Ruskie wynalazki - generator liniowy

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-07 16:28

Ten artykuł zainteresuje „surowych techników” - opowiada o alternatywnym układzie silnika spalinowego. To kolejne potwierdzenie pomysłowości Rosjan: silniki tego typu – liniowe – dopiero zaczynają być opracowywane za granicą.

Historycznie, tradycyjne urządzenia do wytwarzania energii elektrycznej wykorzystywały ruch obrotowy do poruszania uzwojeń w polu magnetycznym. Takie urządzenia są wprawiane w ruch przez różne śmigła: turbiny wodne, turbiny gazowe, wiatrowe itp. Tradycyjny silnik spalinowy jest również jednym z motorów. W takich śmigłach energia chemiczna paliwa podlega wielu przemianom: najpierw w ruch postępowy tłoków, następnie w ruch obrotowy wału korbowego, a dopiero potem w prąd elektryczny.

Konieczność takiej transformacji prowadzi zarówno do strat mechanicznych, jak i komplikacji konstrukcji silnika jako całości. Wszyscy widzieliśmy jeden i ten sam obraz w doświadczeniach fizycznych: nauczyciel bierze magnes trwały i zaczyna nim poruszać w cewce indukcyjnej. W takim przypadku na zaciskach cewki pojawia się napięcie. Dzięki stworzonej konstrukcji całkowicie nowego typu generatorów elektrycznych dajemy możliwość wykorzystania ruchu posuwisto-zwrotnego do generowania prądu elektrycznego bez pośrednich przemian na ruch obrotowy.

W opracowanym przez nas generatorze liniowym (zwanym dalej LG) zamiast pokryw cylindrów zainstalowane są dwa zewnętrzne tłoki, które są sztywno ze sobą połączone. To rozwiązanie technologiczne wynika z kilku czynników, które omówimy poniżej.

W tradycyjnych silnikach w cylindrach podczas spalania paliwa tłok od powstającego ciśnienia gazu zaczyna poruszać się w jednym kierunku, ale zgodnie z prawami bezwładności sam cylinder również zaczyna poruszać się w przeciwnym kierunku. Dlatego pracy silników spalinowych zawsze towarzyszą wibracje. Aby go ugasić, stosuje się złożone metody technologiczne, co prowadzi do wzrostu kosztów produkcji silników. Na przykład, aby tłumić drgania podczas obracania się wału korbowego, montuje się na nim dodatkowe obciążniki kompensacyjne, co prowadzi do wzrostu masy wału korbowego. Obecnie około 40% masy wału korbowego to obciążniki kompensacyjne.

Wróćmy teraz do opracowanej przez LG konstrukcji. Bezpośrednio wykorzystujemy ruch tłoków do przodu, aby wygenerować prąd elektryczny. Jeśli weźmiemy pod uwagę schemat ideowy, możemy określić, że dwa wewnętrzne tłoki są połączone ze sobą sztywnym połączeniem, a dwa zewnętrzne w ten sam sposób. Co nam to daje?

Pierwszy a co najważniejsze radykalne uproszczenie konstrukcji silnika. Silnik ten nie posiada części takich jak wał korbowy, wałek rozrządu, przekładnia wał korbowy-wałek rozrządu, zawory dolotowe i wydechowe. Dzięki uproszczeniu konstrukcji koszt silnika zostaje drastycznie obniżony.

Drugi. Proponowane przez nas połączenie dwóch tłoków wewnętrznych i dwóch tłoków zewnętrznych daje nam prawie całkowity brak wibracji podczas pracy tego LG. Jak to się stało? Załóżmy, że w jednym z cylindrów zachodzi spalanie paliwa, a w drugim w tym samym czasie sprężane będzie powietrze lub mieszanka paliwowa. W takim przypadku tłoki wewnętrzne przesuną się np. w prawo, a tłoki zewnętrzne przesuną się w lewo. Jeżeli masa tłoków zewnętrznych jest równa masie tłoków wewnętrznych, to siły bezwładności powstające w wyniku ruchu tłoków będą się wzajemnie kompensować i nie będą przenoszone na korpus silnika. Dzięki temu można zainstalować LG na ultralekkim fundamencie i zrezygnować z wszelkich urządzeń tłumiących drgania. Co ponownie prowadzi do obniżenia kosztów generatora.

Trzeci. Powiedzmy, że wzięliśmy tradycyjny silnik i uruchomiliśmy go. Będzie miał określoną prędkość wału korbowego, która będzie określona przez częstotliwość suwu tłoka w cylindrze. Teraz weźmiemy nasz LH i ustawimy go na taką samą prędkość skoku tłoka w cylindrze, jak w tradycyjnym silniku. Jednocześnie tempo rozprężania gazów w cylindrze LG będzie dwukrotnie większe niż sama komora rozprężna w porównaniu z tradycyjnym silnikiem, a to daje nam w uproszczeniu możliwość pobrania większej ilości energii z gazów, co doprowadzi do wzrostu ogólnej sprawności LG…

Po wykonaniu obliczeń teoretycznych uzyskaliśmy następujące wskaźniki

• Częstotliwość skoku tłoka = 500
• Średnica cylindra = 372 mm
• Skok tłoka = 439mm
• Pełna długość ЛГ = 6000 mm
• Pełna szerokość i wysokość ЛГ = 1000mm
• Efektywność wskaźnika = 51,38%
• Efektywna wydajność = 49,85%
• Zużycie paliwa = 171,3 gr / (kWatt * godzina)
• Moc = 1000 kWatt

Wszystkie obliczenia przeprowadzono przy ciśnieniu doładowania = 0,11 Mpa (łagodnie mówiąc z domowej suszarki do włosów). Jeśli na generatorze zainstalowana jest dodatkowa turbina gazowa, wówczas moc generatora można zwiększyć bez zwiększania wymiarów geometrycznych

Ale nawet przy tym wydajność LG okazała się bardzo imponująca. Dla porównania, średnia sprawność nowoczesnych silników samochodowych nie przekracza 40%, a tylko morskie silniki o długim skoku, w których skok tłoka w cylindrze wynosi około 2,0 - 2,5 metra !!!, zbliżają się do wskaźnika sprawności 45-50 %.

Jak widać z tych obliczeń, proponowany LG ma wydłużony cylindryczny kształt. Stosunek długości LG do jego średnicy wynosi 6 do 1tse. Niektórzy mogą powiedzieć, że to jego ogromna wada. W niektórych przypadkach tak. Ale pomyślmy jak inżynierowie.

Rozważ zwykły samochód, a raczej jego silnik i tryby pracy. Przez miasto jedziemy z prędkością 60 km na godzinę (w większości przypadków jest to maksymalna dozwolona prędkość w mieście). Co mamy z tym w tradycyjnym silniku? I mamy fakt, że działa co najmniej połowa przewidywanej mocy. Kto wie, no, a kto nie wie, teraz powiemy im jedną cudowną rzecz. Ponieważ obliczanie procesów wewnątrz cylindra jest dość trudnym zadaniem, a parametry pracy w różnych trybach pracy silnika mogą się znacznie różnić, w większości przypadków konstrukcja silnika (co oznacza absolutnie wszystkie wskaźniki, takie jak średnice wlotu i zawory wydechowe, objętość nawiewanego powietrza, jego temperatura itp.) oraz jego wydajność oblicza się przy pracy w trybie nominalnym. Oznacza to, że maksymalna wydajność silnika zostanie osiągnięta tylko podczas pracy w trybie nominalnym. We wszystkich innych przypadkach, takich jak częściowe obciążenie lub przeciążenie, sprawność silnika jest zawsze mniejsza niż maksymalna możliwa. Nasze LG również nie jest pozbawione tej wady. ALE. Ale proponujemy montować w aucie nie jeden LG, ale np. dwa. Powiedzmy, że potrzebujemy 70 kW mocy, aby samochód mógł poruszać się z maksymalną prędkością. Do samochodu dostarczymy dwa LG o mocy 35 kW. Co nam to da? A to da nam fakt, że jadąc po mieście możemy korzystać tylko z jednego LH, a drugiego będzie wyłączone. Doprowadzi to do tego, że LG podczas jazdy po mieście będzie pracował w trybie nominalnym i będzie miał maksymalną wydajność. A to jest spadek zużycia benzyny w cyklu miejskim. Dodatkowo, jeśli jeden LR zawiedzie, mamy drugi LR. Tak, nie pojedziesz z maksymalną prędkością, ale przynajmniej dojedziesz do najbliższego serwisu bez pomocy lawet. Nie opiszę wszystkich zalet takiego układu, większość kierowców natychmiast zrozumie, o co chodzi. Chciałbym jednak zaznaczyć, że tradycyjne silniki nie pozwalają na podwójny układ ze względu na ich wielkość i wskaźniki masy silnika do generowanej mocy (tzw. ciężar właściwy). A nasze LG na to pozwala.

W tej chwili mamy już dwa modele LH. Zebraliśmy, że tak powiem, pierwszy model i to, co znaleźliśmy pod naszymi stopami - od cylindrów i tłoków po motorowery. Dzięki temu nie jeździliśmy na paliwie, ale byliśmy pewni, że nie ma wibracji. Testy przeprowadzono z użyciem sprężonego powietrza, a jako synchronizatory zastosowano sprężyny w rurkach. Możesz obejrzeć film o tym w tym filmie:

Teraz prawie ukończyliśmy drugi model, którego szczegóły zostały stworzone całkowicie od zera według naszych rysunków. Mam nadzieję, że do jesieni 2013 roku zakończymy montaż i będziemy mogli zademonstrować działające LG, a także jego prawdziwe cechy.

Staraliśmy się zainteresować naszym rozwojem wiele firm. Skontaktowaliśmy się z różnymi fabrykami samochodów na Ukrainie iw Rosji. Ale w większości przypadków słyszeliśmy takie słowa, że chodzi o klasę, ale ten silnik się nie zepsuje, mówią, gdzie mamy zysk, jeśli nie musimy produkować do niego części, a produkcja musi być przerobionym, a to są pieniądze. To wstyd dla ojczyzny. Wypuszczając takie LG, Rosja mogłaby w ciągu kilku lat stać się liderem w budowie silników. I tak dalej kupujemy zagraniczne samochody, podnosimy gospodarkę i dajemy miejsca pracy ludziom spoza naszego kraju. Z całą pewnością mogę powiedzieć, że przyszłość budowy silników leży w maszynach liniowych. Obecnie w niektórych krajach aktywnie rozwijane są różne silniki liniowe: w Australii - PemPec Motors, w Anglii - Libertine FPE Limited (prezentacja wideo), w Czechach - czeska politechnika (strona projektu), w USA - The Automotive Laboratorium Kontroli Napędu (APCL) … Nadszedł moment, w którym ten, kto wstał pierwszy, dostał swoje kapcie. Teraz możemy wreszcie stać się pierwszymi w tej dziedzinie, ponieważ nasz projekt generatora liniowego jest znacznie lepszy niż wszystkie powyższe, zarówno pod względem konstrukcji, jak i działania.

Prace nad LG rozpoczęły się w 2008 roku. Jednak ze względu na ogromny koszt zamówienia części w jednym egzemplarzu, są one realizowane do dziś. W tym czasie projekt był kilkakrotnie zmieniany. Na przykład dzisiaj zrezygnowaliśmy z mechanicznego synchronizatora między tłokami zewnętrznymi i wewnętrznymi, a synchronizację zapewniliśmy tylko ze względu na opór ruchu tłoków, który jest wytwarzany przez cewki podczas wtryskiwania do nich prądu. Również podczas tworzenia części do LG można początkowo ustawić możliwość zmiany objętości komory sprężania, a to doprowadzi do tego, że w ciągu kilku godzin, bez zmiany projektu, LG można przenieść z pracy na np. benzyna do pracy z alkoholem lub olejem (w tradycyjnych silnikach, jeśli silnik został opracowany na benzynę, to nie da się go przenieść na bardziej lepkie paliwo, przede wszystkim ze względu na stałą objętość komory sprężania). Opracowano kilka innych drobiazgów, które pozwalają pozbyć się niektórych wad tkwiących w tym LH. Niestety, w naszym świecie komercyjnym, gdzie wszelkie pomysły kradną w mgnieniu oka, nie jesteśmy w stanie opowiedzieć o wszystkich niuansach projektu.

Jeśli jednak ktoś jest zainteresowany produkcją tego LG, to tutaj są kontakty do komunikacji z jednym z autorów tej kreacji.

: oleg_goodzon

:

: 394774068

: +380966912777

Z pozdrowieniami, Oleg Guniakow i Władimir Kuzniecow.