Коганицкий Григорий. Адиабатный двигатель Коганицкого

Используемая в описании графика является упрощенными чертежами без второстепенных деталей.

Все картинки кликабельны.

------------------------------------------

Адиабатный двигатель Коганицкого

"адиабатный дизельный двигатель, с тороидально-щелевой камерой сгорания, и инжекторным парообразованием под действием выхлопных газов на охлаждающую жидкость с целью утилизации энергетических потерь"

Адиабатический, или адиабатный^[1] процесс -- термодинамический процесс в макроскопической системе, при котором система не обменивается теплотой с окружающим пространством.

Введение

Инновации заявленные автором и являющиеся его интеллектуальной собственностью:

-- Инициация и обеспечение высокоэффективного сгорания топлива детонационным фронтом, перемещающимся в виде кольцевого вихревого потока в тороидально-щелевой структуре переменного объема;

-- Использование, для обеспечения высокой степени наддува, в выпускном тракте цилиндра бесклапанного двухтактного двигателя шибера или золотника, кратковременно перекрывающего выпускной тракт, с момента, предваряющего завершения фазы "выпуска" отработанных газов, до момента полного перекрытия кромкой поршня выпускного окна;

-- Генерация газопаровой смеси под действием высокотемпературных выхлопных газов двигателя за счет инжектирования ими жидкости, охлаждающей цилиндры;

-- Утилизация энергии выхлопных газов и тепла, продуцируемых двигателем посредством работы газопаровой смеси в дифференциальной турбине;

Что дает применение данных инноваций:

По пункту 1 -

Данная инновация позволяет, за счет сгорания топлива в детонационном фронте ударной волны, перемещающемся внутри кольцевого вихревого потока в тороидально-щелевой структуре переменного объема, увеличить температуру и давление, при котором происходит процесс сгорания, без значительного увеличения степени сжатия, температуры и рабочего давления в цилиндре.

Это позволяет, с одной стороны, добиться более полного сгорания топлива и уменьшения образования вредных продуктов сгорания, а, с другой стороны, за счет ускорения процесса сгорания, дает возможность дизельным двигателям достигнуть рабочих оборотов и удельной мощности современных бензиновых двигателей.

По пункту 2 -

Данная инновация позволяет отказаться в наддувном двухтактном двигателе от использования: выпускного клапана, работающего в очень тяжелом термическом режиме; или несимметричного движения противостоящих поршней, усложняющего и делающего неуравновешенной кинематическую схему.

В отличие от выпускного клапана, шибер в выпускном тракте контактирует с горячими выхлопными газами только кратковременно и только своей нерабочей торцевой поверхностью, защищенной, при необходимости, керамическим напылением.

От шибера в выхлопном тракте, в отличие от выпускного клапана, не требуется обеспечения высокой степени герметизации выпускного тракта и он работает при низком давлении.

В нерабочем положении шибер охлаждается: потоком воздуха во впускном тракте; подачей масла или контактом с охлаждающей жидкостью. Незначительная протечка охлаждающей жидкости в выхлопной тракт или прорыв выхлопных газов во впускной не имеет значения в связи с особенностью работы двигателя.

По пункту 3 -

Данная инновация позволяет, за счет контакта охлаждающей жидкости и выхлопных газов в инжекторном насосе (здесь и далее будет применяться термин "инжектор"), сгенерировать парогазовую смесь для утилизационной турбины и, одновременно, промыть выхлопные газы от сажи и вредных составляющих, с последующий их химической нейтрализацией и абсорбцией.

По пункту 4 -

Данная инновация позволяет, с помощью полученной в процессе работы двигателя парогазовой смеси, выполнить дополнительную полезную работу в дифференциальной турбине, способной к авторегулировке без применения специальной автоматики и управляемого спрямляющего аппарата

В результате применения описанных выше инноваций, двигатель, выполненный по такой схеме, будет работать в цикле близком к циклу "Карно" то есть - иметь высокий КПД, при низком уровне сброса тепла в окружающую среду и может считаться адиабатическим.

Использование данной схемы позволяет создать двигатель внутреннего сгорания: работающий на дешевых сортах топлива; с высокой удельной мощностью; с высокой экономичностью; без критических тепловых нагрузок для отдельных элементов; с низким уровнем тепловых и вредных выбросов.

Физические эффекты, используемые в предложенных инновациях:

По пункту 1 -

Детонационное сгорание топлива - это режим горения, в котором по рабочей смеси распространяется ударная волна, инициирующая химические реакции горения, которые, в свою очередь, поддерживающие движение ударной волны за счёт энергии выделяющейся в экзотермических реакциях.

Во время детонации, в сильно сжатой и перегретой рабочей смеси происходят сложные процессы, во время которых происходят различные химические превращения углеводородов топлива в более простые элементы с выделением молекул свободного кислорода и образуются свободные радикалы облегчающие процесс сгорания.

Детонационный фронт, состоящий из ударной волны и зоны экзотермических химических реакций за ней, распространяется по веществу со сверхзвуковой скоростью.

В детонационных двигателях скорость горения топлива во фронте детонации достигает не менее М=2,5 при температуре 3500-4000*С.

В тороидально-щелевой камере сгорания давление и температура сгорающей смеси во фронте кольцевой ударной волны в десятки раз превышает давление, воздействующее на стенки цилиндра после перепуска продуктов детонационного горения через рабочую щель и смесеобразования в камере расширения переменного объема с соотношением объема воздуха и объема горящей топливной смеси примерно 30:1 .

Тороидальная камера сгорания в головке цилиндра

1 - головка цилиндра; 2 - форсунка формирующая плотный джет вдоль внешней стенки камеры; 3 - форсунка формирующая распыленный джет вдоль оси тороидальной камеры; 4 - джет вдоль оси камеры; 5 - джет вдоль стенки камеры; 6 - фронт детонационной волны; 7 - инжекция продуктов детонационного сгорания в камеру переменного объема; 8 - термостойкая головка поршней; 9- детонационная тороидально-щелевая камера, сформированная головкой цилиндра и головками поршней

Сгорание топлива в детонационном фронте, распространяющемся в тороидальной теплоизолированной камере, является адиабатным процессом

Процесс сгорания топлива при детонационном горение на 25% эффективней дефлаграционного горения и отличается от горения с постоянным давлением увеличенной мощностью тепловыделения с единицы площади поверхности фронта реакции.

дополнительная ссылка -

Модель Зельдовича, Неймана и Дёринга (ZND - physical model), Toward Detonation Theory ... (ZND)| Anatoly N. Dremin

....считается, что при распространении детонации вещество сначала нагревается при прохождении фронта ударной волны, а химические реакции начинаются в веществе спустя некоторое время, равное задержке самовоспламенения. В ходе химических реакций выделяется тепло, которое приводит к дополнительному расширению продуктов и увеличению скорости их движения. Таким образом, зона химических реакций выступает в роли своего рода поршня, толкающего ведущую ударную волну и обеспечивающего её устойчивость...

1 гигапаскаль [ГПа] = 9869,2 физическая атмосфера [атм]

По пункту 2 -

Перекрытие шибером выпускного коллектора и резкое торможение высокоскоростного потока, сформированного остаточным давлением выхлопных газов и избыточным давлением воздуха от нагнетателя, вызывает в выхлопном коллекторе образование отраженной волны, движущейся в направлении цилиндра и, как следствие, повышение в нем давления и температуры нагнетания.

Потоковый шибер

Шибер закрыт

Шибер открыт

Такое повышение является для этого типа двигателей положительным явлением, уменьшающим тепловые потери и увеличивающим его кпд.

По пункту 3 -

Инжектор - это устройство, которое за счет энергии скоростного потока создаёт, по закону Бернулли, в сужающемся сечении пониженное давление одной среды, что вызывает подсос в ее поток другой среды, которая затем уносится и удаляется от места всасывания энергией первой среды.

Скоростной поток первой среды разгоняет и, при наличие сопротивления выхода, выполняет сжатие второго потока

Если вторая среда нагрета выше уровня парообразования при данном давлении, то, в разряженной зоне, происходит ее испарение.

injection pump

Если первая среда имеет достаточно высокую температуру и давление, то на выходе инжектора генерируется скоростной парогазовый поток высокого давления пригодный для использования во вспомогательном компаунд цилиндре или турбине. При этом происходит снижение температуры первой среды.

По пункту 4 -

Дифференциальная конденсационная турбина представляет собой сдвоенную радиальную турбину с рабочими дисками противоположного вращения и рабочими лопатками, расположенными на дисках поперек парогазового потока.

Рабочие лопатки одного диска одновременно работают как спрямляющий аппарат для рабочих лопаток другого диска.

Соотношение скоростей вращения дисков обратно пропорционально соотношению рабочей нагрузки на каждый диск.

Такая турбина, способна к авторегулировке без применения специальной автоматики и управляемого спрямляющего аппарата

differential,

condensation

turbine

После конденсации жидкой фазы газопаровой смеси на выходе конденсационной турбины и последующего разделении конденсата на фракции в центробежном конденсоре, не прореагировавшие, вредные для окружающего составляющие уносятся в жидкой фазе и отделяются в фильтре или абсорбере.

По пункту 3, 4 -

Данная схема утилизации тепла, выделяемого при работе двигателя, является самобалансирующейся и само синхронизируется с рабочими тактами двигателя внутреннего сгорания.

Использование инжектора, который генерирует парогазовую смесь за счет инжекции охлаждающей двигатель жидкости выхлопными газами, позволяет повысить КПД двигателя за счет утилизации тепла из системы охлаждения двигателя и энергии выхлопных газов в компаунд цилиндре или во вспомогательной турбине;

Взаимодействие вредных, для окружающей среды, составляющих выхлопных газов с перегретым паром снижает уровень вредных выбросов в атмосферу при работе двигателя.

Область применения выше описанных инноваций

Создание автомобильных дизельных двигателей и модернизация дизельных двигателей большой мощности для работы с повышенной экономичностью и пониженным вредным влиянием на окружающую среду.

Пример двухтактного дизельного, гибридного двигателя с вихревой детонационной камерой сгорания

Транспортные средства с такими двигателями дешевле, чем близкие по классу аккумуляторные электрические транспортные средства и способны конкурировать с ними по уровню экологичности, превосходя их по: удельной мощности; длине пробега на одной заправке и ресурсу работы.

Имеет большое значение и то, что производство аккумуляторных батарей большой мощности и их последующая утилизация являются технологически очень сложными, затратными и грязными процессами.

Модернизация мощных дизельных двигателей для работы по описанной ниже схеме заключается в замене штатной головки цилиндра на головку, имеющую тороидально-щелевую детонационную камеру и монтажа модуля инжекторной газопаровой рекуперации.

Такая модернизация представляет интерес для двигателей, которые применяются на морском и железнодорожном транспорте, а также на мощных дизель-электрических станциях.

Пример модернизации стационарного дизеля

0x01 graphic

A - двигатель; B - конденсор-абсорбер; C - охладитель рабочей жидкости; M - жидкостный модуль; D - турбина;

1 - инжектор; 5 - водяной клапан; 6 - выпускной клапан; 7 - впускной патрубок;

9 - паро-водяная рубашка; 13 - коленвал; 15 - паропровод; 16 - форсунка; 17 - подача охлажденной рабочей жидкости; 18 - насос; 19 - регенеративный фильтр-абсорбер; 20 - линия подпитки водяной рубашки; 21 - линия подпитки рабочей жидкости; 22 - выпускной патрубок; 23 - тороидально-щелевая камера

Так как такая модернизация является только частным случаем применения предложенных выше инноваций, то, для упрощения объяснения, подробно будет рассматриваться только специально спроектированный гипотетический двигатель, сконструированный на базе двухтактного, бесклапанного модуля со встречным, симметричным движением поршней.

Функциональная схема парообразования и рекуперации

1 - дизельный модуль

2 - дизельный модуль

3 - парогазовая турбина с сепаратором

4 - нагнетающая воздушная турбина

5 - нагнетающий водяной насос

6 - рекуперируемый химический абсорбер

7 - рекуперируемый механический фильтр

8 - управляемый клапан

9 - каталитический конвертер

10 - инжектор

выхлопные газы

хладогент

сжатый воздух

конденсат

газо-паровая смесь

воздух после теплообменника

Воздушный теплообменник на схеме не изображен

Демпера в выхлопном коллекторе на схеме не изображены

Парообразование и рекуперация осуществляются следующим образом

В конце рабочего цикла, перегретые продукты сгорания из выпускного порта_7 последовательно проходят через нормально открытый демпер, каталитический конвертер_9 и поступают на вход инжектора_10. На жидкостном входе инжектора создается разрежение, которое открывает клапан в охлаждающей рубашке модуля_1_2 и всасывает охлаждающую цилиндр жидкость в зону парообразования инжектора.

Образовавшаяся газо-паровая смесь поступает в осевую полость дифференциальной, конденсационной, газовой турбины_3.

Блок схема турбинного модуля

0x01 graphic

3 - парогазовая турбина с сепаратором

4 - нагнетающая воздушная турбина

11 - полость для циркуляции охлаждающей жидкости

12а - рабочий диск турбины

12б - рабочий диск турбины

13 - конденсор-сепаратор

14 - вход охлаждающей жидкости

15 - планетарный редуктор

16 - опорный вал воздушной турбины

17 - выходной порт конденсата

газо-паровая смесь

воздух после теплообменника

Из осевой полости газо-паровая смесь поступает на лопасти дисков турбины, раскручивая их в противоположных направлениях.

Один из дисков непосредственно связан с ротором воздушной турбины а, второй, через планетарный редуктор с мотор-генератором.

Скорости вращения дисков обратно пропорциональны и зависят от их загрузки.

Воздействуя на лопатки рабочих дисков газо-паровая смесь, выполняя полезную работу, теряет свою энергию ниже точки конденсации.

На выходе из последнего ряда лопаток, паровая составляющая смеси конденсируется и, за счет остаточной скорости вращения, отделяется на охлаждаемых ребрах конденсатора-сепаратора.

Конденсат накапливается в нижней части конденсатора-сепаратора и, после охлаждения в теплообменнике на входе воздушной турбины, возвращается в систему циркуляции.

Промытый и обезвоженный газ через выхлопные окна уходит в атмосферу.

Так как такой газ имеет на выходе турбины низкую скорость, низкое давление и низкую температуру - то необходимость в глушителе выхлопа отсутствует.

Нагретый воздух после теплообменника подается на вход центробежного компрессора, сжимается и через транзитный патрубок демпера подается на входной патрубок цилиндра.

Так как данный тип двигателя работает по термодинамическому циклу близкому к циклу "Карно", подача в турбину подогретого воздуха повышает КПД двигателя.

Конструкция варианта двигателя, представленного в описании

Данный вариант двигателя состоит из двух унифицированных дизельных модулей, объединенных в единую конструкцию общим картером.

За исключением момента выполнения специального режима, модули объединены общим тяговым мотором-генератором, имеющим сдвоенный ротор, в единую кинематическую схему.

Исключением является работа двигателя в одном из режимов половинной мощности.

В таком случае независимые части ротора расцепляются и, в зависимости от выбранного компьютером режима эксплуатации транспортного средства, один из модулей отключается.

В режиме половинной мощности, при расцеплении независимых частей ротора, один из модулей может передавать мощность, как на механическую трансмиссию, так и на тяговый мотор-генератор, а, второй модуль в этом режиме может передавать мощность только на тяговый мотор-генератор.

Трансмиссия двигателя встроенная.

Функции трансмиссии, в зависимости от мощности двигателя, выполняет двух или трех потоковое сцепление с шестернями постоянного зацепления.

Состояние ненагруженного сцепления - все потоки "нормально разомкнуты".

Старт, задний ход и переходные режимы между переключениями потоков обеспечиваются главным и вспомогательными двигателями-генераторами, работающими от батарей и двигателя-генератора газовой турбины.

Конструкция двигателя


1, 2 - дизельный модуль; 3 - тяговый мотор-генератор; 4 - турбинный мотор-генератор;5 - инжекторы; 6 - газовая турбина; 7 - воздушная турбина; 8 - картер трансмиссии; 9 - масленый насос высокого давления; 10 - топливный насос низкого давления; 11 - водяной насос; 12 - масленый насос низкого давления; 13 - топливный насос высокого давления; 14 - редуктор турбины; 15, 16 - синхронизирующие шестерни модулей; 17 - синхронизирующие шестерни коленвалов модуля; 18 - диски газовой турбины; 19 - диск воздушной турбины; 20 - двухпотоковое сцепление; 21 - шестерни сцепления, постоянного зацепления; 22 - планетарный редуктор-дифференциал; 23 - шестерни полуосей; 24 - полуоси

Режимы работы двигателя

До момента, предшествующего старту, турбинный мотор-генератор раскручивает связанный с ним диск турбины и сидящие на его валу масленый и водяной насосы.

Демпферы в выхлопном тракте закрыты.

Второй диск турбины раскручивается транзитным потоком воздуха прокачиваемого первым диском. Подсос воздуха в первый диск обеспечивается стартовым клапаном (на схеме не указан).

Когда давление масла в системе масло распределения и давление воздуха во впускном коллекторе достигают рабочих величин, тяговый мотор-генератор раскручивает двигатель и топливные насосы до стартовых оборотов.

В зависимости от типа транспортного средства, выбранного режима и степени нажатия на акселератор, движение транспортного средства может начаться до достижения двигателем рабочих оборотов.

Сначала - за счет вспомогательных тяговых мотор-генераторов, получающих энергию от батарей или, после достижения дизельным двигателем начальных рабочих оборотов, при поддержке промежуточного стартового режима работой тягового мотор-генератора от батареи.

Полную и пиковую мощность в экономичном режиме дизельный двигатель может достичь только после достижения охлаждающей жидкостью рабочих температур.

Для мощных двигателей желательно применение предпусковых подогревателей.

В том случае, когда от дизельного двигателя требуется только частичная мощность, возможно движение в двух основных экономичных режимах: движения с полным отключением одного из дизельных модулей, без отключения сцепления; движение при отключенном сцеплении, за счет работы вспомогательных тяговых мотор-генераторов от энергии батарей и энергии турбинного мотор-генератора.

Во втором случае один или оба дизельных модуля работают: на малой мощности на турбину и тяговый мотор-генератор; или только на турбину как свободно поршневые генераторы.

Вспомогательные мотор-генераторы обслуживают задние колеса, обеспечивая рекуперацию при торможении и специальные режимы движения.

Наличие вспомогательных мотор генераторов задних колес также улучшает управляемость и проходимость транспортного средства в сложных дорожных условиях.

Оптимальными являются варианты дизайна двигателя имеющие один, два или четыре унифицированных дизельных модуля.

Вариант дизайна с одним дизельным модулем допустим в связи с тем, что тяговый мотор-генератор служит для него достаточным рабочим маховиком.

Унифицированный дизельный модуль

Использование унифицированного модуля не является специфической особенностью конструкции адиабатного дизельного двигателя с тороидально-щелевой камерой.

В двигателе, представленном в описании, такая конструкция выбрана из-за возможности использования упрощенной, не охлаждаемой керамической тороидальной камеры; унификации конструкции и реализацией на одной технологической линии выпуска нескольких вариантов двигателей различной мощности.

Конструкция дизельного модуля

Дизельный модуль представляет собой две унифицированные сборки, собранные на стяжных шпильках по обе стороны от керамической, неохлаждаемой, тороидальной камеры сгорания. Камера сгорания имеет, в зависимости от геометрических размеров и мощности двигателя, два или несколько топливных инжекторов.

Каждая такая унифицированная сборка состоит из двух коаксиально расположенных цилиндров - рабочего и рубашки охлаждения, которые замыкаются, с одной стороны, общей для них тороидальной камерой сгорания, а, с другой стороны, картером, в котором инсталлированы коленвал и поршневая группа.

Рабочий цилиндр имеет с внешней стороны напыленную, объемную текстуру из материала с высокой теплопроводностью, которая увеличивает площадь теплоотдачи.

Объем образованный между рабочим цилиндром и рубашкой охлаждения заполнен охлаждающей жидкостью находящейся под избыточным давлением

Внутренний объем поршня не связан с внутренним объемом картера и имеет два окна - впускное и перепускное. Окна предназначены для прохождения наддувочного воздуха из воздушной турбины в цилиндр через внутреннее пространство поршня.

Наддувочный воздух, проходящий внутри поршня, охлаждает и его, и термостойкую поршневую головку, имеющую внешнее керамическое напыление.

Дизельный модуль работает следующим образом

Перед началом фазы сжатия, осуществляется наддув воздуха в рабочий цилиндр с помощью высокоскоростной воздушной турбины.

Воздух подается одновременно в оба цилиндра через входные и продувочные окна поршней.

После начала продувки, демпферы в выхлопных патрубках закрываются, что обеспечивает создание избыточного давления воздуха в цилиндрах модуля.

В конце фазы сжатия, проходя верхнюю мертвую точку, две термостойкие накладки оппозитных поршней и керамическая тороидальная камера сгорания образуют детонационную, тороидально-щелевую камеру сгорания переменного объема.

Впрыск топлива в камеру сгорания выполняется топливными форсунками высокого давления в несколько этапов.

Первый этап - перед достижением поршней высшей мертвой точки, со значительным опережением, струйная форсунка формирует вдоль стенки тороидальной камеры сгорания плотный топливный джет.

Второй этап - распыляющая форсунка, начав действовать с момента перед достижением поршней высшей мертвой точки, выполняет несколько импульсных подач горючего вдоль замкнутой оси тороида.

Предварительный наддув цилиндра обеспечивает давление, необходимое для детонации топлива в момент достижения поршнями высшей мертвой точки.

В результате этого, вдоль замкнутой оси тороидальной камеры, формируются несколько движущихся друг за другом детонационных вспышек топлива.

Каждая новая вспышка увеличивает скорость движения предыдущих.

Фронты пламени вспышек, движущиеся с высокой скоростью вдоль длинной оси тороидальной камеры, сдирают со стенки камеры плотный джет топлива от первой форсунки и перемешивают его с воздухом.

В результате этого вдоль длинной оси тороидальной камеры сгорания возникает кольцевая, высокоскоростная детонационная волна.

Детонационная волна движется со сверхзвуковой скоростью, при этом химическая реакция поддерживается благодаря нагреву реагентов ударной волной и, в свою очередь, поддерживает устойчивое распространение ударной волны

Выше описанные особенности конструкции тороидальной камеры сгорания исключают тепловые потери и температура в ней повышается до 1500-2500*С.

В детонационной волне, под действием высоких температур и давления, происходит испарение и высокотемпературный крекинг сложных углеводородов, с образованием большого количества свободных радикалов.

Через щелевой зазор, образованный кромками поршневых накладок, продукты детонационного сгорания попадают в камеру между расходящимися поршнями и перемешиваются с воздухом.

Выполнив рабочий цикл, поршни своими кромками головки поршня проходят выпускные окна в обоих цилиндрах и разрешают выпуск отработанных продуктов в выпускной коллектор.

Демпфера в выпускном коллекторе находятся в нормально открытом состоянии.

К моменту предшествующему полного открытия выпускных окон, кромки поршневых накладок начинают открывать перепускные окна цилиндров и сжатый воздух из нагнетающей воздушной турбины выполняет продувку цилиндра.

Воздух проходит последовательно - масленый теплообменник; воздушный теплообменник; внутреннюю полость поршня; наклонный продувочный канал в стенке цилиндра и выпускное окно противоположного цилиндра.

Продувка выполняется из перепускного окна одного цилиндра в выпускное окно другого цилиндра.

К моменту полного открытия перепускных окон цилиндров, демпер закрывается и в цилиндре начинает создаваться избыточное давление нагнетания.

После прохождения поршнями нижней мертвой точки и кромками поршневых накладок выпускных окон цилиндров, демперы возвращаются в свое нормально открытое состояние.

Поршни продолжают симметрично двигаться навстречу друг другу, осуществляя цикл сжатия.

Возможное использование описанного выше двигателя в транспортных средствах

В модульном городском фургоне

Модульный городской фургон представляет собой транспортное средство, состоящее из универсальной мобильной платформы, беспилотной или контролируемой сопровождающим и грузового или пассажирского модуля.

Исходя из условий эксплуатации в современном городе, такая мобильная платформа должна соответствовать, как минимум, следующим требованиям:

1 - грузоподъемность не менее 1000кг;

2 - средняя скорость передвижения не менее 50км/ч;

3 - при выполнении маневра, разгон до максимально разрешенной скорости в 80км/ч не более чем за 8 сек

4 - Иметь способность, без дополнительных маневров, к повороту на 90* на дистанции длиной в полтора своего корпуса в трафике и в условиях тесных городских улиц;

5 - Иметь способность, с минимальными дополнительными маневрами, выполнить "параллельную парковку" на свободное место длиной равной 1.2 длины своего корпуса.

6 - Иметь потребление топлива от 4 до 7 л/100км в зависимости от загрузки и трафика.

7 - иметь максимально экологически чистый выхлоп.

8 - быть способным работать на возобновляемых типах тяжелого топлива.

Маршрутное такси/экскурсионный автобус	Транспортный модуль с отсоединенным грузовым модулем
Положение транспорта на проекции площади поворота на 90* с места	Блок схема транспортного модуля
		Блок схема трансмиссии транспортного модуля
*A - транспортный модуль B - сменный модуль* 1 - *дизельный* *мотор; 2 - поворотная платформа; 3 - буферные батареи; 4 - тяговые* *эл.* *двигатели;* 5 - редуктор и тормозной модуль; 6 - подвеска;7 - топливный танк; 8 - пневматические шины; 9 - шины гусматик; 10 - эл. контроллер; 11 - дополнительное оборудование; 12 - реагентный танк*; 13 - топливный танк*

Представленная выше "универсальная мобильная платформа", предназначенная для "городского модульного фургона" базируется на модульном дизельном двигателе с детонационной тороидальной камерой сгорания, описанном в предыдущих параграфах.

Исходя из требований, предъявляемых к городскому развозочному транспорту, можно предполагать, что оптимальной комплектацией двигателя будет одномодульной дизель-генератор, не имеющий механической трансмиссии.

Рабочая мощность такого генератора на оптимальных оборотах должна находится в диапазоне 80-120л.с.

Трансмиссия самоходной платформы работают следующим образом

Мобильная платформа имеет две группы колес, по два спаренных колеса в группе. В каждой паре колес - внешнее колесо с пневматической шиной и внутреннее колесо с шиной "гусматик" или ленточной шиной.

Пневматическая шина имеет диаметр на 5-8% больше чем спаренная с ней шина "гусматик".

Каждая пара колес имеет собственный электрический двигатель и дифференциальный редуктор между работающими в паре колесами.

Подвески задней группы колес независимые и закреплены на корпусе или несущей раме с помощью шарниров с фиксаторами.

Подвески передней группы колес независимые и закреплены на поворотной платформе с помощью шарниров с фиксаторами.

Тормозная система каждой колесной пары независима и выполняется электрическим торможением колес с рекуперацией и вакуумными цилиндрами с отбором вакуума от дизельного генератора.

Поворот транспортного модуля осуществляется -

Поворот транспортного модуля осуществляется поворотом всей передней поворотной платформы на необходимый угол.

Поворотная платформа закреплена на корпусе транспортного модуля с помощью центрального шарнира и кольцевой опоры и связана в общую энергетическую цепь через кольцевой токосъемник.

Поворотная платформа не имеет собственного двигателя поворота. Ее поворот осуществляется за счет разницы в скорости вращения расположенных на ней колесных пар.

Поворот может осуществляться: электрическим торможением одной из пар колес с выполнении рекуперации; механическим торможением, с помощью вакуумных цилиндров и, в случае необходимости поворота платформы при неподвижном транспортном модуле, вращением колес "враздрай".

Скорость поворота платформы и безопасный угол поворота регулируется гидравлическим, лопастным демпером, соединенным с поворотным шарниром.

Гидравлическое сопротивление демпера меняется электрически управляемым клапаном по команде центрального контроллера.

Все режимы движения транспортного модуля полностью определяются центральным процессором через электрический контроллер, кроме режима торможения.

Режим торможения имеет дополнительный аварийный режим, осуществляемый непосредственным нарушением вакуума водителем или контролером

В случае использования транспортного модуля без водителя, в автоматическом режиме - возможно аварийное торможение и разрыв цепей электрической трансмиссии при грубом внешнем воздействии или ударе.

В самоходной артиллерийской установке

155 мм плавающая самоходная установка


1 - двигатели; 2 - редукторы ведущих звездочек с многодисковыми тормозами; 2А - вспомогательный электрический двигатель; 3 - снарядная кассета; 3А - заряды 4 - барабан с зарядами и рабочими жидкостями; 5 - трансмиссия правого борта; 6 - трансмиссия левого борта; 7 - опорная тумба башни; 8 - профилированный, опорный рельс башни; 9 - привод башни и горизонтальный тринион; 10 - силовой контролер; 11 - балластная батарея; 13 - жидкий дополнительный заряд; 14 - хладогент канала ствола; 15 - подвижный кожух ствольной группы; 16 - башня; 17 - понтон A - ствол в транспортном положении; B - ствол в положении "максимального снижения" C - ствол в положении "максимального возвышения"; D - понтоны плавучести в транспортном положении E - понтоны в положении "движение по воде"

САУ представляет собой легко бронированную, гусеничную, самоходную гаубицу-пушку, способную после предварительной подготовки, выполняемой непосредственно в процессе движения, преодолевать вплавь водные преграды.

Орудие защищено бронекожухом и установлено в нише, вне обитаемого пространства башни.

Орудие выполняет выстрел на выкате ствола и имеет длинный откат, выходящий за габариты башни.

При переходе из транспортного положение в боевое положение, орудие поднимается выше габаритов башни.

Башня имеет горизонтальный угол наведения +/- 25*, вертикальный угол наведения -8*/+55*

Подача укомплектованного выстрела из башни в отклоняемую зарядную камеру орудия осуществляет через зарядный порт, досыланием в направлении противоположном направлению выстрела.

Использование данного типа двигателей позволяет:

-- Выполнить компактную САУ в комплектации "стелс", так как эти двигатели имеют малые габариты, допускают параллельную работу нескольких двигателей в одной трансмиссии, имеют очень низкий уровень тепловой и акустической эмиссии;

-- Отказаться в трансмиссии САУ от использования дифференциалов, гидрообъемных КПП и бортовых ступенчатых передач, при одновременном увеличении маневренности, включая возможность поворота на месте при работе гусениц "враздрай";

-- В зависимости от типа и проходимости местности, обеспечить дальность действия САУ от 1500 до 2000 км за счет высокой топливной экономичности двигателя и его адаптивности к использованию в комбинированных и многодвигательных схемах трансмиссии.

Такие особенности САУ, при использовании в ней специальной гаубицы пушки с пониженным откатом и высокой скорострельностью, дают возможность тактической группе из САУ и двух зарядных машин, способных дополнительно действовать как машины управления огнем и зенитного прикрытия, действовать более эффективно, автономно и с меньшими потерями, чем вертолетное соединение, выполняющее схожие задачи.

В зависимости от схемы применения жидкостного дополнительного метательного заряда, такая тактическая группа способна, при использовании в качестве средств наведения БЛА и зависающих снарядов оптической разведки, способна выполнить или 28 прицельных выстрелов на расстояния - от прямого выстрела до 30-40км примерно за 1.5-2 минуты или 84 выстрела примерно за 8-10 минут.

Двигатели и трансмиссия САУ работают следующим образом

Особенностью данного САУ является полная механическая независимость трансмиссий правого и левого бортов, каждая из которых имеет собственный двигатель и наличием у трансмиссий двух ведущих звездочек на каждом борту.

Две ведущие звездочки на каждом борту позволяют использовать более легкую гусеницу, с одновременной возможностью подавать на нее большую рабочую мощность.

1 - двигатели;

2 - редукторы ведущих звездочек с многодисковыми тормозами;

2А - тяговые электрические двигатели;

5 - трансмиссия правого борта;

6 - трансмиссия левого борта;

10 - силовой контролер;

11 - балластная батарея;

17 - гусеницы

Двигатель САУ отличается от базового варианта тем, что он использует трех потоковое сцепление, имеющее шестерни постоянного зацепления и выходной планетарный дифференциал заменен на демультипликатор.

Используя специфические особенности описанного выше двигателя, бортовые трансмиссии связаны между собой только электрически, перераспределяя энергию двигателей и балластной батареи через силовой контроллер.

В зависимости от выбранного режима движения, САУ может использовать как оба двигателя в полном или частичном включении дизельных модулей, так и один двигатель. В обоих случаях энергия перераспределяется контроллером.

Поворот АСУ осуществляется -

1 - Для поворота с большим радиусом - путем уменьшения оборотов на выходе одного из двигателей и увеличения оборотов на выходе другого, выполняемых за счет совместного действия сцеплений и демультипликаторов. Обороты дизельных модулей поддерживаются постоянными, в оптимальном режиме. В случае недостаточной мощности двигателя трансмиссии, идущей по большему радиусу, ее мощность поддерживается контроллером, за счет перераспределения к ней энергии от двигателя трансмиссии идущей по меньшему радиусу и энергии балластной батареи. Дополнительная энергия может подаваться, как на тяговый мотор-генератор перегруженного двигателя, так и на вспомогательный мотор-генератор задней звездочки.

2 - Для поворота с малым радиусом - путем полного механического разъединения одной из трансмиссий с ее двигателем и торможение связанной с ней гусеницы с помощью вспомогательного мотор-генератора задней звездочки, работающего в режиме генератора и, в случае необходимости, использованием тормозной системы.

3 - Поворот на месте, с движением гусениц "в раздрай" (гусеницы двигаются в противоположных направлениях), может выполняться двумя способами -

а - дизельный двигатель одной бортовой трансмиссии работает штатно, в режиме полной мощности и скорость поворота выбирается переключением демультипликатора и выбором рабочего потока сцепления. Вторая бортовая трансмиссия работает только от вспомогательного мотора-генератора и ее дизельный двигатель работает с отключенным сцеплением в режиме дизель-генератора;

б - оба дизельных двигателя работают штатно, на свои трансмиссии, но, один из них, был перезапущен с обратным направлением вращения. /Специфической особенностью данного типа двигателей является то, что, после кратковременной остановки, кроме электрического переключения момента срабатывания топливных инжекторов, изменение направления вращения не требует специальной подготовки/. Данный метод используется в тяжелых дорожных условиях.

Движение АСУ назад осуществляется -

а - оба дизельных двигателя работают с отключенным сцеплением в генераторном режиме. Движение выполняется только за счет вспомогательных моторов-генераторов.

б - оба дизельных двигателя реверсируются. Данный метод используется: в тяжелых дорожных условиях; для длительного движения АСУ с высокой задней скоростью или для работы АСУ в качестве тягача.

Annex 1

В этих примерах используются схемные решения ранее заявленные автором и которые не могут быть использованы без его согласия -

1 - Использование в орудие "выпадающей камеры", которая для выполнения заряжания отклоняется с линии выстрелы в положения заряжания и заряжание выполняется подачей, как снаряда так и заряда, в направлении, противоположном направлению выстрела:

http://samlib.ru/img/k/koganickij_g_a/pre-rolling_ingl/pre-rolling_ingl-15.jpg

http://samlib.ru/img/k/koganickij_g_a/pre-rolling_ingl/pre-rolling_ingl-16.jpg

http://samlib.ru/img/k/koganickij_g_a/pre-rolling_ingl/pre-rolling_ingl-17.jpg

2 - Использование однокомпонентного дополнительного заряда, подаваемого в полость между зарядом и снарядом непосредственно перед моментом выстрела и твердого основного заряда, содержащего катализатор:

http://samlib.ru/img/k/koganickij_g_a/tankmodernization2-1/tankmodernization2-1-6.jpg

http://samlib.ru/img/k/koganickij_g_a/tankmodernization2-1/tankmodernization2-1-7.jpg

http://samlib.ru/img/k/koganickij_g_a/tankmodernization2-1/tankmodernization2-1-9.jpg

3 - Выполнение выстрела способом "предварительного выката ствола", выполняемого под действием пороховых газов этого же выстрела

http://samlib.ru/img/k/koganickij_g_a/pre-rolling_ingl/pre-rolling_ingl-11.jpg

http://samlib.ru/img/k/koganickij_g_a/tankmodernization_ingl/tankmodernization_ingl-3.jpg

4 - Оптический парашютируемый снаряд, для разведки и наводки на цель.

http://samlib.ru/img/k/koganickij_g_a/pyrotechnical-rolling-of-batteryattachment_5/pyrotechnical-rolling-of-batteryattachment_5-1.jpg

http://samlib.ru/img/k/koganickij_g_a/pyrotechnical-rolling-of-batteryattachment_4/pyrotechnical-rolling-of-batteryattachment_4-3.jpg

/ Все приведенные размеры служат только демонстрационным целям /

Комментарии: 2, последний от 03/06/2021. © Copyright Коганицкий Григорий (gert99@mail.ru) Размещен: 30/06/2019, изменен: 30/06/2019. 65k. Статистика. Статья: Изобретательство Иллюстрации/приложения: 56 шт. Скачать FB2		Ваша оценка:
Аннотация: "адиабатный дизельный двигатель, с тороидально-щелевой камерой сгорания, и инжекторным парообразованием под действием выхлопных газов на охлаждающую жидкость с целью утилизации энергетических потерь"

Коганицкий Григорий : другие произведения.

Адиабатный двигатель Коганицкого