СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ

Вход или Регистрация

ПОМОЩЬ В ПАТЕНТОВАНИИ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФОРУМ Научно-техническая библиотекаНаучно-техническая библиотека SciTecLibrary
 
Cтатьи и Публикации АКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ - ЭТО ПРОСТО!

АКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ - ЭТО ПРОСТО!

© Михайловский Виктор В.

Контакт с автором: mih-vv@mail.ru


“Чем больше вникают в деяния природы, тем видимей становится простота законов, коим следует она в своих деяниях”

А. Радищев

“Если я видел дальше других, то потому, что стоял на плечах гигантов”

И. Ньютон

“Правда так естественно воспринимается умом, что когда ее впервые узнаешь, то кажется, что ее лишь вспомнили”

Б. Фонтенель


В семидесятые года двадцатого века я был азартным молодым человеком, учился в политехническом институте, увлекался изобретением двигателей для “Летающих тарелок”.

Во время прохождения курса паровые и газовые турбины, мне пришла мысль об активном двигателе. Т.к. 90% воспринимаемой информации мы получаем через зрение, то для лучшего понимания моего изобретения я постараюсь больше опираться на рисунки.

Исходя из этого, предлагаю предварительно рассмотреть конструкцию и работу паровой турбины. Ее макет стоит в “Политехническом музее” в Москве (Рис. 1-1., Л-1).

Здесь: 1 - Сопло Лаваля (направляющие лопатки) для расширения пара при увеличении его скорости, для направления пара на рабочие лопаткам турбины;

2 – рабочие лопатки турбины на рабочем колесе, для сообщения рабочему колесу вращательного движения;

3 – ротор турбины с рабочим колесом, для сообщения вращательного движения потребителю энергии - электрогенератору, на гребной винт…

Для облегчения дальнейших рассуждений, работу пара в направляющих (соплах Лаваля) и рабочих лопатках турбины рассмотрим по схеме на Рис. 3-2 (Л-1).

Здесь Р0, Р1 и Р2 – давление сжатия пара перед направляющим соплом, после него и за рабочими лопатками, соответственно.

i0 , i1 и i2 – энтальпии пара перед направляющим соплом, после него и за рабочими лопатками, соответственно (энтальпия, это внутренняя энергия единицы массы, относительно какой-то общепринятой точки нулевого отсчета).

u – вектор скорости движения рабочих лопаток по окружности (окружная скорость – линейная).

С1 – вектор скорости выхода пара из направляющих сопел (сопловых лопаток).

Теперь немного относительности!

Т.к. рассматривается работающая турбина, то пару выходящему из направляющих лопаток приходится догонять рабочие лопатки. Т.е. сила вращающая рабочее колесо будет уменьшаться на величину векторной разности скорости движения рабочих лопаток u c проекцией вектора скорости С1 на направление вектора окружной скорости. Эту разность скоростей принято называть относительной скоростью w1.

Тоже самое будет происходить при выходе пара из рабочих лопаток. Т.е. абсолютная скорость выхода пара из рабочих лопаток С2 (наблюдатель находится около турбины) будет меньше чем величина относительной скорости выхода пара из рабочих лопаток w2 (“наблюдатель находится на рабочих лопатках турбины”). Т.е. вектор С2 будет равен векторной сумме векторов w2 и u (см. Рис. 3-2.).

В “немного относительности” очень важно разобраться для дальнейших рассуждений!

Теперь рассмотрим основные силы действующие в турбине. Это:

1) Силы веса турбины.

2) Силы реакции потока при вытекании пара из направляющих сопел.

3) Сила парового потока действующая на рабочие лопатки R (см. 3-4., Л-1) по направлению движения пара.

4) Сила реакции потока при выходе пара из рабочих лопаток.

5) Сила парового потока выходящего из рабочих лопаток на преграде – корпус турбины.

6) Силы перепада давлений до и посте рабочего колеса турбины Р1 > Р2.

Силы сообщающие вращательное движение ротору турбины уравновешиваются реакцией потребителя энергии – ротором электрогенератора, гребным винтом…

Силы веса турбины, через опорные подшипники уравновешивается реакцией преграды – поверхностью Земли.

В осевом направлении силы реакции истечения пара, силы парового потока и силы перепада давлений уравновешиваются через упорный подшипник.

Для уменьшения осевых усилий выполняют симметричные паровые потоки - ротор изготавливается симметричным относительно паровых потоков (см. Рис. 1). В этом случае осевые усилия давления и потоков компенсируют друг друга.

Т.о. все силы в паросиловых установках уравновешены!

Теперь немного пофантазируем – “поизвращаемся”.

Представим, что к рабочим лопаткам приварили направляющие сопла, которые будут вращаться вместе с рабочими лопатками (см. Рис. 2).

В этом случае пару будет сообщаться вращательное движение, когда он попадет в направляющие сопла – будет затрачиваться энергия на раскручивание пара. Зато не будет потерь энергии, чтобы догнать рабочие лопатки. Т.е. баланс сил и энергетический баланс не изменятся, правда несколько непривычная будет конструкция.

Дальнейшее “извращение” привело меня к конструкции см. Рис. 3. Здесь, сопла сваренные с рабочими лопатками расположены симметрично относительно оси О, а сверху приварен парогенератор (газогенератор). На мой взгляд, что то есть от “Шаубергера и К”. Т.е. похоже на двигатель для летательных аппаратов. Назовем его “Активный двигатель” (АД), т.к. используются активные ступени.

Здесь, из парогенератора пар поступает в направляющие сопла. В направляющих соплах понижается давление пара и увеличивается его скорость до С1. С этой скоростью пар ударяется о поверхность рабочих лопаток и создает силу R. Т.к. направляющие сопла расположены симметрично, то реакция от вытекаемого из них пара будут взаимно компенсироваться. Силу Ru определим, как нормальную (перпендикуляр) к абстрактной плоскости рабочей лопатки, а активную составляющую силы тяги Ra , как проекцию вектора Ru на предполагаемое направление движения. Из рабочих лопаток, пар (газ) будет выходить со скоростью С2 и создавать реактивную составляющую силы тяги Rr. На силу тяги будет влиять произведение площади выходного сечения рабочих лопаток S на перепад давлений в этом сечении Р2 с давлением окружающей среды Рср. Rр = S * (Р2 – Рср) . Суммарная сила тяги активного двигателя будет равна сумме векторов перепада давлений, активной и реактивной составляющих Rтад = Ra + Rr + Rр. Эффективность АД будет зависеть от срабатываемого перепада давления в направляющих соплах (от теплоперепада в соплах) и от скорости движения аппарата.

Составляющая силы тяги Rr будет уменьшаться с увеличением скорости движения АД, согласно закону сохранения импульса Rr = G * (C2 – Vк).

Здесь: G - секундный расход пара (газа) через направляющие сопла,

Vк – скорость летательного аппарата.

Составляющая силы тяги Rа будет постоянна и не зависеть от скорости АД. Математический анализ показывает, что максимальное значение Ra достигается при оптимальном угле наклона абстрактной плоскости рабочей лопатки в 45° и равно половине R.

Однако, стоило ли городить огород, когда есть отработанные, испытанные в работе модели реактивных двигателей (РД) - двигателей для работы в безвоздушном пространстве (см. Рис. 4)? Рассмотрим их работу (см. Рис. 4).

Сила тяги РД вычисляется по формуле Циолковского

Rтрд = S * (Р2 - Рср) + G * (С1 – Vк). *

Здесь: S - площади выходного сечения сопла;

Р2 - Давление в выходном сечении сопла;

Рср - давление окружающей среды;

G - секундный расход газа через сопло;

С1 – скорость истечения газов из сопла;

Vк – скорость летательного аппарата.

Как видно из *, с увеличением скорости корабля Vк уменьшается сила тяги Rтрд и второе слагаемое будет равно нулю при С1 = Vк. Максимальные скорости газов, достигнутые в экспериментах не превышают Vмах = 14 М = 333 * 14 = 4662 м/с. При дальнейшем увеличении скорости, теплоперепад в сопле не используется, а сила тяги РД осуществляется за счет перепада давлений по срезу сопла. Т.е. используется только “эффект паровоза”.

Теперь сравним эффективность создания силы тяги АД и РД при различных скоростях движения летательного аппарата, при одинаковых расходах пара (газа), при одинаковых сечениях и параметрах срабатывания теплоперепада в направляющем сопле АД и сопле РД. При работе АД и РД в неподвижном состоянии (на поверхности Земли). Сила тяги РД будет равна Rтрд = S * (Р2 - Рср) + G * (С1 – 0). Сила тяги АД будет равна Rтад = S * (Р2 - Рср) + G * (С2 – 0) + 0,5 * R. Из-за трения в каналах направляющих и рабочих лопаток, из-за влияния центробежных сил инерции на поток пара в рабочих лопатках АД можно предположить, что сила тяги АД будут меньше силы тяги РД. При движении АД и РД со скоростью Vк = 0,5 * С1. Сила тяги РД будет равна Rтрд = S * (Р2 - Рср) + G * 0,5 * С1. Сила тяги АД будет равна Rтад = S * (Р2 - Рср) + G * 0,5 * С2 + 0,5 * R. В этом случае, с учетом потерь можно предположить, что сила тяги АД будут примерно равна силе тяги РД. При движении АД и РД со скоростью Vк = С1. Сила тяги РД будет равна Rтрд = S * (Р2 - Рср). Сила тяги АД будет равна Rтад = S * (Р2 - Рср) + 0,5 * R. В этом случае сила тяги АД будут больше силы тяги РД. Значит, активный двигатель рационально использовать при скоростях больше 0,5*Vмах = 0,5 * 4662 = 2331 м/с = 2,33 км/с – т.е. для космических кораблей. Эти рассуждения были изложены моему преподавателю по турбинным установкам, ДТН, Лауреату гос. премии СССР Оглоблину Г.А. Он одобрил их и рекомендовал изложить специалистам в двигателестроении летательных аппаратов. Однако высшие специи авиаторы не в силах были воспринять мои изобретения, но и опровергнуть тоже не смогли. Т.о. уважаемые читатели, вышеизложенный материал предлагается на ваш суд. Можно конечно и “из пушки на Луну”

(продолжение следует)!

Дата публикации: 22 марта 2004
Источник: SciTecLibrary.ru

Вы можете оставить свой комментарий по этой статье или прочитать мнения других в следующих разделах ФОРУМА:
Свернуть Защита интеллектуальной собственности и авторских прав
Диспуты по темам изобретательства. Вопросы по изобретениям, проблемы на пути изобретателей и методы их решения.
Патентование. Все о патентовании изобретений, полезных моделей, промышленных образцов и товарных знаков.
Нерешенные задачи. Здесь идет обсуждение нерешенных задач: безопорный двигатель, вечный двигатель, преодоление гравитации и пр.
Свернуть Точные науки и дисциплины
Дебаты по Теории Относительности Эйнштейна. Все кому не лень хотят опровергнуть Теорию Относительности Эйнштейна. Вам предоставляется слово для аргументации.
Физика, астрономия, математические решения. Физико-математические вопросы, наблюдения, исследования, теории и их решение.
Физика альтернативная. Новые взгляды на физические законы, теории, эксперименты, не вписывающиеся в общепринятые законы физики.
Teхника, узлы, механизмы, электроника и аппаратура. Все про технику, приборы, детали, узлы и механизмы. Электроника, компьютеры, программное обеспечение. Новые технические решения в самых разных областях.
Биология, Генетика, Все о жизни. Генетика и другие вопросы биологии. Их развитие. Медицина. Биотехнологии, агротехника и сельское хозяйство. Эволюционные теории и альтернативные им.
Химия. Вопросы по химическим технологиям, разработкам и применению химических материалов. Химические элементы и их свойства.
Геология, все о Земле и ее обитателях. Геология, метеорология, антропология, сейсмология, атмосферные явления и непознанные эффекты природы.
Свернуть Мозговой штурм
Генератор решений. Здесь Вы можете заработать реальные деньги, помогая решать фирмам, предприятиям и частным лицам те или иные технические задачи, которые перед ними стоят. Те, кто ставят задачи перед участниками должны обозначить гонорар за ее решение и перевести указанную сумму на общий счет генератора.
Головоломки. Если у Вас есть желание поломать голову над интересными логическими задачами - Вам сюда.
Гипотезы. В этой теме идет обсуждение гипотез и предположений, основанных чисто на теории и логике.
Найди ляп! Этот раздел для тех, кто хочет мысленно расслабиться. Он посвящен задачам по поискам ляпов, которые встречаются в литературе, интернете, кино и на телевидении.
Свернуть Взгляд в будущее и настоящее
Глобальные темы. Вопросы касающиеся всех. Глобальные угрозы и злободневные темы современности.
Наука и ее развитие. Все о развитии науки, направлениях и перспективах движения научной мысли и знаний.
Новая Цивилизация. Принципы социального устройства новой цивилизации. Увеличение роли созидательного интеллекта... Отдалённые перспективы развития человечества...
Вопросы без ответов. Этот раздел посвящен вопросам и проблемам, которые до сих пор не решены. Предлагайте свои решения.
Военная стратегия и тактика современных боевых действий. Об особенностях современного военного искусства. Проблемные вопросы теории и практики подготовки вооруженных сил к войне, её планирование и ведение в различных конфликтах на планете.
Свернуть Гуманитарные науки и дисциплины
Философские дискуссии. Диспуты по вопросам жизни, сознания, бытия и иных философских понятий.
Экономика. Вопросы по экономике и о путях развития России и других стран.
Социология, Политология, Психология. В этом разделе обсуждаются вопросы, как отдельных частных исследований данных наук, так и проблема соотношения этих наук с остальными.
Образование. Все об образовании: как учить, кому учить, чему учить и кого учить.
Религия и атеизм. Вопросы религий и атеистические взгляды, религиозные споры.

Хотите разместить свою статью или публикацию, чтобы ее читали все?
Как это сделать - узнайте здесь.

Назад

 
О проекте Контакты Архив старого сайта

Copyright © SciTecLibrary © 2000-2017

Агентство научно-технической информации Научно-техническая библиотека SciTecLibrary. Свид. ФС77-20137 от 23.11.2004.