РОТАТИВНО-РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2000 года по МПК F02C5/11 

Объектом изобретения является устройство ротативно-реактивного двигателя (РРД).

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к двигателестроению, и предназначено для применения в наземном, воздушном и водном транспорте, а также для энергетических, перекачивающих и иных устройств в качестве движителя.

Насколько известно автору, в международной классификации таких двигателей не имеется. В тоже время очевидно, что РРД относится к категории F 02 11/00.

Известно большое количество разнообразных двигателей двух основных классов: внутреннего сгорания и реактивных.

Наиболее распространены двигатели внутреннего сгорания - поршневые и роторные. Но они имеют сложные конструкции на базе многозвенных трущихся, в основном кривошипно-шатунных механизмов, подверженных значительному износу, емкие системы смазки и охлаждения, ощутимые уровни вибрации и шумов и большую себестоимость.

Реактивные газотурбинные двигатели преимущественно применяются в авиации (П. К. Казанджан, Н. Д. Тихонов "Теория авиационных двигателей", изд. Машиностроение, Москва, 1995 г., Л.П. Лозинский, А.Н. Ветров и др. "Конструкция и прочность газотурбинных двигателей", изд. "Воздушный транспорт, Москва, 1992 г., Г.С. Скубачевский "Авиационные газотурбинные двигатели", изд. Машиностроение" Москва, 1969 г. , А. Г. Братухин. Г. К. Язов. Б.Е. Карасев "Современные технологии в производстве газотурбинных двигателей", изд., Машиностроение, Москва, 1997 г. ). Из всего их многообразия ближе всего в качестве аналога можно рассматривать газотурбинный турбовинтовой реактивный двигатель (П. К. Казанджан, А.В. Кузнецов "Турбовинтовые двигатели", изд. "МО", Москва, 1961 г. ). Конструктивно он состоит из входного и выходного устройств, ротора и статора. Основным конструктивным узлом является ротор, включающий связанные между собой компрессор и турбину со сложным лопаточным аппаратом и механизм передачи вращения на винт транспортного средства. Статор, являющийся внешним кожухом с силовыми элементами, включает стационарные камеры сгорания.

Как и для всех газотурбинных двигателей, для турбовинтового характерны высокие требования к технологии изготовления основных узлов и элементов с использованием дорогостоящих материалов. Двигатель имеет большие габариты и вес, высокий расход топлива, относительно ограниченный ресурс, сложности в эксплуатации, включая негативное влияние на экологию, и высокую стоимость.

Целью настоящего изобретения является создание простого, надежного и недорогого двигателя.

На чертеже представлена принципиальная схема конструкции ротативно-реактивного двигателя. Подобно турбовинтовому двигателю он имеет ротор 1 и статор 2, но лишен компрессора и турбины с их лопаточным аппаратом, а также входного и соплового устройств. Ротор РРД имеет форму простого диска с встроенными в него камерами сгорания 4 в виде усеченных конусов (или в ином виде). Камер сгорания может быть от одной до нескольких. В статоре имеются каналы 7 для подачи рабочего тела в камеры сгорания и каналы 6 для зажигания. Вдоль всего статора на его внутренней части выполнена проточка 5, играющая роль кольцевого канала для обеспечения истечения отработанных горячих газов. Выхлоп отработанных газов обеспечивается посредством сверлений 3 в статоре. Ротор двигателя 1 соединен с валом 8, на который и передает вращение для совершения полезной работы.

В качестве рабочего тела могут использоваться специально приготовленная сжатая рабочая смесь, сжатый горючий газ и даже твердое топливо (например, в виде пороховых шашек).

Ротативно-реактивный двигатель работает следующим образом.

Рабочее тело через канал 7 подается в камеру сгорания (например, 4а). Воспламенение рабочего тела происходит посредством зажигания через канал 6. В результате резкого повышения давления происходит истечение горячих газов через канал 5 статора 2. При этом возникает реактивная сила P, которая на плече d создает момент M = P • d, вызывающий вращение ротора 1 (на чертеже против часовой стрелки). Истекающий по каналу 5 горячий газ через сверления 3 статора 2 отводится на последующее использование, если это предусмотрено, а затем на выхлоп. После этого последовательно срабатывают остальные камеры сгорания (4b, 4c).

Для многокамерного РРД работа только одной камеры сгорания при определенном уровне подачи рабочего тела может соответствовать режиму холостого хода.

Наращивание мощности РРД может осуществляться двумя способами:
- функционально, когда в конкретной конструкции двигателя в работу включаются две, три и более камеры сгорания последовательно или одновременно и двигатель работает на задаваемом ему режиме, причем максимальному режиму соответствует одновременная работа всех камер сгорания;
- конструктивно, когда создается многокамерный двигатель путем установки на диске ротора некоторого расчетного количества камер сгорания и одновременного увеличения числа многокамерных дисков в зависимости от предназначения и условий эксплуатации двигателя.

Предлагаемый двигатель имеет простую конструкцию, так как свободен от сложных узлов и механизмов двигателей внутреннего сгорания и лишен тяжелых турбины с компрессором и лопаточным аппаратом и не требует специальных входного и соплового устройств турбовинтового двигателя. При его производстве нет необходимости в применении особых технологий и дорогостоящих материалов.

Следовательно, его себестоимость будет значительно ниже, чем у двигателей упомянутых двух классов, а возможность производства на существующих машиностроительных предприятиях вполне реальна.

Ротативно-реактивный двигатель, предназначенный для применения в наземном, воздушном и водном транспорте и для привода перекачивающих устройств, содержит статор с выполненными в нем каналами для подачи рабочего тела и его воспламенения и ротор. Ротор выполнен в форме диска, имеющего, по крайней мере, одну встроенную в него камеру сгорания, истечение горячих газов из которой приводит к созданию реактивного момента вращения. Встроенная камера сгорания выполнена в виде усеченного конуса. Вдоль внутренней поверхности статора выполнена проточка, играющая роль кольцевого канала для обеспечения истечения отработанных рабочих газов. Такое выполнение ротативно-реактивного двигателя приводит к его удешевлению. 1 ил.

Ротативно-реактивный двигатель, содержащий статор с выполненными в нем каналами для подачи рабочего тела и его воспламенения и ротор в форме диска, имеющего, по крайней мере, одну встроенную в него камеру сгорания, истечение горячих газов из которой приводит к созданию реактивного момента вращения, отличающийся тем, что встроенная камера сгорания выполнена в виде усеченного конуса и вдоль внутренней поверхности статора выполнена проточка, играющая роль кольцевого канала для обеспечения истечения отработанных рабочих газов.