Газотурбинный двигатель твердого топлива

Газотурбинный двигатель твердого топлива содержит твердотопливный заряд и корпус, образующий газовоздушный тракт двигателя, в котором последовательно размещены компрессор, камера сгорания, турбина, выходное устройство. Твердотопливный заряд размещен вне газовоздушного тракта двигателя и заключен в собственный корпус, образуя газогенератор. Выход из газогенератора пневматически сообщен, по меньшей мере, одним газоводом с камерой сгорания. Твердотопливный заряд содержит небольшое количество окислителя, способного гореть в газогенераторе без доступа воздуха с образованием газифицированных продуктов сгорания, способных гореть в воздухе в камере сгорания и имеющих давление, достаточно высокое для стабилизации скорости химической реакции в твердотопливном заряде, причем газовод снабжен дроссельным устройством. Корпус твердотопливного заряда выполнен охватывающим корпус двигателя за турбиной. Изобретение обеспечивает устойчивую работу газотурбинного двигателя, работающего на твердом топливе, а также упрощает его конструкцию. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области авиадвигателестроения и касается устройства газотурбинного двигателя работающего на твердом топливе.

Известен газотурбинный двигатель твердого топлива, содержащий твердотопливный заряд и корпус, образующий газовоздушный тракт двигателя, в котором последовательно размещены компрессор, камера сгорания, турбина, выходное устройство, при этом твердотопливный заряд размещен вне газовоздушного тракта двигателя и заключен в собственный корпус, образуя газогенератор (прототип: RU 173530, МПК B64D 33/02, опубл. 30.08.2017).

Недостатком известного решения является сложность настройки двигателя для поддержания устойчивого режима его работы. Это связано с тем, что в известном решении газотурбинный двигатель снабжен контуром реактивных двигателей с собственной системой топливопитания, реализованной на отличном от газотурбинного двигателя виде топлива, а именно твердом топливе, откуда возникает необходимость параллельного регулирования принципиально разных систем в пределах одного двигателя.

Задачей заявленного изобретения является создание газотурбинного двигателя, работающего на твердом топливе, лишенного недостатков прототипа. Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленного изобретения, является обеспечение устойчивости работы двигателя, при одновременном упрощении его конструкции.

Указанный технический результат достигается тем, что в газотурбинном двигателе твердого топлива, содержащем твердотопливный заряд и корпус, образующий газовоздушный тракт двигателя, в котором последовательно размещены компрессор, камера сгорания, турбина, выходное устройство, при этом твердотопливный заряд размещен вне газовоздушного тракта двигателя и заключен в собственный корпус, образуя газогенератор, согласно заявленному изобретению выход из газогенератора пневматически сообщен, по меньшей мере, одним газоводом с камерой сгорания, твердотопливный заряд содержит небольшое количество окислителя, способного гореть в газогенераторе без доступа воздуха с образованием газифицированных продуктов сгорания, способных гореть в воздухе в камере сгорания и имеющих давление, достаточно высокое для стабилизации скорости химической реакции в твердотопливном заряде, причем газовод снабжен дроссельным устройством. Кроме того, корпус твердотопливного заряда выполнен охватывающим корпус двигателя за турбиной.

Вынос твердотопливного заряда за пределы газовоздушного тракта двигателя с заключением его в собственный корпус, образующий газогенератор, и пневматическое сообщение выхода из последнего с камерой сгорания по меньшей мере одним газоводом, позволит обеспечить устойчивую работу двигателя за счет следующего. Используемое твердое топливо содержит в своем составе небольшое количество окислителя, которое позволят твердотопливному заряду работать как генератору горючего газа, подаваемого по газоводам в камеру сгорания. При горении твердотопливного заряда без доступа воздуха образуются газифицированные продукты сгорания (горючий газ), способные гореть в воздухе и имеющие давление, достаточно высокое для того, чтобы стабилизировать скорость химической реакции в топливной шашке. Высокое давление горючего газа исключает обратную связь между режимом работы двигателя и режимом горения твердотоплвной шашки, поскольку давление в газовоздушном тракте двигателя существенно ниже, чем давление в газогенераторе, и возмущения давления в газовоздушном тракте не передаются внутрь газогенератора. И, так как газогенератор не участвует в формировании геометрии газовоздушного тракта, то в процессе выгорания твердотопливного заряда обозначенная геометрия не изменяется. Соответственно, при необходимости увеличения массы твердотопливного заряда, например с целью повышения продолжительности полета объекта, нет необходимости внесения конструктивных изменений в элементы газовоздушного тракта двигателя, в частности, увеличивать длину вала под расширение места установки твердотопливного заряда, что, в свою очередь, может потребовать установки дополнительной опоры или увеличения толщины самого вала.

Снабжение газоводов дроссельным устройством обеспечит постоянный расход горючего газа, при этом пропускная способность дроссельного устройства подбирается под требуемый расход.

Выполнение корпуса твердотопливного заряда охватывающим корпус двигателя с размещением его за турбиной упростит монтаж/демонтаж твердотопливного заряда, позволяя производить указанную операцию без демонтажа двигателя с объекта.

Сущность заявленного изобретения поясняется схемой продольного разреза газотурбинного двигателя, работающего на твердом топливе.

Газотурбинный двигатель твердого топлива содержит корпус 1, образующий газовоздушный тракт 2, в котором последовательно размещены компрессор 3, камера сгорания 4, турбина 5 и выходное устройство 6. Компрессор 3 и турбина 5 установлены на общем валу 7. За пределами газовоздушного тракта 2 размещен твердотопливный заряд 8, заключенный в собственный корпус 9, образуя газогенератор, выход из которого пневматически сообщен по меньшей мере одним газоводом 10 с камерой сгорания 4, причем газовод 10 снабжен дроссельным устройством 11. В частном случае реализации, конструкция предусматривает наличие двух газоводов 10, а собственный корпус 9 твердотопливного заряда 8 выполнен охватывающим корпус 1 двигателя и размещен за турбиной 5.

Газотурбинный двигатель твердого топлива работает следующим образом.

Твердое топливо, содержащее в своем составе небольшое количество окислителя, горит в газогенераторе без доступа воздуха. Образующийся в ходе горения горючий газ поступает через газоводы 10, снабженные дроссельным устройством 11, к камере сгорания 4. Расходная характеристика дросселя 11 с геометрической формой твердотопливного заряда 8, размещенного в собственном корпусе 9, обеспечивают требуемый расход горючего газа в камеру сгорания 4. Воздух из атмосферы, поступая в газовоздушный тракт 2 двигателя, проходит через компрессор 3, где его давление повышается. Сжатый воздух поступает в камеру сгорания 4, где он смешивается с горючим газом, поступающим по газоводам 10. Полученная газовоздушная смесь сгорает в камере сгорания 4, что приводит к повышению температуры в газовоздушном тракте 2. Далее горячий газ расширяется в турбине 5, совершая при этом работу. Мощность, создаваемая турбиной 5, через вал 7 передается на компрессор 3, приводя его в движение.

Реализация заявленного изобретения обеспечит устойчивую работу газотурбинного двигателя, работающего на твердом топливе, а также упростит его конструкцию.

1. Газотурбинный двигатель твердого топлива, содержащий твердотопливный заряд и корпус, образующий газовоздушный тракт двигателя, в котором последовательно размещены компрессор, камера сгорания, турбина, выходное устройство, при этом твердотопливный заряд размещен вне газовоздушного тракта двигателя и заключен в собственный корпус, образуя газогенератор, отличающийся тем, что выход из газогенератора пневматически сообщен, по меньшей мере, одним газоводом с камерой сгорания, твердотопливный заряд содержит небольшое количество окислителя, способного гореть в газогенераторе без доступа воздуха с образованием газифицированных продуктов сгорания, способных гореть в воздухе в камере сгорания и имеющих давление, достаточно высокое для стабилизации скорости химической реакции в твердотопливном заряде, причем газовод снабжен дроссельным устройством.

2. Газотурбинный двигатель твердого топлива по п. 1, отличающийся тем, что корпус твердотопливного заряда выполнен охватывающим корпус двигателя за турбиной.



 

Похожие патенты:

Конструктивный узел камеры сгорания для приводимого в действие посредством горючего материала нагревательного прибора транспортного средства включает в себя корпус (12) камеры сгорания с ограниченной посредством периферийной стенки (14) и зоны (16) днища камерой (18) сгорания, следующую в направлении продольной оси (L) корпуса за периферийной стенкой (14) и окружающую открытое в направлении продольной оси (L) корпуса пространство (32) для потока отработанных газов жаровую трубу (30) и заслонку (34) от пламени с проходным отверстием (60).

Изобретение относится к твердым телам, имеющим искусственные пористые структуры, и касается низкопористого ауксетического листового материала. Конструкционный материал содержит конструкцию из структур с продолговатыми порами, причем каждая из структур с продолговатыми порами включает в себя одну или более субструктур, первое множество первых структур с продолговатыми порами и второе множество вторых структур с продолговатыми порами, причем каждая из первых и вторых структур с продолговатыми порами имеет большую ось и малую ось, большие оси первых структур с продолговатыми порами перпендикулярны большим осям вторых структур с продолговатыми порами, первые и вторые множества структур с продолговатыми порами расположены в матрице рядов и столбцов, при этом каждый из рядов и каждый из столбцов выполнен чередующимся между первыми и вторыми структурами с продолговатыми порами, первые и вторые структуры с продолговатыми порами выполнены в форме двутавровых щелевых отверстий, так что пористость структур с продолговатыми порами ниже значения около 10%, и конструкция из структур с продолговатыми порами определяет элементарные ячейки, которые в качестве реакции на одноосное напряжение обеспечивают демонстрацию листовым материалом поведения с отрицательным коэффициентом Пуассона.

Изобретение относится к области турбостроения, в частности к устройствам для сжигания топлива, и может быть использовано в основных камерах сгорания (ОКС) газотурбинных двигателей.

Изобретение относится к энергетике. Способ управления работой камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащего компрессор, две горелки, камеру сгорания, расположенную ниже по потоку за указанными горелками, турбину, два температурных датчика ниже по потоку за указанной камерой сгорания.

Изобретение касается газовой турбины, а также способа ее эксплуатации. Газовая турбина имеет компрессор для подготовки воздуха, камеру сгорания с горелкой и турбину для сброса давления.

Группа изобретений относится к камерам сгорания газотурбинных двигателей и может найти применение в авиационных и стационарных газотурбинных двигателях, в том числе на газоперекачивающих агрегатах.

Изобретение относится к энергетике. Предлагается камера смешения форсажной камеры, которая включает внешний кольцевой корпус, кок-стекатель и оболочку, на которой расположены радиально направленные пилоны-воздуховоды, закрепленные с противоположной стороны на общем разделителе, который делит внутренний контур на центральную и вешнюю части, а также обеспечивает подачу воздуха наружного контура, через полости пилонов, непосредственно в центральную часть внутреннего контура, тем самым обеспечивая равномерное распределение кислорода по радиусу камеры смешения, однородное температурное поле на выходе из камеры смешения и эффективное охлаждение узлов форсунок и стабилизаторов форсажной камеры.

Камера сгорания газотурбинного двигателя с регулируемым распределением воздуха содержит корпус, размещенную в ней жаровую трубу с форсунками и завихрителем с входным коническим участком, состоящую из двух телескопически соединенных между собой передней и задней частей.

Изобретение относится к способу управления воздушным потоком, подаваемым в камеру сгорания, и к камере сгорания. Камера сгорания газовой турбины содержит корпус с трубопроводом подачи топлива для подачи топлива в корпус и трубопроводом подачи воздуха-носителя для подачи воздуха в корпус.

Система сгорания содержит корпус, камеру сгорания, расположенную внутри корпуса, разделительную стенку, клапан, расположенный на корпусе. Внутренний объем корпуса определен как объем внутри корпуса, но снаружи камеры сгорания.

Изобретение относится к области теплоэнергетики. Установка для производства энергии на твердом топливе включает блок помола твердых углеродосодержащих топлив и/или отходов, средство преобразования тепловой энергии газового потока в электрическую энергию, вход которого соединен с выходом камеры сгорания, первый вход которой соединен с выходом блока инициализации горения в ней, а второй вход соединен с выходом средства подачи микро-нанокомпозитной смеси помола твердых углеродосодержащих топлива и/или отходов с водой в камеру сгорания, котел-утилизатор тепла с установленным внутри него парогенератором и дымосос с трубой.

Предлагаемое изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к устройствам получения тепловой и электрической энергии путем сжигания твердого углеродсодержащего топлива и может быть использовано для преобразования тепловой энергии в механическую или электрическую энергию, в стационарных и передвижных теплоэлектростанциях, а также в транспортных средствах.

Изобретение относится к энергетике. Твердотопливная газотурбинная установка, содержащая компрессор, турбину, полезную нагрузку, расположенные на одном валу, твердотопливную камеру сгорания, выполненную в виде последовательно установленных газификатора, дожигателя и смесителя, и теплообменник.

Изобретение относится к способу и устройству для подачи порошкообразного топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя открытого цикла для быстрого, безопасного и эффективного сжигания этого топлива с целью генерирования электроэнергии, в частности к новым способу и устройству, предусматривающим использование винтового питателя закрытого типа.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для преобразования тепломеханической энергии в электрическую, как двигатель на транспорте и т.п.

Газотурбинный двигатель твердого топлива содержит твердотопливный заряд и корпус, образующий газовоздушный тракт двигателя, в котором последовательно размещены компрессор, камера сгорания, турбина, выходное устройство. Твердотопливный заряд размещен вне газовоздушного тракта двигателя и заключен в собственный корпус, образуя газогенератор. Выход из газогенератора пневматически сообщен, по меньшей мере, одним газоводом с камерой сгорания. Твердотопливный заряд содержит небольшое количество окислителя, способного гореть в газогенераторе без доступа воздуха с образованием газифицированных продуктов сгорания, способных гореть в воздухе в камере сгорания и имеющих давление, достаточно высокое для стабилизации скорости химической реакции в твердотопливном заряде, причем газовод снабжен дроссельным устройством. Корпус твердотопливного заряда выполнен охватывающим корпус двигателя за турбиной. Изобретение обеспечивает устойчивую работу газотурбинного двигателя, работающего на твердом топливе, а также упрощает его конструкцию. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх