Проект: "Роторно-лопастной двигатель "ТурбоМотор"

 Современному транспорту необходимы очень мощные, легкие и экономичные двигатели. Но сегодня таких двигателей нет. Поэтому были сделаны 3 изобретения для революционного усовершенствования маломощных газотурбинных двигателей (мощность менее 1 МВт) путем замены обычного для рабочего процесса ГТД цикла Брайтона (в потоке воздуха без увеличения давления при сжигании топлива) циклом Отто (в закрытом объеме с увеличением давления при сжигании топлива). Суть изобретений раскрыта в патентах US8210151 B2; US8511277 B2; US8950377 B2. Результатом этого новшества является увеличение тепловой эффективности ГТД малой мощности в 2-3 раза и большая удельная мощность двигателей (≈ 3 кВт / кг). Двигатели с такими параметрами уже могут обеспечивать вертикальный взлет и посадку многоместных АэроМобилей, а также достаточно высокую скорость их полета между населенными пунктами.

 

         

          В принципе, мы делаем то, что полтора века назад сделал изобретатель поршневых ДВС Николаус Отто. Он взял паровоз за прототип, но выбросил самые громоздкие его агрегаты - паровой котёл и топку - и стал осуществлять весь тепловой рабочий процесс непосредственно в цилиндре. Аналогично, мы берём за прототип газотурбинный ДВС, но выбрасываем его самые громоздкие и дорогие агрегаты - газогенератор и высокооборотный редуктор, а весь тепловой рабочий процесс осуществляем между лопатками силовой турбины. Но лопатки такой турбины у нас совершают вращательно-колебательное движение под воздействием специального кинематического механизма - простого и надёжного.

 

          Уникальность механизма привода роторов заключается в том, что все его элементы статически сбалансированы подобно роторам ГТД. Уникальность рабочего процесса заключается в том, что все такты дискретного 4-тактного рабочего процесса осуществляются при постоянном горении топлива в постоянно горячих камерах вне рабочей полости при избыточном давлении и без принудительного прерывания горения. Всё это наглядно показано ниже, а также раскрыто в описании наших патентов, например, US8210151 B2; US8511277 B2; US8950377 B2.

 

          Два изобретения проекта реализованы в ДВС названном нами "ТурбоМотор":

1-е изобретение - это создание запатентованной роторной кинематики для современного ДВС путём объединения в 1-й критически важной базовой детали кинематического механизма двигателя 3-х величайших изобретений человечества (см. патент US8210151 B2):

• 2-плечего рычага Архимеда;
• Собственно колеса
• Зубчатого зацепления -

 - для обеспечения вращательно-колебательного движения 2-х роторов с лопастями.

2-е изобретение - это гибридный рабочий цикл, который объединяет положительные качества 2-х разных рабочих процессов (см. патент US8511277 B2):

• цикла Брайтона - постоянное горение топлива в специальной камере сгорания при избыточном давлении (для обеспечения надёжности работы двигателя);
• цикла Отто - сгорание топлива в закрытом объёме с существенным увеличением давления рабочего газа (для обеспечения хорошей экономичности двигателя).

Результат - это слияние электропривода (для экономичной и эко-безопасной эксплуатации в городах) и очень мощных "ТурбоМоторов" (для вертикального взлёта и посадки, а также для скоростного полёта), с целью объединения в одной конструкции лучших качеств 3-х разных типов двигателей:

• роторной кинематики - от газотурбинных ДВС,
• несколько закрытых рабочих объёмов - от поршневых ДВС,
• электрического мотор/генератора с блоком силовой электроники и аккумулятором - от электропривода -

- то есть Интегрированных Моторов (кратко - ИнМот), которые в единой конструкции объединяют все вышеперечисленные 3 конструктивные особенности различных типов двигателей.

 

          Особенность конструкции "ТурбоМотора" заключается в наличии нескольких рабочих объёмов в одной рабочей полости, объёмом которой определяется мощность ДВС. Это означает, что при незначительном увеличении линейных размеров "ТурбоМотора" - в кубической зависимости увеличивается его рабочий объём и, соответственно, мощность. Достаточно 3-х типоразмеров "ТурбоМоторов" для получения мощности от 50 до 320 кВт

 

          Принципиальный недостаток поршневых ДВС - наличие нескольких цилиндров. Это результат того, что каждому поршню необходим индивидуальный кинематический привод плюс несколько клапанов (впуска и выпуска газов). Да ещё тяжёлый и громоздкий коленчатый вал - один на всех. В роторно-лопастном ДВС простой, компактный и надёжный кинематический механизм управляет движением сразу 16 кольцевыми "поршнями". Результат очевиден - в 3 раза меньшее количество деталей. Соответственно меньшие габариты, вес и стоимость изготовления.

 

          На рисунке в табличном виде показаны основные типы ДВС, а их основные положительные эксплуатационные качества обозначены красными метками. В результате "ТурбоМотор" собрал все названные здесь положительные качества. По этой причине мы полагаем, что изначально поставленная нами цель создания гипотетического "оптимального" ДВС достигнута!