РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ КАШЕВАРОВА "РДК-21" Российский патент 1999 года по МПК F02B53/00 

Роторный двигатель РДК-21 относится к энергетической технике и может быть применен в качестве двигателя для транспортных и для стационарных машин.

Аналогом и прототипом РДК-21 является "Роторный двигатель Кашеварова РДК" по патенту N 2075614, опубликованному в Бюл. N 8 Роспатента Р.Ф.

РДК-21 заявлен мной с целью увеличения КПД и удельной мощности РДК и технологичности его изготовления путем улучшения его конструкции за счет использования тепла выхлопных газов, уменьшения длины газоводов, выполнения цилиндрической поверхности статоров круговой, уменьшения массы и поверхности роторов, переноса дверцы из ротора в статор, улучшения механических условий вращения дверцы с помощью специального механизма ее вращения, помещенного в своей картерной коробке с машинным маслом; устройством теплообмена использующего тепло выхлопных газов для превращения воды в пар, охлаждения паром высоких параметров дверцы, статора и ротора, соприкасающихся с раскаленными газами сгоревшей топливной смеси, введения диафрагмы камеры сгорания, вращающейся вокруг нее; установки в средней части камеры сгорания теплоинерционной спирали, позволяющей использовать все виды жидкого (например, дизельного) и газообразного топлива, а также упростить и ускорить запуск РДК-21 при любой температуре наружного воздуха (вплоть до -50^oC).

Все эти улучшения конструкции РДК по патенту N 2075614 (в дальнейшем этот РДК буду обозначать как "РДК-1") являются в той или иной степени существенными отличиями РДК-21 от РДК-1.

РДК-21 вместе с тем имеет также еще весьма существенные общие конструктивные решения с РДК-1, направленные на создание целой серии конструкций роторных д. в.с. (от РДК-1 до РДК-21) более высокого уровня по технико-экономическим характеристикам, чем современный уровень создания, как поршневых и роторных д.в.с., так и всех других тепловых двигателей, работающих на использовании жидкого и газообразного углеводородного топлива.

РДК-21 с РДК-1 имеют следующие общие конструктивные свойства: одну камеру сгорания, обеспечивающую топливной смесью несколько камер расширения одной секции, имеющая жаростойкую теплоизоляцию внутренней поверхности, ввод в камеру сгорания углеводородного топлива и воздуха, сжатого компрессором до заданного давления, несколько камер расширения, каждая из которых образована поверхностями статора, ротора и дверцы; оси вращения роторов имеют шестерни, находящиеся в зацеплении с шестернями клапанов паровой камеры через сателлитные шестерни и с шестерней, установленной на рабочем валу двигателя, а также с шестерней диафрагмы.

РДК-21 по сравнению с РДК-1 имеет на 15-20% больший КПД за счет использования тепла выхлопных газов и в 2-3 раза большую удельную мощность за счет большего КПД, лучшей конструкции и работы дверцы, меньшего расстояния для движения газов сгоревшей топливной смеси от камеры сгорания до камеры расширения, меньшей в 2 раза стоимостью изготовления и эксплуатации при равной мощности, возможностью использования для работы не только газообразного, но и любого жидкого углеводородного топлива.

В данной заявке представлен РДК-21, состоящий из двух секций, однако РДК-21 может иметь от одной до нескольких секций в зависимости от требуемой мощности и наилучшей компоновки с рабочей машиной, для которой он используется в качестве д.в.с. Преимущество двухсекционного РДК-21 перед односекционным состоит в лучшей компенсации инерционных нагрузок эксцентрично установленных вращающихся устройств (например, механизмов вращения дверцы), большей плавностью вращения рабочего вала и лучшей компактности всего РДК-21, имеющей большое значение для применения РДК-21 в качестве д.в.с. в транспортных машинах, лучшего использования тепловых отходов в теплообменниках в двухсекционном РДК-21, чем в односекционном РДК-21, а следовательно, и с лучшими технико-экономическими характеристиками.

Устройство и работа двухсекционного РДК-21 поясняется чертежами, где на фиг. 1 дано поперечное сечение РДК-21 по А-А на фиг. 3, на фиг. 2 - сечение по Д-Д на фиг. 3, на фиг. 3 - сечение по Б-Б на фиг. 1, на фиг. 4 - сечение по В-В на фиг. 1, на фиг. 5 - сечение по Г-Г на фиг. 4, фиг. 6 - развертка цилиндрической поверхности диафрагмы.

РДК-21 имеет в каждой секции по шесть статоров 1, шесть роторов 2, оголовник 3 с общим корпусом 4 двух секций, объединяющим все статоры 1 секций, рабочий вал 5 - общий для двух секций, шесть валов 6 вращения роторов 2, каждой секции установленных в торцевых стенках 7 статоров 1, шесть дверц 8 с осями их вращения 9, на которых они жестко закреплены, шесть механизмов вращения дверц 8, установленных в картерных коробках 10 на торцевых стенках 7 статоров 1 между первой и второй секциями, газоводы 11, соединяющие камеру сгорания 12 оголовника 3 с камерами расширения 13 и с камерами выхлопных парогазов 14, образованными поверхностями статора 1 ротора 2 и дверцы 8, камеры-теплообменники 15 выхлопного парогаза, в каждой из которых установлен патрубок 16, предназначенный для перегрева пара, поступающего в него из первого теплообменника (не показан), через кольцевую трубку 17. В первый теплообменник вода под давлением в 150-200 атмосфер поступает от насоса в змеевик теплообменника, в котором он, получая тепло от выхлопного парогаза, превращается в пар с температурой в 300^o-350^oС. В кольцевой трубе 17 и в патрубках 16 пар нагревается до 400^o-450^o от выхлопного парогаза, поступающего из камеры 15 в кольцевую камеру 18 и далее через патрубок 19 в первый теплообменник.

Патрубок 16 проходит через камеру 15, общей для первой и второй секции РДК-21, и при выходе его через торцевую стенку общего корпуса 4 соединяется с меньшим по диаметру, но имеющим хорошую теплоизоляцию патрубком 20, который по кратчайшему расстоянию подсоединен к паровой камере 21 второй секции РДК-21. Паровая камера 21 подсоединена с помощью патрубка 22 к паровой камере 23 первой секции РДК-21. В паровых камерах 21 и 23 пар, охлаждая стенки камер 12 и 13 и газоводов 11, нагревается до 400^o-500^oС и через периодически открывающиеся клапаны 24 выходит в камеры расширения 13, увеличивая КПД и мощность РДК-21.

Патрубок 16 установлен в выхлопной камере 15 с помощью радиаторной пластины 25 против окна 26, соединяющего камеру 15 с камерой выхлопного парогаза 14.

Камера сгорания 12 имеет два воздуховода 27, соединяющие торцевые конусные стороны 28 камеры 12 с компрессором, поставляющим в камеру 12 сжатый воздух, заданного давления; клапаны 29, перекрывающие входные отверстия воздуховодов в камеру 12; форсунки 30, поставляющие жидкое или газообразное топливо по трубкам 31, соединяющим форсунки 30 с топливным насосом, и перекрытыми клапанами 32, управляемыми компьютером; электротеплоинерционную спираль 33, установленную в средней части камеры 12 на ее цилиндрическом корпусе 34, прорезанным по образующим его цилиндрической поверхности окнами 35, соединяющими камеру 12 с газоводами 11. Электроспираль 33 подсоединена проводом 36 в электроцепь, проходящую через аккумулятор и компьютер, управляющий работой электроспирали 33. В электроспираль 33 вмонтирован температурный электродатчик, определяющий ее температуру и сообщающий ее в компьютер. Воспламенение топливной смеси производится в результате попадания микрокапель жидкого топлива (например, дизельного), выпускаемого через форсунки 30, на раскаленную электроспираль 33.

Впуск в камеру 12 газообразного топлива, например сжиженного газа, производится либо через форсунки 30, либо через патрубок (не показан), установленный коаксиально в конусной части 28 камеры 12 непосредственно перед клапаном 29. В случае использования газового топлива воспламенение топливной смеси производится с помощью электросвечь 37.

Камера 12 соединена газоводами 11 с камерой расширения 13 окнами 35, перекрываемыми цилиндрической диафрагмой 38 с окном 39, равным окну 35 по образующей ее цилиндрической поверхности и большим на 10^o-20^o по ее дуге. Диафрагма 38 вращается вокруг геометрической оси цилиндрической поверхности 34 камеры 12 с помощью шестерни 40, находящейся в зацеплении с сателлитной шестерней 41, установленной на оси вращения 42, на противоположном конце оси вращения 42 установлена вторая шестерня 43, находящаяся в зацеплении с шестерней 44, установленной на оси вращения 45 клапана 24. На оси 45 установлена также шестерня 46, находящаяся в зацеплении (фиг. 2 и 3) с сателлитными шестернями 47 и 48. Сателлитная шестерня 47 находится в зацеплении с шестерней 49 рабочего вала 5, а сателлитная шестерня 48 находится в зацеплении с шестерней 50 вала 6 ротора 2.

Клапаны 29 камер 12 смежных секций соединены осью вращения 51 с шестерней 52, находящейся в зацеплении с шестерней 43 оси вращения 42 ротора масляного насоса 53, подающего масло по маслопроводам 54 от масляной ванны 55 к форсункам 56, создающим моросящий масляный дождь в камере 10. Благодаря масляному дождю трущиеся поверхности рычагов 57 и шаблонов 58, воспринимающих на себя давление газов на дверцы, обильно смазываются маслом, существенно снижающим потери на трение между этими поверхностями и их износ. Масляной смазкой обеспечиваются также шестерни 43, 44 и 52, установленные в картерной коробке 10. Аналогичное устройство смазки установлено в картерной коробке 59 (фиг. 2) для смазки находящихся в ней шестерен.

На фиг. 3 даны в увеличенном виде сечение по Е-Е и по Б-Б левой части оголовника 3 первой и второй секции РДК-21. На сечении Е-Е показаны сателлитные шестерни 60, находящиеся в зацеплении с шестерней 40 диафрагмы 38 и воспринимающие на себя одностороннее давление ведущей шестерни 41 на шестерню 40. В результате наличия шестерен 60 обеспечивается центрирование шестерни 40 при ее вращении.

Клапан 29 имеет отверстие 61 в виде колена, обеспечивающее проход сжатого воздуха из патрубка 27 в камеру 12 один раз при каждом обороте вала 5. С этой целью установлена кольцевая перегородка 62, окружающая клапан 29 и препятствующая выходу газов из камеры 12 при смещении верхней части колена 58 относительно патрубка 27, которое будет перекрыто кольцевой перегородкой 62 с окном 63.

Клапаны 29 смежных секций соединены осью вращения 51, на которой установлена шестерня 52.

Ротор 2 имеет ребра жесткости 64 и пластинчатую пружину 65, перекрывающую зазор между статором 1 и ротором 2. Аналогичные ребра жесткости и пластинчатую пружину 66 имеет дверца 8. Пружина 66 перекрывает зазор между дверцей 8 и цилиндрической поверхностью ротора 2 во время ее скольжения до уступа 67 ротора 2. Поверхности камеры 1+, газоводов 11, дверцы 8, статора 1 и ротора 2, соприкасающихся с раскаленными газами сгоревшей топливной смеси, покрыты жаростойкой теплоизоляцией 68, изображенной крестообразной штриховкой.

Рычаг 57 имеет внутренний радиус кривизны цилиндрической поверхности 69, равный радиусу кривизны цилиндрической поверхности 70 шаблона 58. Рычаг 57 и шаблон 58 изготовляют с таким расчетом, чтобы они обеспечивали постоянство малого зазора между дверцей 8 и цилиндрической поверхностью ротора 2, перекрываемого пружиной 66 при рабочем ходе ротора 2. Рычаг 57 скользит своим свободным концом в виде площадки, плоскость которой проходит через ось 9 его вращения, по цилиндрической поверхности шаблона 58, прижимаемый к ней давлением газа на дверцу 8, которое полностью передается через ось 9 от дверцы 8 и от него на шаблон 58. Каждый шаблон 58 имеет тонкий диск, соединяющий широкий обод шаблона 58 с его втулкой, установленной на оси вращения ротора 2.

После соскальзывания пружины 66 с уступа 67 дверца 8 движется к отверстию 71 газовода 11 для его перекрытия в момент времени, когда закончится продувка сжатым воздухом камеры 12 и газовода 11 и начнется заполнение камеры 12 и газовода 11 сжатым воздухом до давления, заданного компрессором.

Шесть роторов 2 установлены на осях 6 в смежных секциях так, что их рабочие плоскости 72 находятся друг к другу под углом, равным 360^o, деленное на число секций в РДК-21. В каждой секции плоскости 72 роторов 2 установлены под углом α , равным 360^o, деленному на число роторов 2 в секции, и возрастающим от направления на ось 9 по ходу роторов 2. Оси 9 вращения дверцы 8 и рычагов 57 каждой секции не соединены друг с другом и между их торцами имеется зазор, обеспечивающий независимость вращения этих осей, установленных в каждой секции. Ось 6, на которой установлены роторы 2 и соответствующие им шаблоны 58 двух смежных секций, общая для двух секций.

Работа РДК-21 и его эффективность.

Пуск РДК-21 производится включением в электроцепь аккумулятора электротеплоинерционной спирали 33 на 10-20 сек, необходимых для ее разогрева до температуры выше температуры воспламенения жидкого топлива, подаваемого в форсунки 30 топливным насосом на спираль 33 через 10-20 сек после ее включения. Во время разогрева спирали до заданной температуры включается компрессор для подачи сжатого воздуха в камеру сгорания, стартер для вращения рабочего вала (через муфту сцепления), масляный насос и водяной насос для подачи воды в трубочку 17 первого теплообменника и уже через 20-30 сек после начала пуск (т.е. с включением спирали 33) отключается стартер, и к рабочему валу 5 через муфту сцепления подключается вал рабочей машины. Пуск РДК-21 производится автоматически компьютером с учетом температуры наружного воздуха, свойств топлива (октанового числа и температуры его воспламенения), которые предварительно вводятся в компьютер.

Работа РДК-21 может производится в установившемся рабочем режиме с наибольшим КПД и мощностью в стационарных машинах, например, на ТЭС или заводах с постоянным по величине крутящим моментом рабочего вала с последовательной подачей во все газоводы продуктов сгоревшей топливной смеси, образованной при оптимальном избытке воздуха и его давлении для получения наибольшего КПД двигателя. В этом случае работа двигателя производится в следующем порядке - открывается клапан 29 впуска в камеру сгорания сжатого воздуха по патрубку 27, подсоединенному к компрессору, начинается продувка и заполнение сжатым воздухом камеры 12 и газовода 11 через открывающееся окно 39 диафрагмы 38, при еще не успевшей плотно закрыться дверцы 8, перекрывающей окно 71 в камеру расширения 13. В следующий момент времени, равный 1/6 времени оборота диафрагмы 38, изображенный на фиг. 1 в виде положения дверцы 8, перекрывшей окно 71 в статоре, обозначенном I, полностью открывшегося диафрагмой 38 окна 35 в газовод 11, с заполнением сжатым воздухом камеры 12 и газовода 11 через окно 35. В этот же момент происходит впрыск топлива через форсунки 30 на спираль 33 и воспламенение топливной смеси в камере 12 и частично в газоводе 11. Таким образом газовод 11 увеличивает объем камеры 12 до дверцы 8. Под воздействием высокого давления, образовавшегося в результате воспламенения топливной смеси, дверца 8 стремительно открывается, создавая проход газов сгоревшего топлива в камеру расширения. При этом сила давления газов на плоскую поверхность 68 ротора 2 создаст крутящий момент ротора 2, передаваемый на его вал 6. В этот второй момент времени, отображенный на статоре IV, плоскость 68 ротора повернется на 60^o и в камеру 13 начнет поступать пар высоких параметров из паровой камеры 23 через открывшийся клапан 24, поддерживая высокое давление парогаза на ротор 2. В этот второй и последующие моменты времени газовод 11 работает совместно с камерой расширения 13, увеличивая ее полезный объем (литраж). В этот же второй момент времени окно 39 диафрагмы 38 начнет открывать окно 35 в газовод 11 статора II и воздух, поступающий в камеру 12 через открывающийся клапан 29 произведет продувку камеры 12 и газовода 11 до того момента времени, как дверца 8 перекроет окно 71 под воздействием рычага 57, скользящего по цилиндрической поверхности шаблона 58. В этот второй момент времени произойдет поворот диафрагмы 38, дверцы 8 и ротора 2, который произошел в первый момент времени для статора I с воспламенением топливной смеси в камере 12 и ее выходом во время стремительно открывающейся дверцы 8 в камеру 13. В следующий третий момент времени в статоре V закроется клапан 24, а в статоре III произойдет повторение того, что было в статоре II во второй момент времени или в статоре I в первый момент времени.

Так будет происходить работа РДК-21 во все последующие моменты времени, в которые камера 12 будет поставлять газы сгоревшей топливной смеси в камеры 13 по ходу вращения окна 39 диафрагмы 38. При этом РДК-21 будет работать с максимальной мощностью, обусловленной максимально допустимой скоростью вращения рабочего вала 5 двигателя. Уменьшение мощности двигателя без существенного уменьшения его КПД может производиться путем пропуска через один и даже два момента времени подачи топлива в форсунки 30, а также путем уменьшения скорости вращения рабочего вала 5. Пропуск в подаче топлива через форсунки 30 в камеру 12 производит компьютер. При этом в случае необходимости, исходя из показаний электродатчика температуры спирали 38, компьютер может кратковременно включить электроподогрев спирали 33.

Последовательность согласованной работы диафрагмы 38, клапанов 29 и 24, дверцы 8 и ротора 2, а также рычага 57 и шаблона 58 жестко определена взаимным зацеплением шестерен 47, 48, 49, 50, 40, 41, 43 и 52.

Ориентировочную оценку эффективности работы, характеризуемую технико-экономическими показателями РДК-21, начнем с определения его КПД как главной характеристики д. в.с. по тепловым потерям, допускаемым при его работе. Основные потери РДК-21 - это потери тепловой энергии парогаза, выходящего из теплообменника в выхлопную трубу. Если принять, что парогаз выходит с температурой 100^oС, то при температуре рабочей фазы сгоревшей топливной смеси, равной 2500^oС и при потере скрытой теплоты парообразования пара, входящего в парогаз, эти потери не превысят 10%. Затраты энергии на приведение в действие компрессора и водяного насоса, учитывая, что большая часть этой энергии сжатого воздуха и давления пара используются для увеличения мощности и КПД РДК-21, можно принять равными 10%. Затраты энергии РДК-21 на внутреннее трение его деталей, а также на утечку тепла через теплоизолированный корпус его секции и на вспомогательные устройства не превысят 5% вырабатываемой им механической энергии.

Итого общие затраты энергии РДК-21, квалифицированные как потери, равны 25%. Следовательно, его КПД может быть равен 75% (при соответствующем качестве изготовления РДК-21). Такое значение КПД превосходит КПД д.в.с. в 2 раза даже при их работе без изменения нагрузки, создаваемой работой машины, использующей д.в.с. в качестве двигателя. Если учесть, что дизельный п.д.в.с. при работе на автомобиле, например, типа КамАЗ имеет при переменной нагрузке, связанной с нормальной эксплуатацией грузового автомобиля, средний - эксплуатационный КПД, равный 20%, а РДК-21 и при работе в таком же режиме имеет КПД, равный 70%, то реальное превосходство РДК-21 над дизельным двигателем внутреннего сгорания, установленным на автомобиле, будет уже не в 2 раза, а в 3,5 раза.

Второй по значению характеристикой как п.д.в.с., так и РДК является удельная мощность особенно при установке д.в.с. в качестве двигателя на подвижной платформе (автомобиль, трактор, военная машина и др. транспортные машины). Для ориентировочной оценки этой характеристики определим объем камер расширения РДК-21 в сравнении с объемом камер расширения п.д.в.с. дизеля 44 12/14 (СМД-14), имеющим равную массу, например, изображенным в поперечном и продольном разрезах в приложении 1 к данной заявке. Чертеж этого дизеля заимствован из книги "Двигатели внутреннего сгорания" А.С.Орлин и др. изд. "Машиностроение", Москва, 1970 г, стр. 270-273 и выполнен в масштабе, при котором его масса будет равна массе одной секции РДК-21, изображенного на фиг. 1 и 3 с учетом того, что удельная масса (т.е. масса в единице объема д. в. с. ) у дизеля СМД-14 в 1,5 раза больше, чем у РДК-21. Тогда получим, что диаметр цилиндра дизеля равен 1,9 см, ход поршня равен 1,9 см• 140 мм/120 мм = 2,2 см, и объем камеры расширения одного цилиндра равен 6,23 см³ и четырех цилиндров 25 см³. Объем камеры расширения 13 одного статора РДК-21, с учетом входящего в камеру расширения газовода 11, равен 133 см³ и шести камер расширения одной секции с газоводами РДК-21 равен 798 см³, т.е. больше в 798 см³: 25 см³ = 32 раза. За два оборота рабочего вала РДК-21 литраж камер расширения удвоится, соответственно удвоится и превосходство РДК-21 перед данным дизелем и станет равным 64 раза. С учетом того, что КПД РДК-21 в 2 раза больше КПД дизеля, получим превосходство РДК-21 над дизелем по удельной мощности большим в 128 раз!!! Это превосходство РДК-21 над дизелем более чем в 6 раз превосходит ту величину превосходства (в 20 раз), которая указана в начале данной заявки и является убедительным доказательством достоверности ранее указанной характеристики удельной мощности РДК-21, а также больших возможностей повышения этой характеристики.

Конечно в вышеизложенном ориентировочном расчете удельной мощности РДК-21 могли быть допущены какие-то неточности, но полученное превосходство РДК-21 над дизелем по удельной мощности более чем в 100 раз впечатляет и может служить обоснованием целесообразности изготовления образцов РДК-21 для различного применения, их испытания и организации промышленного производства РДК-21 взамен ныне используемых п.д.в.с.

Существенным фактором стоимости производства д.в.с. являются допуска, с которыми необходимо изготовлять основные детали д.в.с. Допуска на изготовление цилиндров, роторов, рычагов, шаблонов и дверц для РДК-21 в несколько раз больше, чем для изготовления цилиндров, поршней и кривошипно-шатунного механизма дизеля равных размеров. Следовательно, изготовление РДК-21 равных размеров с дизелем будет значительно дешевле, а изготовление равной мощности РДК-21 с дизелем будет более чем, в 100 раз дешевле чем изготовление дизеля.

В любом д.в.с. по его продольному и поперечному сечениям хорошо просматривается степень совершенства его конструкции. Если главной частью д.в.с. являются его камеры расширения и сгорания, то и на продольном и поперечном разрезах д.в.с. эти части д.в.с. - эти камеры должны занимать главную часть чертежа, а все вспомогательные устройства, необходимые для работы камеры сгорания - где химическая энергия топлива превращается в давление и температуру сгоревшей топливной смеси и камеры расширения - где давление и температура газа превращается в механическую энергию вращения рабочего вала, должны занимать второстепенное и меньшее место по сравнению с камерой сгорания и расширения. Сравнением вышеупомянутых сечений дизеля и РДК-21 наглядно показана реализация этого принципа устройства д.в.с. С этим принципом в неразрывной связи находится и другая зависимость - чем больше удельная масса д.в. с. (т.е. отношение массы к объему д.в.с.), тем меньше его удельная мощность, т.к. меньшее пространство двигателя занято полезным объемом камер сгорания и расширения и большая часть этого пространства занято массой металла д.в.с. и его вспомогательных устройств.

Главным следствием больших по объему камер сгорания и расширения по отношению к вспомогательным устройствам и явилось столь большое преимущество РДК-21 перед дизелем по характеристике удельная мощность.

Важнейшей характеристикой д. в. с. является длительность эксплуатации двигателя (его ресурс работы) и количество механической энергии, которое он может выработать за весь срок его эксплуатации. РДК-21 имеет лучшее устройство смазки, чем дизель, меньшее трение деталей в результате отсутствия кривошипно-шатунного механизма, преобразовывающего возвратно-поступательное движение поршня во вращательное коленчатого вала, меньше ударных и знакопеременных инерционных нагрузок, меньшее воздействие высоких температур на металлические детали в результате покрытия их в РДК-21 жаростойкой термоизоляцией. Указанные преимущества РДК-21 перед п.д.в.с. позволяют утверждать, что срок эксплуатации РДК-21 увеличится по сравнению со сроком эксплуатации дизеля в 2-3 раза, и за этот срок РДК-21, равной стоимости с дизелем, сможет выработать в 200-300 раз больше кВт-ч механической энергии, чем дизель. В соответствии с этим в 100-300 раз уменьшатся и амортизационные затраты на РДК-21 по сравнению с амортизационными затратами на дизель.

Установка РДК-21, например, на аэробус может удвоить прибыль от его эксплуатации за счет меньшей более чем в 10 раз массы двигателей, за счет в 2-3 раза большего КПД РДК-21 и, следовательно, в 2-3 раза меньшей массы топлива на рейс той же дальности полета и с соответствующим увеличением массы транспортируемого груза, меньшей в 2-3 раза стоимости топлива, затрачиваемого на рейс, меньшей стоимости двигателей и их амортизации. В случае использования РДК-21 в авиации целесообразно в теплообменник вводить не воду, а воздух, сжатый дополнительным компрессором до 50-60 атм.

Аналогичные преимущества эффективности будут получены на любых подвижных и стационарных устройствах при замене применяемых в настоящее время двигателей на РДК-21.

Существенным преимуществом РДК-21 перед д.в.с. и другими двигателями, использующими углеводородное топливо, является в 2-3 раза меньший выброс отравляющих веществ в атмосферу на каждый кВт-ч выработанной механической энергии, а также меньшее потребление горюче-смазочных материалов на получение того же количества энергии, меньшее потребление металла на производство д.в.с. той же суммарной мощности.

Изобретение относится к энергомашиностроению и позволяет повысить удельную мощность двигателей внутреннего сгорания. Двигатель имеет две секции, в каждой из которых установлена одна камера сгорания и 6 статоров с роторами, дверцами и механизмами их вращения. Камера сгорания имеет патрубки ввода топлива и сжатого воздуха от компрессора, а также диафрагму с окном для прохода газов сгоревшего топлива в камеры расширения шести статоров и роторов. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Роторный двигатель, содержащий в одной своей секции статоры, роторы, установленные в статорах на осях вращения, с которыми жестко соединены шестерни, находящиеся в зацеплении с шестерней, установленной на рабочем валу двигателя, дверцы по числу роторов, каждая из которых образует со статором и ротором камеру расширения и камеру выхлопных газов, одну камеру сгорания на все камеры расширения секции, соединенную цилиндрическим клапаном в заданной последовательности, поочередно с каждой из камер расширения секции, и соединенную с компрессором, поставляющим в нее сжатый воздух, и с источником углеводородного топлива, систему управления клапанами, необходимыми для работы двигателя, механизма работы дверцы, отличающийся тем, что как минимум имеет две секции с несколькими статорами и роторами в каждой секции, первый теплообменник, в котором выхлопной парогаз обменивается теплом с водой, закачиваемой в его змеевик водяным насосом, при этом конец трубы этого змеевика подключен к кольцевой трубе, установленной в кольцевой камере выхлопного парогаза, от которой отходят патрубки в камеры выхлопного парогаза, от которой отходят патрубки в камеры выхлопного парогаза, подсоединенные к паровой камере первой секции, которая, в свою очередь, соединена патрубком с паровой камерой первой секции, в паровой камере каждой секции установлен оголовник с камерой сгорания цилиндрической формы и с диафрагмой, имеющей общую геометрическую ось своей цилиндрической поверхности с цилиндрической поверхностью камеры сгорания, камера сгорания имеет окна в каждый газовод, соединяющий ее с камерой расширения, образованной поверхностями статора, ротора и дверцей, к торцевым отверстиям камеры сгорания подведены патрубки от компрессора и от топливного насоса, в камере сгорания установлена электротеплоинерционная спираль и форсунки, через которые на эту спираль периодически впрыскивается жидкое топливо, диафрагма имеет одно окно, соединяющее во время ее вращения камеру сгорания с газоводами, паровая камера имеет клапан, через который пар высоких параметров периодически поступает в камеру расширения, между торцевыми стенками статоров смежных секций установлена картерная коробка с устройством масляной смазки, находящихся в ней механизмов вращения дверц, а на одной из противоположных стенок статоров одной секции установлена картерная коробка с устройством масляной смазки шестерен, установленных на рабочем валу двигателя, на осях вращения роторов и клапанов паровых камер и находящихся между собой в зацеплении с помощью сателлитных шестерен, поверхности камеры сгорания, газоводов, статоров, роторов и дверц, соприкасающихся с раскаленными газами сгоревшей топливной смеси имеют жаростойкое теплоизолирующее покрытие, камера выхлопного парогаза статора соединена окном с камерами выхлопного парогаза теплообменников, диафрагма имеет шестерню, находящуюся в зацеплении с шестерней клапана паровой камеры через сателлитные шестерни. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что механизм вращения дверцы передает через ось ее вращения на рычаг давление парогаза на дверцу, а рычаг передает это давление площадкой своего свободного конца на цилиндрическую поверхность обода шаблона, установленного на оси вращения ротора, при этом цилиндрическая поверхность обода шаблона имеет такую кривизну, которая обеспечивает постоянство малого зазора между дверцей и цилиндрической поверхностью ротора, перекрытого пластинчатой пружиной, установленной на крае дверцы. 3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что механизм смазки, установленный в картерных коробках на торцевых сторонах роторов первой секции, имеет в нижней части картерных коробок ванну с машинным маслом, в верхней части коробок форсунки, создающие масляный дождь, под воздействием масляного насоса, соединенного маслопроводом с форсунками и с машинным маслом, стекающим в ванны. 4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что его статоры образованы круговой цилиндрической поверхностью, а ротор меньшего объема и массы имеет пластинчатую пружину, перекрывающую малый зазор между цилиндрической поверхностью статора, по которой она скользит, и краем ротора, на котором она установлена, а также имеет плоскую рабочую поверхность и ребра жесткости, а дверца имеет ось вращения, установленную на образующей цилиндрической поверхности статора.