Данная информация выложена только в блог и исключительно по просьбе уважаемого NehNah-а. Но если кого заинтересует - буду рад общению по этому вопросу.
Добрый вечер!
Как и обещал, выкладываю идею. Не знаю, где и когда столкнулся на просторах тырнета с идеей коловратного двигателя Тверского, но очень много интересного почерпнул здесь. Правда там автор (И. Исаев) не перестает биться с идеей двигателя именно внутреннего сгорания на основе ротора.
Я же считаю, что пар имеет еще очень огромный потенциал. Таким образом, моя идея относится именно к двигателю внешнего сгорания с рабочим телом в виде перегретого пара. Сразу схема (практически в том виде, как первоначально она мне представилась):
Красные стрелки - впуск пара, синие стрелки (окошки) - выпуска.
Через какое-то время нашел в старой базе патентов (где-то 30-е - 40-е годы) схему практически один в один. Увы, ссылку, к своему сожалению, не сохранил. Так что на приоритет не претендую.
По самой схеме. Рисовал сегодня, второпях и на коленке в пейнте, так что не ругайтесь, главное - понять принцип. Поэтому свои пояснения ниже.
В данном случае, соотношение радиуса основного ротора (до вершин лопастей) к радиусу вспомогательных "запорных" роторов как 3:2.
Первоначально я прорисовывал в соотношении 3:1. При таком соотношении на запорном роторе д.б. предусмотрена одна выемка под соответствующий профиль лопасти. И также пропорционально меняется высота лопасти и т.н. рабочей полости (между основным ротором и радиальной стенкой статора).
Сам первоначально рисовал лопасти в виде достаточно широких трапеций, и в основании, и по верхнему краю (в боковой их проекции) - с таким расчетом, чтобы в месте их контакта с радиарной стенкой статора перекрывать отверстия впуска пара (на схеме указаны красными стрелками) на время, достаточное для создания надежного контакта между основным и запорным ротором.
А в средней части - перекрывать на определенный интервал отверстия выпуска пара на боковых стенках (синие отверстия на схеме).
Так что, вот первая особенность, которой я не нашел в указанном патенте (Да, и в других тоже. Может, правда, плохо искал?)
Преимущества такой схемы:
- постоянное воздействие рабочего тела на рабочую поверхность одной из лопастей ротора;
- понятное дело, отсутствие возвратно-поступательных движений;
- возможность производить отсечку пара на очень большом интервале (порядка 90 градусов поворота ротора - здесь могу ошибаться). Отсюда - вариабельность мощности и крутящего момента. Но здесь необходим дополнительный механизм парораспределения.
Варианты формы лопастей, линии сопряжения их с запорными роторами - отдельная тема. Я предполагал, что рабочая поверхность лопасти оптимально будет выглядеть плоской (или слегка вогнутой), а противоположная, которая первой вступает в контакт с запорным ротором - по типу синусоиды (при виде в профиль, т.е. ось Z совпадает с осью вращения ротора). Соответственно и выборка на запорных роторах.
Профиль лопастей в боковой проекции (ось Х) в верхней части их примыкания - полукруг. При такой форме, КМК, есть возможность применения на значительной линии контакта уплотнительных колец.
Вторая особенность моей идеи: окна выпуска пара расположены на обеих боковых стенках таким образом, что при присоединении к боковым сторонам основного "ротора-"цилиндра"-высокого давления" (прошу прощения за такую параллель с паровозным делом, просто чтобы было понятнее) практически точно таких же по форме комплексов роторов, но под соответствующим углом смещения (около 90 градусов) получаем по бокам еще 2 "цилиндра", в которых продолжается работа по типу работы мятым паром. Т.е. окно выпуска пара 1-го ротора переходит в окно впуска пара боковых вторых роторов.
То есть, если я не ошибаюсь, получается машина двойного расширения. Ее преимущества: все роторы унифицированы, значит, взаимозаменямы. Четкое взаимодействие достигается системой шестерен. Все рабочие роторы расположены на одном валу. Передача "мятого" пара проходит по кратчайшему пути, кратность расширения 1:2.
Конечно, можно предусмотреть и третий ряд роторов. Но с учетом того, что окно впуска пара будет одно, соответственно, необходимо третий (и т.д.) ротор делать шире с тем,чтобы пропорционально увеличить объем замыкающего рабочего "цилиндра" (назовем его так).
Такая вот основа этой моей идеи.
Понятное дело, если в ней что-то есть, то необходимо детально просчитывать форму и площадь соответствующих окон впуска-выпуска пара, регулировки первичной подачи пара. Просчитать необходимость третьего ряда роторов, который в принципе можно также предусмотреть отключаемым на определенных этапах работы. Ну, и т.д., и т.п.
Но увы, на это не хватает уже моего образования. Поэтому, дорогие специалисты, комментарии принимаются все, но детально оппонировать не смогу.
Если у кого возникнут сомнения и вопросы, как с собой таскать паровоз, да как его поддерживать "на парах" в нерабочее время - отошлю поискать информацию по варианту парогенератора, применявшегося на машинах Абнера Добля.
А если вдруг кого зацепит воплотить подобное в реальности - за скромную толику готов буду подсказать интересную сферу применения (ибо сам для себя хотел бы такого)!
Комментарии
когда будет работающая модель?
Чтобы было понятнее - отсюда сыр-бор
http://masterok.livejournal.com/1843241.html
соппсна, это я к тому, что сам двигатель - это даже не половина проблемы
котёл, время его розжига до рабочего состояния, конденсатор для пара, чёртова гора управляющих клапанов и всё такое..
Если бы не чрезмерные амбиции братьев Добль, которые выливались запредельную цену аппаратов, то может быть паромобили не так быстро сошли со сцены...
"..котёл, время его розжига до рабочего состояния, конденсатор для пара, чёртова гора управляющих клапанов и всё такое.." Видимо, тему парогенератора Добля Вы прочли по диагонали. А там - время доведения до рабочего состояния менее 1 минуты. На счет управляющих элементов, клапанов и т.д. Если смогли почти сто лет назад, в чем сейчас проблема? Только в том, что кому-то не нужно, КМК.
на счёт "кому-то" не нужно - попахивает конспирологией ))
а вот в направлении "почему-то не нужен" - можно поискать ответов
не исключено, что по мере совершенстовавания конструкция начинает обрастать сложностями, громоздкостями и прочими последствиями, сводящими на нет теоретически возможные достоинства...
к тому же, пар, как рабочее тело - никуда не делся
и благополучно используется в самых современных конструкциях типа паровых турбин различных генераторов и пр. - где недостатки, типа громоздкости, не являются критичными
У каждого "бокового ротора" (золотника) аж целых 3 подвижных (скользящих) поверхности которые нужно уплотнить до герметичного состояния. Итого 6 поверхностей на секцию требующих уплотнения - на практике нужного уплотнения не добиться - будет сифонить и терять КПД. С ресурсом тоже будут большие проблемы.
ЗЫ Торцы золотников не посчитал - 5 поверхностей у каждого. На секцию выходит 10, не считая торцев центального ротора (с ним 12).
Как уплотнить 12 движущихся относительно друг друга поверхностей требующих герметичности? На практике это нереализуемо.
Дубль, удалите
Причем здесь лопасти? Я про внутренние уплотнения двигателя, где обязательны герметичные полости - иначе смысла конструкция не имеет.
Плюсую, эта штука работать не будет. Даже если в начале заработает, то очень скоро метал чутка сотрется и придется менять ротор.
роторные моторы на ВАЗах ставились, типа гоночных, ещё в 90-х
момент зверский, а с ресурсом действительно беда
Собственно, предупреждал, что не спец, и что информация предназначена практически персонально одному человеку. По Вашим замечаниям что думаю: на тех сайтах, где обсуждается подобная тема, как раз и говорится за то, что за максимальной герметизацией, как у поршневого ДВС, в данном случае гоняться не стОит, там люди рассчитывают достаточно большой зазор между деталями. Другой аспект. Если рассмотреть весь блок конструкции в целом, то фактически герметизировать технически сложно будет (ли?) и нужно в местах прохода валов центрального и золотниковых роторов через боковые (запорные) пластины, в остальных слабых местах в любом случае пар будет проходить однонаправленно по градиенту давления от окна впуска пара до окна выпуска.
Просьба не пинать, не механик. А если конец лопасти заменить на длинный ролик. Трение меняется на качение. Естественно в нужных местах маслицем смазывать. Или вообще, выкинуть центральную часть и заменить на три больших ролика и один в центре, которые катаются друг по другу и стенкам.
Если оставите зазоры, то конструкция приблизится к паровой турбине - будет сносно работать с достаточно больших оборотов, но на больших оборотах возникнет проблема с клапанами, что сделает рабочий диапазон оборотов достаточно узким.
Также с зазорами конструкция потеряет преимущества поршневого паровика - полный крутящий момент от нуля оборотов.
КМК пар - это позапрошлый век в котором мы застряли стараниями кукловодов. В сторону электричества нужно смотреть. Вон чудаки типа Шкондина на ровном месте изобретения свершают.
Вы правы абсолютно. Д.б. новые принципы трансформации энергии.
.
Роторный двигатель Ванкеля изучите для начла. Там всего три радиальных уплотнения и два боковых. И то невзлетел.
Ванкель давно взлетел и летает сейчас.Вот только с рессурсом и расходом проблемы. http://auto.ru/cars/mazda/rx-8/group-coupe/used/ Как раз из за уплотнителей.О чем писали выше.
Читал. Тема немного не о том (мой коммент про герметизацию контактных поверхностей чуть выше). И другой момент. У Тверского 100 лет назад работало, почему сейчас не должно?
Видите ли, меня учили: физик должен с легкостью работать с любым устройством, и с некоторым напряжением с тем, что работать не может. Ваш случай именно такой, работать может, но в руках хорошего физика и недолго. Никаких принципиальных преимуществ перед дурацкой кривошипно-шатунной машной, а проблемных узлов - много. Нет, конечно, когда-то и у поршневой машины было не меньше проблем, но совместными усилиями тысяч конструкторов и механиков за 150 (250) лет паровик довели до ума. Какой смысл тратить на Ваш агрегат пусть даже в 10 раз меньше времени (темп жизни возрос), но не меньше усилий и на порядки больше денег (цена мозгов выросла)? КПД больше не станет. Физика-с.
Хотите запатентовать? - флаг Вам в руки, могу даже предложить своего патентоведа, он тоже развлекается в свободное время написанием умозрительных изобретений. Я не против, за 2 изобретения по закону дают 50% скидку на оплату коммунальных услуг, правда, выбивать надо.
Спасибо за самый доходчивый аргумент. Да-а, и здесь, в технике, как и у нас в медицине, за просто так к кормушке не пустят
. А на счет коммуналки - дык, у меня дом свой. И коммуналка (за исключением электричества) вся своя. Так что скидку самому себе могу хоть все 146%!
Двигатель Стирлинга лучше, чем двигатель Ванкеля.
"Роторный двигатель Стирлинга — решены проблемы герметичности (патент Мухина на герметичный ввод вращения (ГВВ), серебряная медаль на международной выставке в Брюсселе «Эврика-96») и громоздкости (нет кривошипно-шатунного механизма, т.к. двигатель роторный)."
Какое отношение это имеет к тематике сайта? Хватит забрасывать мусором новости и информацию.
ПС. Паровой двигатель проиграл ДВС чисто в инженерной реализации. Паровому двигателю тупо нужно больше деталей, чем ДВС. Плюс, у ДВС значительно выше температура рабочего тела, вспоминаем цикл Карно.
1. Информационный центр. Что не так в моей информации?
2. В заглавии сразу предупредил, что и как, и кому адресуется. Не любо - не слушай.
3. Вам все бы про нефть, деньги, EROI и т.д.
Вывод: пикейный жилет.
Шли на фиг, тематика есть у разделов, а не у сайта в целом.
Не забываем, что к.п.д. идеального двигателя равен (Tвх-Tвых)/Tвх.
Температура пара на выходе будет порядка 400К.
Насколько можно перегреть пар и какова будет его температура в начале расширения в рабочем объеме?
... не недолговечная схема, износ убьет быстро трущиеся части и КПД просто рухнет.
Несколько сопряжённых поверхностей трения - не взлетит от слова совсем, крайне низкий ресурс. Современные ДВС потому и выиграли гонку по выживанию, потому что имеют одну поверхность трения.
Не, не годится.
Дык, я особо и не навязываю. Человек меня спросил - я ему ответил!
мало того, что несколько (много) поверхностей трения, так еще есть и точечный контакт в паре лопасть-запорный барабан, причем геометрическая точка контакта сопрягаемых кривых движется по кривым. Почитайте про трохоидные кривые. Правильно тут говорят, что все те же проблемы с уплотнением, что с роторным двигателем Ванкеля, с теми же результатами. Но так как Ванкеля уже есть, то этим вариатом заниматься никто не будет.
Ну паровой двигатель всё-же проигрывает ДВС по всем показателям. А вот Исаевская реинкарнация весьма интересна, но тоже не без изъянов.
Спасибо, что выложили видео. Смотрел неоднократно. Да, у него тоже проблемы с созданием герметизма рабочей камеры. Но! Грубо говоря, у него один "блин" рабочего ротора, и выхлоп отработанной смеси идет в атмосферу. И при этом все-же РАБОТАЕТ! Я же предлагаю по 2 (может, и более) таких "блинов" по бокам. И отработавший в первом "блине - роторе" пар продолжает работать на втором. Ведь, согласитесь, парогазовая турбина в некоторых моментах гораздо эфферктивнее ДВС, а там зазор между лопатками ого-го какой! А здесь получается что-то среднее (система ниппель -циклон! ну, это я прикалываюсь).
КМК, проблема в больших площадях трения. Моторесурс малый, масло будет жрать как радиалка авиационная. Керамическое напыление думаю хорошо бы поспособствовало решению проблемы.
Крутящий момент у него запредельный, в Нивасика бы себе такой поставил. :-)
Тут есть две проблемы, КМК, не очень то и решаемые в принцыпе. Первая это шестерни привода. Вспомните как звучат дизельные двигатели родом из 70-80х у которых привод ГРМ шестерёнчатый, их ресурс и трудоёмкость замены, ну, и шумность. Второе это скважность. Чем больше обороты этого двигателя, тем чаще нужно подавать пар, а механические клапана имеют свои геометрические размеры и соответственно, быстродействие, значит до большых оборотов этот двигатель не раскрутится и соответственно, о снятии максимальной мощности в шыроком диапазоне не может быть и речи. Увеличение кол-ва лопастей приводит к усложнению системы и уменьшению её надёжности. На бензиновых и дизельных двигателях эта проблема решена большым давлением, более 1000 бар и пьезоэлектрическими форсунками.
Но идея имеет место быть. А значит для дальнейшего развития этой идеи нужно найти практическое применение. КМК этот двигатель очень неплохо бы смотрелся как замена дизель и бензогенераторам при случае большого БП
Именно последние моменты, обозначенные Вами, и заставили в свое время обратить внимание на эту тему. Блин, но ведь у Тверского получилось же! А было сто лет назад! А на счет практического применения (одного из) - видел в мечтах подобную установку в паре с парогенератором, аналогичным Доблю, на каком-нибудь катерке или моторке. И время эксплуатации такое, что нет страха замерзания рабочего тела в трубо (паро)проводах, и большой стартовый крутящий момент (на мой взгляд) не столь важен, сколько обороты. Ну все, теперь все свои секреты выдал!
Большой крутяший момент со старта тоже не есть гут. Затруднена передача мощности на привод, будь то колёса или винт, нужна коробка передач, со сцеплением. Проблема решается как на электрокарах эл мотором или моторколесом.
Как выход парогенератор и электромотор с автоматическим редуктором, например, вариатор на тот же винт, но тогда цена вопроса.
А на счет скважности. А если запорно-регулирующие механизмы на подаче пара минимизировать, оставив что-то типа регулируемого по давлению ресивера, а от него прямая подача? Ну, это так, фантазии.
Резкое удорожание запорно-регулирующих механизмов. Понадобятся прецезионные технологии и спецсплавы, да и механизм впрыска выглядит проблематичным, ресивер не заменит "комонрейл", габариты ресивера и способность сжыматься газов и жыдкостей очень различаются.
Что вы всё спорите?! Этот двигатель - явление прогресса для еуропки после отключения Рашкой газа... А чем топить - дровами, кизяком, зеленой составляющей, да мало ли чем (вот недавно обсуждался "зеленый" барабан на смену крематорию)...
КМК, схема ДВС-КПП-колеса исчерпали себя
Современные электродвигатели и электронные привода полностью решают проблему передачи и управления мощностью и крутящим моментом на колесах. При скромных массе и стоимости Тема отработана на отлично
Тема буферных накопителей электроэнергии минимальной массы и стоимости отработана на троечку, но стремительно развивается. Массовые аккумы FeLiPO выведут эту тему на уровень четырёх баллов. Можно смело применять.
Теперь надо направить усилия на создание преобразователей химической энергии топлива в электрическую при максимальном КПД и минимальной массе и приемлемой стоимости. Обо всяких крутящим моментах и коробках передач надо забыть. КПД, вес, стоимость, многотопливность. Вот главное и в таком порядке.
По идее это должен быть узел внешнего сжигания топлива, с возможностью регулировать горение в широком диапазоне, узел теплообменника на высокоэффективном нерасходуемом рабочем теле (вода и воздух дешевы, но не оптимальны), и собственно сам двигатель совмещенный с генератором.
По отдельности все есть. Основная задача, вогнать эти устройства в диапазон масс и цен легкового автомобиля.
Так, в качестве бреда. А что, если внутри использовать магнитную жидкость (напр. магнитную ртуть - с добавками), задавая ее форму мощным магнитом с одной стороны и снимая движение с другой стороны.
И еще. Почему не запускать пар в турбину Теслы?
Ртуть - это , несомненно, весьма экологично.
Давно хотел узнать, а в чем преимущества ТТ по сравнению с обычными, лопаточными?