Пульсирующий газотурбинный двигатель (пугтд)
Изобретение относится к газотурбинным двигателям с пульсирующей работой камер сгораний, предназначено для развития малой авиации, дельтопланов, аппаратов на воздушной подушке и других видов транспорта и механизмов. Газотурбинный двигатель с пульсирующей работой камер сгорания содержит корпус, камеры сгорания, ротор, турбину с лопатками, центробежный компрессор, системы питания и зажигания. В корпусе двигателя равномерно по окружности расположены камеры сгорания кратно пяти с окнами входа и выхода над ними, прилегающие к торцу диска ротора. На диске ротора симметрично выполнены на, по меньшей мере, 1/4 окружности чередующиеся выступы и впадины, в которых закреплены лопатки турбины. Напротив окон входа камер сгорания диск ротора имеет два диаметрально расположенных продувочных окна, сообщающихся с центробежным компрессором, примкнутым с противоположной стороны диска ротора. С противоположной стороны диска ротора напротив окон выхода камер сгорания равномерно прилегают выхлопные патрубки. Свеча зажигания установлена в одной из камер сгорания, сообщающейся посредством канала со смежной по ходу вращения камерой сгорания. Изобретение направлено на повышение мощности двигателя и упрощение его конструкции. 3 ил.
Изобретение относится к газотурбинным двигателям внутреннего сгорания, предназначено для применения в энергомашиностроении и на транспорте, включая малую авиацию.
Известные газотурбинные двигатели состоят из корпуса, камеры сгорания, ротора, турбины с лопатками, систем питания и зажигания.
Таким является Газотурбинный двигатель с синхронно парной пульсирующей работой камер сгорания, расположенных симметрично с клапанно-гребенчатыми челноками, гидрочелночными дюзами, состоящий из ротора с валом, компрессора, турбины, систем питания, зажигания и пуска двигателя.
Его недостаток это сложная и ненадежная работа камер сгорания с челночно-гребенчатыми клапанами, работающими в высокой газовой среде.
Источник информации: журнал Техника молодежи 1981, №12, с.10-11.
Другой двигатель внутреннего сгорания представляет ротор, жестко соединенный с валом, выполнен одной или несколькими камерами сгорания. В одной части вала имеется полость, являющая продолжением полости нагнетаемого трубопровода компрессора, соединенная каналами с камерами сгорания, а в другой части вала одна или несколько полостей по числу камер сгорания и каждая полость соединена каналом с соответствующей камерой сгорания топливным насосом.
Недостатком его считается сложное устройство и не надежная работа.
Источник информации: RU 2140000 C1, F02С 5/04. Бюл. №29, 20.10.1999.
Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является «Газотурбинный двигатель» с пульсирующей работой камер сгорания, расположенных кратно трем, с узлом ротора совмещенного компрессора с турбиной, а ее лопатки симметрично чередуются с выступами диска по 90°, содержащий корпус, камеры сгорания, ротор, турбину с лопатками, центробежный компрессор, системы питания и зажигания двигателя.
К недостатку этого двигателя относится невысокая удельная мощность.
Источник информации: Газотурбинный двигатель RU 2161714 С2, F02С 3/045 10.01.2001. Бюл. №1.
Задача изобретения направлена на повышении мощности двигателя и упрощение его конструкции.
Поставленная задача достигается устройством, состоящим из корпуса с камерами сгорания, ротора с валом, турбины с лопатками, центробежного компрессора, систем питания и зажигания.
В корпусе двигателя равномерно по окружности расположены камеры сгорания кратно пяти с окнами входа и выхода над ними, прилегающие к торцу диска ротора с симметрично выполненными на, по меньшей мере, 1/4 окружности чередующимися выступами и впадинами, в которых закреплены лопатки турбины, а напротив окон входа камер сгорания диск ротора имеет два диаметрально расположенных продувочных окна, сообщающихся с центробежным компрессором, примкнутым с противоположной стороны диска ротора, и также с противоположной стороны диска ротора напротив окон выхода камер сгорания равномерно прилегают выхлопные патрубки, при этом свеча зажигания установлена в одной из камер сгорания, сообщающейся посредством канала со смежной по ходу вращения камерой сгорания.
Устройство Пульсирующего газотурбинного двигателя поясняется фиг.1-3, пятикамерного исполнения следующими единицами: корпус 1, камера сгорания 2, крышка корпуса 3, вал 4, ротор 5, лопатки турбины 6, глухой выступ 7, канал сообщения 8, центробежный компрессор 9, окно входа 10, окно выхода 11, продувочное окно 12, выхлопной патрубок 13, свеча зажигания 14, система питания 15.
Работу двигателя при вращении ротора проследим по одной из его камер сгорания 2, когда ее окно входа 10 совпадает с продувочным окном 12 ротора 5, а окно выхода 11 - с лопатками турбины 6 (для примера на фиг.2 нижняя часть), то воздушный поток из центробежного компрессора 9 проходит в камеру 2 и вытесняет из нее оставшиеся продукты сгорания в окно 11, между лопатками турбины 6 и выхлопной патрубок 13. При дальнейшем повороте ротора 5 его глухой выступ 7 перекрывает окно выхода 11, однако воздух продолжает поступать в камеру сгорания и наращивать в ней давление с еще совмещенными окнами входа 10 и продувочным 12. В то же время в камеру сгорания 2 системой питания 15 подается топливо, которое при запуске воспламеняется свечей зажигания 14, установленной в одной из камер сгорания, а при работающем двигателе этот процесс сопровождается наращиванием давления и температуры, продуктами сгорания, переходящими из предыдущей камеры сгорания 2, через окно выхода 11, канал сообщения 8 и в окно входа 10 рассматриваемой камеры сгорания 2 (это соответствует верхней части фиг.2), причем процесс сгорания протекает в замкнутом объеме камеры, так как ее окна в данный момент перекрыты глухим выступом 7 ротора и давление в камере значительно возрастает, а полученная высокая энергия при следующем повороте ротора 5 через окно выхода 11 и канал сообщения 8 устремляется в смежную по ходу вращения ротора камеру в окно 10, для вышеуказанного процесса, а с последующим поворотом ротора рабочее тело рассматриваемой камеры 2 поступает на лопатки турбины 6 через окно выхода 11, совершая работу двигателя, которая за один оборот ротора по камерам следует так 14253 14253, выражаясь термином поршневого двигателя совершается 10 рабочих ходов и подобно ему рабочие процессы протекают ярко выраженной формы.
Для примера предлагается ротор со стороны крышки 3 правого вращения, выполненный по окружности глухими выступами 7 по 100° и впадинами между ними по 80°, где закреплены лопатки турбины 6, а в 10° перед ними находятся каналы сообщения 8 по 10° и еще через 10° впереди, также симметрично расположены продувочные окна 12 по 20°, а в корпусе расположены камеры сгорания по 72° с окнами входа и выхода по 20°, смещенные относительно друг друга на 10°.
Газотурбинный двигатель с пульсирующей работой камер сгорания, содержащий корпус, камеры сгорания, ротор, турбину с лопатками, центробежный компрессор, системы питания и зажигания, отличающийся тем, что в корпусе двигателя равномерно по окружности расположены камеры сгорания кратно пяти с окнами входа и выхода над ними, прилегающие к торцу диска ротора с симметрично выполненными на, по меньшей мере, 1/4 окружности чередующимися выступами и впадинами, в которых закреплены лопатки турбины, а напротив окон входа камер сгорания диск ротора имеет два диаметрально расположенных продувочных окна, сообщающихся с центробежным компрессором, примкнутым с противоположной стороны диска ротора, также с противоположной стороны диска ротора напротив окон выхода камер сгорания равномерно прилегают выхлопные патрубки, при этом свеча зажигания установлена в одной из камер сгорания, сообщающейся посредством канала со смежной по ходу вращения камерой сгорания.
