Квазитурбина
 | В этой статье есть несколько проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалять эти шаблонные сообщения )
|
Квазитурбинный ротором , или курбинный двигатель — это предлагаемый беспоршневой роторный двигатель с ромбовидным стороны которого шарнирно закреплены в вершинах. [1] Объем, заключенный между сторонами ротора и корпусом ротора, обеспечивает сжатие и расширение аналогично более известному двигателю Ванкеля , но шарнирное соединение по краям позволяет увеличить соотношение объемов. Геометрическая неопределенность (определенная не однозначно) формы статора квазитурбины. [2] допускает разнообразные профили (в том числе асимметричные) и конструктивные характеристики. В отличие от лопастных насосов , в которых расширение лопастей обычно имеет важное значение и против которых действует давление, вызывающее вращение, контурные уплотнения квазитурбины имеют минимальное расширение, и вращение не является результатом давления на эти уплотнения.
Поскольку вращательная сила внутри квазитурбины возникает за счет давления на всю поворотную лопасть, а не на выдвижные лопатки, которые создают геометрический обратный поток в перекрытиях камер, статоры QT с высоким эксцентриситетом значительно увеличивают объемы рабочего объема, которые могут превышать весь объем двигателя на оборот. Такое высокое отношение рабочего объема к внешнему объему двигателя, близкое к единице, приводит к исключительной удельной мощности двигателя по объему и весу при сохранении высокого крутящего момента. [3] Патенты на Квазитурбину (в самой общей концепции АС с каретками) [4] [5] [ нужны разъяснения ] принадлежат семье Жиля Сен-Илера [6] из Квебека . Помимо двигателя внутреннего сгорания была предложена квазитурбина , в качестве возможной конструкции насоса , а также возможный двигатель Стирлинга . [7] Он был продемонстрирован как пневматический двигатель, использующий запасенный сжатый воздух , и как паровой двигатель . [8]
Предлагается как минимум четыре конструкции:
- Двухпортовый с каретками, пригодный для использования в качестве двигателя внутреннего сгорания.
- Четырехпортовый без кареток, подходит для использования в качестве пневматического или гидравлического двигателя, парового двигателя или насоса.
- Двухпортовый без кареток - концептуальная конструкция, которая, как предполагается, объединит некоторые преимущества существующих двух- и четырехпортовых прототипов.
- Еще одна концептуальная конструкция, использующая фиксированный заряд газа, без портов и без кареток, как двигатель Стирлинга. (Но пока не имеется в виду двигатель Мэлоуна, несмотря на то, что его функции аналогичны двигателю Стирлинга)
Двухпортовый с каретками
[ редактировать ]В самой ранней конструкции квазитурбины использовалась трехколесная каретка ( французская колесница , отсюда avec колесницы или AC с каретами ) для поддержки каждой вершины ротора. Колеса этих четырех вагонов, всего двенадцать колес, проходили по периферии машинного отделения.
Прототип двигателя внутреннего сгорания этой конструкции был построен и с энтузиазмом рассмотрен в журнале European Automotive Design в сентябре 1999 года. Прототип вращался с помощью внешнего двигателя в течение 40 часов.
Однако воспламенения топливом так и не было достигнуто. Если бы это было предпринято, результаты так и не были опубликованы, и разработки этой конструкции не были приоритетом, несмотря на испытания внутреннего сгорания квазитурбины. [9]
Фото-детонация
[ редактировать ]Двухпортовая конструкция с каретками была предложена, чтобы сделать возможным новый и улучшенный режим сгорания, названный фотодетонацией изобретателями квазитурбины . Это напоминает детонацию , используемую в двигателе Бурка , сродни детонации и стуку, нежелательным в обычных двигателях внутреннего сгорания. По состоянию на 2005 год [update], не было опубликовано никаких исследований, подтверждающих это утверждение. Связанная с этим идея о том, что передача пламени будет возможна через специальные отверстия, также не поддерживается.
Четырехпортовый без кареток
[ редактировать ]
Вторая конструкция Квазитурбины значительно упрощена за счет исключения кареток (фр. sans колесницы или SC ). В то же время порты были продублированы на противоположной стороне корпуса, что позволило преобразовать работу с четырех тактов за цикл на два и удвоить количество циклов на оборот ротора. Этот механизм был продемонстрирован как пневматический двигатель, использующий запасенный сжатый воздух, а также как паровой двигатель, как сообщается в научных статьях. [10] Эту конструкцию также предлагается использовать в качестве насоса и, в частности, в качестве нагнетателя .
В этой конструкции используются лопасти новой конструкции, более длинные, чем у корпуса аналогичного размера первого типа из-за отсутствия кареток и характерного контура коронки. Только базовая геометрия ротора является общей с более ранней конструкцией.
Пневматический двигатель этой конструкции был продемонстрирован на картинге в ноябре 2004 года, а другой - на небольшом автомобиле в сентябре 2005 года, причем оба автомобиля использовали накопленный сжатый воздух для питания двигателя. По состоянию на 2005 год [update] в разработке находится пневматическая цепная пила с приводом от воздушного шланга от обычного внешнего компрессора.
Благодаря соответствующим образом переработанному корпусу с учетом теплового расширения та же конструкция ротора была продемонстрирована как паровой двигатель.
В другом потенциальном варианте этой конструкции два набора портов используются независимо друг от друга: один в качестве двигателя, а другой в качестве насоса, таким образом потенциально объединяя функции насоса и его приводного двигателя в одном безвальном блоке. Одним из ограничений такого использования является то, что две жидкости должны быть одинаковыми; Например, было бы невозможно привести встроенный воздушный насос в действие гидравлической жидкостью, поскольку конструкция ротора существенно отличается. По состоянию на 2005 год [update] ни один прототип этого варианта не был продемонстрирован.
Квазитурбина в режиме Отто использует искровое зажигание, а фотодетонационная квазитурбина устраняет необходимость в свечах зажигания и электрической системе зажигания. В фотодетонационном режиме топливно-воздушный заряд самовоспламеняется коротким мощным импульсом давления в камере сгорания Квазитурбины.
Двухпортовый без кареток
[ редактировать ]Третий дизайн сочетает в себе аспекты первых двух. По состоянию на 2005 год [update] этот дизайн является только концептуальным. Он не был построен, но используется в иллюстративных целях. Если бы он был построен, он не поддерживал бы фотодетонацию.
В рамках запатентованной модели квазитурбины возможны многие другие конструкции с каретками или без них и с различным количеством портов. По состоянию на 2005 год [update], какая конструкция будет использована для дальнейшей работы над версией внутреннего сгорания, не сообщается.
История
[ редактировать ]Профессор Х. Игнасио Мартинес-Артахо (1907-1984) из Папского университета Комильяс (Мадрид, Испания) в середине семидесятых годов сделал эскизы адаптивного ротационного компрессора, что привело к тому, что при построении модели железной дороги отсутствовали правильные динамические решения ротора. Недавно исследования провели доктор Жиль Сен-Илер, -термоядерщик физик , и члены его ближайших родственников. Первоначальной целью было создание турбовального газотурбинного двигателя, в котором компрессорная и силовая части находились бы в одной плоскости . Для этого им пришлось отсоединить лопасти от главного вала и соединить их в цепь таким образом, чтобы один ротор действовал как компрессор на четверть оборота и как двигатель на следующую четверть оборота.
Общая концепция квазитурбинного двигателя была впервые запатентована в 1996 году. Владельцы патентов могут продать или взять в аренду небольшие пневматические и паровые агрегаты для исследований, академического обучения и промышленной демонстрации, а также книгу (в основном на французском языке), описывающую концепции и разработка дизайна. Демонстрации были проведены на Air Gokart в 2004 году, на «APUQ Air Car» в 2005 году, на «Brash Steam Car» Университета Коннектикута в 2010 году и на других продуктах (бензопила и генератор).
Обладатели патента объявили, что намерены предоставить для демонстрации аналогичные прототипы двигателей внутреннего сгорания.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Международный журнал науки и исследований (IJSR), том 12, выпуск 12, декабрь 2023 г., 658–672. Фундаментальные принципы поведения внутренних компонентов квазитурбины и детонационное мгновенное сжатие для раннего восстановления энергии.
- ^ Международный журнал науки и исследований (IJSR), том 10, выпуск 3, март 2021 г., 872–880. Расчет профиля удержания статора квазитурбины.
- ^ Международный журнал науки и исследований (IJSR), том 11, выпуск 7, июль 2022 г., 330–345 Квазитурбинный двигатель высокой удельной мощности со смещением, превышающим внешний объем
- ^ Патент США на квазитурбину переменного тока (с каретками), декабрь 1996 г.
- ^ Патент США Quasiturbine SC (без каретки), февраль 2003 г.
- ^ Профиль ResearchGate
- ^ Квазитурбинный двигатель Стирлинга Идея двигателя Стирлинга на сайте Quasiturbine.
- ^ Квазитурбина с низкими оборотами в минуту и высоким крутящим моментом с приводом от давления для высокоэффективной модуляции мощности. Рецензируемая коллегами статья – опубликована в журнале «Proceeding of Turbo Expo 2007» IGTI (Международного института газовых турбин) и ASME (Американского общества инженеров-механиков). Аннотация и информация
- ^ Испытание квазитурбины внутреннего сгорания - видео 2018 г.
- ^ Научные статьи Квазитурбинный двигатель
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Официальный сайт Квазитурбины .
- Как работают квазитурбинные двигатели от HowStuffWorks .
- Университета Коннектикута « Дерзкий паровой автомобиль » Видео .
- Запись о квазитурбине на ИНИС в Международном агентстве по атомной энергии .
- 2006 Пневматическая демонстрационная квазитурбинная бензопила .
- Демонстрация паровой квазитурбины штата Орегон , 2011 г.