Роторные и пластинчато-роторные, аксиальные двигатели, не ванкели.

Автор ограничивается проектами и реальными двигателями, машинами расширения с коими имел возможность виртуально или вживую ознакомится, а также собственными проектами ДВС/машин. Я имел возможность изучить и другие двигатели от авторов как впрямую так и по Сети в переписке. В частности запала машина Макушенко ОЧЕНЬ необычный двигатель на 4 рабочих объёма всего из 5 подвижных основных частей, в 2000 примерно показывал анимацию работы, потрясающе простая машина. Из особенностей главных что поразило: такому двигателю, ДВС в т.ч., совсем не нужно иметь корпус как в патенте, достаточно нескольких жёстко закреплённых относительно друг друга осей вращения. Также ненужны выпускные клапана.

Как видится машина Макушенко годится для стационарного генератора и требует применения ряда технологий часть коих мои. Как для ДВС так и для машины паровой малогабаритной, например для когенерационных установок квартир и коттеджей.

Юрий Михайлович, я с ним работал в лаборатории Сейсяна в ФТИ, показывал видео его машины там всего 5 подвижных частей и нет корпуса - он динамически образуется самими роторами.

РОТОРНО-ПОРШНЕВАЯ МАШИНА МАКУШЕНКО RU 92 006 194 A

То что было показано на моделированном ролике существенно отличалось от того что было в патенте, отличие было как в простоте так и в числе рабочих камер, динамически образующихся, так например постоянно образующихся 4 камеры вместо одной. Т.е. его система с некоторыми наворотами того что планировал применять для своей по мотивам машины Голубева можно было бы применять без тяжёлых элементов конструкции, в частности было найдено решение вопроса момента входа ротора и динамической герметизации, мною в 1991 году. Стоит отметить отдельно как одно из главных преимуществ машины Юрия Михайловича - его двигатель не имеет-возвратно-поступательныхх движений, т.е. потенциально очень тихий как и сам изобретатель был, светлая ему память, и невибрационный.

 

 

МАШИНА ГОЛУБЕВА

 

(Обратите внимание где печатались патенты - Ужгород  (Унгвар в оригинале, основан западными славянами и венграми) Западная Украина, т.е. всё что не смогли стащить в самом патентном ведомстве, а это чуть больше чем всё, утаскивалось там.)

В чём-то машина Голубева подобна аксиально-поршневым двигателям торпед, они будут описаны ниже, но вместо пластины качается сам блок цилиндров.

Стоит отметить что на машину голубева ещё в 1980 был получен патент США.

На заднем плане на видео испытаний по-видимому шарнира Голубева, видна разобранная машина Голубева, работала как пневмодвигатель, в принципе могла бы применяться и на БелАЗ-ах в рамках мотор-колёс с пневмотрасмиссией и непрерывным генератором давления, рабочее тело с обратным током, замкнутый пневмоконтур, ввиду большого крутящего момента и компактности, но не срослось в Белой Руси:
 

Также интересно одно из последних его запатентованных изобретений - двигательно-движительый комплекс, пригодный для аэросаней и небыстрой воздушной техники, возможно мелких дронов с возможностью висения, как у пустельги:

В целом наследие Владимира Иосифовича - технологический пассив СССР/Беларуси, который так и не превратился в актив, ввиду определённых не решённых им задач, высокой сложности изготвления (печати прецизионной металлом не было да и сейчас 5-координатника прецизионного или специального станка на финишной требует. В частности меня удивляет и я выражал своё недоумение в переписке, общались на ФБ т.е . всё в США известно, зачем городить отдельный генератор для такой машины, тогда как Владимир Иосифович был превосходным электротехником и мог встроить генератор с предельными параметрами в сам ДВС, во всяком случае в версии того что придумал в 1992 у меня именно так и было, правда и было кардинальное отличие - мною были применены решения нигде ранее не применявшиеся в двигателестроении в т.ч. в подобных генераторах на то время с огромными градиентами температур, требовавшими неметаллических сверхпрочных материалов.

Какие-то решения были ранее, в частности вращающися бо цилиндров. Вспоминаем ротативные двигатели "Gnome Monosoupape" зари авиации, имевших весьма интересную и весоэкономящую поначалу конструкцию.

Их можно увидеть вживую в Монино и кажется в Гатчинском музее авиадвигателей.

 

Мой лично двигатель по мотивам машины Голубева 1992/2013гг версия. 

Основной вариант ДВС, хотя позднее нашёл вариант когда он ненужен и используется в стиле Хуго Юнкерса: отдельная камера сгорания с генератором давления рабочего тела, также данный способ годен для анаэробных источников тепла, в частности расплавов солей - в СССР ведущим по обратимым термо и термофотохимическим системам был академик Семёнов, запасаемый КПД сквозной (запасание и отдача) 35% и более что не очень, но зато стоимость некоторых систем всего в первые разы выше на выделяемое тепло стоимости бензина притом что число циклов может доходить с очисткой до первых сотен и это негорючие принципиально вещества, можно тушить огонь (к диверсии, предположительно литиевых батарей на "Лошарике").

Возможно одно из главных отличий именно ДВС и одного из типов с внешним детонационным сгоранием - применяемое топливо. Это очищенный СПГ, жидкий метан, возможно применение жидкого водорода или смесей жидких газов не дающих нагара. Его выбор неслучаен, т.к. он же используется и для охлаждения постоянных магнитов (точка Кюри хоть и высокая но ниже 1200-1300К), так и для некоторых других. Использование динамических эффектов газовой смазки/запирания.

Материал принят ростовая или позднее порошковая спеканием керамика, с сильной анизотропией свойств. В последнем случае возможно вставить нужные системы и она обеспечивает приемлемые уровни теплосопротивлений, терпит огромный градиент температур. Иначе расхода жидкогазового топлива никак не хватит на охлаждение.

В варианте с генератором он встроен в цилиндры и стенки качающегося бока цилиндров. Для крупных ныне применима ВТСП 2 поколения с 300А/см - обмотки очень тонкие, 0,1мм и сам кабель производится в РФ, хотя тут заказное изделие выйдет:

Для термоизоляции применяются решения, найденные мной при работе над вакуумными сендвич панелями в 2009-2011гг. Первоначальные расчётные несколько часов при 2000К удалось довести до сотен, это не для двигателя случай рассчитывался, т.е. без учёта охлаждения фазовым переходом.

К примеру использование моторно-винтовых блоков позволяет создавать дроны с диаметром фюзеляжа порядка 100мм и крейсерской скорости свыше 200м/с, судя по расчётной тяге, до 100кг на высоте 10км при скорости 750 км/ч укладывая их вес в 30 кг пресловутые. Выполнить подобное на металле невозможно. Для наземных/подводных, можно хромоникелевые жаропрочные сплавы с ниобием, подходят с обработкой трущихся частей с целью создания износостойкого покрытия - в начале и конце работы это важно. ПуВРД вылезет и дальность, ресурс куда меньше будет.

 

Ещё одним двигателем-движителем для наземной/амфибийной/подводной в т.ч. для ныряния в болотах жидких техники мной предложенным является двигатель без обычных камеры сгорания и прочего. Меня мучила, в некотором роде, мысль, что нельзя иметь производство надёжного и вездеходного двигателя и движителя вдали от промышленных центров т.е. прямо в той же тундре или в тайге. В дальнейшем также думал о том на чём роботы будут до пространственных решений перемещаться, ноги не всегда адекватны. Пока вариант не без синтеза из получаемого с природных источников, тех же бурых углей/торфа и воды через метан полимерных плёнок и деталей.

Используется тот или иной генератор давления, например детонационный, ресивер (их пока два), рабочее газовое тело и для водных волновой движитель для наземных колесо-гусеница, т.е. когда надо оно едет когда надо ползёт, изменяя в раз 10 площадь опорной поверхности ввиду возможности помимо приведения его в движение иметь и постоянно регулируемый поддув в камерах. Фишка в том что это всё можно выполнить без применения высокотемпературных материалов, работает давление детонационной волны а не обычное тепловое расширение, поэтому конструкция может быть выполнена например из некоторых пластиков. Также ввиду определённых параметров возможно превращение оной гусеницы/колеса в некое подобие гребного, простые опыты на проверку качественную наличия ожидаемых эффектов в начале этого и в прошлом году провёл.

 

Аксиально-поршневые двигатели

 

Одним из первых кто предложил аксиально-поршневой ДВС был Smallbone, о нём есть статья на топваре. Посему опущу его описание.

Позднее появились разные аксиально-пластинчатые ДВС и машины расширения,

Силовая установка по мотивам немецких относительно современной торпеды УГСТ, подробнее по ней и ДВС: http://nevskii-bastion.ru/ugst-torpeda/

Что-то есть Центральном Военно-Морском музее в Санкт-Петербурге. Насколко они выставлены после переезда из здания Биржи (должны были отдать всю Новую Голландию под оный музей, там высочайшего мирового класса коллекции живописи, крупных моделей судов, оружия) - вопрос.

Из дальнейших модификаций подобных двигателей, кстати ближе к оригиналу Смаллборна, можно отметить "революционный", "инновационный" ДВС Дика. То что лет за 100 до него был получен патент никого не смущает.

Двигатель аксиально-поршневой "Duke" 

К наиболее важным особенностям помимо компактности можно отнести очень низкий уровень вибраций, из тех что выпускается сравнимо разве с многороторными ванкелями по ним:
 

К слову, сейчас есть вариант 5-цилиндровый для мототехники, дорог, малый ресурс, но компактен:

Сейчас он уже 4-тактный и с впрыском топлива. Полагаю реальная мощность в пределах 65-100кВт, что годно для скоростного дрона с диаметром корпуса менее 300мм.  Шла разработка 300кВт двигателя с удельной мощностью 3кВт/кг, что сравнимо с лучшими ванкелями форсированными.

"Performance potential for a "next generation" Duke offers a prospect of naturally aspirated 3.0Ltrs developing 300 kW operating at 8000 rpm from a 100 kg dressed engine (approx 80kg bare engine block). This next generation 3.0Ltr /300kW and 3kW/kg, long engine block would also fit in an 80L packing crate."

Вместо клапанов обычных, если я правильно понял - ездящее кольцо, видна работа коллектива разработчиков по формированию потоков топливно-воздушной смеси в цилиндрах:

 

Обращает малый занимаемый объём и прежде всего сечение, которое намного меньше ванкеля или неотработанного Фольксвагеновского ДВС(дизель) OPOC Хофбауэра (Prof. Peter Hofbauer), у них также порядка 3кВт/кг в пределе, что очень интересно для скоростных подводных, привет торпедам и воздушных дронов. 3000ч если смогут обеспечить моторесурс вполне приемлемо, для военных применений если себестоимость невысока и сотен часов хватает - риск потерять довольно крупную, диаметр фюзеляжа 400мм машину выше. К примеру, применение конкретно такого ДВС позволяет создать летающий на 750км/ч, кратковременно и у земли, дрон/КР с винтами противовращения. Крейсерская свыше 650км/ч на высоте. Для сравнения, такой же мощности ванкель R13 позволяет иметь внешний диаметр не менее 620-650мм против 400-450мм, если данный проект будет успешным, что радикальным образом сказывается на лобовом сопротивлении. ДВС легко можно сделать малозаметным по ИК, а вот ГТД и дороже и имеет здоровенный "факел" видимый о спутника/высотного дрона наблюдения. Кроме того такой ГТД будет всегда проигрывать ДВС по экономичности при равной (600кВт суммарно) общей мощности установки и если время полёта более 3-4 часов выигрыш в весе не даст выигрыша по дальности полёта КР или дрона.

- весьма интересный с направленным движением поршней двигатель:

Видно живое развитие идей двигателя выдающегося Инженера 19-20вв Хуго Юнкерса - его серийные авиадизеля Jumo-205 ставились на и самолёты.

Позднее в СССР их на УССР приспособили как танковые дизеля, кстати весьма капризные, ча не понимали того что Юнкерс знал в 19 веке ещё, хотя и компактные по высоте.

Вместе с тем в двигателе на анимашке видно что будет большая вибрация по сравнению с настоящими аксиальными двигателями, а не закошенными под них.

То же, высокий уровень вибраций и в двигателях по схеме Баландина, привожу их целый ворох из разных стран, "баландоиды", часть вполне себе работает в железе. Отличается от обычных оппозитников компактностью и меньшей массой, что интересно для авиации но не там где сечение и вибрации критичны, не для скоростных машин.

https://diyhangout.top/s/BALANDIN-ENGINE-MODEL/

Так выглядит модель 8-цилиндрового ДВС:
 

 

Машина Швецова, на момент подачи патента - руководителя КБ завода "Мотор", того самого Аркадия Дмитриевича, на ДВС которого летали лучшие советские самолёты в ВОВ, в частности лучший советский истребитель 1 половины ВОВ И-185, Ла-7 и до сих пор АН-2 летает, патент 1923 года, в чём-то смахивает на смесь усложнённой винтовой машины расширения и турбовинтового двигателя, в частности парогазовой турбины Кузьминского, разработанной в интересах флота Российской империи.

http://patents.su/7-2901-rotativnaya-mashina.html

Принципиально интеерсно то что нет возвратно-поступательного движения рабочих камер ито что предлагал выдающийся конструктор-двигателист, суд по данным сего патента не реализовавший себя.

Приходилось видеть видео где люди показывали сходную конструкцию уже как свою, по-видимому не зная о прототипе.

 

ВИНТОВАЯ ПАРОВАЯ МАШИНА

Отдельно приведу  вариант использования винтового компрессора как паровой машины - в РФ имеется мелкосерийное производство - делали на как минимум паре предприятий, мощности 0,25-2,5МВт механической установленной на валу. Машина имеет большой потенциал как для подводной техники так и для солнечной энергетики, систем ко- и тригенерации коттеджных/поселковых, флота ввиду технологичности при применении отливки из пластика, того же PEEK и более термостойких.

Ну во-первых кому как а мне это красивым видится и компактным, потенциально вес можно в 5-8 раз снизить возможно при тех же мощностях и ресурсе в 25-50тысяч часов до капремонта.

Смахивает внешне на винтовые компрессора крупных чиллеров и детандер-компрессора для переработки природного газа.

Принцип работы прост:

 

Видео котельной с небольшой ПВМ, хорошо видно несоответствие её скромных габаритов и арматуры, генератора.

Важно что работать она может на других рабочих телах, в т.ч. "питаясь" низкопотенциальным теплом  вечной мерзлоты при добычи ископаемых выбрасываемым, на дельте 50-70 градусов и на геотермальных источниках, например в Красном море на дне  дельта та же всего в 50м друг от друга. А есть ещё рифтовые зоны океанов - там океан энергии для АНПА (автономных подводных необитаемых аппаратов)  глубоководных, условно пелагических.

Стоит отметить что двухвальный не единственный вариант, если важно сечение есть подобные паровинтовые установки,  конусно-винтовая турбина, но насколько в них больше будет сопротивление прокручиванию вала - вопрос:

 

Одним из инициаторов развития в СССР паровых винтовых турбин был выдающийся изобретатель автор "цирка" Гроховский, приведено в его статье в "Техника - молодёжи" апрель 1939, страница 55-57:

Показано мотор-колесо с паровой винтовой турбиной внутри. То что предлагал Гроховский не имел высокого КПД но можно было довести идею до приемлемых значений эффективности. Уже были турбина Теслы и вышеупомянутый двигатель Швецова, другие модели, существовал винтовой компрессор и такие вещи были пригодны для карьерной техники, подводных лодок с анаэробными источниками тепла идля многого другого.

 

 

Главной побудительной силой написать сию статью стало невозможность реализовать свой ДВС/машину с одной стороны, недостаток времени - прошло уж почти 30 лет как придумал и концентрация усилий на вещах, как мне представляется, более важных, для людей в т.ч. Время обычной истории заканчивается. Пора подводить итоги по существовавшей технике людей.

 

Вся изложенная информация и текст, кроме цитируемого, создан Лебедевым Владиславом Анатольевичем (c)

Все картинки и видео принадлежат авторам соответствующих изобретений, если не переданы ими в собственность фирмам и приведены для пояснения мыслей.

#машинаМакушенко, #машинаГолубева, #детонационнаяпневмотрансмиссияЛебедева, #двигательДюка, #аксиальнопоршневойдвигатель