ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2006 года по МПК F02C3/28 

Изобретение относится к авиадвигателестроению, в частности к газотурбинным двигателям, и может быть широко использовано в двигателях различного назначения.

Известен газотурбинный двигатель (ГТД) - тепловая машина, предназначенная для преобразования энергии сгорания топлива в кинетическую энергию реактивной струи и (или) в механическую работу на валу двигателя. Основными элементами ГТД являются компрессор, камера сгорания и газовая турбина. Для работы использует нефтяное топливо. (Боргест Н.М. и др. Краткий словарь авиационных терминов. - М.: Изд-во МАИ, 1992 г.) [1].

Недостатками известного двигателя являются высокие эксплуатационные расходы на нефтяное топливо и высокая токсичность выхлопных газов.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является газотурбинный двигатель, содержащий корпус и размещенный в нем вал, компрессор с направляющими и рабочими лопатками, камеру сгорания с жаровой трубой и воспламеняющим устройством, турбину с сопловыми и рабочими лопатками и систему приготовления и подачи топлива. Для работы двигателя используется нефтяное топливо (А.с. СССР, №1329280, F 02 К 3/00, 30.04.1992 г.) [2].

Недостатком ближайшего аналога являются высокие эксплуатационные расходы на нефтяное топливо и высокая токсичность выхлопных газов. Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в повышении экономичности и экологической чистоты двигателя в эксплуатации.

Поставленная задача решается тем, что в газотурбинном двигателе, содержащем корпус и размещенный в нем вал, компрессор с направляющими и рабочими лопатками, камеру сгорания с жаровой трубой и воспламеняющим устройством, турбину с сопловыми и рабочими лопатками и систему приготовления и подачи топлива, корпус выполнен с герметизирующей его вход крышкой, например, закрепленной на болтах. Система приготовления и подачи топлива выполнена в виде электролизера, с возможностью подводки постоянного тока к его электродам, свободного прохода через него электролита (водного раствора электролита), например водного раствора едкого калия и продуктов разложения воды, при протекании постоянного электрического тока через электролит, установленного перед компрессором в герметизированной части корпуса. Причем качающее устройство, например, плунжерное, и форсунка системы приготовления и подачи топлива выполнены для подачи и распыливания электролита в электролизер. При этом электролизер может быть выполнен либо из металла с отверстиями, например, из никелевого листа либо может быть выполнен из металлической сетки, например из никелевой, в виде двух электродов-полублоков, своими элементами с зазором вписывающихся друг в друга. Форсунка может иметь кавитатор, выполненный в виде местного сужения ее канала.

Сущность изобретения показана на чертеже, где на фиг.1 - двигатель, преобразующий энергию сгорания топлива в работу на валу; на фиг.2 - в энергию реактивной струи.

Пример выполнения предлагаемого решения. Газотурбинный двигатель содержит корпус 1 (фиг.1-2) с герметизирующей его вход крышкой 2, например, закрепленной на болтах 3, и размещенный в нем вал 4, компрессор с направляющими 5 и рабочими 6 лопатками, камеру сгорания 7 с жаровой трубой и воспламеняющим устройством 8, турбину с сопловыми 9 и рабочими 10 лопатками. Система приготовления и подачи топлива выполнена в виде электролизера 11 с возможностью подводки постоянного электрического тока к его электродам, свободного прохода через него электролита (водного раствора электролита) и продуктов разложения воды при протекании постоянного тока через электролит, установленный перед компрессором в герметизированной части корпуса. Причем качающее устройство, например плунжерное (не показано), и форсунка 12 выполнены для подачи и распыливания электролита, например водного раствора едкого калия, в электролизер. При этом электролизер может быть выполнен либо из металла с отверстиями (не показано), либо из металлической сетки в виде двух электродов-полублоков 13 и 14, своими элементами 15 с зазором 16 вписывающихся друг в друга. Форсунка может иметь кавитатор (не показано), выполненный в виде местного сужения ее канала.

Газотурбинный двигатель работает следующим образом. Перед пуском двигателя на электроды-полублоки 13 и 14 электролизера 11 подают постоянный ток. Работой направляющих 5 и рабочих 6 лопаток компрессора в герметизированной крышкой 2 части корпуса 1 создается разрежение. Качающее устройство (не показано) через форсунку 12 с кавитатором в виде местного сужения канала (не показано) под давлением, например 2 МПа, подает электролит, например водный раствор едкого калия, в электролизер 11. В кавитаторе форсунки 12 повышение скорости электролита и падение давления до критического значения приводит к диссоциации и к тончайшему распыливанию капелек электролита в электролизер 4. Затем распыленный электролит свободно проходит через электроды-полублоки 13 и 14 электролизера, например, из сетки выполненные и за счет протекания через электролит постоянного тока приводит к разложению воды на водород и кислород. При этом разложению воды на кислород и водород подвергается незначительная часть электролита, остальная его часть превращается в водяной пар. Полученные продукты разложения воды направляющими 5 и рабочими 6 лопатками компрессора сжимаются и подаются в камеру сгорания 7. Поступившая в камеру сгорания 7 водородно-кислородная смесь воспламеняется при помощи воспламеняющего устройства 8. Далее продукты сгорания расширяются в сопловых 9 и рабочих 10 лопатках турбины, совершая работу.

Предлагаемый газотурбинный двигатель в эксплуатации высокоэкономичен, экологически чист и безопасен, найдет широкое применение в качестве силовой установки для различных видов транспортных средств.

Газотурбинный двигатель содержит корпус, размещенный в нем вал, компрессор, камеру сгорания с воспламеняющим устройством, турбину и систему приготовления и подачи топлива. Корпус выполнен с герметизирующей его вход крышкой. Система приготовления и подачи топлива выполнена в виде электролизера с возможностью подводки постоянного тока к его электродам, свободного прохода через него электролита (водного раствора электролита) и продуктов разложения воды при протекании постоянного тока через электролит, установленного перед компрессором в герметизированной части корпуса. Качающее устройство и форсунка выполнены для подачи и распыливания водного раствора электролита в электролизер. При этом форсунка имеет кавитатор, выполненный в виде местного сужения канала. Изобретение повышает экономичность и экологичность двигателя в эксплуатации. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Газотурбинный двигатель, содержащий корпус и размещенный в нем вал, компрессор с направляющими и рабочими лопатками, камеру сгорания с жаровой трубой и воспламеняющим устройством, турбину с сопловыми и рабочими лопатками и систему приготовления и подачи топлива, отличающийся тем, что корпус выполнен с герметизирующей его вход крышкой, система приготовления и подачи топлива выполнена в виде электролизера с возможностью подводки постоянного тока к его электродам, свободного прохода через него электролита (водного раствора электролита) и продуктов разложения воды, полученных при протекании постоянного тока через электролит, установленного перед компрессором в герметизированной части корпуса, причем качающее устройство системы приготовления и подачи топлива выполнено с возможностью подачи и распыления электролита в электролизер через форсунку, выполненную с кавитатором.2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что электролизер выполнен либо из металла с отверстиями, либо из металлической сетки в виде двух электродов - полублоков, своими элементами с зазором вписывающимися друг в друга.3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что форсунка имеет кавитатор, выполненный в виде местного сужения ее канала.