и вновь

ЧЕЛНОЧНАЯ ТУРБИНА

К 4-Й СТР. ОБЛОЖИМ

ВАДИМ ПИКУЛЬ, инженер, г. Куйбышев

После того как на страницах нашего журнала появилась статья инженера В. Пикуля о необычном Двигателе его конструкции, к автору пришло немало писем от отдельных лиц и организаций, которых заинтересовала челночная турбина сверхмалой мощности.

В частности, студенты и преподаватели Уральского политехнического института имени С. М. Кирова решили применить ее на разрабатываемом ими компактном автомобиле-амфибии. Иные сферы применения оригинальному двигателю отыскали и работники производственно-ремонтного предприятия Целинэнер-горемоит, сотрудники Харьковского проектно-конструкторского экспериментального технологического института машиностроения, инженеры тюменского филиала ЦКТБ Всесоюзного объединения Россельхозтехни-к» и многие, многие другие.

Учитывая столь широкий интерес и публикации, мы попросили изобретателя рассказать нашим читателям более подробно о своих разработках.

В очередной раз взяться за перо меня заставили отклики читателей на статью о челночной турбине, опубликованную полтора года назад (см. «ТМ» № 12 за 1981 год). Судя по всему, многим из них понравился «сверхмаломощный» двигатель, и многие читатели изъявили желание подробнее познакомиться с устройством и принципом действия необычной энергоустановки, чтобы в дальнейшем своими руками изготовить ее и опробовать в деле. Вот и задумал я ответить им разом, а чтобы не быть слишком ординарным, решил не только упомянуть о своей последней разработке, но и поведать о сфере ее возможного применения.

Начну с сугубо технической стороны дела. Рабочая часть новой турбины представляет собой четы-рехкамерный контур (см. схему),

выполненный в виде замкнутого овала. Два параллельных клапано-гребных челнока (1,2) с торцевых сторон охватываются парой V-образ-ных газопоршневых каналов (3,4). Между их ветвями и выходными фланцами встроены камеры «взрывного сгорания» (5—8). Через центр своеобразного квадрата, образованного ими, проходит вал турбины. Камеры газопоршневых каналов, оснащенные боковыми конфузора-ми, соединены дюзами, по которым из бака подается топливо. Воздух к гребным лопастям челноков поступает через патрубки. Прямолинейный тракт челночных корпусов в центре расширен, дюзы в средней части заужены, а криволинейный тракт газопоршневого канала незначительно суживается от краев трактовых ветвей к центру. Работая над турбиной, я стремился добиться плавного изменения конфигурации сечения по всей длине тракта — если на стыке с камерами ветви канала имеют круглое сечение, то на расстоянии одного их калибра от стыка становятся эллиптическими. На большем удалении от камер сечение ветвей практически приобретает вид вытянутого прямоугольника. Эти особенности конструкции необходимы для того, чтобы газовый поршень совершал быстрые возвратно-поступательные перемещения в гладкостенном криволинейном тракте.

Камеры взрывного сгорания действуют поочередно, попарно (5—7, 6—8). Каким образом? Представьте, что в камерах 5—7 с помощью пусковой системы или вследствие предшествующего цикла образовалась воздушно-соляровая смесь, которая затем подвергается ударному сжатию и воспламенению. При этом челноки срабатывают от циклического перепада давлений еще в начальной стадии сжатия. Челнок 1, смещаясь к камере 8, гребной лопастью посылает порцию воздуха в ее полость, тарель челночного клапана плотно закрывает воздухо-подвод камеры 7, а челнок 2, передвигаясь в противоположном направлении, подает воздух в камеру 6 и своим клапаном «садится» на седло камеры 5.

Сжатие горючей смеси в полузамкнутом пространстве носит ударный характер, поэтому она не сгорает, а скорее взрывается (отсюда и термин «камеры взрывного сгорания»), после чего частицы смеси и продуктов сгорания, разлетевшись, ударяются о стенки тракта и рабочие поверхности суживающихся конфузо-ров и, отразившись от них, на мгновение концентрируются у входа в конфузоры. Этого достаточно, чтобы воспрепятствовать. проникновению частиц к турбине как при сжатии, так и в начале взрыва, длительность

которого исчисляется тысячными долями секунды.

Большая часть газов, накопившихся в камерах 5, 7, расширяясь, направляется в газопоршневые каналы 3, 4. По первому из них такой «газовый поршень» устремляется к камере 6, а по второму — к камере 8. В процессе формирования «газовых поршней» важную роль играют участки трактовых поверхностей а, примыкающие к камерам 5, 7. Другая часть продуктов сгорания проходит через диаметрально расположенные конфузоры на лопатки турбины, создавая на ней «чистый» момент вращения.

Кроме того, незначительное количество газов выбрасывается из камеры 5 в верхнюю часть топливного бака. Под воздействием создавшегося в нем давления соляр поступает в горловины дюз. Там дозы горючего подхватывает волна газов (которая в момент всплеска давления в срабатываемой паре камер устремляется через горловое отверстие дюзы) и выбрасывает их в полости камер 6, 8. При этом ударная волна попадает в полости до того, как «газовый поршень» пройдет полпути в V-образном канале.

Эта волна, распылив заряд холодного соляра, смешивает его в камерах со свежим воздухом. Тем временем к ним по каналам 3, 4 подходят «газовые поршни», причем синхронность их появления обеспечивается «организованным» поворотом газовых масс на 180° и особенностями трактовых поверхностей f).

Вторгаясь в полузамкнутые полости камер 6, 8 с почти сверхзвуковыми скоростями, «газовые поршни» сжимают горючую смесь до самовозгорания. Еще в начальной стадии сжатия, после удара «газовых поршней», оба челнока совершают обратный ход, посылая заряды воздуха в камеры первой пары и закрывая клапаны в камерах 6, 8, причем конфузоры последних подвергаются кратковременному гидродинамическому запиранию. Поэтому воздушно-соляровая смесь сгорает мгновенно.

Газы, скапливающиеся в процессе сгорания топлива, расходятся по V-образным каналам и через конфузоры поступают опять-таки в виде «газовых поршней» на лопатки турбины. За счет давления в камере 6 поддерживается наддув в топливном баке, что позволяет перезарядить дюзы — топливо выбрасывается ударной волной в полости камер б, 7.

Воздушно-газовая смесь, распространившись по объему разреженной зоны, мгновенно отнимает тепло у трактовых поверхностей заряжаемых камер и конфузоров и нагревается перед очередным сжатием.

48