Техника - молодёжи 1939-09, страница 34

экономичный

ДВИГАТЕЛЬ

Инж. И. ПОЛЯШОВ

Современные паровые машины, турбины н двигатели внутреннего сгорания, несмотря на все свое совершенство, не удовлетворяют требованиям передовой техники.

Наиболее передовая машина —• двигатель внутреннего сгорания — сложна, капризна в работе и, хотя считается очень экономной, на самом деле пожирает огромное количество дорогого жидкого топлива;. при этом больше двух третей горючего выбрасывается «на ветер» в виде выхлопных газов. Невелика и мощность этих двигателей.

Площадь лобового сопротивления у четырехмоторного самолета значительно больше, чем у одномоторного.

Так* например, бензиновые моторы, применяемые в авиации, наиболее крупные, имеют мощность не свыше 2 тыс. л. с. Между тем новейшие бомбардировщики нуждаются в гораздо более мощных двигателях. Правда, можно поставить на самолет не один, а несколько моторов (и так нередко делают), но это не всегда дает хорошие результаты. Многомоторный самолет обладает значительно большим лобовым сопротивлением в сравнении с одномоторным, отличается сложной конструкцией и требует весьма тщательного ухода в полете; он, как правило, менее устойчив, чем одномоторный самолет. Недаром великий летчик В, П. Чкалов говорил, что один мотор — 100% риска, а четыре мотора — 400% риска.

Мощность наиболее крупного нефтяного дизельмотора не превышает 30 тыс. л. с. А большие морские суда, особенно военные, нуждаются в мощности до 200 тыс. л. с. и больше. Создать двигатель внутреннего сгорания такой мощности нельзя. Если же ставить несколько двигателей, то они займут огромную площадь; между тем на морских судах площадь ценится очень дорого. Помимо этого, двигатели внутреннего сгорания во время работы вызывают дрожание корпуса судна, что на военных кораблях затрудняет точную наводку при артиллерийских и торпедных стрельбах.

Поэтому в военно-морском флоте предпочитают паровые турбины, хотя они не так экономичны, как двигатели внутренне-

Так примерно устроена торпеда с турбиной внутреннего сгорания (верхний рисунок). Внизу изображено схематическое устройство торпеды Уайтхеда с обычным двигателем.

го сгорания, и занимают много больше места. Паровая турбина может быть очень мощной; работает она спокойно, без вибрации, надежна и проста в управлении. Но для нее требуется тяжелая и громоздкая котельная; это обстоятельство не позволяет применить турбину в тех случаях, когда морскому кораблю (например торпедному катеру) требуется двигатель мощный, но легкий и небольших размеров.

Вот почему в ряде стран изобретатели и конструкторы стремятся создать новый двигатель, который сочетал бы положительные качества дизеля (экономичность, быстроходность, небольшой вес) и паровой турбины (большая мощность, простота конструкции, спокойный ход, без толчков и вибраций). Подобным двигателем может быть турбина внутреннего сгорания.

В настоящее время существует уже несколько типов новых турбин, но все они пока еще опытные; работа над ними не вышла из стадии лабораторных исследований и испытаний. Однако предварительные итоги их работы позволяют специалистам утверждать, что турбинам внутренного сгорания принадлежит огромное будущее.

Каков же принцип действия нового двигателя? По существу он сочетает в себе принципы работы паровой турбины и двигателя внутреннего сгорания.

В небольшой камере сгорания, расположенной около рабочей части турбины, сжигается топливо. В результате горения образуются газы, и давление в камере быстро возрастает. Газы устремляются в сопло (короткая трубка с узким выходным отверстием). Выходя из сопла, газы приобретают еще большую скорость и направляются на лопатки рабочего колеса турбины. Под действием стремительных потоков газа колесо турбины начинает вращаться.

Чтобы обеспечить хорошее горение топлива, необходимо подавать в камеру свежий нагретый воздух. Подача воздуха осуществляется с помощью компрессора; по пути в камеру горения воздух прогревается отработанными газами.

Таким образом, в новом двигателе топливо сжигается так же, как в обычных двигателях внутреннего сгорания, а работа газа на лопатках ничем не отличается от действия струи пара на рабочее колесо паровой турбины.

Турбина внутреннего сгорания не нуждается в котельной; работает она спокойно, без всякой вибрации. Конструкция ее также проста; такие громоздкие части, как кривошипный механизм и маховик, отсутствуют. Но наиболее ценными достоинства-

На этом рисунке слева видно рабочей колесо турбины внутреннего сгораний Справа — компрессор, подающий возду$ в камеру сгорания.

ми нового двигателя являются его компактность и возможность получить в одной агрегате очень большую мощность.

Все эти положительные качества турби_; ны внутреннего сгорания сулят ей широк® распространение в самых разнообразны* областях техники —в промышленности, железнодорожном транспорте, морском флоте, Установка новых турбин на военных кораблях в несколько раз увеличит радиус их действия и позволит ставить более if" ное, тяжелое вооружение.

Особенное значение новый двигатель имеет для подводного флота, где усилия конструкторов давно уже направлены тому, чтобы уменьшить вес двигателя.

Настоящий переворот сулит турбина внутреннего сгорания в авиации. Одной-двух таких мощных турбин будет i достаточно для самого большого сам Чтобы использовать всю мощность двигателей, придется ставить несколько; винтов. Облегчение веса моторов даст i можность повысить полезную нагрузку самолета и увеличить дальность т

На больших высотах мощность бензиновых моторов быстро падает вследствие по- Я нижения плотности воздуха. Что касается j турбины внутреннего сгорания, то до известной высоты (примерно до 10 километ- ; ров) условия ее работы будут улучшаться, . Объясняется это тем, что благодаря паде- ! иию температуры и давлению атмосферы,) охлаждение камеры сгорания и рабочего колеса улучшается. Это, в свою очередь,! уменьшает расход энергии на работу компрессора.

Турбина внутреннего сгорания благодаря своей компактности сможет заменить поршневой двигатель в торпедах Уайтхеда,_: В Америке такие торпеды уже имеются.: Они отличаются быстроходностью и боль-1 шим зарядом.

Новый двигатель наиболее экономен из] всех существующих типов тепловых двигателей. Теоретически он сможет превращать в полезную работу до 70% сжигаемого: топлива. Только гидравлические двигателя обладают немного бблыпим коэфшшентом полезного действия. Из этого можно заключить, что в дальнейшем энергия, вырабатываемая турбиной внутреннего сгорания,; приблизится по своей стоимости к самой дешевой в мире энергии гидростанций. -J

Схема работы турбины внутреннего сгорания.

32