двухроторный гидрореактивный двигатель

Формула изобретения

Гидрореактивный двигатель, в котором применяется жидкостный поршень для сжатия горючей смеси в рабочей камере и утилизации энергии, выделившейся в результате воспламенения сжатой горючей смеси, отличающийся тем, что содержит внешний ротор, предназначенный для создания внешнего жидкостного кольца со свободной поверхностью в окружающей газовой среде при помощи непрерывного вращения сосуда, снабженного каналом для отвода жидкости и парогазовой смеси с целью поддержания постоянного уровня свободной поверхности жидкостного кольца и утилизации запаса энергии отводимых продуктов; внутренний ротор, размещенный с эксцентриситетом во внешнем жидкостном кольце, предназначенный для создания внутреннего жидкостного кольца со свободной поверхностью в окружающей газовой среде, содержащий рабочие камеры, каждая из которых представляет собой сосуд, разделенный перегородкой с нагнетательным клапаном на полость всасывания, снабженную каналом с всасывающим клапаном для подачи свежей горючей смеси, и полость сгорания, снабженную каналом с выхлопным клапаном, а также не имеющим клапана каналом, столб рабочей жидкости в котором удерживает свежую горючую смесь в сжатом состоянии и после ее воспламенения преобразуется в реактивную струю, создающую вращающий момент на валу внутреннего ротора; неподвижную лопастную систему, расположенную на корпусе двигателя и предназначенную для изменения величины и направления скорости реактивной струи.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к классу гидрореактивных двигателей, областью применения которых является водный транспорт. В качестве рабочей жидкости для указанных двигателей используется забортная вода, ограниченный объем которой поступает в рабочую камеру двигателя, а затем под воздействием импульса давления газовой либо парогазовой среды вытекает в окружающее пространство, создавая реактивную тягу.

Известен ПРЯМОТОЧНЫЙ ГИДРОРЕАКТИВНЫЙ СУДОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ (авторское свидетельство СССР № 1068337, кл. В63Н 11/02, 30.01.81), содержащий коммутационную камеру с подпружиненной заслонкой, что позволяет направлять набегающий поток забортной воды попеременно в каждую из двух рабочих камер, создавая в них условия для сжатия и воспламенения горючей смеси с последующим истечением реактивной струи из диффузора двигателя. К недостаткам этого двигателя следует отнести сравнительно невысокую степень сжатия горючей смеси.

Известен также (авторское свидетельство СССР № 1720927 А1, кл. В63Н 11/02, 11/14, 14.03.90) ПРЯМОТОЧНЫЙ ГИДРОРЕАКТИВНЫЙ СУДОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ В.В.ФИЛИМОНОВА, содержащий устройство для заполнения рабочих цилиндров забортной водой в виде центробежного насоса с электроприводом, устройство для заполнения камер сгорания сжатым воздухом в виде поршневого компрессора, топливный насос высокого давления, а также устройство подачи искры, кинематически связанные с валом электропривода. К недостаткам этого двигателя следует отнести необходимость включения в рабочий процесс дополнительных агрегатов, питающихся от посторонних источников энергии и не использующих кинетическую энергию реактивной струи.

Предлагаемое техническое решение имеет целью устранение указанных недостатков прототипов и расширение области применения гидрореактивных двигателей. Для достижения поставленной цели предлагается такое устройство рабочих органов двигателя, которое позволяет изменять в широком диапазоне степень сжатия горючей смеси, что увеличивает возможности выбора энергоносителей и предоставляет разнообразные варианты применения двигателей с жидкостным поршнем.

На чертеже представлено схематическое изображение устройства гидрореактивного двигателя. Внешний ротор 1 вращается на неподвижной цапфе 14 корпуса двигателя, создавая жидкостное кольцо 2 при помощи сосуда, форма и размеры которого обеспечивают неизменность величины радиуса цилиндрической свободной поверхности жидкости в окружающей газовой среде, а также обеспечивают возможность размещения внутреннего ротора 3 во внешнем жидкостном кольце 2.

Внутренний ротор 3, предназначенный для создания внутреннего жидкостного кольца 4, вращается в эксцентричной расточке неподвижной цапфы 14. На периферии ротора 3 расположены рабочие камеры, каждая из которых представляет собой сосуд, разделенный перегородкой с нагнетательным клапаном 5 на полость всасывания 6 и полость сгорания 9. Полость всасывания снабжена каналом подвода свежей горючей смеси 7 и всасывающим клапаном 8. В полости сгорания имеется формирующий реактивную струю канал без клапана 12, в который может свободно поступать рабочая жидкость из внутреннего жидкостного кольца 4, а также выхлопной клапан 11, при открытии которого газообразные остатки продуктов сгорания поступают в выхлопной канал 10.

Величина эксцентриситета и габаритные радиальные размеры внутреннего ротора 3 обеспечивают ему такое размещение в наружном жидкостном кольце, чтобы периферийные кромки полости всасывания 6 не выходили за пределы объема кольца 2.

Для поддержания постоянного уровня свободной поверхности жидкости в каждом из жидкостных колец существует устройство постоянного подвода жидкости из внешнего источника. Избыток рабочей жидкости и газообразные продукты сгорания отводятся по каналу 15 на внешнем роторе 1, при этом запас энергии, которым они располагают, преобразуется в кинетическую энергию реактивной струи, формируемой выходным участком канала так, чтобы реактивное усилие способствовало вращению ротора 1.

Направления вращения роторов 1 и 3 совпадают. Эксцентричное расположение ротора 3 в жидкостном кольце 2 ротора 1 при их взаимном вращении приводит к тому, что полость всасывания 6 непрерывно перемещается в кольце 2 из зоны повышенного давления рабочей жидкости в зону пониженного давления и наоборот. Рабочий цикл двигателя начинается с поступления порции свежей горючей смеси в полость всасывания. При достаточном понижении давления открывается всасывающий клапан 8, и по каналу 7 свежая горючая смесь поступает в полость всасывания 6 при закрытом нагнетательном клапане 5. Процесс всасывания продолжается до момента начала перемещения полости 6 в зону повышенного давления. Клапан 8 закрывается, начинается процесс сжатия горючей смеси. При достаточно высоком давлении сжатия открывается нагнетательный клапан 5 и начинается перемещение смеси в полость сгорания 9 до момента ее полного вытеснения из полости всасывания 6. Нагнетательный клапан 5 закрывается, смесь удерживается в сжатом состоянии давлением столба жидкости в канале 12. После закрытия клапана 5 происходит воспламенение сжатой смеси, сопровождаемое резким повышением давления и температуры с последующим вытеснением рабочей жидкости и парогазовой смеси в канал 12, формирующий реактивную струю, которая вызывает вращение ротора 3. Из канала 12 струя рабочей жидкости и парогазовой смеси попадает на лопатки неподвижного реактора 13, где происходит изменение величины и направления скорости струи, после чего рабочая жидкость возвращается в кольцо 4 либо в кольцо 2, а парогазовая смесь попадает в канал 15. Истечение рабочей жидкости и газообразных продуктов сгорания из полости 9 приводит к падению давления в ней, что дает возможность открыть выхлопной клапан 11. Остатки продуктов сгорания перемещаются в выхлопной канал 10 рабочей жидкостью, перетекающей из жидкостного кольца 4 по каналу 12 в полость сгорания 9 до момента полного вытеснения газов, после чего выхлопной клапан 11 закрывается и начинается новый рабочий цикл.

Предлагаемое устройство позволяет изменять степень сжатия горючей смеси в достаточно широких пределах за счет изменения частоты вращения роторов и применения рабочих жидкостей с различными величинами плотности. Замкнутый кругооборот рабочей жидкости дает возможность расширить область применения гидрореактивных двигателей.