Техника - молодёжи 1967-02, страница 43

ИШР

»

ДОКЛАД 16 9 „БЕЗРАСХОДНАЯ" ТУРБИНА?

А. ДОБРОТВОРСКИЙ, ■имгонструктор

это возможно

Сейчас трудно сказать, кто первый заметил, что водяной поток давит на лопасть весла. Трудно даже сказать, кто первый сообразил насадить несколько лопастей иа диск н, таким образом, изобрел мельничное колесо — самую первую в мире турбину. Но каи бы там ни было, с тех пор в основе действия всех турбин лежит один принцип: вода, пар или газ, протекая между лопатками ротора, давят на них и заставляют ротор вращаться.

Если в гидравлических турбинах это обстоятельство не приводит к особым неприятностям, то в паровых и особенно в газовых положение гораздо хуже. Ведь именно из-за того, что газ обязательно должен омывать лопатки, кпд газовых турбин вдвое меньше того, что можно получить на современных топли-вах. Экономичность теплового двигателя тем выше, чем больше температура газа. Но вот беда: в камере сгорания газовой турбииы температура 2500° С, а лопатки выдерживают только 1000° С. Вот н приходится охлаждать их добав-" кой свежего воздуха, которого надо в 3—4 раза больше, чем необходимо для сгорания. Соответственно увеличивается и мощность иомпрессора, подающего воздух в камеры сгорания, уменьшается полезная работа, утяжеляется конструкция, снижается кпд. Весь прогресс в области газотурбостроення упирается в своеобразный «лопаточный барьер»...

Но, может быть, существуют способы передачи внергии от горячих газов к турбвне н без их взаимного контакта?

На эту мысль меня натолкнул несложный опыт с вибратором ВМП-1, который можно найтн в любом магазине электроприборов. Если к его вибрирующему шарику приблизить картонный диск иа оси, то можпо подобрать такое расположение, при котором диск начнет вращаться. Установив этот факт, я изготовил более совершенную модель: коробку, разделенную на две полоетн перегородкой. В нижней полости две трубки: наклонная для входа воздуха, прямая — для выхода. В верхней полости с отверстием от наклонной трубки закреплен диск иа осн.

Подключив к одной из трубок пылесос, включаю его и обнаруживаю: диск начал вращаться. Пропускаю воздух в обратном направлении — диск вра-щаетси в другую сторону. Если в дн-

В этом месяце исполняется ровно год с тех пор, млн начала свою деятель ность лаборатория «Инверсор* при тпор ческом клубе «Поиск*. 25 раз собирались любители техники в стенах редак ции, больше 50 докладов было заслушано и обсуждено за это аремя Часть докладов уже- опубл икована на страницах нашего журнала (см, N° 7, 11, 12 за 1966 г. и № I за 1967 г.), часть подготовлена к опубликованию Почта лаборатории насчитывает около 150 писем. Ждем новых идей, друзья!

ске сделать углубление по окружности, вращение убыстряется. В чем дело? Видимо, резкий поворот потока в нижней полости заставляет воздух в верхней полости колебаться, и втн-то колебания и приводят во вращение диск. Чтобы проверить это предположение, я ■ закрепил на стойке тонкую полоску бумаги и убедился, что во время работы она начинает сильно вибрировать. Получается, что, хотя через диск ноздух и не проходит (верхняя полость практически замкнута), диск все равно вращается, поэтому такую турбину можно было бы назвать «безрасходной».

Я изготовил модель и произвел на ией еще один опыт. Перед 4 выходными трубками я насадил диск с прорезями, который приводится во вращение электродвигателем. При вращении диск как бы разрубает выходящий воздух и усиливает пульсации. И вот оказалось, что прн определенное числе оборотов диска вращение турбины заметно усилилось...

Здесь кончаются достовервые факты и начинаются более или менее фантастические гипотезы и предположения. Если более строгие исследования подтвердят первые опыты, то можио^ хотя бы в принципе говорить о высокотемпературном реактивном двигателе с холодной турбиной.

60 лет назад русский инженер В. Ка-раводнн изобрел «аппарат для получения пульсирующей струн газа значительной скорости вследствие периодических взрывов горючих смесей». Впоследствии втн двигатели етали называть ПуВРД — пульсирующие воздушно-реактивные двигатели. Вот один из возможных вариантов — комбинация нескольких ПуВРД с наддувочным компрессором, приводимым в действие «безрасходной» турбиной.

Каждый ПуВРД состоит нз камеры

4

Еели поднести вибратор к диску, как показано на вкладке, он начнет вращаться. Именно это наблюдение положено в основу модели «безрасходной» турбины, схема которой приведена выше. Подключенная н пылееоеу, такай турбина вращается. Но будет ли работать двигатель, поназанный в верхней части вкладкк, — аот вопрос.

сгорания, с одного конца закрытой клапанной решеткой, а с другого — переходящей в длинную трубу. В камеру подводится бензин и зажигание.

Когда происходит взрыв горючей смеси, давление в камере мгновенно поны-шается и клапаны закрываются. Образовавшиеся газы мощной струен вылетают из открытого Конца трубы. В конце выхлопа в результате инерционного действия газов в камере создается разрежение. Тогда открываются клапаны и пропускают порцию свсжсго воздуха; цикл повторяется.

Длина трубы подбирается с таким расчетом, чтобы получить максимальную частоту вспышек.

Камера сгорания ПуВРД способна работать и без компрессора. Она сама является мощным насосом, который толчками всасывает воздух в выбрасывает продукты сгорания, создавая тягу. Компрессор же увеличивает весовой эарид в камерах, тяга возрастет, экономичность повысится.

Хотелось бы наденться, что такая турбниа «все-таки завертится». Но окончательный приговор этой идее могут выиестн лишь испытания «горячей» модели.

ОБСУЖДЕНИЕ

Можно предложить и более простую схему двигателя, б ев ПуВРД. Пульсации о камере сгорания нетрудно соя-дать прерывистой подачей топлива, а резонансные трубы надо заменить расширяющимся соплом.

* * *

Агрегат с «беарасходной- турбиной может применяться не только к пк реактивный двигатель. Это же прекрасная топка ДЛЯ высоконапорных компактных парогенераторов.

* * *

Прежде нем рисовать радужные перспективы. необходимо уяснить принцип работы «безрасходной» турбины. Что заставляет ротор вращаться? Ударные волны, порожденные пульсациями давления? Турбулентные вихри? Или осевой вихрь, устанавливающийся в верхней полости5 Надо провести дополнительные эксперименты: попробовать вскрывать отверстия тонкими мембранами. построить модель, работающую на воде, попытаться проследить траектории частиц шва в верхней полости, попробовать ааменить диск вертикальной лопаткой на оси. Только после э того можно наметить пути совершенствования этого механизма и более четко определить сферу его применения.

37