Rusijos išradimai - tiesinis generatorius

2024 Autorius: Seth Attwood | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-07 16:27

Šis straipsnis bus įdomus „atšiauriems technikams“– jame pasakojama apie alternatyvų vidaus degimo variklio išdėstymą. Tai dar vienas rusų išradingumo patvirtinimas: tokio tipo – linijiniai – varikliai tik pradedami kurti užsienyje.

Istoriškai tradiciniai elektros energijos gamybos įrenginiai naudojo sukamąjį judesį, kad judėtų apvijas magnetiniame lauke. Tokius įrenginius paleidžia įvairūs propeleriai: hidroturbinos, dujų turbinos, vėjas ir kt. Tradicinis vidaus degimo variklis taip pat yra vienas iš judesių. Tokiuose sraigtuose kuro cheminė energija patiria daugybę transformacijų: pirmiausia į stūmoklių transliacinį judėjimą, o po to į alkūninio veleno sukimosi judėjimą, o tada tik į elektros srovę.

Tokios transformacijos poreikis lemia ir mechaninius nuostolius, ir viso variklio konstrukcijos sudėtingumą. Fizikos eksperimentuose visi matėme vieną ir tą patį paveikslą: mokytojas paima nuolatinį magnetą ir pradeda jį judinti pirmyn atgal induktoriuje. Šiuo atveju ritės gnybtuose atsiranda įtampa. Sukurta iš esmės naujo tipo elektros generatorių konstrukcija, suteikiame galimybę panaudoti grįžtamąjį judesį elektros srovei generuoti be tarpinių virsmų sukamaisiais judesiais.

Mūsų (toliau – LG) sukurtame linijiniame generatoriuje vietoj cilindrų dangčių sumontuoti du išoriniai stūmokliai, kurie yra standžiai pritvirtinti vienas prie kito. Tokį technologinį sprendimą nulėmė keli veiksniai, kuriuos aptarsime toliau.

Tradiciniuose varikliuose cilindruose kuro degimo metu stūmoklis nuo atsirandančio dujų slėgio pradeda judėti viena kryptimi, tačiau pagal inercijos dėsnius pats cilindras taip pat pradeda judėti priešinga kryptimi. Todėl vidaus degimo variklių darbą visada lydi vibracija. Jai gesinti naudojami sudėtingi technologiniai metodai, dėl kurių padidėja variklio gamybos sąnaudos. Pavyzdžiui, norint slopinti vibraciją, kai alkūninis velenas sukasi, ant jo sumontuoti papildomi kompensaciniai svoriai, dėl kurių padidėja alkūninio veleno masė. Šiandien maždaug 40% alkūninio veleno masės sudaro kompensaciniai svoriai.

Dabar grįžkime prie sukurto LG dizaino. Mes tiesiogiai naudojame stūmoklių judėjimą į priekį, kad sukurtume elektros srovę. Jei atsižvelgsime į scheminę schemą, galime nustatyti, kad du vidiniai stūmokliai yra sujungti vienas su kitu standžia jungtimi, o du išoriniai - tuo pačiu būdu. Ką tai mums duoda?

Pirmas o svarbiausia – radikalus variklio konstrukcijos supaprastinimas. Šiame variklyje nėra tokių dalių kaip alkūninis velenas, skirstomasis velenas, transmisija nuo alkūninio veleno iki skirstomojo veleno, įsiurbimo ir išmetimo vožtuvai. Supaprastinus konstrukciją, variklio kaina smarkiai sumažėja.

Antra. Mūsų pasiūlytas dviejų vidinių ir dviejų išorinių stūmoklių derinys suteikia mums beveik visišką vibracijos nebuvimą šio LG veikimo metu. Kaip tai atsitinka? Tarkime, viename iš cilindrų dega kuras, o kitame tuo pačiu metu bus suspaustas oras arba kuro mišinys. Tokiu atveju vidiniai stūmokliai juda, pavyzdžiui, į dešinę, tada išoriniai stūmokliai judės į kairę. Jei išorinių stūmoklių masė yra lygi vidinių stūmoklių masei, tai inercinės jėgos, atsirandančios dėl stūmoklių judėjimo, bus tarpusavyje kompensuojamos ir nebus perduotos variklio korpusui. Tai leidžia šį LG montuoti ant itin lengvo pagrindo ir atsisakyti bet kokių vibraciją slopinančių įrenginių. Dėl to vėl sumažėja generatoriaus kaina.

Trečias. Tarkime, paėmėme tradicinį variklį ir paleidome jį į darbą. Jis turės tam tikrą alkūninio veleno greitį, kurį lems stūmoklio eigos dažnis cilindre. Dabar paimsime savo LH ir nustatysime tokį patį stūmoklio eigos greitį cilindre kaip ir tradicinio variklio. Tuo pačiu metu dujų plėtimosi greitis LG cilindre bus dvigubai didesnis nei pačioje išsiplėtimo kameroje, palyginti su tradiciniu varikliu, ir tai suteikia mums galimybę paprastai paimti daugiau energijos iš dujų., o tai padidins bendrą LG efektyvumą …

Atlikę teorinius skaičiavimus gavome tokius rodiklius

• Stūmoklio eigos greitis = 500
• Cilindro skersmuo = 372 mm
• Stūmoklio eiga = 439 mm
• Visas ilgis ЛГ = 6000mm
• Visas plotis ir aukštis ЛГ = 1000mm
• Rodiklio efektyvumas = 51,38 %
• Efektyvus efektyvumas = 49,85 %
• Degalų sąnaudos = 171,3 gr / (kvatas * val.)
• Galia = 1000 kW

Visi skaičiavimai buvo atlikti esant padidinimo slėgiui = 0,11 Mpa (švelniai tariant, naudojant buitinį plaukų džiovintuvą). Jeigu ant generatoriaus sumontuota papildoma dujų turbina, tai generatoriaus galią galima padidinti nedidinant geometrinių matmenų

Tačiau net ir su tuo LG efektyvumas pasirodė labai įspūdingas. Palyginimui, šiuolaikinių automobilių variklių vidutinis efektyvumas neviršija 40%, o tik jūriniai ilgatakčiai varikliai, kurių stūmoklio eiga cilindre yra apie 2,0–2,5 metro, priartėja prie efektyvumo rodiklio 45–50. %.

Kaip matote iš šių skaičiavimų, siūlomas LG yra pailgos cilindrinės formos. LG ilgio ir jo skersmens santykis yra nuo 6 iki 1 tse. Kai kas gali pasakyti, kad tai didžiulis jo trūkumas. Kai kuriais atvejais – taip. Bet galvokim kaip inžinieriai.

Apsvarstykite įprastą automobilį, tiksliau, jo variklį ir jo veikimo režimus. Per miestą važiuojame 60 km per valandą greičiu (daugeliu atvejų tai yra didžiausias leistinas greitis mieste). Ką mes turime tradiciniame variklyje? Ir mes turime faktą, kad jis veikia bent pusę numatytos galios. Kas žino, gerai, o kas nežino, dabar pasakysime jiems vieną nuostabų dalyką. Kadangi cilindro viduje vykstančių procesų skaičiavimas yra gana sudėtinga užduotis, o darbo parametrai esant įvairiems variklio režimams gali labai skirtis, dažniausiai variklio konstrukcija (tai reiškia absoliučiai visus rodiklius, tokius kaip įsiurbimo skersmenys ir išmetimo vožtuvai, tiekiamo oro tūris, jo temperatūra ir kt.) ir jo efektyvumas skaičiuojamas dirbant vardiniu režimu. Tai reiškia, kad maksimalus variklio efektyvumas bus pasiektas tik dirbant vardiniu režimu. Visais kitais atvejais, pavyzdžiui, dalinė apkrova ar perkrova, variklio efektyvumas visada yra mažesnis už didžiausią galimą. Mūsų LG taip pat neturi šio trūkumo. BET. Bet siūlome automobilyje montuoti ne vieną LG, o, pavyzdžiui, du. Tarkime, kad automobiliui judėti maksimaliu greičiu reikia 70 kW galios. Į automobilį tieksime du 35 kW galios LG. Ką tai mums duos? Ir tai suteiks mums faktą, kad važiuodami mieste galėsime naudoti tik vieną LH, o antrasis bus išjungtas. Tai lems tai, kad LG važiuojant mieste dirbs vardiniu režimu ir bus maksimaliai efektyvus. Ir tai yra benzino suvartojimo sumažėjimas miesto cikle. Be to, jei vienas LH nepavyksta, turime antrą LH. Taip, maksimaliu greičiu nenuvažiuosite, bet bent jau galėsite nuvykti iki artimiausio serviso be vilkikų pagalbos. Visų tokio išdėstymo privalumų neaprašysiu, dauguma vairuotojų iš karto supras, apie ką kalbama. Bet noriu atkreipti dėmesį, kad tradiciniai varikliai neleidžia dvigubo išdėstymo dėl savo dydžio ir variklio masės rodiklių iki generuojamos galios (vadinamojo savitojo svorio). Ir mūsų LG tai leidžia.

Šiuo metu jau turime du LH modelius. Surinkome pirmąjį modelį, galima sakyti, ir tai, ką radome po kojomis – nuo cilindrų ir stūmoklių iki mopedų. Dėl to degalais nevažinėjome, bet buvome tikri, kad vibracijos nėra. Bandymai buvo atlikti su suslėgtu oru, o vamzdeliuose esančios spyruoklės buvo naudojamos kaip sinchronizatoriai. Šiame vaizdo įraše galite žiūrėti vaizdo įrašą apie tai:

Dabar jau beveik baigėme antrąjį modelį, kurio detalės buvo sukurtos visiškai iš 0 pagal mūsų brėžinius. Tikiuosi, kad iki 2013 metų rudens užbaigsime surinkimą ir galėsime pademonstruoti veikiantį LG bei jo tikrąsias charakteristikas.

Savo plėtra stengėmės sudominti daugybę įmonių. Susisiekėme su įvairiomis automobilių gamyklomis Ukrainoje ir Rusijoje. Bet dažniausiai girdėjome tokius žodžius, kad idėja klasė, bet šitas variklis nesuges, sako, iš kur mes pasipelnsime, jei nereikės jam gaminti atsarginių dalių, o gamybai reikia perdaryti, o tai pinigai. Gėda už tėvynę. Išleisdama tokį LG, Rusija per kelerius metus gali tapti variklių gamybos lydere. Taip ir toliau perkame užsienietiškus automobilius ir keliame ekonomiką bei suteikiame darbo žmonėms ne mūsų šalyje. Galiu tvirtai pasakyti, kad variklių gamybos ateitis priklauso nuo linijinių mašinų. Dabar kai kuriose šalyse aktyviai kuriami įvairūs linijiniai varikliai: Australijoje – PemPec Motors, Anglijoje – Libertine FPE Limited (vaizdo pristatymas), Čekijoje – Čekijos technikos universitetas (projekto vieta), JAV – The Automotive. Varomosios jėgos valdymo laboratorija (APCL)… Atėjo momentas, kai tas, kuris pirmas atsikėlė, atidavė šlepetes. Dabar pagaliau galime tapti pirmaisiais šioje srityje, nes mūsų linijinio generatoriaus konstrukcija yra daug geresnė nei visa tai, kas išdėstyta aukščiau, tiek dizaino, tiek veikimo požiūriu.

Darbas su LG prasidėjo dar 2008 m. Tačiau dėl didelių išlaidų užsakant dalis vienu egzemplioriumi, jos vykdomos iki šiol. Per šį laiką dizainas buvo keletą kartų pakeistas. Pavyzdžiui, šiandien atsisakėme mechaninio sinchronizatoriaus tarp išorinių ir vidinių stūmoklių, o sinchronizavimą pasirūpinome tik dėl ričių sukuriamo pasipriešinimo stūmoklių judėjimui, kai į juos įleidžiama srovė. Be to, kurdami LG dalis, iš pradžių galite nustatyti galimybę keisti suspaudimo kameros tūrį, o tai lems, kad per kelias valandas, nepakeitus dizaino, LG bus galima perkelti iš darbo. benzinas, pavyzdžiui, dirbti su alkoholiu ar alyva (tradiciniuose varikliuose, jei variklis buvo sukurtas benzinui, tada jo neįmanoma perkelti į klampesnį kurą, visų pirma dėl fiksuoto suspaudimo kameros tūrio). Buvo sukurta keletas kitų smulkmenų, kurios leidžia atsikratyti kai kurių šiam LH būdingų trūkumų. Deja, mūsų komercijos pasaulyje, kur bet kokios idėjos pavagiamos akimirksniu, negalime pasakyti apie visus dizaino niuansus.

Jei vis dėlto kas nors domisi šio LG gamyba, tai čia yra kontaktai bendravimui su vienu iš šio kūrinio autorių.

: oleg_goodzon

:

: 394774068

: +380966912777

Pagarbiai Olegas Gunjakovas ir Vladimiras Kuznecovas.