RU2324060C1 - Free-piston gas generator of ducted jet engine with two compressor-drive pistons - Google Patents
Free-piston gas generator of ducted jet engine with two compressor-drive pistons Download PDFInfo
- Publication number
- RU2324060C1 RU2324060C1 RU2006126208/06A RU2006126208A RU2324060C1 RU 2324060 C1 RU2324060 C1 RU 2324060C1 RU 2006126208/06 A RU2006126208/06 A RU 2006126208/06A RU 2006126208 A RU2006126208 A RU 2006126208A RU 2324060 C1 RU2324060 C1 RU 2324060C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piston
- free
- gas generator
- compressor
- combustion chamber
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
- Reciprocating Pumps (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области энергомашиностроения.The invention relates to the field of power engineering.
Уровень техникиState of the art
Ближайший аналог прямоточного двигателя со свободнопоршневым генератором газов - газотурбинный двигатель, см. Белов П.М., Бурячко В.Р., Акатов В.Е., Двигатели армейских машин. Часть первая. Теория. М., Воениздат, 1971, стр.475-487.The closest analogue of a ram engine with a free-piston gas generator is a gas turbine engine, see Belov P.M., Buryachko V.R., Akatov V.E., Engines of army vehicles. Part one. Theory. M., Military Publishing, 1971, pp. 475-487.
Принцип действия газотурбинного двигателя. Турбина компрессора засасывает воздух из атмосферы и подает его в камеру сгорания. Туда же впрыскивается и воспламеняется топливо, в результате чего повышается температура газового потока. Далее газовый поток через сопловой аппарат поступает на лопатки турбины привода компрессора, вращение которой через вал передается турбине компрессора, обеспечивая тем самым подачу воздуха из атмосферы в камеру сгорания. После турбины привода компрессора газы поступают в сопловой аппарат тяговой турбины, создавая крутящий момент на ее валу. Основное достоинство газотурбинного двигателя - благоприятная для использования в качестве автомобильного двигателя тяговая характеристика. Крутящий момент тяговой турбины при постоянных параметрах газа обратно пропорционален числу ее оборотов. Однако низкий адиабатический коэффициент процесса сгорания топлива на малых и средних оборотах вследствие перетечек газов между периферией лопаток и корпусом приводит к неприемлемо высокому удельному расходу топлива.The principle of operation of a gas turbine engine. The compressor turbine draws air from the atmosphere and delivers it to the combustion chamber. There, fuel is injected and ignited, as a result of which the temperature of the gas stream rises. Further, the gas flow through the nozzle apparatus enters the blades of the compressor drive turbine, the rotation of which through the shaft is transmitted to the compressor turbine, thereby providing air from the atmosphere to the combustion chamber. After the compressor drive turbine, gases enter the nozzle apparatus of the traction turbine, creating a torque on its shaft. The main advantage of a gas turbine engine is the traction characteristic favorable for use as an automobile engine. The torque of the traction turbine at constant gas parameters is inversely proportional to the number of its revolutions. However, the low adiabatic coefficient of the fuel combustion process at low and medium speeds due to gas leakage between the periphery of the blades and the casing leads to an unacceptably high specific fuel consumption.
Технической задачей изобретения является улучшение удельных массовых и габаритных показателей свободнопоршневого генератора и повышение КПД.An object of the invention is to improve the specific mass and overall performance of the free piston generator and increase efficiency.
Поставленная задача решается за счет того, что в свободнопоршневом генераторе газов прямоточного двигателя подача воздуха из атмосферы в камеру сгорания генератора газов осуществляется свободнопоршневым компрессором, поршень которого размещается посредине штока с расположенными на концах штока поршнями привода компрессора, приводимыми в действие продуктами сгорания из камеры сгорания генератора газов.The problem is solved due to the fact that in a free-piston gas generator of a ram engine, air is supplied from the atmosphere to the combustion chamber of the gas generator by a free-piston compressor, the piston of which is located in the middle of the rod with compressor pistons located at the ends of the rod, driven by the combustion products from the combustion chamber of the generator gases.
Основное отличие прямоточного двигателя со свободнопоршневым генератором газов от газотурбинного двигателя состоит в том, что роль лопаточных турбин выполняют поршни. Прямоточный двигатель состоит из свободно поршневого генератора газов и тяговой расширительной машины поршневого или турбинного типа. Поскольку новация относится только к свободнопоршневому генератору газов, то именно его принцип действия рассматривается.The main difference between a ramjet engine with a free-piston gas generator and a gas turbine engine is that pistons play the role of blade turbines. The direct-flow engine consists of a freely piston gas generator and a traction expansion machine of a piston or turbine type. Since the innovation relates only to the free-piston gas generator, it is precisely its operating principle that is considered.
Состав свободнопоршневого генератора газов (см. чертеж): 1 - камера сгорания, 2 - форсунка, 3 - свеча зажигания, 4, 12 - газораспределительные клапаны, 5, 8 - поршни привода компрессора, 6 - шток, 7 - поршень компрессора, 9, 10, 11, 13, 14, 15, 16, 17 - воздухораспределительные клапаны, 18 - заслонка, 19 - распределительный коллектор.The composition of the free-piston gas generator (see drawing): 1 - combustion chamber, 2 - nozzle, 3 - spark plug, 4, 12 - gas distribution valves, 5, 8 - compressor drive pistons, 6 - rod, 7 - compressor piston, 9, 10, 11, 13, 14, 15, 16, 17 - air distribution valves, 18 - damper, 19 - distribution manifold.
Принцип действия свободнопоршневого генератора газовThe principle of operation of the free-piston gas generator
При пуске двигателя в камеру сгорания 1 форсункой 2 подается топливо и воспламеняется свечой 3. Продукты сгорания через открытый клапан 4 поступают в левую полость поршня привода компрессора 5, в результате чего поршень 5 и соединенные с ним штоком 6 поршень компрессора 7 и поршень привода компрессора 8 начинают движение слева направо. Воздух из правой полости поршня 5 вытекает в атмосферу через клапан 9, в левую полость поршня 7 через клапан 10 засасывается воздух из атмосферы, а из правой полости через клапан 11 воздух подается в камеру сгорания 1, пополняя расход кислорода в процессе горения топлива. Открытый клапан 12 позволяет воздуху свободно вытекать из правой полости поршня 8, не оказывая сопротивления движению поршней. В левую полость поршня 8 через клапан 13 засасывается воздух из атмосферы. При достижении поршнями окрестностей крайнего правого положения система управления (не показана) переводит клапаны 4 и 12 в правое положение и газы из камеры сгорания через открывшийся клапан 12 поступают в правую полость поршня 8, в результате чего поршни останавливаются, а затем начинают движение справа налево. Все остальные воздухораспределительные клапаны переходят в противоположное положение. Отработавшие газы из левой полости поршня 5 через открывшийся клапан 4 вытекают в атмосферу, воздух из атмосферы через клапан 14 засасывается в правую полость поршня 5, воздух из левой полости поршня 7 через клапан 15 подается в камеру сгорания 1, воздух из атмосферы через клапан 16 засасывается в правую полость поршня 7, воздух из левой полости поршня 8 через клапан 17 выбрасывается в атмосферу. одновременно вынося тепло от поршня 8. В дальнейшем система управления, переводя клапаны 4 и 12 из одного крайнего положения в другое, обеспечивает подачу воздуха в камеру сгорания. Пульсации подаваемого в камеру сгорания воздуха сглаживаются воздушным ресивером (не показан). При достижении рабочего давления газов в камере сгорания открывается заслонка 18 и генерируемые газы через распределительный коллектор 19 поступают в тяговую расширительную машину. Управление текущей мощностью двигателя осуществляется изменением интенсивности подачи топлива в камеру сгорания. Вибрация, возникающая в результате реакции от движения поршней, компенсируется применением двух генераторов газов, располагаемых таким образом, что оси симметрии поршней находятся на одной прямой, а поршни двигаются в противофазе.When the engine is started, fuel is injected into the combustion chamber 1 by the nozzle 2 and ignited by a candle 3. The combustion products through an open valve 4 enter the left cavity of the compressor drive piston 5, as a result of which the piston 5 and the compressor piston 7 and the compressor drive piston 8 connected to it by the piston 6 start moving from left to right. Air flows from the right-hand cavity of the piston 5 into the atmosphere through valve 9, the air from the atmosphere is sucked into the left-hand cavity of the piston 7 through the valve 10, and air is supplied from the right-hand cavity through the valve 11 to the combustion chamber 1, replenishing the oxygen flow rate during fuel combustion. An open valve 12 allows air to flow freely from the right cavity of the piston 8 without resisting the movement of the pistons. Air from the atmosphere is sucked into the left cavity of the piston 8 through the valve 13. When the pistons reach the neighborhoods of the extreme right position, the control system (not shown) puts the valves 4 and 12 to the right position and the gases from the combustion chamber through the opened valve 12 enter the right cavity of the piston 8, as a result of which the pistons stop and then begin to move from right to left. All other air distribution valves are in the opposite position. Exhaust gases from the left cavity of the piston 5 through the valve 4 open to the atmosphere, air from the atmosphere through the valve 14 is sucked into the right cavity of the piston 5, air from the left cavity of the piston 7 through valve 15 is fed into the combustion chamber 1, air from the atmosphere through the valve 16 is sucked into the right cavity of the piston 7, air from the left cavity of the piston 8 through the valve 17 is released into the atmosphere. simultaneously transferring heat from the piston 8. In the future, the control system, moving valves 4 and 12 from one extreme position to another, provides air to the combustion chamber. The pulsations of the air supplied to the combustion chamber are smoothed out by an air receiver (not shown). When the working pressure of the gases in the combustion chamber is reached, the shutter 18 opens and the generated gases through the distribution manifold 19 enter the traction expansion machine. The control of the current engine power is carried out by changing the intensity of fuel supply to the combustion chamber. The vibration resulting from the reaction from the movement of the pistons is compensated by the use of two gas generators arranged so that the axis of symmetry of the pistons are on one straight line, and the pistons move in antiphase.
Основные достоинства прямоточного двигателя со свободнопоршневым генератором газов:The main advantages of a ram engine with a free-piston gas generator:
- благоприятная для использования в качестве автомобильного двигателя тяговая характеристика - при постоянных параметрах газа крутящий момент обратно пропорционален числу оборотов вала, что позволяет обходиться без механизма перемены передач;- traction characteristic favorable for use as an automobile engine - with constant gas parameters, the torque is inversely proportional to the number of shaft revolutions, which allows dispensing with the gear changing mechanism;
- развиваемая мощность прямо пропорциональна расходу топлива, то есть КПД постоянен во всем диапазоне нагрузок на двигатель;- the developed power is directly proportional to fuel consumption, that is, the efficiency is constant in the entire range of engine loads;
- прямоточность и непрерывность рабочего процесса обеспечивает резкое улучшение удельных массовых и габаритных показателей;- straightforwardness and continuity of the workflow provides a sharp improvement in specific mass and overall indicators;
- в отличие от классического ДВС меньшая требовательность к физико-химическим характеристикам топлива, многотопливность;- in contrast to the classical ICE, less exactingness to the physicochemical characteristics of the fuel, multi-fuel;
- свободнопоршневой генератор газов позволяет реализовывать высокую степень сжатия в камере сгорания и предельно высокую степень расширения газов в тяговой машине;- free-piston gas generator allows to realize a high degree of compression in the combustion chamber and an extremely high degree of expansion of gases in the traction machine;
- применение жаропрочных материалов позволит добиться рабочего процесса при коэффициенте избытка воздуха, близком к единице - чем он ближе к этому значению, тем ниже относительные затраты энергии на привод компрессора, тем выше КПД двигателя в целом;- the use of heat-resistant materials will allow you to achieve a workflow with an excess air ratio close to unity - the closer it is to this value, the lower the relative energy consumption for compressor drive, the higher the efficiency of the engine as a whole;
- охлаждение стенок всех цилиндров, распределительного коллектора и камеры сгорания потоком воздуха от компрессора до камеры сгорания позволит реализовать высокотемпературное охлаждение и исключить необходимость жидкостного охлаждения;- cooling of the walls of all cylinders, the distribution manifold and the combustion chamber by air flow from the compressor to the combustion chamber will allow for high-temperature cooling and eliminate the need for liquid cooling;
- отсутствие жидкостного охлаждения обеспечивает высокие пусковые качества и быстрый выход на любой режим мощности.- the lack of liquid cooling provides high starting qualities and quick access to any power mode.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006126208/06A RU2324060C1 (en) | 2006-07-19 | 2006-07-19 | Free-piston gas generator of ducted jet engine with two compressor-drive pistons |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006126208/06A RU2324060C1 (en) | 2006-07-19 | 2006-07-19 | Free-piston gas generator of ducted jet engine with two compressor-drive pistons |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006126208A RU2006126208A (en) | 2008-01-27 |
RU2324060C1 true RU2324060C1 (en) | 2008-05-10 |
Family
ID=39109540
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006126208/06A RU2324060C1 (en) | 2006-07-19 | 2006-07-19 | Free-piston gas generator of ducted jet engine with two compressor-drive pistons |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2324060C1 (en) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2450137C1 (en) * | 2011-03-11 | 2012-05-10 | Анатолий Александрович Рыбаков | Piston engine with external combustion chamber fed from free-piston gas generator |
RU2451802C1 (en) * | 2011-03-11 | 2012-05-27 | Анатолий Александрович Рыбаков | Optimising combustion product expansion in piston engine cylinder with working medium feed from free-piston gas generator with external combustion chamber |
RU2474706C1 (en) * | 2012-01-16 | 2013-02-10 | Анатолий Александрович Рыбаков | Combined free piston electric gas generator |
RU2503838C1 (en) * | 2012-07-19 | 2014-01-10 | Анатолий Александрович Рыбаков | Method of increasing torque at power takeoff shaft of piston engine with working medium feed from plunger-free gas generator with common combustion chamber |
RU2538429C1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-01-10 | Анатолий Александрович Рыбаков | Reversing crankshaft of single-stroke engine with external combustion chamber |
RU2538231C1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-01-10 | Анатолий Александрович Рыбаков | Cycling of exhaust gases in single-stroke engine with external combustion engine |
RU2543908C1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-03-10 | Анатолий Александрович Рыбаков | Procedure for optimisation of process of combustion products expansion in cylinder of single-cycle engine with external combustion chamber |
RU2548528C1 (en) * | 2014-02-11 | 2015-04-20 | Анатолий Александрович Рыбаков | Method to optimise combustion product expansion process in pistons of free piston power unit with opposite piston movement connected to pistons of gas compressor with help of gas distribution valves |
RU2641998C1 (en) * | 2016-11-23 | 2018-01-23 | Анатолий Александрович Рыбаков | Method of controlling the level of charging the pneumatic accumulator of a two-motor engine with external combustion chamber |
RU2712327C1 (en) * | 2019-04-18 | 2020-01-28 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Supercharging system for two-stroke internal combustion engines |
RU2764613C1 (en) * | 2020-12-28 | 2022-01-18 | Виолен Макарович Любченко | Method for operation of free-piston gas generator and apparatus for implementation thereof |
-
2006
- 2006-07-19 RU RU2006126208/06A patent/RU2324060C1/en active
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2450137C1 (en) * | 2011-03-11 | 2012-05-10 | Анатолий Александрович Рыбаков | Piston engine with external combustion chamber fed from free-piston gas generator |
RU2451802C1 (en) * | 2011-03-11 | 2012-05-27 | Анатолий Александрович Рыбаков | Optimising combustion product expansion in piston engine cylinder with working medium feed from free-piston gas generator with external combustion chamber |
RU2474706C1 (en) * | 2012-01-16 | 2013-02-10 | Анатолий Александрович Рыбаков | Combined free piston electric gas generator |
RU2503838C1 (en) * | 2012-07-19 | 2014-01-10 | Анатолий Александрович Рыбаков | Method of increasing torque at power takeoff shaft of piston engine with working medium feed from plunger-free gas generator with common combustion chamber |
RU2538429C1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-01-10 | Анатолий Александрович Рыбаков | Reversing crankshaft of single-stroke engine with external combustion chamber |
RU2538231C1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-01-10 | Анатолий Александрович Рыбаков | Cycling of exhaust gases in single-stroke engine with external combustion engine |
RU2543908C1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-03-10 | Анатолий Александрович Рыбаков | Procedure for optimisation of process of combustion products expansion in cylinder of single-cycle engine with external combustion chamber |
RU2548528C1 (en) * | 2014-02-11 | 2015-04-20 | Анатолий Александрович Рыбаков | Method to optimise combustion product expansion process in pistons of free piston power unit with opposite piston movement connected to pistons of gas compressor with help of gas distribution valves |
RU2641998C1 (en) * | 2016-11-23 | 2018-01-23 | Анатолий Александрович Рыбаков | Method of controlling the level of charging the pneumatic accumulator of a two-motor engine with external combustion chamber |
RU2712327C1 (en) * | 2019-04-18 | 2020-01-28 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Supercharging system for two-stroke internal combustion engines |
RU2764613C1 (en) * | 2020-12-28 | 2022-01-18 | Виолен Макарович Любченко | Method for operation of free-piston gas generator and apparatus for implementation thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006126208A (en) | 2008-01-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2324060C1 (en) | Free-piston gas generator of ducted jet engine with two compressor-drive pistons | |
EP2379861B1 (en) | Split cycle reciprocating piston engine | |
RU2516769C2 (en) | Intermittent internal combustion gas turbine | |
RU2008148123A (en) | AIR-FUEL MIXTURE INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
RU2622457C1 (en) | Internal combustion engine based on isothermal compression, its operating and management methods | |
US4873825A (en) | Positive displacement engine compounded with a gas turbine engine | |
RU2342546C2 (en) | Electric generator based on piston-free engine with remote combustion chamber | |
US9062601B1 (en) | Free piston engine using exhaust gas for providing increased thrust to an aircraft turbine engine | |
JP2015531455A (en) | Heat engine for driving the drive shaft | |
RU2324830C1 (en) | Free-piston gas generator of self-propelling engine with one compressor drive cylinder | |
EP1992811B1 (en) | Aircraft combination engines exhaust thrust recovery | |
CN103890343B (en) | Systems and methods for improved engine cooling and energy generation | |
RU2550234C2 (en) | Internal combustion engine | |
CN109139234A (en) | Engine pack with intercooler | |
KR101414161B1 (en) | Method for braking an internal combustion engine | |
CN113167172A (en) | Rotor type internal combustion engine and method of operating the same | |
RU2729311C1 (en) | Hybrid turbofan plant with built-in rotor ice | |
EP0240850A1 (en) | An internal-combustion turbine engine, particularly for driving vehicles | |
RU2160844C1 (en) | Internal combustion engine with turbine | |
RU2162952C1 (en) | Internal combustion engine with turbine | |
RU2383762C1 (en) | Combined nuclear afterburner aircraft engine | |
RU2659905C2 (en) | Ducted rotary air injection internal combustion engine | |
GB2468143A (en) | Gas generator comprising a positive displacement gas motor with a controlled outlet valve | |
RU2268376C2 (en) | Internal combustion engine | |
RU2485334C1 (en) | Method of operating internal combustion engine |