А. Самсонов, впоследствии успешно защитивший диссертацию на соискание ученой степени д.т.н.. После объединения новая кафедра получила название кафедры «Двигатели внутреннего сгорания и АСЭУ». Ее начальником был назначен выпускник 1975г. ЛВИМУ к.т.н., доцент А.Л. Лемещенко, возглавляющий ее до реорганизации в 2016г..

В процессе внедрения в СПГУВК требований Конвенции ПДНВ в 2008г. к кафедре «СЭУ» с целью усиления подготовки судовых механиков к выполнению функции Эксплуатация судового электрооборудования была присоединена переданная на Судомеханический факультет кафедра «Эксплуатации судового электрооборудования и средств автоматики» (ЭСЭ СА) с переименованием в кафедру «Судовых энергетических установок, технических средств и технологий». У истоков создания этой кафедры стояли д.т.н, профессор В.В. Тихомиров, д.т.н., профессор К.В. Недялков, к.т.н., доцент Приходько В.М.

В соответствии с имеющейся материально-технической базой и кадровым обеспечением с момента основания и до реорганизации кафедра СЭУ, ТС и Т сохранила два направления работы. Первое — это подготовка морских инженеров для проектных организаций, судостроительных и судоремонтных предприятий, проведение научно-исследовательских работ по новому судостроению. Второе – это подготовка инженеров-механиков эксплуатационного профиля, проведение научно-исследовательских работ по совершенствованию технической эксплуатации эксплуатирующегося флота, повышению эффективности энергетических судов.

Соответственно в структуре университета до реорганизации кафедра «СЭУ, ТС и Т» занимала положение выпускающей кафедры отвечающей за выпуск специалистов по специальности 26.05.06 «Эксплуатация судовых энергетических установок» и 26.05.07 «Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики», а также участвующей в выпуске бакалавров по направлению 26.03.02 «Кораблестроение, океанотехника и системотехника морской инфраструктуры» по профилю «Судовые энергетические установки» и участвующей в подготовке бакалавров: по профилю «Кораблестроение» направления 26.03.02 «Кораблестроение, океанотехника и системотехника морской инфраструктуры», по направлению 26.03.01 «Управление водным транспортом и гидротехническое обеспечение судоходства », магистров по направлению 26.04.02 «Кораблестроение, океанотехника и системотехника морской инфраструктуры».

Соответственно набор профильных специальных дисциплин, читаемых преподавателями кафедры СЭУ, ТС и Т до реорганизации насчитывал 43 дисциплины из блока специальных дисциплин и дисциплин специализаций.

Преподаватели, вошедшие в состав вновь образованной кафедры читали и участвовали в подготовке студентов по дисциплинам:

  • по направлению 26.03.02 “Кораблестроение, океанотехника и системотехника морской инфраструктуры”:
  • по профилю Кораблестроение — “Судовые энергетические установки”;
  • по профилю “Судовые энергетические установки” — “Судовые энергетические установки”, “Судовое вспомогательное энергетическое оборудование”, “Основы экологической безопасности судовой энергетики” и “Автоматизация СЭУ”;
  • по специальности 26.05.05” “Судовождение”: “Судовые энергетические установки”;
  • по специальности 26.05.06 “Эксплуатация судовых энергетических установок”: “Судовые энергетические установки”, “Основы теории надежности и диагностики”, “Судовые котельные и парогенераторные установки”, Судовые холодильные установки и системы кондиционирования воздуха”, “Автоматизированные системы управления СЭУ”, “Эксплуатация СЭУ”, “Организация службы на судах”, “Техническое обеспечение безопасности мореплавания”, “Техническая эксплуатация флота и судов”, “Вахтенное обслуживание СЭУ”, “Безопасная эксплуатация судов и предотвращение загрязнения окружающей среды”, “Начальная подготовка по вопросам безопасности”, “Борьба с пожаром по расширенной программе”, ”Управление шлюпкой”;
  • по специальности 26.05.07 (180404.65) “Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики”: «Основы судовой автоматики”, «Основы судовой электромеханики”, “ Судовые информационно-измерительные системы”, “Эксплуатация СЭУ”, “Организация службы на судах”, “Техническое обеспечение безопасности мореплавания”, “Техническая эксплуатация флота и судов”, “Вахтенное обслуживание ЭЭС СЭУ” “Безопасная эксплуатация судов и предотвращение загрязнения окружающей среды”, “Начальная подготовка по вопросам безопасности”, “Борьба с пожаром по расширенной программе”, ”Управление шлюпкой”.

специальность 190701.65 “Управление водным транспортом и гидротехническое обеспечение судоходства” и “Технология транспортных процессов” – “Транспортная энергетика”

Преподавательский состав кафедра «ДВС и АСЭУ» с момента образования и до реорганизации в структуре факультета Судовой энергетики в университете занимает положение одной из выпускающих кафедр по специальности 26.05.06 «Эксплуатация судовых энергетических установок» с набором профильных специальных дисциплин: Судовые двигатели внутреннего сгорания”, “Эксплуатация СДВС”, “Основы автоматики и теории управления ТС”, “Автоматизированные системы управления СЭУ”, “Диагностирование СУ СЭУ”, “Вахтенное обслуживание СЭУ” и др.

В составе кафедры СЭУ, ТС и Т кроме специалистов, указанных в исторической справке в разное время работали и оставили свой творческий след известные в отрасли и в научном мире специалисты: д.т.н., профессор Акимов А.В., д.т.н., профессор Голынский А.В., заслуженный деятель науки, д.т.н., профессор Мясников Ю.Н., д.т.н., профессор Шишкин В.А., а также к.т.н., доцент Нестеров Ю.Ф., к.т.н., доцент Дурманов В.Н, к.т.н., доцент Бочаров В.Н., к.т.н., доцент Маликов Л.В., к.т.н., доцент Еремин А.И., к.т.н., доцент Хандов А.М., к.т.н., доцент Коновалов П.П., к.т.н., доцент Гриценко П.П., к.т.н., доцент Белоусов Е.С., к.т.н., доцент Колесов А.Г., к.т.н., доцент Хлюпин Л.А., к.т.н., доцент Васин П.А., доцент Петрова Т.И., ст. преподаватель Спиряков С.В. и др.

На кафедре «ДВС и АСЭУ» в разное время кроме ранее указанных также работали и оставили свой творческий след известные в отрасли и в научном мире преподаватели: д.т.н., профессор Самсонов Л.А., к.т.н. профессор Возницкий И.В., д.т.н., профессор В.Ф. Сыромятников, к.т.н., профессор Беляев И.Г.; к.т.н., доцент Осташенков В.Ф.; к.т.н., доцент Н.Т. Апастолов; к.т.н., доцент В.П. Бусыгин; к.т.н., доцент Г.А. Попов; к.т.н., доцент Зайцев В.И.; к.т.н., доцент Кутьин Л.И.; к.т.н., доцент Кузнецов В.А.; к.т.н., доцент Басалыгин Г.М.; к.т.н., доцент В.П. Бусыгин; к.т.н., доцент Сысоев В.С.; к.т.н., доцент Фаворский О.Б.; к.т.н., доцент Снытко М.Х.; к.т.н., доцент Веселков Н.А.; к.т.н., ст. преподаватель Волочков В.А.; старший преподаватель Ю.С. Климов; старший преподаватель А.Г. Семенов; ст. преподаватель Пилецкий А.Е.; старший преподаватель Ю.С. Климов; старший преподаватель А.Г. Семеков; ассистент Кузнецов В.А.; к.т.н., ассистент Шишкин В.А.; ассистент Михеев Е.Г.; ассистент Смирнов Д.С.; ассистент Бедай А.С.; ассистент Абрамов Д.Н.; ассистент Матях А.В.; ассистент Симаков А.С., ассистент Власов Г.А.; ассистент Трусов О.С.; ассистент Стариков В.С.; ассистент Боричев А.В. и др.

Аким образом вновь образованная кафедра вобрала в себя лучшие традиции кафедры «СЭУ, ТС и Т» ФГБОУ ВО СПГУВК и кафедры «ДВС и автоматики СЭУ» ФГБОУ ВО ГМА имени адмирала С.О. Макарова.

gumrf.ru

«Двигатель надежды»

Текст: Олег Макаров

Читайте статью в январском номере (№1 за 2016г.) Популярной механики!

 

РАЗГОВОРЫ О ТЕХНИЧЕСКОЙ ОТСТАЛОСТИ РОССИЙСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ЗВУЧАТ ПРИВЫЧНЫМ НАЗОЙЛИВЫМ ФОНОМ, А ВСЕ, ЧТО ИЗ ЭТОГО ФОНА ВЫБИВАЕТСЯ, ПОЧЕМУ-ТО НЕ ВЫЗЫВАЕТ ТАКОГО ЖЕ ВЗРЫВНОГО ИНТЕРЕСА, КАК ПОЛИТИЧЕСКИЕ СКАНДАЛЫ ИЛИ ЛИЧНАЯ ЖИЗНЬ МЕДИАПЕРСОН. ТАК И ПРОХОДЯТ МИМО СОБЫТИЯ ПОИСТИНЕ ВЫДАЮЩЕГОСЯ МАСШТАБА. В ПОДМОСКОВНОМ ЖУКОВСКОМ НАЧАЛИСЬ ЛЕТНЫЕ ИСПЫТАНИЯ ПЕРВОГО ПОЛНОСТЬЮ РОССИЙСКОГО АВИАДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ ГРАЖДАНСКИХ САМОЛЕТОВ. И ЭТОТ ДВИГАТЕЛЬ ГОТОВ К КОНКУРЕНЦИИ С ПРОДУКЦИЕЙ МИРОВЫХ ГРАНДОВ.

 

      Как известно, российский гражданский авиапром оказался в последние десятилетия в сложном положении. Нет, самолеты, которые летают, у нас делать не разучились. Но на мировом рынке авиаперевозок требуется техника, отвечающая высоким эксплуатационным требованиям, особенно в части экономичности, уровня шума и экологической чистоты. Большинству из этих требований спроектированные в советское время пассажирские самолеты не соответствовали или, во всяком случае, проигрывали по этим показателям конкурентам из Airbus, Boeing, Bombardier, Embraer.

Своего не было

      Первую в новой России попытку создать конкурентоспособный продукт предприняла компания «Гражданские самолеты Сухого» со своим Superjet 100. Создателей этого регионального лайнера часто упрекали в том, что, дескать, машину назвать российской можно лишь условно — слишком много в ней импортных комплектующих. Взять, например, двигатели, составляющие порядка трети цены самолета. На Superjet 100 установлены SaM-146 совместного производства французской компании Snecma и российского НПО «Сатурн». Однако самая сложная и дорогая часть турбовентиляторного двигателя — газогенератор (компрессоры, камера сгорания, турбина высокого давления) — решение от французского партнера. И лишь «холодную» часть — вентилятор и вращающую его турбину низкого давления — разрабатывали в Рыбинске на НПО «Сатурн».

      Иными словами, на момент проектирования Superjet российской промышленности почти нечего было предложить авиастроителям. Своего конкурентоспособного двигателя для регионального самолета у России не было. Как и многого другого.

      Однако сегодня ситуация изменилась. Новый среднемагистральный лайнер МС-21 (вероятное название в серии Як-242) уже в значительно меньшей степени будет зависеть от кооперации с иностранными поставщиками. И хотя, как это принято, заказчик самолета получит право выбора и сможет отдать предпочтение силовой установке иностранного производства, российские двигатели для МС-21 буду. Точнее, они уже есть.

 

Параметры мирового уровня.

 

      Двигатель ПД-14 пятого поколения разработан пермским ОАО «Авиадвигатель». В основе его лежит унифицированный газогенератор: 8-ступенчатый компрессор, малоэмиссионная камера сгорания, турбина высокого давления. Этот газогенератор будет также использован в других двигателях семейства ПД с более низкой или более высокой тягой. ПД-14 дает тягу 14 т, а работу второго контура в нем обеспечивают вентилятор с полыми широкохордными лопатками и турбина низкого давления. Степень двухконтурности двигателя есть отношение расхода воздуха через наружный контур к расходу воздуха через внутренний контур, и для двигателя ПД-14 она равна 8,3. Это современный показатель как для отечественных турбовентиляторных двигателей, так и для зарубежных. Высокая степень двухконтурности дает значительное уменьшение расхода топлива. Согласно заявлению разработчика ПД-14, снижение удельного расхода потребления топлива по сравнению с современными аналогами составит 10-15%. Заявленный уровень шума на 15-20 дБ ниже норм, установленных 4-м стандартом ИКАО, а уровень эмиссии вредных веществ NOx будет на 30% ниже относительно норм ИКАО 2008 года. Это соответствует современным экологическим нормам.

         

«Чужак» под крылом.

 

      Пока первый летный образец МС-21 только строится, ПД-14 поднимается в небо. Он подвешен к пилону летающей лаборатории Ил-76 ЛЛ вместо одного из четырех штатных двигателей. Тесты проводят летчики-испытатели и инженеры входящего в Объединенную авиастроительную корпорацию знаменитого Летно-испытательного института (ЛИИ им. М.М. Громова), а также представители производителя — ОАО «Авиадвигатель». Экспериментальный двигатель со штатными «иловскими» перепутать трудно, так как его размеры превышают размеры штатного Д-ЗОКП-2. Достаточно сказать, что только диаметр входа в вентилятор равен 1,9 м.

      О технологиях подготовки и проведения испытаний перспективного российского двигателя «Популярной механике» рассказал Анатолий Дмитриевич Кулаков, заместитель генерального директора ЛИИ им. М.М. Громова по испытаниям силовых установок. Как удалось узнать из нашего разговора, прежде чем двигатель смог отправиться в свой первый полет, специалистам института пришлось решать множество сложнейших инженерных задач. Первой из них стал выбор летающей лаборатории (ЛЛ). В распоряжении ЛИИ есть несколько ЛЛ, созданных на базе самолета Ил-76, но не на каждой можно проводить испытания именно ПД-14. Многое зависит от массы силовой установки (выдержит ли вес крыло?) и тяги, создаваемой ПД-14. Выбор пал на Ил-7б ЛЛ с усиленным крылом, на котором можно разместить силовую установку весом до 9 т и тягой двигателя до 25 000 кгс. Однако этот самолет последний раз привлекался к испытаниям в 1996 году. Тогда к нему подвешивали уникальный винто-вентиляторный двигатель Д-27, предназначавшийся к использованию на украинско-российском самолете Ан-70. После почти двух десятилетий простоя необходимо было восстановить летную годность Ил-76 ЛЛ, для чего составили специальную программу при активном участии ОАО «АКБ им. С.В. Ильюшина». На самолете-ветеранезаменили значительную часть оборудования, в том числе пилотажного и навигационного, и получили все необходимые заключения о том, что ЛЛ может отправляться в полет. Что дальше? Подвесить двигатель и начинать испытания? Нет! Все не так просто.

      Двигатель ПД-14 уникален еще и тем, что впервые в практике отечественного двигателестроения производитель разработал не только сам двигатель, но и гондолу к нему (обычно мотогондолу изготавливает под конкретный двигатель фирма, создающая самолет). Таким образом, у двигателя уже есть крепление, рассчитанное на пилон МС-21, и к крылу Ил-76ЛЛ оно не подходит. Специалистам ЛИИ пришлось конструировать специальную силовую проставку — переходник между креплениями пилона МС-21 и крыла Ил-76ЛЛ.

         

Куда девать энергию?

 

      Самая же главная инженерная проблема в том, что новый двигатель не может испытываться под управлением штатных систем ЛЛ. В лаборатории необходимо воссоздать все системы управления экспериментальной силовой установкой, схожие с теми, что будут использованы на МС-21, а также достоверно воспроизвести все нагрузки, под которыми будет работать двигатель. С этой целью перед испытаниями необходимо было сконструировать и встроить в летающую лабораторию все соответствующее оборудование.

      Двигатель не только создает реактивную тягу, он — энергетическое сердце самолета. С помощью вала и редуктора вал турбины высокого давления связан с КПСА (коробкой приводов самолетных агрегатов). В КПСА передаваемый туда крутящий момент «разбирается» электрогенератором и гидравлическими насосами. Сейчас от двигателей требуется как можно больше электрической мощности, особенно ввиду тенденции к замене ряда гидравлических приводов электрическими. На Ил-76ЛЛ установлена система отбора электрической мощности. Отбираемая от генератора мощность реализуется в специальных тепловых электрозагружателях (ТЭН), которые установлены в обтекателях, обдуваемых в полете наружным воздухом.

      Кроме крутящего момента от двигателя отбирается сжатый воздух, который поступает в системы самолета МС-21. Отбор воздуха для разных целей производится в нескольких точках газогенератора. Например, после третьей ступени компрессора отводится воздух для нужд кондиционирования пассажирского салона МС-21. На летающей лаборатории нет системы отбора воздуха с параметрами системы кондиционирования, аналогичной той, что будет в МС-21, так как отбор сжатого воздуха — это отбор мощности от двигателя, а значит, во время испытаний эта нагрузка также должна быть реализована. ЛЛ также насыщена контрольно-измерительным оборудованием. При эксплуатации серийного двигателя бортовой параметрический самописец регистрирует 30-40 параметров работы установки. В ходе испытаний с экспериментального двигателя, оборудованного множеством датчиков, снимается 1066 параметров. Данные поступают на центральный сервер, на пульт ведущего инженера в грузовой кабине Ил-76ЛЛ, на дисплей в кабине пилотов, по радиоканалу в наземный контрольный пункт и непосредственно специалистам в Пермь, в ОАО «Авиадвигатель».

      

Соло на одном моторе.

 

      Когда наступает время поднять ЛЛ в воздух, в кресла летного экипажа садятся опытнейшие летчики-испытатели ЛИИ им. М.М. Громова. В грузовой кабине места у пультов занимают инженеры-испытатели. В распоряжении пилотов все обычные системы управления самолетом Ил-76ЛЛ и его двигателями. И только экспериментальным двигателем управляет ведущий инженер-испытатель из ЛИИ. Рядом с ним за центральным пультом еще один представитель ЛИИ и инженер от предприятия-разработчика ПД-14. «Взлетаем мы на трех двигателях по специальной методике, чтобы из-за несимметричной тяги самолет не слетел с полосы, — рассказывает Александр Крутов, заслуженный летчик-испытатель, Герой России, начальник Школы летчиков-испытателей ЛИИ. — На данной стадии испытаний на взлете опытный двигатель работает только на малом газе. Сначала прогреваем три штатных двигателя. Потом второй двигатель, симметричный опытному, убираем на малый газ и потихоньку начинаем разбег. Выводим на взлетный режим 1-й и 4-й штатные двигатели. Затем в процессе разбега плавно выводим 3-й штатный двигатель на взлетный режим. Отрываемся на трех, набираем высоту. Так удается на взлете избежать опасных разворачивающих моментов».

      Уже после набора высоты ведущий инженер-испытатель, в распоряжении которого находится установленный на главном пульте рычаг управления опытного двигателя, приступает непосредственно к испытаниям.

      Первая программа инженерных испытаний ПД-14 рассчитана всего на 1 2 часов полетов. По завершении каждого полета полученная информация анализируется специалистами ЛИИ, и представители ОАО «Авиадвигатель» внимательно осматривают узлы двигателя, оценивают его состояние, устраняют возможные недоработки. Конечно, первой серией испытательных полетов все не закончится. Двигатель ждут новые испытания с большими нагрузками, в том числе в условиях высокогорья, сильной жары и лютого холода. Но уже сейчас, по утверждениям специалистов ЛИИ, участвующих в испытаниях, характеристики двигателя ПД-14 соответствуют расчетным данным на проверенных режимах.

www.lii.ru

Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова | Структура | Факультеты | Судомеханический

ФотоФИО, должность, ученая степень, ученое званиеНаправление подготовки
специальность по образованию,
общий стаж работы,
в т.ч. научно-педагогический		Преподаваемые дисциплиныСведения о повышении квалификации
Жуков Владимир Анатольевич, заведующий кафедрой Теории и конструкции судовых двигателей внутреннего сгорания, д.т.н, ученое звание доцентСудовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные)
30 лет / 27 лет		1. Теплотехника
2. Основы теплотехники
3. Силовые агрегаты транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования
4. Теплообменное оборудование
5. Судовые парогенераторы 		Курсы повышения квалификации по программе «Практическое использование компонентов электронной информационно-образовательной среды в образовательном процессе», 2017 год, ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова
Безюков Олег Константинович , профессор кафедры Теории и конструкции судовых двигателей внутреннего сгорания, д.т.н., ученое звание профессорТурбиностроение
44 года / 39 лет		1. Судовые турбомашины
2. Организация инновационной деятельности
3. История и методология науки и техники
4. Энергетические установки перспективных судов
5. Современные тенденции развития морского и речного флота
6. Инновационный инжиниринг
7. Судовое вспомогательное энергетическое оборудование
8. Методология научных исследований, патентоведение и защита авторских прав
9. Судовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательоные) 		Курсы повышения квалификации по программе «Практическое использование компонентов электронной информационно-образовательной среды в образовательном процессе», 2017 год, ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова
Гаврилов Владимир Васильевич, профессор кафедры Теории и конструкции судовых двигателей внутреннего сгорания, д.т.н., ученое звание профессорСудовые силовые установки
40 лет / 40 лет		1. Судовое главное энергетическое оборудование
2. Судовые системы и устройства
3. Конструкция и расчет СДВС
4. Дизель в судовом пропульсивном комплексе
5. Испытания судовых двигателей внутреннего сгорания 		Курсы повышения квалификации по программе «Практическое использование компонентов электронной информационно-образовательной среды в образовательном процессе», 2017 год, ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова
Ерофеев Валентин Леонидович , профессор кафедры Теории и конструкции судовых двигателей внутреннего сгорания, д.т.н., ученое звание профессорСудовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные)
54 года / 51 год		1. Энергетический менеджмент
2. История развития энергетики
3. История судовой энергетики
4. Теплотехника
5. Общая энергетика
6. Энергоэффективность объектов морской техники 		Курсы повышения квалификации по программе «Практическое использование компонентов электронной информационно-образовательной среды в образовательном процессе», 2017 год, ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова
Тузов Леонид Васильевич, профессор кафедры Теории и конструкции судовых двигателей внутреннего сгорания, д.т.н., ученое звание профессорДвигатели внутреннего сгорания
55 лет / 54 года		1. Руководство дипломным проектированиемКурсы повышения квалификации по программе «Практическое использование компонентов электронной информационно-образовательной среды в образовательном процессе», 2017 год, ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова
Афанасьев Михаил Петрович, доцент кафедры Теории и конструкции судовых двигателей внутреннего сгорания, ученая степень отсутствует, ученое звание отсутствуютПрикладная математика 
22 года / 21 год		1. Компьютерная графика и 3D моделирование
2. Персональный компьютер в профессиональной деятельности
3. Судовые электроэнергетические комплексы
4. Информационные технологии в жизненном цикле морской техники
5. Моделирование процессов создания и эксплуатации морской техники
6. Проектирование судовых двигателей 		Курсы повышения квалификации по программе «Практическое использование компонентов электронной информационно-образовательной среды в образовательном процессе», 2017 год, ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова

gumrf.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *