Rusové vynálezy - lineárny generátor

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

Tento článok bude zaujímavý pre „drsných technikov“- hovorí o alternatívnom usporiadaní spaľovacieho motora. Ide o ďalšie potvrdenie vynaliezavosti Rusov: motory tohto typu – lineárne – sa v zahraničí len začínajú vyvíjať.

Historicky tradičné zariadenia na výrobu elektrickej energie používali rotačný pohyb na pohyb vinutia v magnetickom poli. Takéto zariadenia sú uvádzané do pohybu rôznymi vrtuľami: vodné turbíny, plynové turbíny, vietor atď. Jedným z ťahúňov je aj tradičný spaľovací motor. V takýchto vrtuľách prechádza chemická energia paliva viacnásobnými transformáciami: najprv na translačný pohyb piestov a potom na rotačný pohyb kľukového hriadeľa a potom iba na elektrický prúd.

Potreba takejto transformácie vedie k mechanickým stratám a komplikáciám konštrukcie motora ako celku. Všetci sme videli jeden a ten istý obrázok vo fyzikálnych experimentoch: učiteľ vezme permanentný magnet a začne ním pohybovať tam a späť v induktore. V tomto prípade sa na svorkách cievky objaví napätie. Vytvorenou konštrukciou zásadne nového typu elektrických generátorov poskytujeme možnosť využitia vratného pohybu na generovanie elektrického prúdu bez medzipremeny na rotačný pohyb.

V nami vyvinutom lineárnom generátore (ďalej len LG) sú namiesto krytov valcov nainštalované dva vonkajšie piesty, ktoré sú navzájom pevne spojené. Toto technologické riešenie má na svedomí viacero faktorov, ktoré si rozoberieme nižšie.

V tradičných motoroch vo valcoch počas spaľovania paliva sa piest od vznikajúceho tlaku plynu začne pohybovať jedným smerom, ale podľa zákonov zotrvačnosti sa valec sám začne pohybovať aj v opačnom smere. Preto je prevádzka spaľovacích motorov vždy sprevádzaná vibráciami. Na jej hasenie sa používajú zložité technologické metódy, čo vedie k zvýšeniu nákladov na výrobu motora. Napríklad na tlmenie vibrácií pri otáčaní kľukového hriadeľa sú na ňom nainštalované ďalšie kompenzačné závažia, čo vedie k zvýšeniu hmotnosti kľukového hriadeľa. Dnes približne 40 % hmotnosti kľukového hriadeľa tvoria kompenzačné závažia.

Teraz sa vráťme k vyvinutému LG dizajnu. Dopredný pohyb piestov priamo využívame na generovanie elektrického prúdu. Ak vezmeme do úvahy schematický diagram, potom môžeme určiť, že dva vnútorné piesty sú navzájom spojené pevným spojením a dva vonkajšie rovnakým spôsobom. čo nám to dáva?

najprv a čo je najdôležitejšie, radikálne zjednodušenie konštrukcie motora. Tento motor nemá žiadne časti, ako je kľukový hriadeľ, vačkový hriadeľ, prevodovka medzi kľukovým hriadeľom a vačkovým hriadeľom, sacie a výfukové ventily. Zjednodušením konštrukcie sa výrazne znížia náklady na motor.

Po druhé. Nami navrhovaná kombinácia dvoch vnútorných piestov a dvoch vonkajších piestov nám poskytuje takmer úplnú absenciu vibrácií počas prevádzky tohto LG. Ako sa to stane? Predpokladajme, že spaľovanie paliva nastane v jednom z valcov, potom v druhom súčasne bude stlačený vzduch alebo palivová zmes. V tomto prípade sa vnútorné piesty pohybujú napríklad doprava, potom sa vonkajšie piesty pohybujú doľava. Ak sa hmotnosť vonkajších piestov rovná hmotnosti vnútorných piestov, zotrvačné sily vznikajúce pri pohybe piestov budú vzájomne kompenzované a nebudú sa prenášať na telo motora. To umožňuje nainštalovať tento LG na ultraľahký základ a vzdať sa akýchkoľvek zariadení na tlmenie vibrácií. Čo opäť vedie k zníženiu nákladov na generátor.

Po tretie. Povedzme, že sme zobrali tradičný motor a uviedli ho do prevádzky. Bude mať určité otáčky kľukového hriadeľa, ktoré budú určené frekvenciou zdvihu piesta vo valci. Teraz vezmeme náš LH a nastavíme ho na rovnakú frekvenciu zdvihu piestu vo valci ako pri tradičnom motore. Zároveň bude rýchlosť expanzie plynov vo valci LG dvakrát väčšia ako samotná expanzná komora v porovnaní s tradičným motorom, čo nám, zjednodušene povedané, dáva možnosť odobrať z plynov viac energie., čo povedie k zvýšeniu celkovej účinnosti LG …

Po vykonaní teoretických výpočtov sme získali nasledujúce ukazovatele

• Počet zdvihov piesta = 500
• Priemer valca = 372 mm
• Zdvih piesta = 439 mm
• Plná dĺžka ЛГ = 6000 mm
• Plná šírka a výška ЛГ = 1000 mm
• Účinnosť indikátora = 51,38 %
• Efektívna účinnosť = 49,85 %
• Spotreba paliva = 171,3 g / (kWatt * hodina)
• Výkon = 1000 kW

Všetky výpočty boli vykonané pri plniacom tlaku = 0,11 MPa (mierne povedané z domáceho sušiča vlasov). Ak je na generátore nainštalovaná prídavná plynová turbína, potom je možné zvýšiť výkon generátora bez zväčšenia geometrických rozmerov

Ale aj napriek tomu sa účinnosť LG ukázala ako veľmi pôsobivá. Pre porovnanie, priemerná účinnosť moderných automobilových motorov nepresahuje 40% a iba námorné motory s dlhým zdvihom, v ktorých je zdvih piestu vo valci asi 2,0 - 2,5 metra!!!, sa približujú k ukazovateľu účinnosti 45-50 %.

Ako môžete vidieť z týchto výpočtov, navrhovaný LG má predĺžený valcový tvar. Pomer dĺžky LG k jeho priemeru je 6 ku 1 tse. Niekto by mohol povedať, že je to jeho obrovská nevýhoda. V niektorých prípadoch áno. Ale uvažujme ako inžinieri.

Zoberme si obyčajné auto, alebo skôr jeho motor a jeho prevádzkové režimy. Cez mesto jazdíme rýchlosťou 60 km za hodinu (vo väčšine prípadov ide o maximálnu povolenú rýchlosť v meste). Čo s tým máme v tradičnom motore? A máme fakt, že funguje minimálne na polovicu projektovaného výkonu. Kto vie, no a kto nevie, teraz mu prezradíme jednu úžasnú vec. Keďže výpočet procesov vo valci je pomerne náročná úloha a parametre prevádzky v rôznych režimoch motora sa môžu značne líšiť, vo väčšine prípadov je to konštrukcia motora (čo znamená úplne všetky ukazovatele, ako sú priemery sania a výfukových ventilov, objem privádzaného vzduchu, jeho teplota a pod.) a jeho účinnosť sa počíta pri prevádzke v nominálnom režime. To znamená, že maximálna účinnosť motora sa dosiahne iba pri prevádzke v nominálnom režime. Vo všetkých ostatných prípadoch, ako je čiastočné zaťaženie alebo preťaženie, je účinnosť motora vždy nižšia ako maximálne možné. Náš LG tiež nie je zbavený tejto nevýhody. ALE. Navrhujeme však nainštalovať do auta nie jeden LG, ale napríklad dva. Povedzme, že na pohyb auta maximálnou rýchlosťou potrebujeme výkon 70 kW. Do auta dodáme dva LG s výkonom 35 kW. Čo nám to dá? A to nám dá skutočnosť, že pri jazde v meste môžeme použiť iba jeden LH a druhý bude vypnutý. To povedie k tomu, že LG bude pri jazde v meste pracovať v nominálnom režime a bude mať maximálnu efektivitu. A to je pokles spotreby benzínu v mestskom cykle. Navyše, ak jeden LH zlyhá, máme druhý LH. Áno, nepôjdete maximálnou rýchlosťou, ale aspoň sa dostanete do najbližšieho servisu bez pomoci odťahoviek. Nebudem opisovať všetky výhody takéhoto usporiadania, väčšina motoristov hneď pochopí, o čo ide. Chcel by som však upozorniť, že klasické motory neumožňujú dvojité usporiadanie vzhľadom na ich veľkosť a ukazovatele hmotnosti motora k generovanému výkonu (tzv. merná hmotnosť). A naše LG to umožňuje.

Momentálne už máme dva modely LH. Pozbierali sme takpovediac prvý model a to, čo sme našli pod nohami – od valcov a piestov až po mopedy. V dôsledku toho sme ho nejazdili na palivo, ale boli sme si istí, že nedošlo k vibráciám. Testy sa vykonávali so stlačeným vzduchom a ako synchronizátory boli použité pružiny v rúrkach. Video o tom si môžete pozrieť v tomto videu:

Teraz máme takmer hotový druhý model, ktorého detaily boli vytvorené úplne od 0 podľa našich nákresov. Dúfam, že do jesene 2013 dokončíme montáž a budeme môcť predviesť funkčný LG, ako aj jeho skutočné vlastnosti.

Snažili sme sa o náš rozvoj zaujať veľa firiem. Oslovili sme rôzne automobilky na Ukrajine a v Rusku. Ale vo väčšine prípadov sme počuli také slová, že myšlienka je triedna, ale tento motor sa nepokazí, hovorí sa, kde budeme mať zisk, keď naň nepotrebujeme vyrábať náhradné diely a výroba potrebuje byť prerobené, a to sú peniaze. Je to hanba pre vlasť. Uvoľnením takéhoto LG by sa Rusko mohlo v priebehu niekoľkých rokov stať lídrom vo výrobe motorov. A tak pokračujeme v nakupovaní zahraničných áut a dvíhame ekonomiku a dávame prácu ľuďom, ktorí nie sú v našej krajine. S istotou môžem povedať, že budúcnosť konštrukcie motorov je v lineárnych strojoch. V súčasnosti sa v niektorých krajinách aktívne vyvíjajú rôzne lineárne motory: v Austrálii - PemPec Motors, v Anglicku - Libertine FPE Limited (videoprezentácia), v Českej republike - Česká technická univerzita (miesto projektu), v USA - The Automotive Laboratórium kontroly pohonu (APCL)… Nastal moment, že kto prvý vstal, dostal papuče. Teraz sa konečne môžeme stať prví v tejto oblasti, pretože dizajn nášho lineárneho generátora je oveľa lepší ako všetky vyššie uvedené, a to z hľadiska dizajnu aj prevádzky.

Práce na LG začali už v roku 2008. Ale kvôli obrovským nákladom na objednanie dielov v jednej kópii sa vykonávajú dodnes. Počas tejto doby sa dizajn niekoľkokrát zmenil. Napríklad dnes sme opustili mechanický synchronizátor medzi vonkajšími a vnútornými piestami a zabezpečili sme synchronizáciu len kvôli odporu voči pohybu piestov, ktorý vytvárajú cievky, keď je do nich vstreknutý prúd. Tiež pri vytváraní dielov pre LG môžete spočiatku položiť možnosť zmeniť objem kompresnej komory, čo povedie k tomu, že v priebehu niekoľkých hodín, bez zmeny dizajnu, môžete LG preniesť z práce na benzín, napríklad na prácu s alkoholom alebo olejom (v prípade tradičných motorov, ak bol motor vyvinutý na benzín, nie je možné ho preniesť na viskóznejšie palivo, predovšetkým kvôli pevnému objemu kompresnej komory). Boli vyvinuté niektoré ďalšie maličkosti, ktoré vám umožňujú zbaviť sa niektorých nevýhod spojených s týmto LH. Bohužiaľ, v našom svete obchodu, kde sú akékoľvek nápady ukradnuté bez mihnutia oka, nemôžeme povedať o všetkých nuansách dizajnu.

Ak by aj napriek tomu mal niekto záujem o výrobu tohto LG, tak tu sú kontakty na komunikáciu s jedným z autorov tohto výtvoru.

: oleg_goodzon

:

: 394774068

: +380966912777

S pozdravom Oleg Gunyakov a Vladimir Kuznecov.