Rus izgudrojumi - lineārais ģenerators

2024 Autors: Seth Attwood | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-07 16:27

Šis raksts būs interesants "skarbajiem tehniķiem" - tas stāsta par alternatīvu iekšdedzes dzinēja izkārtojumu. Tas ir vēl viens krievu atjautības apliecinājums: šāda veida - lineāros - dzinējus tikai sāk izstrādāt ārzemēs.

Vēsturiski tradicionālās elektroenerģijas ražošanas ierīces ir izmantojušas rotācijas kustību, lai pārvietotu tinumus magnētiskajā laukā. Šādas ierīces iedarbina dažādi propelleri: hidroturbīnas, gāzes turbīnas, vējš u.c. Tradicionālais iekšdedzes dzinējs ir arī viens no virzītājiem. Šādos dzenskrūvēs degvielas ķīmiskā enerģija tiek daudzkārt pārveidota: vispirms virzuļu translācijas kustībā un pēc tam kloķvārpstas rotācijas kustībā un tikai tad elektriskā strāvā.

Nepieciešamība pēc šādas pārveidošanas rada gan mehāniskus zudumus, gan visa dzinēja konstrukcijas sarežģījumus. Mēs visi fizikas eksperimentos redzējām vienu un to pašu attēlu: skolotājs paņem pastāvīgo magnētu un sāk to kustināt uz priekšu un atpakaļ induktorā. Šajā gadījumā spoles spailēs parādās spriegums. Ar izveidoto principiāli jauna tipa elektrisko ģeneratoru konstrukciju mēs nodrošinām iespēju izmantot turp un atpakaļ kustību, lai radītu elektrisko strāvu bez starpposma pārvēršanas rotācijas kustībā.

Mūsu (turpmāk tekstā LG) izstrādātajā lineārajā ģeneratorā cilindru pārsegu vietā ir uzstādīti divi ārējie virzuļi, kas ir stingri piestiprināti viens pie otra. Šis tehnoloģiskais risinājums ir saistīts ar vairākiem faktoriem, par kuriem mēs runāsim tālāk.

Tradicionālajos dzinējos cilindros degvielas sadegšanas laikā virzulis no radošā gāzes spiediena sāk kustēties vienā virzienā, bet saskaņā ar inerces likumiem arī pats cilindrs sāk kustēties pretējā virzienā. Tāpēc iekšdedzes dzinēju darbību vienmēr pavada vibrācija. Lai to dzēstu, tiek izmantotas sarežģītas tehnoloģiskās metodes, kas izraisa dzinēja ražošanas izmaksu pieaugumu. Piemēram, lai slāpētu vibrāciju, kad kloķvārpsta griežas, tai tiek uzstādīti papildu kompensācijas atsvari, kas palielina kloķvārpstas masu. Mūsdienās aptuveni 40% no kloķvārpstas masas veido kompensācijas atsvari.

Tagad atgriezīsimies pie izstrādātā LG dizaina. Mēs tieši izmantojam virzuļu kustību uz priekšu, lai radītu elektrisko strāvu. Ja ņemam vērā shematisko diagrammu, mēs varam noteikt, ka divi iekšējie virzuļi ir savienoti viens ar otru ar stingru savienojumu un divi ārējie virzuļi ir savienoti vienādi. Ko tas mums dod?

Pirmkārt un pats galvenais, radikāla dzinēja konstrukcijas vienkāršošana. Šim dzinējam nav tādu detaļu kā kloķvārpsta, sadales vārpsta, transmisija no kloķvārpstas uz sadales vārpstu, ieplūdes un izplūdes vārsti. Vienkāršojot konstrukciju, dzinēja izmaksas tiek krasi samazinātas.

Otrkārt. Mūsu piedāvātā divu iekšējo virzuļu un divu ārējo virzuļu kombinācija nodrošina gandrīz pilnīgu vibrācijas neesamību šī LG darbības laikā. Kā tas notiek? Pieņemsim, ka vienā no cilindriem notiek degvielas sadegšana, tad otrā tajā pašā laikā tiks saspiests gaiss vai degvielas maisījums. Šajā gadījumā iekšējie virzuļi pārvietojas, piemēram, pa labi, tad ārējie virzuļi pārvietosies pa kreisi. Ja ārējo virzuļu masa ir vienāda ar iekšējo virzuļu masu, tad virzuļu kustības radītie inerces spēki tiks savstarpēji kompensēti un netiks pārnesti uz motora korpusu. Tas ļauj uzstādīt šo LG uz īpaši viegla pamata un atteikties no jebkādām vibrācijas slāpēšanas ierīcēm. Kas atkal noved pie ģeneratora izmaksu samazināšanās.

Trešais. Pieņemsim, ka paņēmām tradicionālo dzinēju un iedarbinājām to. Tam būs noteikts kloķvārpstas ātrums, ko noteiks virzuļa gājiena biežums cilindrā. Tagad mēs paņemsim savu LH un iestatīsim to uz tādu pašu virzuļa gājienu cilindrā kā tradicionālajam dzinējam. Tajā pašā laikā gāzu izplešanās ātrums LG cilindrā būs divreiz lielāks par pašu izplešanās kameru, salīdzinot ar tradicionālo dzinēju, un tas dod mums, vienkāršā izteiksmē, iespēju no gāzēm uzņemt vairāk enerģijas., kas novedīs pie LG kopējās efektivitātes paaugstināšanās …

Pēc teorētisko aprēķinu veikšanas ieguvām šādus rādītājus

• Virzuļa gājiena ātrums = 500
• Cilindra diametrs = 372 mm
• Virzuļa gājiens = 439 mm
• Pilns garums ЛГ = 6000mm
• Pilns platums un augstums ЛГ = 1000mm
• Indikatora efektivitāte = 51,38%
• Efektīvā efektivitāte = 49,85%
• Degvielas patēriņš = 171,3 gr / (kvati * stunda)
• Jauda = 1000 kW

Visi aprēķini tika veikti pie jaudas spiediena = 0,11 Mpa (maigi izsakoties no mājsaimniecības matu žāvētāja). Ja uz ģeneratora ir uzstādīta papildu gāzes turbīna, tad ģeneratora jaudu var palielināt, nepalielinot ģeometriskos izmērus

Bet pat ar to LG efektivitāte izrādījās ļoti iespaidīga. Salīdzinājumam, mūsdienu automobiļu dzinēju vidējā efektivitāte nepārsniedz 40%, un efektivitātes rādītājam 45-50 tuvojas tikai kuģu tāltaktu dzinēji, kuru virzuļa gājiens cilindrā ir aptuveni 2,0 - 2,5 metri. %.

Kā redzat no šiem aprēķiniem, piedāvātajam LG ir iegarena cilindriska forma. LG garuma attiecība pret tā diametru ir 6 pret 1tse. Kāds varētu teikt, ka tas ir viņa milzīgais trūkums. Dažos gadījumos jā. Bet domāsim kā inženieri.

Apsveriet parastu automašīnu vai drīzāk tās dzinēju un tā darbības režīmus. Cauri pilsētai braucam ar ātrumu 60 km stundā (lielākajā daļā gadījumu tas ir maksimālais atļautais ātrums pilsētā). Kas mums ir tradicionālajā dzinējā ar šo? Un mums ir fakts, ka tas strādā vismaz pusi no prognozētās jaudas. Kas zina, labi, un kas nezina, mēs viņiem tagad pateiksim vienu brīnišķīgu lietu. Tā kā cilindrā notiekošo procesu aprēķināšana ir diezgan sarežģīts uzdevums un darbības parametri dažādos dzinēja režīmos var diezgan būtiski atšķirties, vairumā gadījumu motora konstrukcija (kas nozīmē pilnīgi visus rādītājus, piemēram, ieplūdes diametrus un izplūdes vārsti, pievadītā gaisa tilpums, tā temperatūra utt.) un tā efektivitāti aprēķina, strādājot nominālajā režīmā. Tas nozīmē, ka dzinēja maksimālā efektivitāte tiks sasniegta tikai darbojoties nominālajā režīmā. Visos citos gadījumos, piemēram, daļēja slodze vai pārslodze, motora efektivitāte vienmēr ir mazāka par maksimālo iespējamo. Arī mūsu LG nav šī trūkuma. BET. Bet mēs piedāvājam automašīnā uzstādīt nevis vienu LG, bet, piemēram, divus. Pieņemsim, ka mums ir nepieciešama 70 kW jauda, lai pārvietotu automašīnu ar maksimālo ātrumu. Automašīnai piegādāsim divus LG ar jaudu 35 kW. Ko tas mums dos? Un tas mums dos faktu, ka, braucot pilsētā, mēs varam izmantot tikai vienu LH, bet otrais tiks izslēgts. Tas novedīs pie tā, ka, braucot pilsētā, LG strādās nominālajā režīmā un tam būs maksimāla efektivitāte. Un tas ir benzīna patēriņa samazinājums pilsētas ciklā. Turklāt, ja viens LH neizdodas, mums ir otrs LH. Jā, ar maksimālo ātrumu nebrauksi, bet vismaz līdz tuvākajam servisam varēsi tikt bez evakuatoru palīdzības. Es neaprakstīšu visas šāda izkārtojuma priekšrocības, lielākā daļa autobraucēju uzreiz sapratīs, par ko ir runa. Bet es vēlos norādīt, ka tradicionālie dzinēji nepieļauj dubultu izkārtojumu, ņemot vērā to izmēru un dzinēja masas rādītājus pret ģenerēto jaudu (tā saukto īpatnējo svaru). Un mūsu LG to atļauj.

Šobrīd mums jau ir divi LH modeļi. Savācām pirmo modeli, tā teikt, un to, ko atradām zem kājām - no cilindriem un virzuļiem līdz mopēdiem. Rezultātā mēs to nedarbinājām ar degvielu, bet bijām pārliecināti, ka nav vibrācijas. Pārbaudes tika veiktas ar saspiestu gaisu, un atsperes caurulēs tika izmantotas kā sinhronizatori. Šajā videoklipā varat noskatīties video par to:

Tagad esam gandrīz pabeiguši otro modeli, kura detaļas tika izveidotas pilnībā no 0 pēc mūsu zīmējumiem. Ceru, ka līdz 2013. gada rudenim pabeigsim montāžu un varēsim demonstrēt strādājošu LG, kā arī tā reālās īpašības.

Mēs centāmies ieinteresēt daudzus uzņēmumus savā attīstībā. Mēs sazinājāmies ar dažādām automašīnu rūpnīcām Ukrainā un Krievijā. Bet vairumā gadījumu ir dzirdēti tādi vārdi, ka ideja ir klase, bet tas motors nesaplīsīs, saka, kur mēs gūsim peļņu, ja mums nevajadzēs ražot rezerves daļas, un ražošanai vajag pārtaisīt, un tā ir nauda. Tas ir kauns par dzimteni. Izlaižot šādu LG, Krievija dažu gadu laikā varētu kļūt par līderi dzinēju ražošanā. Un tā mēs turpinām pirkt ārzemju automašīnas un celt ekonomiku un dot darbu cilvēkiem, kas nav mūsu valstī. Varu droši teikt, ka dzinēju būves nākotne ir saistīta ar lineārajām mašīnām. Tagad dažās valstīs tiek aktīvi izstrādāti dažādi lineārie motori: Austrālijā - PemPec Motors, Anglijā - Libertine FPE Limited (video prezentācija), Čehijā - Čehijas Tehniskā universitāte (projekta vieta), ASV - The Automotive Propulsion Control Laboratory (APCL)… Ir pienācis brīdis, kad tas, kurš pirmais piecēlās, dabūja čības. Tagad mēs beidzot varam kļūt par pirmajiem šajā jomā, jo mūsu lineārā ģeneratora dizains ir daudz labāks par visu iepriekš minēto gan dizaina, gan darbības ziņā.

Darbs pie LG sākās 2008. gadā. Bet, ņemot vērā milzīgas izmaksas par detaļu pasūtīšanu vienā eksemplārā, tās tiek veiktas līdz šai dienai. Šajā laikā dizains ir vairākkārt mainīts. Piemēram, šodien esam atteikušies no mehāniskā sinhronizatora starp ārējiem un iekšējiem virzuļiem, un nodrošinājām sinhronizāciju tikai pateicoties spoļu radītajai virzuļu kustības pretestībai, kad tajos tiek ievadīta strāva. Tāpat, veidojot LG detaļas, sākotnēji varat izveidot iespēju mainīt kompresijas kameras tilpumu, un tas novedīs pie tā, ka dažu stundu laikā, nemainot dizainu, LG var pārcelt no darba. benzīns, piemēram, lai strādātu ar spirtu vai eļļu (tradicionālajos dzinējos, ja dzinējs tika izstrādāts benzīnam, tad to nav iespējams pārnest uz viskozāku degvielu, galvenokārt kompresijas kameras fiksētā tilpuma dēļ). Ir izstrādāti daži citi sīkumi, kas ļauj atbrīvoties no dažiem trūkumiem, kas raksturīgi šim LH. Diemžēl mūsu tirdzniecības pasaulē, kur jebkuras idejas tiek nozagtas acu mirklī, nevaram pastāstīt par visām dizaina niansēm.

Ja tomēr kādam ir interese par šī LG ražošanu, tad šeit ir kontakti saziņai ar kādu no šī darījuma autoriem.

: oleg_goodzon

:

: 394774068

: +380966912777

Ar cieņu Oļegs Gunjakovs un Vladimirs Kuzņecovs.