Техника - молодёжи 1981-12, страница 13

На двух схемах газотурбинного деигвт ля, разработанного В. Пину-лем, обозначены: 1 — центростремительная турбина, 2, 3, 4, 5 — пульсирующие иамвры сгорания, в — турбинный вал, 7 — динамический канал, 8 — гидрочелиочиая дюза, 9 — н апанно-гребиой челнон, 10 — центробежный компрессор, 11 — ренупе ратор, 12 — трубна подвода воздуха.

20—30 л. с. наиболее подходящими оказались простые двухтактные моторчики с кривошипной подачей воздушно-топливных зарядов. Но и здесь проблема теплопотерь и утечек весьма обострена.

Пытаясь решить ее, конструкторы пошли на сокращение числа рабочих цилиндров до двух и даже одного.

Так двухтактный моторчик обрел право на широкое применение, но какой ценой! Неуравновешенность его подвижных частей стала такой, что срок службы подшипников, а отсюда и ресурс движка оказались ниже желаемого. Циклическая продувка полости рабочего цилиндра воздушно-топливной средой превратила двухтактный двигатель с искровым еажиганием в настоящий пожиратель дорогостоящего горючего. Добавим, что движок с кривошипной подачей заряда может работать лишь на бензомасляной смеси, которая должна быть тщательно очищена от мельчайших абразивных частичек. Нельзя сказать, что это требование отвечает возможностям эксплуатационников. Ну и последнее: бензии, применяющийся в ДВС, содержит ядовитый антиде-гоиационный присадок, который вместе с выхлопными газами безжалостно отравляет окружающую атмосферу.

Все зти проблемы я задумал решить комплексно, используя современные достижения в областях газовой динамики и металлургии. И после долгого упорного труда удалось разработать схему принци

пиально нового газотурбинного двигателя (см. р и е.), в котором обычная центростремительная турбина 1 приводится в действие газовым и воздушным потоками, вырабатывающимися в особой двухкон-турной системе. Как же она устроена?

Первый контур зтой системы представляет собой четырехкамер-ный пульсирующий газогенератор. Камеры 2, 3, 4 и 5 расположены параллельно друг другу и равномерно вокруг турбинного вала в, а в направлении турбины продолжены волноотражающимн короткими конфузорами и газовыми трубами. Соседние камеры связаны попарно. В одном варианте эта связь осуществляется двумя подковообразными динамическими каналами 7 и топ ливоподающими гидрочелночнымн дюзами 8, причем каждая дюза посередине имеет значительное горловое заужение и боковой топливо-подвод. В другом варианте взаимодействие камер осуществляется посредством трактов, содержащих очень легкий клапано-гребной челнок 9. Он и производит циклическую подачу воздуха по очереди в одну и другую камерные полости точно так, как дюза подает топливо.

Работа челнока и дюзы энергетически обеспечивается пульсирующими камерами, которые ими связываются. Действия эти строго согласованы с работой заряжаемой камеры, поэтому весьма эффективны и экономичны. Самовоспламенение горючей смеси в камере сгорания происходит при вторжении сверхзвукового «газового поршня» в камерную полость из гладкостен-ного динамического канала. Камеры одновременно запускаются диагональными парами 2—4, 3—5. Циклические действия этих пар автоматически чередуются за счет противофазной работы обоих динамических каналов 7, челноков 9 и гидрочелночных дюз 8. При этом импульсы газового потока образуют на колесе турбины «чистый» момент вращения без переменных поперечных нагрузок в подшипниках.

Основой второго контура системы питания турбины служит одноступенчатый центробежный компрессор 10, подающий воздух сразу во входные патрубки челноков 9 и к рекуператорам 11, охлаждающим стенки динамических каналов 7. Получив тепло в змеевиках обоих рекуператоров, воздух устремляется к турбине по трубкам подвода 12, где вместе с газами первого контура отдает избыточную энергию вращающемуся колесу.

Челночная турбина способна действовать на керосине любого сорта, соляре, синтетическом жидком

топливе, получаемом из каменного угля, природные запасы которого огромны. В принципе можно употреблять различные горючие смеси, загрязненные кварцевыми песчинками, металлическими опилками и т. п. Опасаться закупорки ими бесфорсуночных каналов гидрочелночной дюзы ие стоит. Высокая зкеплуатационная надежность и другие положительные свойства турбины предлагаемой конструкции этим не исчерпываются. Ведь по сравнению с обычными ДВС у нее потери энергии на трение и расход масла ничтожно малы. Нет у нее легко повреждаемых компрессионных колец. Для запуска турбомо-тора достаточно простейшего пневмонасоса педального типа и магнето повышенной мощности. Сперва в работу вступит четырехкамер-ный пульсирующий блок, который очень быстро, но плавно разгонит ротор турбокомпрессора до расчетной скорости. При этом автоматически включается второй контур питания турбины, мощность и еко-номичность двигателя увеличатся, и КПД достигнет заветных 30%. Дальность транспортного средства после замены двухтактного моторчика челночной турбиной удвоится!

При этом в выхлопных газах уже не найдешь ядовитого свинца, паров масла и окиси углерода, характерных для поршневого движка с кривошипной подачей. Кроме того, в отличие от компрессорных турбин непрерывно^ сгорания новому тур-бомотору не страшен избыточный полуатмосферный подпор на выхлопе. Значит, можно смело применять такие защитные устройства, как звукоглушитель, искрогаситель, каталитический нейтрализатор токсичных окислов азота.

Думаю, что челночная турбина, снабженная зубчатым редуктором, найдет применение на одноместных вертолетах, мотонартах, скутерах и кв ртах. Легкий в запуске челночный движок сможет успешно выполнять функции стартера у дизель-мотора и авиационного газотурбинного двигателя большой мощности.

Ну а что произойдет, если отказаться от услуг выводной части турбинного вала, а компрессор увеличить до размеров, при которых мощность, потребляемая им, приравняется к мощности, развиваемой центростремительной турбиной? Тогда установка обратится в генератор горячих газов или подогретого воздуха избыточного давления и даже в реактивный двигатель малой тяги.

Надеюсь, что энтузиасты, занятые разработкой и постройкой различных средств автономного мини-транспорта, заинтересуются иовой энергетической установкой.

11