RU164690U1 - PENDULUM-SLIDER DEVICE FOR REACTIVE DETONATION BURNING - Google Patents
PENDULUM-SLIDER DEVICE FOR REACTIVE DETONATION BURNING Download PDFInfo
- Publication number
- RU164690U1 RU164690U1 RU2016110362/06U RU2016110362U RU164690U1 RU 164690 U1 RU164690 U1 RU 164690U1 RU 2016110362/06 U RU2016110362/06 U RU 2016110362/06U RU 2016110362 U RU2016110362 U RU 2016110362U RU 164690 U1 RU164690 U1 RU 164690U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pendulum
- detonation
- detonation combustion
- fuel
- combustion
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
1. Маятниково-шиберное устройство реактивного детонационного горения, характеризующееся тем, что включает в себя систему подачи воздуха, использующую как минимум один источник предварительно сжатого воздуха, систему подачи топлива, использующую как минимум один вид топлива, и систему детонационного горения, состоящую из динамичной камеры газогенерации, керамической камеры сгорания с как минимум двумя отдельными устройствами запуска процесса детонационного горения, работающими как минимум от основной топливной системы, выходного сопла и маятникового керамического шибера, расположенного внутри системы детонационного горения, ось которого имеет возможность фиксации его в среднем положении, для разделения системы детонационного горения в продольном сечении на две равные симметричные незапертые области в нерабочем режиме, и возможность ограниченных поворотов в крайние положения керамического шибера в рабочем режиме, для разделения системы детонационного горения в продольном сечении на две поочередно динамично запираемые в противофазе области системы детонационного горения, одна из которых открыта со стороны подачи топливовоздушной смеси и заперта в сторону динамичного выходного сопла, а другая в противофазе, заперта со стороны подачи топливно-воздушной смеси и открыта в сторону динамичного выходного сопла, а также включает в себя как минимум одно стартерное устройство, которое имеет возможность ограниченно поворачивать ось маятникового керамического шибера в его крайние положения, а также фиксировать ось маятникового керамического шибера в его среднем положении.2. Маятниково-шиберное устройство1. A pendulum-slide device for reactive detonation combustion, characterized in that it includes an air supply system using at least one source of pre-compressed air, a fuel supply system using at least one type of fuel, and a detonation combustion system consisting of a dynamic chamber gas generation, ceramic combustion chamber with at least two separate devices for starting the detonation combustion process, operating at least from the main fuel system, the outlet and the pendulum ceramic gate located inside the detonation combustion system, the axis of which can be fixed in the middle position, for dividing the detonation combustion system in the longitudinal section into two equal symmetrical unlocked regions in the idle mode, and the possibility of limited rotations to the extreme positions of the ceramic gate in operating mode, for separating the detonation combustion system in a longitudinal section into two regions of the detonation system alternately dynamically locked in antiphase combustion, one of which is open on the supply side of the air-fuel mixture and locked towards the dynamic outlet nozzle, and the other in antiphase, is locked on the supply side of the fuel-air mixture and open towards the dynamic outlet nozzle, and also includes at least one starter a device that has the ability to rotate the axis of the pendulum ceramic gate to its extreme positions, as well as fix the axis of the pendulum ceramic gate in its middle position. 2. Pendulum-slide device
Description
Заявленное техническое решение относится к областям энергетики, машиностроения и двигателестроения и конкретно к устройствам и установкам, в которых рабочее тело используется для создания сверхзвуковой реактивной высокотемпературной плазменной струи в процессе детонационного горения смеси топлива с воздухом для универсального и высокоэффективного использования в различных конструкциях устройств реактивного детонационного горения, например: роторных детонационных двигателей, крутящий момент на валу которых формируется реактивной тягой, расположенных по краям ротора маятниково-шиберных устройств реактивного детонационного горения, прямоточных реактивных двигателей разных диапазонов скоростей, детонационных воздушно-реактивных двигательных гибридных установок, а также в конструкциях устройств детонационного высокоэффективного сжигания топлива в энергетических системах высокой экологии различного назначения и в разных областях применения.The claimed technical solution relates to the fields of energy, engineering and engine building, and specifically to devices and installations in which the working fluid is used to create a supersonic jet high-temperature plasma jet in the process of detonation combustion of a mixture of fuel and air for universal and highly efficient use in various designs of reactive detonation combustion devices , for example: rotary detonation engines, the torque on the shaft of which is formed by reactive thrust located on the edges of the rotor of the pendulum-vane reactive detonation combustion device, ramjet engines of different speed ranges, detonation air-jet engine hybrid systems, as well as in the design of devices for detonation highly efficient fuel combustion in energy systems of high ecology for various purposes and in different areas application.
Из уровня техники известны схемы детонационного горения - условно называемые «клапанная» и «бесклапанная» для пульсирующих двигателей и так называемая «спиновая» схема для ротационных детонационных двигателей отличающуюся от пульсирующих тем, что детонационное горение топливной смеси в них происходит непрерывно - фронт горения перемещается в кольцевой камере сгорания, в которой топливная смесь постоянно обновляется в «двигателях непрерывной детонации».Known schemes are known from the prior art — conventionally called “valve” and “valveless” for pulsating engines and the so-called “spin” scheme for rotational detonation engines, which differs from pulsating ones in that the detonation combustion of the fuel mixture in them occurs continuously - the combustion front moves to an annular combustion chamber in which the fuel mixture is constantly updated in “continuous detonation engines”.
Основное отличие этих схем детонационного горения заключается в способе управления процессами наполнения камеры сгорания топливовоздушной смесью и освобождения от продуктов сгорания. В клапанных многокамерных схемах эти процессы управляются с помощью вращающихся клапанов или клапанов иных типов. Недостатки клапанных пульсирующих детонационных двигателей: обязательное использование дорогих материалов несгораемых стенок и клапанов, малая частота повторения циклов, связанная с трудностью обеспечения заданного ресурса работы, при котором клапаны в таком двигателе должны работать с высокой частотой (порядка 100 Гц), сложность конструкции синхронизации работы клапанов, которые отвечают за подачу топливной смеси, а также непосредственно самими циклами детонационного горения.The main difference between these detonation combustion schemes is the way they control the processes of filling the combustion chamber with a fuel-air mixture and freeing it from combustion products. In multi-chamber valve circuits, these processes are controlled by rotary valves or other types of valves. Disadvantages of valve pulsating detonation engines: the obligatory use of expensive materials of fireproof walls and valves, the low frequency of repetition of cycles associated with the difficulty of ensuring a given service life, at which the valves in such an engine must work at a high frequency (about 100 Hz), the complexity of the design of synchronizing valves , which are responsible for the supply of the fuel mixture, as well as directly by the detonation combustion cycles themselves.
В известных бесклапанных схемах детонационного горения эти процессы связаны только с динамикой изменения давления в камере сгорания, Недостатки: сложность систем регулирования, поддержания или изменения детонационного горения и режимов их работы при сохранении прежней экономичности работы устройства, отсутствие «тяговой стенки», когда ударная детонационная волна, достигая тяговой стенки, рикошетирует от нее и значительно ускоряет большую часть продуктов детонации в сторону сопла для эффективного использования отраженной ударной детонационной волны и отсутствие универсальности применения в различных вариантах конструкций реактивных устройств, например: роторных детонационных двигателей, прямоточных реактивных двигателей разных диапазонов скоростей, детонационных воздушно-реактивных двигательных гибридных установок, а также в конструкциях устройств детонационного высокоэффективного сжигания топлива в энергетических системах различного назначения и в разных областях применения.In known valveless detonation combustion schemes, these processes are associated only with the dynamics of pressure changes in the combustion chamber. Disadvantages: the complexity of control systems, maintenance or changes in detonation combustion and their operating modes while maintaining the former efficiency of the device, the absence of a “traction wall” when the detonation shock wave reaching the traction wall, ricochets from it and significantly accelerates most of the detonation products towards the nozzle for the effective use of the reflected shock tone wave and lack of universality of application in various designs of jet devices, for example: rotary detonation engines, ramjet engines of different speed ranges, detonation air-jet engine hybrid systems, as well as in the design of devices for detonation highly efficient fuel combustion in power systems for various purposes and in different applications.
В 2012 году Научно-исследовательская лаборатория ВМС США объявила о намерении разработать спиновый детонационный двигатель, который должен будет заменить на кораблях обычные газотурбинные силовые установки, однако в настоящее время спиновый детонационный двигатель серийно не выпускается.In 2012, the U.S. Navy Research Laboratory announced its intention to develop a spin detonation engine, which would replace conventional gas turbine power plants on ships, but the spin detonation engine is not currently commercially available.
Предлагаемое техническое решение «маятниково-шиберное устройство реактивного детонационного горения» можно также условно отнести к следующему принципиальному варианту схемы детонационного горения - «маятниково-шиберной» схеме детонационного горения, в которой фронт детонационного горения топливовоздушной смеси инициируется и перемещается в не-охлаждаемой керамической камере сгорания с высокой частотой более 100 Гц из одной области в другую под действием качающегося маятникового керамического шибера при постоянном обновлении топливовоздушной смеси.The proposed technical solution “pendulum-gate device of reactive detonation combustion” can also be conditionally attributed to the next principal version of the detonation combustion scheme - “pendulum-gate” scheme of detonation combustion, in which the detonation combustion front of the air-fuel mixture is initiated and moves in a non-cooled ceramic combustion chamber with a high frequency of more than 100 Hz from one region to another under the action of a swinging pendulum ceramic gate with constant updating of the top ivovozdushnoy mixture.
Наиболее близким по технической сущности в области способа создания ударных детонационных волн к заявленному техническому решению и поэтому принятым за прототип, является патент на изобретение RU 2080466 «Комбинированная камера пульсирующего двигателя детонационного горения (ПДДГ)» авторы Поршнев В.А., Федорец О.Н., Сорокин В.Н.The closest in technical essence in the field of the method of creating shock detonation waves to the claimed technical solution and therefore adopted as a prototype is the patent for invention RU 2080466 "Combined chamber of a pulsating detonation combustion engine (PDDG)" authors Porshnev VA, Fedorets O.N. ., Sorokin V.N.
Прототип содержит камеру ПДДГ, также содержащую устройство для создания ударных волн, выполненное в виде струйного ускорителя и соосно с ним расположенного твердого обтекаемого тела, закрепленного в насадке и имеющего осевую и угловую степень свободы, задняя профилированная часть которого образует с насадком сопло внешнего расширения, а кольцевой канал подключен к узлу продуктов газогенерации и сфокусирован на передней профилированной части твердого обтекаемого тела. Недостатки устройства прототипа: трудность регулирования или изменения режима их работы при сохранении экономичности в условиях сверхвысокой температуры работы твердого обтекаемого тела, закрепленного в насадке и имеющего осевую и угловую степени свободы, общая низкая эффективность из-за отсутствия запираемого (неизменного объема) на время начала «детонационного взрыва» паров рабочей смеси и отсутствие универсальности применения в различных вариантах конструкций реактивных устройств детонационного горения, например: роторных детонационных двигателей, прямоточных реактивных двигателей разных диапазонов скоростей, детонационных воздушно-реактивных двигательных гибридных установок, а также в конструкциях устройств детонационного высокоэффективного сжигания топлива в энергетических системах различного назначения и в разных областях применения.The prototype contains a PDDG chamber, also containing a device for generating shock waves, made in the form of a jet accelerator and coaxially located solid streamlined body, mounted in the nozzle and having an axial and angular degree of freedom, the rear profiled part of which forms an nozzle with an external expansion, and the annular channel is connected to the node of gas generation products and is focused on the front profiled part of the solid streamlined body. The disadvantages of the prototype device: the difficulty of regulating or changing the mode of their operation while maintaining efficiency under conditions of ultra-high temperature operation of a solid streamlined body fixed in the nozzle and having axial and angular degrees of freedom, the overall low efficiency due to the absence of a lockable (constant volume) at the start time " detonation explosion ”of the vapor of the working mixture and the lack of universality of application in various designs of reactive detonation combustion devices, for example: rotary detectors Nazioni engine, ramjet engines various ranges of velocities, detonation air-jet propulsion hybrid plants, as well as in highly efficient fuel combustion detonation devices in power systems designs for various purposes and in different fields of application.
Таким образом, остается актуальной задача создания устройства детонационного горения, способного весьма эффективно и полноценно сжигать очень бедную топливовоздушную смесь при значительном и гарантированном коэффициенте избытка воздуха в неохлаждаемой керамической камере сгорания, доведенной до «белого каления» с температурой стенки в 1300-1500°C, где в условиях запираемого (неизменного объема) на время начала «детонационного взрыва» паров топливовоздушной смеси, гарантированно и полноценно будет сгорать очень бедная топливовоздушная смесь при средней степени ее предварительного (до начала рабочего цикла) сжатия, с общей возможностью универсального и высокоэффективного использования устройства детонационного горения для разных конструкций устройств и установок детонационного горения различного назначения.Thus, the task of creating a detonation combustion device that is capable of very efficiently and fully burning a very poor air-fuel mixture with a significant and guaranteed coefficient of excess air in an uncooled ceramic combustion chamber, brought to "white heat" with a wall temperature of 1300-1500 ° C, remains urgent. where in conditions of a lockable (constant volume) at the time of the start of the “detonation explosion” of the vapors of the air-fuel mixture, a very poor air-fuel mixture will be guaranteed to burn completely mixture with an average degree of its preliminary (before the start of the work cycle) compression, with the general possibility of universal and highly efficient use of the detonation combustion device for various designs of detonation combustion devices and installations for various purposes.
10 з.п. ф-лы, 1 ил.10 s.p. f-ly, 1 ill.
Задачей достижения технического результата, на который направлено заявленное техническое решение, является создание устройства детонационного горения, способного весьма эффективно и полноценно сжигать очень бедную топливовоздушную смесь при значительном и гарантированном коэффициенте избытка воздуха в неохлаждаемой керамической камере сгорания, доведенной до «белого каления» с температурой стенки в 1300-1500°C, где в условиях запираемого (неизменного объема) на время «детонационного взрыва» паров топливовоздушной смеси, гарантированно и полноценно будет сгорать очень бедная топливовоздушная смесь при средней степени ее предварительного (до начала рабочего цикла) сжатия и при этом способного универсально работать в разных вариантах конструкций устройств детонационного горения, например: роторных детонационных двигателей, прямоточных реактивных двигателей разных диапазонов скоростей, детонационных воздушно-реактивных двигательных гибридных установках, а также в конструкциях устройств детонационного высокоэффективного сжигания топлива в энергетических системах различного назначения и в разных областях применения.The objective of achieving the technical result, to which the claimed technical solution is directed, is to create a detonation combustion device that can very efficiently and fully burn a very poor air-fuel mixture with a significant and guaranteed coefficient of excess air in an uncooled ceramic combustion chamber brought to "white heat" with a wall temperature at 1300-1500 ° C, where under conditions of a lockable (constant volume) for the duration of the “detonation explosion” of air-fuel vapor, it is guaranteed o and a very poor air-fuel mixture will burn fully with an average degree of its preliminary (before the start of the work cycle) compression and at the same time capable of universally working in different designs of detonation combustion devices, for example: rotary detonation engines, ramjet engines of different speed ranges, detonation air -reactive propulsion hybrid systems, as well as in the design of devices for detonation highly efficient fuel combustion in energy systems x for different purposes and in different fields of application.
Для решения поставленной задачи (достижения технического результата) предлагается маятниково-шиберное устройство реактивного детонационного горения, характеризующееся тем, что включает в себя систему подачи воздуха, использующую, как минимум один источник предварительно сжатого воздуха, систему подачи топлива, использующую, как минимум, один вид топлива, и систему детонационного горения, состоящую из динамичной камеры газогенерации, керамической камеры сгорания, с, как минимум, двумя отдельными устройствами запуска процесса детонационного горения, работающими, как минимум, от основной топливной системы, выходного сопла и маятникового керамического шибера, расположенного внутри системы детонационного горения, ось которого имеет возможность фиксации его в среднем положении, для разделения системы детонационного горения в продольном сечении на две равные симметричные незапертые области в нерабочем режиме, и возможность ограниченных поворотов в крайние положения керамического шибера в рабочем режиме, для разделения системы детонационного горения в продольном сечении на две поочередно динамично запираемые в противофазе области системы детонационного горения, одна из которых открыта со стороны подачи топливовоздушной смеси и заперта в сторону выходного сопла, а другая в противофазе, заперта со стороны подачи топливно-воздушной смеси и открыта в сторону выходного сопла, а также включает в себя как минимум одно стартерное устройство, которое имеет возможность ограниченно поворачивать ось маятникового керамического шибера в его крайние положения, а также фиксировать ось маятникового керамического шибера в его среднем положении.To solve this problem (to achieve a technical result), a pendulum-vane reactive detonation combustion device is proposed, characterized in that it includes an air supply system using at least one source of pre-compressed air, a fuel supply system using at least one type fuel, and a detonation combustion system consisting of a dynamic gas generation chamber, a ceramic combustion chamber, with at least two separate devices for starting the detonation process combustion, working, as a minimum, from the main fuel system, the outlet nozzle and the pendulum ceramic gate located inside the detonation combustion system, the axis of which has the ability to fix it in the middle position, to separate the detonation combustion system in longitudinal section into two equal symmetrical unlocked areas in idle mode, and the possibility of limited turns to the extreme positions of the ceramic gate in the operating mode, for separation of the detonation combustion system in the longitudinal section on two alternately dynamically locked in antiphase regions of the detonation combustion system, one of which is open on the supply side of the air-fuel mixture and locked towards the outlet nozzle, and the other in antiphase, locked on the supply side of the fuel-air mixture and open towards the exit nozzle, and also includes at least one starter device, which has the ability to rotate the axis of the pendulum ceramic gate to its extreme positions, as well as fix the axis of the pendulum ceramic gate in its middle position.
Другим отличием исполнения является то, что подвижный маятниковый керамический шибер работает с минимальным зазором без трения между торцевыми поверхностями керамической камеры сгорания без уплотнений.Another difference in the design is that the movable pendulum ceramic gate works with a minimum gap without friction between the end surfaces of the ceramic combustion chamber without seals.
Следующим отличием исполнения является то, что подвижный маятниковый керамический шибер работает с зазором между торцевыми поверхностями керамической камеры сгорания при наличии уплотнений.Another difference in the design is that the movable pendulum ceramic gate works with a gap between the end surfaces of the ceramic combustion chamber with seals.
Следующим отличием исполнения является то, что форма продольного сечения системы детонационного горения выполнена профилированной, а маятниковый керамический шибер выполнен несимметричным относительно своей оси поворотов.The next difference in the design is that the longitudinal sectional shape of the detonation combustion system is profiled, and the pendulum ceramic gate is made asymmetric about its axis of rotation.
Следующим отличием исполнения является то, что форма продольного сечения системы детонационного горения выполнена непрофилированной, а маятниковый керамический шибер выполнен симметричным относительно своей оси поворотов.The next difference in the design is that the longitudinal sectional shape of the detonation combustion system is made non-profiled, and the pendulum ceramic gate is made symmetrical about its axis of rotation.
Следующим отличием исполнения является то, что устройства запуска процесса детонационного горения в керамической камере сгорания содержат дополнительную топливную систему с отдельным баком дополнительного легковоспламеняющегося топлива.Another feature of the design is that the device for starting the detonation combustion process in the ceramic combustion chamber contains an additional fuel system with a separate tank of additional flammable fuel.
Следующим отличием исполнения является то, что система подачи воздуха содержит дозвуковой воздухозаборник и общий декомпрессор, состоящий из шибера на входе дозвукового воздухозаборника и шибера на выходе системы детонационного горения.A further design difference is that the air supply system comprises a subsonic air intake and a common decompressor, consisting of a gate at the inlet of the subsonic air intake and a gate at the outlet of the detonation combustion system.
Следующим отличием исполнения является то, что динамичное выходное сопло содержит водяные форсунки и систему подачи воды к водяным форсункам.A further design difference is that the dynamic output nozzle comprises water nozzles and a water supply system to the water nozzles.
Следующим отличием исполнения является то, что система подачи воздуха содержит дозвуковой воздухозаборник и воздушный компрессор, с приводом от теплового или электрического двигателя, а также систему шиберов, позволяющих подавать воздух от воздушного компрессора и/или дозвукового воздухозаборника.Another difference in the design is that the air supply system contains a subsonic air intake and an air compressor driven by a heat or electric motor, as well as a gate system that allows air to be supplied from the air compressor and / or subsonic air intake.
Следующим отличием исполнения является то, что выходное сопло содержит МГД генератор.Another difference in design is that the output nozzle contains an MHD generator.
Следующим отличием исполнения является то, что выходное сопло содержит дополнительное устройство для крекинга органического топлива и дополнительное устройство подачи газовой фазы, переработанного крекингом органического топлива в основную систему подачи топлива.A further design difference is that the output nozzle contains an additional device for cracking fossil fuels and an additional device for supplying a gas phase processed by cracking fossil fuels into the main fuel supply system.
Полезная модель иллюстрируется чертежами фиг.1 (а), (b), (с).The utility model is illustrated by the drawings of FIG. 1 (a), (b), (c).
Сущность, предлагаемой полезной модели, наглядно поясняется чертежами фиг. 1 (а), (b), (с) на примере варианта маятниково-шиберного устройства реактивного детонационного горения, в котором подвижный маятниковый керамический шибер работает с минимальным зазором без трения между торцевыми поверхностями керамической камеры сгорания без уплотнений, форма продольного сечения системы детонационного горения выполнена профилированной, а маятниковый керамический шибер выполнен несимметричным относительно своей оси поворотов и на чертеже фиг.1 (а) полезная модель, которая может быть использована в конструкции дозвукового прямоточного реактивного двигателя, содержит дозвуковой воздухозаборник системы подачи воздуха 2, топливную систему с выходной форсункой 1, динамичную камеру газогенерации 4, разделенную профилем сужения 3 на секторы (А 1, А 2, В 1, В 2), керамическую камеру сгорания 7 с секторами (С 1, С 2, D 1, D 2) и с двумя отдельными устройствами запуска процесса детонационного горения 9 и 10, выходное сопло 11 и маятниковый керамический шибер 12, жестко закрепленный на своей оси 5, подключенной к стартерному устройству, например, в виде электродвигателя постоянного тока с ограничителями поворота ротора и фиксатором среднего нейтрального положения (на чертеже не показаны).The essence of the proposed utility model is clearly illustrated by the drawings of FIG. 1 (a), (b), (c) on the example of a variant of a pendulum-vane device for reactive detonation combustion, in which a movable pendulum ceramic gate operates with a minimum gap without friction between the end surfaces of the ceramic combustion chamber without seals, the longitudinal section of the detonation combustion system made profiled, and the pendulum ceramic gate made asymmetric with respect to its axis of turns and in the drawing of figure 1 (a) a utility model that can be used in a subsonic design th direct-flow jet engine, contains a subsonic air intake of the
Работа маятниково-шиберного устройства реактивного детонационного горения по схемам фиг. 1 (а), (b), (с) осуществляется следующим образом.The operation of the pendulum-slide device of jet detonation combustion according to the schemes of FIG. 1 (a), (b), (c) is carried out as follows.
Перед непосредственным началом работы маятниково-шиберного устройства реактивного детонационного горения система подачи воздуха формирует предварительно сжатый воздух на выходе воздухозаборника 2, а система подачи топлива с топливной форсункой 1 формирует топливовоздушную смесь при определенной степени ее предварительного сжатия (до начала рабочего цикла) на входе динамичной камеры газогенерации 4 секторы (А 1, В 1)„ где в области сужения профиля 3 при увеличении давления формируются продукты газогенерации в секторах (А 2, В 2), при фиксированном среднем положении подвижного маятникового керамического шибера 12, разделяющего симметрично систему детонационного горения в продольном сечении на две равные незапертые области 6 с секторами (А 2, С 1, С 2) и 8 с секторами (В 2, D 1, D 2) на схеме фиг. 1 (а) - нерабочий режим.Before the pendulum-vane device for reactive detonation combustion starts immediately, the air supply system generates pre-compressed air at the outlet of the
Непосредственный запуск работы, маятниково-шиберного устройства реактивного детонационного горения начинается при работе стартерного устройства, которое поворачивая в одну из сторон подвижный маятниковый керамический шибер 12 образует динамично запираемые противофазные области системы детонационного горения, и на примере схемы фиг. 1 (b) - рабочий режим, первую по ходу движения воздушно-топливной смеси динамично запертую область (А 1, В 1, А 2, С 1) системы детонационного горения, которая в начале хода движения воздушно-топливной смеси формирует предварительное ее сжатие в зоне сужения (А 1, В 1) динамичной камеры газогенерации 5 и дополнительное сжатие продуктов газогенерации при торможении потока в зоне сужения области (А 2, С 1) с максимальным увеличением температуры и давления продуктов газогенерации у соответствующего устройства запуска процесса детонационного горения 10 керамической камеры сгорания 7, которое инициирует детонационную волну, например в детонационной трубке электрическим разрядом необходимой для этого мощности с последующим общим «детонационным взрывом» паров рабочей топливовоздушной смеси в запертой области (А 2, С 1) (неизменного объема) на время начала «детонационного взрыва», что приводит под действием детонационной волны к быстрому повороту подвижного маятникового керамического шибера 12 в противоположную сторону с образованием уже двух других запертых областей системы детонационного горения: область (А 2, С 1, С 2, D 2, выходное сопло 11) после произведенного «детонационного взрыва», которая обеспечивает эффективную реактивную тягу сверхзвукового выхода продуктов детонационного горения топливовоздушной смеси с использованием боковой поверхности маятникового керамического шибера 12 в качестве «тяговой стенки» на схеме фиг. 1 (с) - рабочий режим, а при этом с противоположной стороны боковой поверхности маятникового керамического шибера 12 образуется новая первая по ходу движения обновляемой топливовоздушной смеси запертая область (А 1, В 1, В 2, D 1) системы детонационного горения со своим устройством запуска процесса детонационного горения 9 и процесс «детонационного взрыва» повторяется аналогично вышеописанному процессу в запертой области (А 1, В 1, А 2, С1) системы детонационного горения на схеме фиг. 1 (b), а далее процесс детонационного горения переходит в автоколебательный режим с последующим отключением стартерного устройства и устройств запуска процесса детонационного горения 9 и 10 при достижении режима «белого каления» керамической камеры сгорания 7, доведенной до температуры стенки в 1300-1500°C с эффектом калильного зажигания для паров рабочей топливовоздушной смеси, что позволяет весьма эффективно и полноценно сжигать очень бедную рабочую топливовоздушной смесь при значительном и гарантированном коэффициенте избытка воздуха.The immediate start of operation of a pendulum-slide device for reactive detonation combustion begins when the starter device is turned, which, turning to one side, a movable pendulum
Описанный вариант исполнения маятниково-шиберного устройства реактивного детонационного горения по схеме фиг. 1 может быть использован в конструкциях дозвуковых прямоточных детонационных реактивных двигателей для летательных аппаратов, а также для конструкций роторных детонационных двигателей, роторы которых получают крутящий момент за счет реактивной тяги маятниково-шиберных устройств реактивного детонационного горения, расположенных по краям ротора такого двигателя и эффективность таких двигателей будет достаточно высока при взрывном (детонационном) сгорании - скорость около 2000 м/сек, по сравнению с нормальным горением - фронт горения имеет скорость 20-40 м/сек.The described embodiment of the pendulum-slide device for reactive detonation combustion according to the scheme of FIG. 1 can be used in the design of subsonic ramjet detonation jet engines for aircraft, as well as for the design of rotary detonation engines, the rotors of which receive torque due to the reactive thrust of the pendulum-vane reactive detonation combustion devices located at the edges of the rotor of such an engine and the efficiency of such engines will be quite high during explosive (detonation) combustion - a speed of about 2000 m / s, compared with normal combustion - the combustion front has the speed is 20-40 m / s.
Также для конструкций роторных детонационных двигателей, общая эффективность маятниково-шиберных устройств реактивного детонационного горения может быть значительно улучшена при варианте использовании водяных форсунок перед зоной сужения в области конфузора выходного сопла, когда давление рабочего тела на выходе сопла будет увеличено за счет дополнительной работы при расширении водяного пара, образованного при мгновенном испарении воды в зоне высокой температуры детонационной волны и это особенно актуально для конструкций прямого и высокоэффективного преобразования энергии топлива непосредственно в электрическую энергию, без использования промежуточных паровых или других малоэффективных систем топливной энергетики не детонационного горения топлива, и для этого может быть использована простая схема в виде мощного электрического генератора, расположенного на одном валу с многосекционным роторным детонационным двигателем, роторы каждой секции которого получают крутящий момент за счет реактивной тяги маятниково-шиберных устройств реактивного детонационного горения, расположенных по краям ротора такого двигателя. Также для этого варианта использования целесообразно использовать вариант исполнения, когда система подачи воздуха содержит дозвуковой воздухозаборник и общий декомпрессор, состоящий из шибера на входе дозвукового воздухозаборника и шибера на выходе системы детонационного горения - это позволит эффективно регулировать мощность и снизить потери многосекционного роторного детонационного двигателя.Also for designs of rotary detonation engines, the overall efficiency of the pendulum-vane reactive detonation combustion devices can be significantly improved with the option of using water nozzles in front of the narrowing zone in the confluent area of the outlet nozzle, when the pressure of the working fluid at the outlet of the nozzle will be increased due to additional work when the water steam formed by the instantaneous evaporation of water in the high temperature zone of the detonation wave and this is especially true for direct structures o and highly efficient conversion of fuel energy directly into electrical energy, without the use of intermediate steam or other inefficient fuel energy systems of non-detonation fuel combustion, and for this a simple circuit in the form of a powerful electric generator located on the same shaft with a multi-section rotary detonation engine can be used, the rotors of each section of which receive torque due to the reactive thrust of the pendulum-slide devices reactive detonation of combustion, located on the edges of the rotor of the motor. It is also advisable to use the embodiment for this use case when the air supply system contains a subsonic air intake and a common decompressor, consisting of a gate at the inlet of the subsonic air intake and a gate at the output of the detonation combustion system - this will allow you to effectively control power and reduce losses of the multi-section rotary detonation engine.
Для вариантов исполнения маятниково-шиберного устройства реактивного детонационного горения, использующих в работе режимы разной степени предварительного сжатия основной рабочей смеси, в режиме малой степени предварительного сжатия основной рабочей смеси высокая эффективность системы запуска процесса детонационного горения может быть достигнута за счет использования комбинированных устройств запуска процесса детонационного горения в керамической камере сгорания, которые содержат дополнительную топливную систему с отдельным баком дополнительного легковоспламеняющегося топлива для возможности инициации и запуска общего процесса детонационного горения в режиме низкой степени предварительного сжатия основной топливовоздушной смеси.For versions of the pendulum-vane device for reactive detonation combustion using different modes of precompression of the main working mixture in operation, in the mode of a small degree of preliminary compression of the main working mixture, high efficiency of the detonation combustion process start system can be achieved through the use of combined detonation process start devices combustion in a ceramic combustion chamber that contain an additional fuel system with a separate ba com additional flammable fuel for the possibility of initiating and starting the general process of detonation combustion in the mode of low degree of preliminary compression of the main air-fuel mixture.
Также возможен вариант использования полезной модели, при котором система подачи воздуха содержит дозвуковой воздухозаборник и воздушный компрессор, с приводом от теплового или электрического двигателя, а также систему шиберов, позволяющих подавать воздух от воздушного компрессора и/или дозвукового воздухозаборника и это позволит создавать высокоэкономичные и мощные детонационные воздушно-реактивные гибридные двигательные установки для летательных аппаратов, позволяющие производить взлет, полет, и посадку летательных аппаратов в очень широком диапазоне скоростей, от нулевой до максимальной.It is also possible to use a utility model in which the air supply system contains a subsonic air intake and an air compressor driven by a heat or electric motor, as well as a gate system that allows air to be supplied from the air compressor and / or subsonic air intake and this will create highly economical and powerful detonation air-jet hybrid propulsion systems for aircraft, allowing take-off, flight, and landing of aircraft in very wide speed range, from zero to maximum.
Также интересные варианты использования полезной модели возможны в большой энергетике, в системах сжигания топлива в котлоагрегатах тепловых электростанций и в конструкциях устройств детонационного высокоэффективного сжигания топлива в энергетических системах различного назначения и в разных областях применения, например, с использованием в выходном сопле МГД генератора, а также дополнительных устройств для крекинга органического топлива с подачей газовой фазы, переработанного крекингом органического топлива в основную систему подачи топлива полезной модели, что поможет значительно увеличить эффективность, экономичность и экологию существующих тепловых электростанций с переводом их котлоагрегатов на детонационное горение. И это особенно актуально для видов топлива, наносящих ущерб экологии при прямом сжигании. При этом маятниково-шиберные устройства реактивного детонационного горения в схемах тепловых электростанций способны работать на любом топливе (угольная пыль, природный газ, мазут и т.п.), используемом для существующих тепловых электростанций с простым переходом на любой из указанных видов топлива непосредственно в процессе эксплуатации.Also, interesting options for using the utility model are possible in large-scale power engineering, in fuel combustion systems in boilers of thermal power plants, and in the construction of detonation devices for highly efficient fuel combustion in power systems for various purposes and in various fields of application, for example, using a generator in the output nozzle, as well as additional devices for cracking fossil fuels with the supply of a gas phase processed by cracking fossil fuels into the main system fuel supply utility model, which will help to significantly increase the efficiency, efficiency and ecology of existing thermal power plants with the transfer of their boiler units to detonation combustion. And this is especially true for fuels that damage the environment with direct combustion. At the same time, the pendulum-gate devices of reactive detonation combustion in thermal power plant schemes can operate on any fuel (coal dust, natural gas, fuel oil, etc.) used for existing thermal power plants with a simple transition to any of these types of fuel directly in the process operation.
Таким образом, полезная модель охватывает несколько десятков возможных вариантов исполнения маятниково-шиберных устройств реактивного детонационного горения, которые могут быть универсально использованы в различных конструкциях: прямоточных реактивных двигателей разных диапазонов скоростей, детонационных воздушно-реактивных двигательных гибридных установок, роторных детонационных двигателей, крутящий момент на валу которых формируется реактивной тягой, расположенных по краям ротора маятниково-шиберных устройств реактивного детонационного горения, а также в конструкциях устройств детонационного высокоэффективного сжигания топлива в энергетических системах высокой экологии различного назначения и в разных областях применения.Thus, the utility model covers several dozens of possible versions of pendulum-vane reactive detonation combustion devices that can be universally used in various designs: ramjet engines of different speed ranges, detonation air-jet propulsion hybrid systems, rotary detonation engines, torque the shaft of which is formed by jet thrust located along the edges of the rotor of the pendulum-slide devices of the jet tone combustion, as well as in the design of devices for detonation high-performance fuel combustion in energy systems of high ecology for various purposes and in various fields of application.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является создание устройства детонационного горения, способного весьма эффективно и полноценно сжигать очень бедную топливовоздушную смесь при значительном и гарантированном коэффициенте избытка воздуха в неохлаждаемой керамической камере сгорания, доведенной до «белого каления» с температурой стенки в 1300-1500°C, где в условиях запираемого (неизменного объема) на время «детонационного взрыва» паров топливовоздушной смеси, гарантированно и полноценно будет сгорать очень бедная топливовоздушная смесь при средней степени ее предварительного (до начала рабочего цикла) сжатия и при этом способного универсально работать в разных вариантах конструкций устройств детонационного горения, например: роторных детонационных двигателей, прямоточных реактивных двигателей разных диапазонов скоростей, детонационных воздушно-реактивных двигательных гибридных установках, а также в конструкциях устройств детонационного высокоэффективного сжигания топлива в энергетических системах различного назначения и в разных областях применения.The technical result provided by the given set of features is to create a detonation combustion device capable of very efficiently and fully burning a very poor air-fuel mixture with a significant and guaranteed coefficient of excess air in an uncooled ceramic combustion chamber brought to “white heat” with a wall temperature of 1300-1500 ° C, where under conditions of a lockable (constant volume) for the duration of the "detonation explosion" of the vapors of the air-fuel mixture, it will be guaranteed and fully burn a very poor air-fuel mixture with an average degree of its preliminary (before the start of the work cycle) compression and at the same time capable of universally working in different designs of detonation combustion devices, for example: rotary detonation engines, ramjet engines of different speed ranges, detonation air-reactive engine hybrid installations, as well as in the design of devices for detonation highly efficient fuel combustion in power systems for various purposes Nia and in different fields of application.
Список литературыBibliography
1. А.А. Васильев. Особенности применения детонации в двигательных установках, с. 129, 141-145.1. A.A. Vasiliev. Features of the use of detonation in propulsion systems, p. 129, 141-145.
2. Ф.А. Быковский и др. Инициирование детонации в потоках водородно-воздушных смесей, с. 521-539 / Импульсные Детонационные Двигатели. Под редакцией д.ф.м.н. С.М. Фролова. ТОРУС-ПРЕСС, М., 2006).2. F.A. Bykovsky et al. Initiation of detonation in flows of hydrogen-air mixtures, p. 521-539 / Pulse Detonation Engines. Edited by Ph.D. CM. Frolova. TORUS-PRESS, M., 2006).
3. В.А. Левин и др. Инициирование газовой детонации электрическими разрядами / Импульсные Детонационные Двигатели. Под редакцией д.ф.м.н. С.М. Фролова. ТОРУС-ПРЕСС, 2006, М., с. 235-254.3. V.A. Levin et al. Initiation of gas detonation by electric discharges / Pulse Detonation Engines. Edited by Ph.D. CM. Frolova. TORUS-PRESS, 2006, M., p. 235-254.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016110362/06U RU164690U1 (en) | 2016-03-22 | 2016-03-22 | PENDULUM-SLIDER DEVICE FOR REACTIVE DETONATION BURNING |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016110362/06U RU164690U1 (en) | 2016-03-22 | 2016-03-22 | PENDULUM-SLIDER DEVICE FOR REACTIVE DETONATION BURNING |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU164690U1 true RU164690U1 (en) | 2016-09-10 |
Family
ID=56893294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016110362/06U RU164690U1 (en) | 2016-03-22 | 2016-03-22 | PENDULUM-SLIDER DEVICE FOR REACTIVE DETONATION BURNING |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU164690U1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2682516C1 (en) * | 2018-04-13 | 2019-03-19 | Анатолий Михайлович Криштоп | Multifunctional amphibious flying vehicle (mafv), power plant (pp) for mafv and method of mafv and pp operation |
| RU2693353C1 (en) * | 2018-10-22 | 2019-07-02 | Анатолий Михайлович Криштоп | Electric detonation turbine unit and universal combined-cycle plant (embodiments) |
| RU2698276C1 (en) * | 2018-10-22 | 2019-08-23 | Анатолий Михайлович Криштоп | Subsonic aircraft hybrid power plant and krishtop multipurpose aircraft (versions) |
| RU2704431C1 (en) * | 2019-01-28 | 2019-10-29 | Анатолий Михайлович Криштоп | Wide-range air-jet engine of detonation combustion (versions) |
| RU2704503C1 (en) * | 2019-01-28 | 2019-10-29 | Анатолий Михайлович Криштоп | Transformable rocket-air jet detonation combustion engine (versions) |
| RU2710992C1 (en) * | 2019-05-16 | 2020-01-14 | Анатолий Михайлович Криштоп | Suborbital rocket-propelled aircraft of krishtop (srpak), hybrid power unit (hpu) for srpak and method of functioning with hpu (versions) |
| RU2714553C1 (en) * | 2019-05-16 | 2020-02-18 | Анатолий Михайлович Криштоп | Disc aircraft of krishtop (dak), hybrid power plant (hpp) for dak and method of function for dak with hpp (versions) |
-
2016
- 2016-03-22 RU RU2016110362/06U patent/RU164690U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2682516C1 (en) * | 2018-04-13 | 2019-03-19 | Анатолий Михайлович Криштоп | Multifunctional amphibious flying vehicle (mafv), power plant (pp) for mafv and method of mafv and pp operation |
| RU2693353C1 (en) * | 2018-10-22 | 2019-07-02 | Анатолий Михайлович Криштоп | Electric detonation turbine unit and universal combined-cycle plant (embodiments) |
| RU2698276C1 (en) * | 2018-10-22 | 2019-08-23 | Анатолий Михайлович Криштоп | Subsonic aircraft hybrid power plant and krishtop multipurpose aircraft (versions) |
| RU2704431C1 (en) * | 2019-01-28 | 2019-10-29 | Анатолий Михайлович Криштоп | Wide-range air-jet engine of detonation combustion (versions) |
| RU2704503C1 (en) * | 2019-01-28 | 2019-10-29 | Анатолий Михайлович Криштоп | Transformable rocket-air jet detonation combustion engine (versions) |
| RU2710992C1 (en) * | 2019-05-16 | 2020-01-14 | Анатолий Михайлович Криштоп | Suborbital rocket-propelled aircraft of krishtop (srpak), hybrid power unit (hpu) for srpak and method of functioning with hpu (versions) |
| RU2714553C1 (en) * | 2019-05-16 | 2020-02-18 | Анатолий Михайлович Криштоп | Disc aircraft of krishtop (dak), hybrid power plant (hpp) for dak and method of function for dak with hpp (versions) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU164690U1 (en) | PENDULUM-SLIDER DEVICE FOR REACTIVE DETONATION BURNING | |
| CN106065830B (en) | A kind of pulse detonation combustor device combined based on rotary valve with pneumatic operated valve | |
| US11078834B2 (en) | Rotary valve continuous flow expansible chamber dynamic and positive displacement rotary devices | |
| JP5430660B2 (en) | Combustion turbine for non-continuous combustion | |
| US6662550B2 (en) | Method and apparatus for improving the efficiency of pulsed detonation engines | |
| GB2473113A (en) | Pulse detonation inlet management system | |
| US20190086091A1 (en) | Turbine engine assembly including a rotating detonation combustor | |
| JP2012255447A (en) | Rotary internal combustion engine | |
| CN102606343B (en) | Detonation chamber of pulse detonation engine | |
| RU2387582C2 (en) | Complex for reactive flight | |
| CN101718236A (en) | Multitube pulse detonation combustion chamber communicated with jet deflector | |
| CN111305972A (en) | Pulse detonation combustion chamber and air turbine rocket engine based on pulse detonation | |
| CN107218155B (en) | A kind of pulse ignite in advance can steady operation detonation engine | |
| US8272221B2 (en) | Hydrogen gas generator for jet engines | |
| RU2704503C1 (en) | Transformable rocket-air jet detonation combustion engine (versions) | |
| RU2704431C1 (en) | Wide-range air-jet engine of detonation combustion (versions) | |
| WO2017164773A1 (en) | Detonation combustion reaction device with a pendulum gate | |
| RU2594828C1 (en) | Propulsion engine of supersonic aircraft | |
| US20200271047A1 (en) | Rotating internal combustion engine | |
| RU178988U1 (en) | Supersonic ramjet engine | |
| RU2693353C1 (en) | Electric detonation turbine unit and universal combined-cycle plant (embodiments) | |
| RU2157907C2 (en) | Jet engine | |
| CN106593650A (en) | Detonation turbine engine | |
| RU2591361C1 (en) | Engine of hypersonic aircraft | |
| RU2263799C2 (en) | Method of operation of heat internal combustion engine and device for implementing the method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20180323 |