Прямоточный паровой двигатель: Прямоточная паровая машина ( модель) — Паровые двигатели
Прямоточная паровая машина ( модель) — Паровые двигатели
Для тех кто не в теме, попытаюсь объяснить суть: Впуск пара в цилиндр происходит вблизи верхней мёртвой точки, и продолжается как и у любой поршневой паровой машины (далее ПМ) при рабочем ходе поршня, в зависимости от конструкции машины, до момента называемого отсечкой, которая может быть как при частичном ходе поршня вниз ( ради экономии пара), так и у самой нижней мёртвой точки ( максимальная мощность, низкий КПД).
В обычной ПМ выпуск отработанного пара начинается вместе с движением поршня вверх, и продолжается весь ход поршня вверх, в результате чего остаточное давление пара минимально возможное. Пар при этом проходит обратно тем же путём до золотника, охлаждая верх цилиндра и паропровод, что плохо.
В цилиндре прямоточной ПМ, вблизи нижней мёртвой точки имеются отверстия, или как их ещё называют, окна, которые открываются после того, как поршень пройдёт 90% хода в низ, и в этот момент происходит выпуск пара, затем при обратном ходе поршня к ВМТ, окна им перекрываются, и начинается сжатие оставшегося пара. Прямоточная ПМ имеет степень сжатия ( отношение объема над поршнем в НМТ, к объёму над поршнем в ВМТ), на сжатие остатков пара конечно расходуется мощность, но она возвращается обратно при рабочем ходе, так как сжатый пар не пропадает, а снова совершит полезную работу. Теоретически плюсы у этой машины есть — пар выходит в низу цилиндра, и не охлаждает верхнюю его часть и паропроводы. Также давление пара при сжатии примерно равно давлению свежего пара, что немного разгружает клапанный механизм.
Вот картинка из сети которая поясняет работу , правда это машина двойного действия, а я делаю простого, но суть та же
Сделал пока нижнюю часть
Втулка с кулачком съёмная, надевается на вал между подшипников, при необходимости её можно поворачивать на валу и стачивать кулачёк заужая фазу впуска, в целях настройки
Цилиндр будет с бронзовой гильзой, поршень чугунный от холодильного компрессора, уж очень они мне нравятся!
ход поршня 33мм, Ф цилиндра 22,50мм
Продолжение следует…
Прямоточный паровой двигатель с ядерным источником тепла — Энергетика и промышленность России — № 09 (365) май 2019 года — WWW.EPRUSSIA.RU
Газета «Энергетика и промышленность России» | № 09 (365) май 2019 года
В известных паровых установках для судов с химическим источником тепловой энергии или ядерным, осуществляется замкнутый цикл генерации водяного пара и многократный цикл преобразования его потенциальной энергии в механическую в паровой турбине, механической энергии паровой турбины – в электрическую в электрогенераторе, электрической электрогенератора – в механическую в электродвигателе, которая затем через понижающий редуктор используется для вращения винта, создающего пропульсивную энергию для движения судна.Идея для торпеды
Многие специалисты считают, что подводные и надводные корабли с электродвижением, наиболее распространенные сегодня, в дальнейшем будут лишь совершенствоваться, особенно с учетом все более широкого применения винто-рулевых комплексов, при этом в будущем электродвижение на кораблях военно-морского флота во всех странах мира будет приобретать все больший размах, так как никакую другую энергетическую установку невозможно сделать менее шумной, чем установку с электродвигателем.Эта идея реализована в изобретенном бесконтурном, прямоточном паровом двигателе с ядерным источником тепловой энергии и может быть использована не только для торпеды, но и для подводных и надводных судов различного назначения.
Двигатель обеспечивает создание пропульсивной реактивной тяги без преобразования энергии одного вида в другой и без подвижных частей.
Он характеризуется простой конструкцией и содержит менее радиационно опасный упрощенный ядерный источник тепловой энергии – тепловыделяющую сборку (ТВС) с тепловыделяющими элементами (ТВЭЛ).
В качестве рабочего тела для генерации пара и создания реактивной силы в прямоточном паровом двигателе используется только забортная вода, в которой движется судно и которая в рабочем цикле лишь один раз меняет свое физическое состояние, поступая по каналу в парогенератор в жидком состоянии, в парогенераторе испаряется, образуя пар высокого давления, совершающий максимально эффективное объемное расширение и, контактируя с забортной водой, находящейся в канале после парогенератора, конденсируется, возвращаясь снова в жидкое состояние.
Используемый в двигателе ядерный источник тепловой энергии резко упрощен по конструкции и при меньшей вырабатываемой мощности, чем используемые на судах атомные энергетические установки с атомным реактором, обеспечивает создание требуемой тяги с максимальной эффективностью, так как при его работе отсутствуют этапы многократного преобразования энергии из одного вида в другой и сопровождающие их потери, снижающие эффективность пропульсивной тяги.
Принцип работы
Двигатель содержит заборник воды, канал подачи воды в парогенератор и сам парогенератор, выполненные соосно и расположенные ниже ватерлинии судна.Прямоточный паровой двигатель для судов выполнен в виде двух сообщающихся труб круглого или прямоугольного сечения, разделенных между собой плоской стенкой, у которой установлен ядерный источник тепла – тепловыделяющая сборка (ТВС) и которая является поверхностью, на которой давлением пара создается реактивная тяга, двигающая судно.
Забортная вода, поступающая через заборник по каналу в полость парогенератора, испаряясь тепловой энергией ядерного источника тепла, переходит в состояние насыщенного пара и затем конденсируется.
При движении судна через двигатель проходит скоростной поток воды, при этом генерируемый в парогенераторе пар визуально воспринимается как стоп-кадр.
Преимущества
В прямоточном паровом двигателе отсутствуют источники вибрации и шума для появления их в гидростатическом поле, окружающем судно, что снижает вероятность его обнаружения, что особенно важно для атомных подводных лодок.Для разворота судна на месте не требуются получившие распространение винто-рулевые комплексы (ВРК) с погруженным гребным двигателем, установленные вне корпуса судна и увеличивающие гидросопротивление при основном ходе.
Изменение направления движения судна – задний ход (реверс) или разворот на месте – обеспечиваются поворотом рулевой насадки с приводом или перекрытием главного осевого канала и переключением потока воды в ответвления – дополнительные боковые каналы, обеспечивающие движение судна в требуемом направлении при отталкивании водой, выходящей из двигателя, от забортной воды, – что более эффективно, чем создание усилия вращением винта.
Атомные подводные лодки с прямоточным паровым двигателем получат дополнительные возможности скрытности и более эффективного маневрирования – изменения курса, разворота на месте, погружения, подъема или всплытия, недоступные при создании пропульсивной тяги винтом.
Экологические нюансы
Вода является замедлителем нейтронов, кроме того, масса ядерного топлива, содержащегося в ТВС двигателя, минимальна, при этом количество нейтронов при делении ядра, поступающих в воду, проходящую через проточную часть двигателя при движении судна, также минимальна, что обеспечивает низкую степень ее радиационного загрязнения.Для речных и озерных судов, перемещающихся в ограниченном по объему водном бассейне (реки, озера), двигатель выполняется с одноконтурным ядерным источником тепла, полностью исключающим радиационное загрязнение проходящей через двигатель воды.
Увеличится полезный объем двигателя, уменьшится водоизмещение – объем воды, вытесняемый корпусом при его погружении по конструктивной ватерлинии, – и уменьшится осадка и массовое (весовое) водоизмещение, что позволит проходить участки с меньшей глубиной.
Эффективность двигателя нетрудно проверить на простейших моделях, имеющихся в НИИ и КБ, производящих работы по совершенствованию судовых энергетических установок.
Энергия старого мира / Хабр
Введение
Эта статья является продолжением публикации
«Взгляд в прошлое. Технология 18 века».
В ней мы построили реально работающий паровой двигатель, который должен стать главной частью будущего парового мотоцикла, и даже провели пробные эксперименты по его запуску на воздухе.
Теперь нужно решить энергетический вопрос. И тут начинаются основные отличия от двигателей внутреннего сгорания (ДВС). В таких двигателях бензин, смешиваясь с воздухом, попадает в цилиндр двигателя и при воспламенении этой воздушно-топливной смеси выделяется энергия. Расширившиеся продукты горения давят на поршень, производя работу. Но вот у паровых машин, энергия рождается не в двигателе. Она рождается в котле. Котёл производит пар, который в свою очередь и будет давить на поршень нашего двигателя. Эту древнюю энергию нам и требуется обуздать!
Устройство
Паровой котёл — котёл, предназначенный для генерации насыщенного или перегретого пара. Может использовать энергию топлива, сжигаемого в своей топке, электрическую энергию или утилизировать теплоту, выделяющуюся в других установках.
(Википедия)Существует два основных типа котлов: классический и прямоточный. Первый тип чаще всего использовался для работы паровых машин. Его можно описать как железный резервуар, в который врезана топка. Топливо горит в топке, обогревая воду в резервуаре. Вода в нём начинает кипеть и создаётся пар под давлением. Такой тип использовался на паровозах и всех первых паровых машинах:
У классических котлов есть как преимущества, так и недостатки. Преимущества заключаются в том, что для создания давления пара не требуется каких — либо насосов, так как накопленная энергия воды может ещё долго снабжать двигатель паром даже при отсутствии огня. Такие котлы не очень требовательны к качеству воды. Паровозы заправляли самой обычной водой из речек, родников, колодцев и прочее.
Прямоточный котёл можно представить как длинную, компактно свёрнутую трубку, обтекаемую пламенем, в которую насосом закачивают воду. Такой тип котла обладает целым рядом преимуществ:
- Позволяет создавать пар большего давления при меньшей массе и небольшом объёме котла.
- Из-за того, что в трубке не так много носителя, такой котёл считается более безопасным (не запасается большое количество энергии).
- Быстрый выход на режим, так как не нужно прогревать большое количество воды.
Для лёгкого понимания работу такого котла можно представить в упрощённой форме:
Создание прямоточного котла
И, конечно, мне захотелось сделать именно прямоточный котёл.
Подобрав длинные нержавеющие трубки разного сечения, я сварил их вместе таким образом, чтобы сечение постепенно увеличивалось. Затем, весь этот 8 метровый «кишечник» был компактно свёрнут и уложен в раму мотоцикла. Внешние стенки, которые должны удерживать пламя и направлять его в нужную сторону, были сделаны из простой жести. Насос, закачивающий воду (носитель), изготовил из газового доводчика, который обычно придерживает капоты и багажники автомобилей. Конструктивно, «доводчик» — это готовое изделие. Мне необходимо было только приварить вход и выход для воды и приделать клапан, который не пускал бы закаченную воду обратно. Насос подвижно крепился одной своей частью к раме, а второй к кривошипу на валу колеса. С помощью гибкого шланга высокого давления (тормозной шланг от авто) вода под давлением закачивалась в котёл, а забиралась из отдельного бачка, располагавшегося выше насоса. Горелку сделал по типу «кровельных», такими рабочие греют рубероид на крышах зданий. Чтобы процент обтекания трубок был больше, горелки поставил сразу две.
Итог
Испытания парового мотоцикла, оснащённого прямоточным котлом, с самого начала пошли не так. Самой первой проблемой стало отсутствие «начального» давления в котле. Приходилось руками покручивать колесо, чтобы насос отправлял некое количество воды в трубопровод. Но, когда я открывал ручку газа (подавая пар на двигатель) давление пара мгновенно падало, не успевая закрутить колесо. Выход нашёлся не сразу. Был сделан небольшой воздушный ресивер после насоса. Он работал как пружина для воды. Запасал энергию сжатия от насоса и отдавал её обратно, когда насос был в мёртвой точке или в фазе всасывания
питательнойводы.
Двигатель заработал! Но проработал, около 10 секунд. Золотниковый клапан заклинил. При разборе двигателя, никаких проблем выявлено не было. Собрав его обратно и запустив снова, я столкнулся с той же проблемой. Она оказалась приходящей и уходящей сама собой. После изучения этой проблемы, нашлась ошибка в расчётах теплового расширения. Изначально, золотник представлял собой цельную деталь из фторопласта, а у него, как оказалось, очень большой коэффициент теплового расширения (22) и он при прогреве расширялся настолько, что его насмерть заклинивало в корпусе.
После подробных и тщательных расчётов тепловых расширений был выточен стальной золотник, оснащённый фторопластовыми кольцами, шириной 2 миллиметра.
Поскольку корпус алюминиевый, а золотник стальной, вся разница тепловых расширений была сведена практически к нулю.
Новое испытание показало, что золотник работает просто прекрасно и без замечаний. Вывешенное колесо крутилось, вода закачивалась, прямоточный котёл работал. Пришло время прокатиться. Но тут возникла новая проблема. Мне не удавалось на нём проехать больше нескольких метров. И опять я был сбит с толку. Всё же работало! На холостом ходу всё отлажено! Что ещё не так?
После долгого анализа других подобных паровых аппаратов,
Я понял, что у меня слишком маленький котёл (длина обогреваемой трубки), в следствие этого при увеличении производительности, вода просто не успевала испаряться и вылетала вместе с паром в двигатель. От такого эффекта пропадает КПД всей установки, так как расширение воды слишком мало или не происходит вовсе. Увеличить длину котловой трубки уже задача не такая простая. Но и на этом моё горе не закончилось.
Во время очередных испытаний, я мучил аппарат, заставляя его работать, но состояние двигателя начало резко ухудшаться и в какой-то момент он заклинил. На этот раз, просто остудить его снегом, не помогло. Снова понадобилась капитальная переборка. Результаты вскрытия показали, что расплавились все фторопластовые кольца и даже алюминиевый поршень от нагрева расширился настолько, что начал задирать цилиндр. И это оказалось фатальной проблемой. Дело в том, что при большом расходе, данный котёл не успевал производить должное количество пара, а при маленьком расходе, он создал пар такой энергии, что просто вышел из строя весь двигатель. И не удивительно. Ведь выходные трубки котла были раскалены докрасна. То есть пар, достигал температур, порядка 600-700 *С. Как мы знаем, фторопласт распадается при 400*С. Для меня, это и стало «последней каплей»! Мне уже хотелось получить работоспособный мотоцикл, а я погряз в каких-то бесконечных проблемах!
Нужно было переделывать в котле почти всё. И в этот-то момент я понял, что, несмотря на неоспоримые преимущества прямоточного котла, это изделие весьма не простое и требует тонкого расчёта, дополнительного регулирующего оборудования, да и насос съедал не малую часть вращательной энергии. Сложилось чёткое понимание, что, если бы я делал классический котёл, то ни одной из этих проблем просто не возникло бы!
Классический котёл
После всех тех бесконечных проблем с прямоточным котлом, создавая классический, я просто, можно сказать, отдыхал. Как уже говорил выше, это всего-то железная бочка, в которую врезана топка. Можно было совершенно не задумываться о температуре пара, ведь при лишнем давлении срабатывает предохранительный клапан и сбрасывает излишки, уменьшая температуру воды и поддерживая давление в заданных пределах. Не нужно было создавать начальное вращение колеса, чтобы нагнать первоначальное давление. Пар для «старта» был готов сразу и даже запасён с излишком. Всё, что требовалось — это придумать эффективную топку. Но тут пришлось хорошенько подумать, ведь места у нас не так много.
Изготовление
На металлоприёмке я нашёл какой-то ресивер или баллон из-под пропана с толщиной стенки 3-4 мм, так что габариты котла уже были заданы жёстко.
Если сильно заморачиваться с массивной и эффективной топкой, то останется мало места для самой воды (носителя). Если топка будет слишком маленькой, то у нас не будет достаточной энергии для более менее удовлетворительной крейсерской скорости, ну и сам процесс нагрева котла займёт слишком много времени.
И вот, что я придумал. Топка будет подвержена сдавливанию огромным давлением, поэтому решено было сделать её простой, сквозной и круглого сечения. Под это пошла обычная труба 100 мм. Для увеличения КПД нашей топки (
теплообменника), были врезаны 12 поперечных сквозных трубок.
Я посчитал это очень выгодным, так как они обтекались бы пламенем и выхлопными газами под прямым углом,
а вода внутри них циркулировала бы под естественным эффектом конвекции. Это позволит сохранить максимальный объём воды в котле, а для нас это запас хода. И, как бонус, такую топку было легко врезать в резервуар. Следовало всего лишь сделать два отверстия по обоим краям.
Для контроля давления установил небольшой манометр. Температуру носителя контролировать не обязательно, так как она напрямую связана с давлением и явно не выходит за критическую отметку (400*С). Давление в котле решил сделать как у реальных паровозов 16 bar.
Предохранительный клапан настроил на 18 bar. Теперь осталось его опрессовать. Это своего рода проверка на прочность. Котёл наполняется доверху водой и накачивается повышенное давление. Сначала, я это делал оставшимся от предыдущей котловой системы, насосом из доводчика, но сжимать такой насос при давлении более 20 bar, оказалось не простой задачкой (очень хорошо, что мы теперь можем отказаться от такого узла, ведь он забирал уйму мощности на себя). Оказалось, что опрессовывать удобнее всего углекислотным огнетушителем. Им я без труда создал давление в котле в 25 bar (это был максимум моего манометра) и, выждав несколько минут, приступил к настройке предохранительного клапана.
Итог
Котёл получился на славу. Даже давление в 25 bar оказалось ему нипочём. Он даже не начал хрустеть. Предохранительный клапан (использовал от компрессоров) срабатывал чётко, хоть и ронял давление с 18 до 9. Этот для нас очень не выгодно, но он будет срабатывать только в тех случаях, когда сам за давлением не уследишь. Так что, до его срабатывания лучше не доводить. Это будет бессмысленное выбрасывание ресурсов.
Пламя
Теперь нужно решить вопрос с огнём. Конечно, было бы красиво и приятно топить подобный мотоцикл дровами. Это же ретроспектива в прошлое, стимпанк, классичность, но, как я уже говорил, у нас очень мало для этого места, ведь наша топка чуть больше локтя. Конечно, можно туда уместить шапку угля, но этого не хватит даже на то, чтобы просто прогреть котёл. Тут пришлось отступить от романтичности и изготовить газовую горелку. На самом деле это очень эффективное, мощное и удобное топливо. Газ жидкий, поэтому его легко запасать, легко подавать в горелку и он сразу идёт под давлением, что позволяет создавать скоростной горячий поток в топке, тем самым улучшая теплообменный процесс (не требуется поддув).
Изготовление
На металлоприёмке нашёл отличные, маленьких размеров, нержавеющие бачки. Судя по их форме и синей окраске, это кислородные баки от какого-то пассажирского самолёта. Я собрал несколько таких бачков в батарею и объединил магистралями подачи газа и заправки. Объём каждого бачка примерно 1.7 л, а значит, можно будет везти с собой запас топлива более 5л. жидкого газа. Согласитесь, не плохой запас энергии.
С горелкой не стал мудрить и просто скопировал систему с советской бензиновой паяльной лампы. Тут я должен кое-что пояснить. Паяльная лампа устроена таким образом, что бензин сначала попадает в некую полость, где должен испариться и уже в виде паров выпускается в зону горения. А пламя горелки обогревает эту самую «испарительную» камеру. То же самое потребуется и нам. Представьте, что будет, если жидкий газ начнёт вылетать из такой горелки… Процесс испарения газа относительно долгий, а ко всему прочему, ещё и сопровождается криогенным эффектом. Пламя из такой горелки будет длинным, не эффективным, не экономичным и даже пожароопасным.
Эксперимент (рис А)Пламя с не прогретой горелки (рис В)Правильный режим, прогретая горелка
Поэтому подавать газ, в нашу горелку следует плавно, чтобы она успела прогреться.
Испытания котла прошли как по маслу. Заправил примерно 35 л воды, горелку вывел на полную мощность и ждал. Через 14 минут вода закипела, и давление потихоньку начало подниматься. Примерно через такое же время в котле было 16 bar.
Для управления подачей пара я использовал простой водопроводный шаровой кран, который отлично справлялся и с температурой, и с давлением. В них используется тот же самый фторопласт, так что проблем, думаю, не будет.
Для интереса, я решил открыть кран на полную и посмотреть на нашу энергию. Струя пара долетала до соседних гаражей и создавала шум взлетающей ракеты. При этом я ощутил силу реактивной тяги, пришлось даже придерживать котёл, чтобы он не начал летать по всей улице. Я был очень доволен!
В котле подобного типа запасается огромное количество энергии. При выпускании пара в течение 5 секунд через отверстие ½ дюйма, давление в котле упало всего лишь наполовину. Дело в том, что при уменьшении давления смещается и точка кипения воды. То есть вода начинает кипеть и без подогрева, всего лишь от уменьшения давления. Этот эффект будет работать до тех пор, пока температура воды не упадёт до 100 *С. Это для нас приятная новость. Значит, можно будет долго ездить и с выключенной горелкой.
Но есть и один не совсем для меня понятный эффект. При активном выпускании пара при давлении менее 5 bar, начинает вылетать вода. Я предположил, что она кипит столь интенсивно, что в своём неистовом бурлении долетает до сухопарника и подхваченная потоком пара улетает наружу. Для эксперимента я слил часть воды, оставив уровень 20%. Эффект конечно уменьшился, но всё равно остался. Неужели вода подпрыгивает в котле на 30-40см? Если честно, с этим я пока так и не разобрался. Такая вот небольшая загадка.
Ну да ладно! Функционал готов, пора собрать наш аппарат!
Стиль
Во время конструирования нашего необычного мотоцикла, многие «учёные мужи» советовали мне сделать замкнутую систему воды. То есть, что бы из двигателя пар не вылетал на улицу, а попадал в конденсатор (охладитель) и получившаяся вода снова закачивалась бы в котёл с помощью маленького насоса. Это очень хорошая идея, я и сам постоянно об этом думал. Но цель нашего проекта не кругосветное путешествие на дровах, а рассмотреть технологию позапрошлого века, победить инженерный вызов и насладиться работой настоящего парового двигателя. Ну, а какой же паровой двигатель без этого легендарного «чух-чух». Кроме того, хочется наблюдать вылетающий пар, он будет многое рассказывать о режимах происходящих внутри двигателя. Ну и наконец, я просто нахожу очень красивым, когда от паровоза идут клубы пара, особенно если они подсвечены солнцем. Романтика паровозов, так сказать. Но, не смотря на это всё, для образа, я решил всё-таки сделать конденсатор, что бы было видно о наших замашках, и просто для стиля.
Большинство различных самоделок имеют стиль «Безумного макса» или «Постапокалиптического мира». Да, так проще всего. Особо то и делать ничего не нужно. Ржавые железки, приваренные гаечные ключи, немного висящих тряпок и стиль готов. Но этой простоты, или так сказать «ленивого стиля» в нашем мире очень много. Мне захотелось сделать что-то маленькое, милое и красивое. Сделать «конфетку», так сказать. И раз уж у нас древняя паровая технология, сам собой напрашивается «Стимпанк».
Стимпанк – это вымышленный мир. Такой, каким он стал бы, если человечество не изобрело электричество, ДВС и прочие технологии и существовала бы только энергия пара.
Я, конечно, не дизайнер, но при сборке мотоцикла, некоторые вещи всё же пришли на ум.
Испытание парового мотоцикла
«Гаражные» испытания полностью готового парового мотоцикла, оснащённого котлом классической конструкции, прошли на удивление гладко. Пока я его строил, в комментариях к видеороликам, люди рекомендовали много правильных и умных вещей. По ходу дела, некоторые из них я применял и в итоге они отлично себя показали. Так, например, при прогреве двигателя паром, в нём конденсируется много воды, которая блокирует поршень и может привести к гидроудару. Люди предложили сделать маленькое отверстие с резьбой, с помощью которого можно было бы выпускать пар и сливать сконденсировавшуюся воду, тем самым быстро его прогревать. Потом, заглушить его винтиком и спокойно сразу ехать.
На удивление, самая первая попытка проехать на полностью готовом мотоцикле, прошла без каких — либо проблем. Как говорится, «сел и поехал». Покатавшись немного перед гаражом, я понял, что для меня этого не достаточно и я хочу больше. Разумеется, чтобы замерить все параметры, увидеть слабые места, ощутить и понять этот аппарат, нужна прямая, пустая, бесконечная трасса. Поэтому пришлось вывезти мотоцикл за город и спокойненько со всем этим разобраться.
Об испытаниях:
В целом, я очень доволен результатами. Они даже превзошли мои ожидания. Видя, как ездят подобные паровые мотоциклы во всём мире, наша малютка оказалась далеко не на последнем месте.
Заключение
Когда задумывал строить этот паровой мотоцикл, я рассуждал так: вот сделаю его, как – нибудь это всё проедет и, удовлетворив все свои инженерные интересы, поставлю его дома напротив дивана в качестве эстетического элемента, навсегда. Но нет! Теперь это наоборот не даёт мне покоя. Я хочу его изучать, модернизировать, переделывать и побивать его же рекорды, хочу определить его максимум, понять всё, на что он способен! Конечно, в рамках этой концепции.
Первое с чего начну, это переделаю систему переключения пара на классическую. Мне стало интересно, какова будет разница. И ещё, при последующих испытаниях нужно будет «поиграть» с настройками. Добиться максимальной скорости, подобрав наиболее правильное опережение впуска пара. Ещё, хочу поэкспериментировать с разными видами топлива.
Видимо грядёт большая модернизация. Так что, если наш «паровоз» собирался уйти на пенсию и отсидеться где-нибудь в музее, тут я его сильно разочарую! У него впереди ещё длинное, тяжелое, но интереснейшее будущее!
Более подробно о создании и испытаниях в видео материалах:
Энергия пара покорилась!
Отличная идея или фиаско? Разбираемся с прямоточным котлом
Создание паровозного свистка, сборка аппарата
Испытания парового мотоцикла
Прямоточные котлы | Статьи «Альба парогенераторы» в Москве
Прямоточные паровые котлы используются в промышленном производстве для генерации пара в различных технологических целях. Их основной отличительной особенностью является отсутствие барабана. Принцип действия прямоточных котлов основан на полном испарении воды или другой жидкости в процессе ее прохождения через испарительную поверхность. Таким образом, не совершая движения по кругу, вода испаряется и превращается в пар в течение одного хода.
При такой конструкции жидкость поступает в экономайзер с помощью специального насоса, где происходит процесс ее подогрева до температуры насыщения. После этого вода попадает на испарительную поверхность. Испарительной поверхностью являются змеевики и подъемные трубы, в которых и происходит генерация пара и испарение водного остатка. Схема прямоточных котлов не предусматривает четкого разделения между экономайзерной, испарительной и пароперегревательной поверхностями. В процессе изменения характеристик воды, топлива и воздуха, соотношение площадей этих поверхностей изменяется. Конструкция большинства таких агрегатов подразумевает наличие промежуточного перегревателя, с помощью которого пар, поступающий из турбинной установки, проходит повторную процедуру нагревания.
По причине того, что прямоточный паровой котел не имеет барабана, он вырабатывает значительно меньшее количество объема рабочего тепла. Поэтому при его использовании на предприятии требуется максимально отлаженная подача воды, топлива и воздуха. Кроме того, применение такой конструкции становится экономически выгодным, так как нет необходимости в расходах на металл, из которого изготавливается барабан.
Использование прямоточных паровых котлов на заводах требует особенного внимания к качеству питательной воды. Вода имеет в своем составе различные соли и микроэлементы, которые оседают на стены труб и постепенно приводят к образованию накипи. Даже минимальное количество солевых образований способно значительно уменьшить производительность и в дальнейшем привести к неисправности всей конструкции. Поэтому в обязательном порядке необходимо проводить специальную водоподготовку, нейтрализующую воздействие негативных микроэлементов.
Модификациями промышленных котлов, не имеющих барабана, являются:
- котлы с высоким давлением;
- котлы со средним давлением;
- котлы с низким давлением.
Для увеличения мощности и паропроизводительности, прямоточные котлы должны быть многовитковыми. Витки располагаются в виде змеевиков, поэтому им можно придать удобную форму для размещения агрегата в котельной. Кроме того, согласно правилам, помещение под такой тип котла не должно обладать какими-либо специально предусмотренными характеристиками. Требования по технадзору и эксплуатации значительно снижены, что создает дополнительное удобство при использовании таких котлов на заводах.
Преимущества прямоточных паровых котлов
Модель |
Мощность |
Габариты без
горелки |
Вес |
Давление |
Макс. Давление пара |
Макс. Температура пара |
Макс. Расход газа |
Мас. Расход ДТ* |
Противодавление |
Электромощность |
Производительность пара |
КПД |
||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
ГАЗ |
Дизель |
|||||||||||||
Гкал/ч |
кВт |
мм |
т |
мбар |
бар |
°C |
М3 /ч |
л/ч |
мбар |
кВт |
Кг/ч |
% |
||
D05-500 |
0,3 |
348 |
1300 ×1800 ×2090 |
1,1 |
300 |
своб |
12 |
191 |
39 |
31 |
1,7 |
1,42 |
500 |
92 |
D05-750 |
0,45 |
523 |
1510 ×2300 ×2190 |
1,8 |
300 |
своб |
14 |
198 |
58 |
48 |
2,0 |
2,70 |
750 |
92 |
D05-1000 |
0,60 |
697 |
1530 ×2300 ×2190 |
1,9 |
300 |
своб |
16 |
204 |
79 |
63 |
2,3 |
2,70 |
1000 |
92 |
D05-1500 |
0,90 |
1046 |
1650 ×2850 ×2460 |
2,5 |
300 |
своб |
16 |
204 |
118 |
95 |
3,1 |
3,85 |
1500 |
92 |
D05-2000 |
1,20 |
1395 |
1650 ×2850 ×2460 |
2,8 |
300 |
своб |
16 |
204 |
157 |
126 |
4,0 |
6,80 |
2000 |
92 |
D05-2500 |
1,50 |
1744 |
2175 ×3220 ×2640 |
3,1 |
300 |
своб |
16 |
204 |
196 |
157 |
4,5 |
6,80 |
2500 |
92 |
D05-3000 |
1,80 |
2093 |
2100 ×3310 ×2640 |
4,1 |
300 |
своб |
16 |
204 |
235 |
189 |
5,0 |
12,40 |
3000 |
92 |
D05-3500 |
2,10 |
2441 |
2305 ×3960 ×2640 |
4,5 |
300 |
своб |
16 |
204 |
274 |
220 |
5,5 |
13,20 |
3500 |
92 |
D05-4000 |
2,40 |
2790 |
2340 ×3960 ×2700 |
5,3 |
300 |
своб |
16 |
204 |
313 |
252 |
6,0 |
14,00 |
4000 |
92 |
D05-4500 |
2,70 |
3139 |
2730 ×4800 ×3000 |
5,5 |
300 |
своб |
16 |
204 |
352 |
283 |
6,5 |
14,00 |
4500 |
92 |
D05-5000 |
3,00 |
3488 |
2930 ×4800 ×3000 |
S.8 |
300 |
своб |
16 |
204 |
391 |
314 |
7,0 |
23,50 |
5000 |
92 |
Прямоточный паровой котел впервые был сконструирован в России профессором Л. К. Рамзиным. Его изобретение было призвано упростить конструкцию котлов, отказавшись от использования барабана. В настоящее время большинство заводов использует именно такую модификацию в целях экономии расходов и рабочего пространства.
В сравнении с парогенератором с принудительной циркуляцией, прямоточный парогенератор не только не требует высоких затрат на его производство, но и, имея довольно простую конструкцию, обеспечивает высокий коэффициент полезного действия.
Немаловажной особенностью такого агрегата является минимальное количество времени, затрачиваемое на приведение его в состояние работоспособности, а также уменьшенное время нагревания. Во время максимальных нагрузок или при выходе из строя основных применяемых аппаратов, использование прямоточных парогенераторов в качестве резервных установок крайне эффективно.
В случае простоя, как правило, котлы, не находящиеся в эксплуатации, имеют большие потери. При использовании генератора пара прямоточного типа этого не происходит, так как его конструкция допускает перерывы в производстве.
Таким образом, можно выделить несколько основных преимущественных особенностей рассматриваемого типа котлов:
- максимальная производительность при минимальных затратах;
- значительно более короткий временной промежуток от включения аппарата до начала процесса генерации пара;
- объемная емкость исключена из конструкции, что гарантирует ее взрывобезопасность;
- небольшая масса и удобная конструкция позволяет удобно разместить агрегат внутри котельной;
- в зависимости от текущих задач и с учетом изменений возможна моментальная корректировка параметров выработки пара;
- значительная экономия топлива;
- полностью автоматизированное оборудование;
- удобство и простота в эксплуатации;
- при необходимости произведения даже сложных ремонтных работ, специальная конструкция змеевиков позволяет произвести все операции в кратчайший срок;
- ремонтные работы не требуют сварки;
- модульная поставка обеспечивает легкий монтаж;
- низкие требования, предъявляемые к котельным для возможности установки агрегата;
- невысокая стоимость котлов такого типа позволяет применять их даже на небольшом производстве.
Прямоточная паровая машина
Класс 14-а
Мо 1854
ПАТЕНТ HA ИЗОБРЕТЕНИЕ
ОПИСАНИЕ прямоточной паровой машины.
К патенту С. Т. Синицына, заявленному 28 сентября 1923 года (заяв. свил. М 77353).
0 выдаче патента опубликовано 30 ноября )926 года. Действие патента распространяется на )в ает от )й сентября )9″4 года.
Предлагаемая прямоточная (т.-е. I с постоянным направлением течения пара) паровая машина не имеет спе-, циального парораспределительного органа (так как таковым является поршень паровой машины) и предназначается для работы паром высокого, давления.
На фиг. 1 изображен перспективный вид машины, на фиг. 2 — ее продольный разрез, на фиг. 3 †поперечный разрез цилиндра через паровпуск-, ные отверстия и на фиг. 4 — попе- речный разрез поршня и цилиндра через крайнее паровпускное отверстие.
Паровпускное отверстие 1 находится на середине цилиндра, а длина поршня немного больше половины длины цилиндра. На некотором расстоянии от концов поршня. в тех ме-, стах, которые приходятся в мертвых (крайних) положениях поршня, против паровпускного отверстия 1, сде-, ланы два отверстия 2, соединенные внутри поршня трубкой (паропроходом) 3. Цилиндр на своих концах, (в местах, приходящихся при крайних положениях поршня над отверстиями 2) снабжен углублениями 4 (проходы в пространсгво между поршнем и крышкам)1 Цилиндра). Несколько по сторонам от середины цилиндра делаются два ряда паровыпускных отверстий 5 (на фиг. 2 паровыпускные отверстия. закрытые поршнем, ооозначены пунктиром). К фланцу б 1)pllвертывается труба, ведущая к конденсатору. При крайнем положении поршня пар, проходя через одно отверстие 2 и трубку 3, выходит через другое отверстие 2 и через ynyoëåние 4 в пространство между поршнем и крышкой цилиндра и. наполнив его, толкает поршень, который, двигаясь, закрывает отверстия 2. Пар давит на поршень и, расширяясь. производит работу, K концу хода гюршня откоываются паровы пуск ные отверстия э со стороны отработавшего пара, и пар выходит из цилиндра; в то же время отверстия 2 подходят к отверстию 1 и к углублению 4, и пар входит в цилиндр. затормаживает поршень и толкает его обратно. Ilp)) обратном ходе поршень закрывает впускные отверстия 2 и выпускные о.
Расширяясь, пар производит работу.
С другой стороны. остатки отработавшего пара сжимаются. В конце хода опять открываются отверстия 5, отработавший пар выходит, а в открывшиеся отверстия 2 проходит свежий пар и т. д. Отверстия 2 не должны быть очень большими, так: как иначе пар не будет давать поршню доходить до конца, а машина не будет работать. Пространства между поршнем и крышками цилиндра не должны быть очень малыми, так как тогда и отверстия 2 должны быть очень малы и, следовательно, рабо- тать будут малые количества пара (машина будет маломощна). Увеличивая несколько пространство между поршнем и крышкой цилиндра, можно увеличить ее отверстия 2 (увеличится, и мощность машины). Регулирование, производится дроссельным клапаном, соединенным с центробежным регулятором и находящимся в паропроводной трубе. Предлагаемая машина может быть очень быстроходной.
HPLÄÌ ET ПЛТГНТЛ.
Прямоточная паровая машина с выпуском пара через щели, открываемые и закрываемые поршнем. характеризующаяся тем, что цилиндр на концах своих снабжен углублениями 4, а поршень снабжен трубкой 3 с отверстиями 2, соединяющими близ мертвых положений поршня паровпускное отверстие 7 через углубления 4 с рабочей полостью цилиндра.
Типо-иитогра >па «Красный Печатник», Ленин рад, Хекдународный, 75.
Современный паровой двигатель. История паровых машин и двигателей Прямоточные паровые машины
ПАРОВОЙ РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ и ПАРОВОЙ АКСИАЛЬНО- ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ
Паровой роторный двигатель (паровая машина роторного типа) является уникальной силовой машиной, развитие производства которой до настоящего времени не получило должного развития.
С одной стороны- разнообразные конструкции роторных двигателей существовали ещё в последней трети 19-го века и даже неплохо работали, в том числе и для привода динамо-машин с целью выработки электрической энергии и электроснабжения всяких объектов. Но качество и точность изготовления таких паровых двигателей (паровых машин) было весьма примитивным, поэтому они имели малый КПД и невысокую мощность. С тех пор малые паровые машины ушли в прошлое, но вместе с действительно малоэффективными и бесперспективными поршневыми паровыми машинами в прошлое ушли и имеющие хорошую перспективу паровые роторные двигатели.
Главная причина- на уровне технологий конца 19-го века сделать действительно качественный, мощный и долговечный роторный двигатель не представлялось возможным.
Поэтому из всего многообразия паровых двигателей и паровых машин до нашего времени благополучно и активно дожили лишь паровые турбины огромной мощности (от 20 мВт и выше), на которых сегодня осуществляется около 75% выработки электроэнергии в нашей стране. Еще паровые турбины большой мощности дают энергию от атомных реакторов в боевых подводных лодках-ракетоносцах и на больших арктических ледоколах. Но это все огромные машины. Паровые турбины резко теряют всю свою эффективность при уменьшении их размеров.
….
Именно поэтому силовых паровых машин и паровых двигателей мощности ниже 2000 — 1500 кВт (2 — 1,5 мВт), которые бы эффективно работали на паре, получаемом от сжигания дешевого твердого топлива и различных бесплатных горючих отходов, сейчас в мире нет.
Вот в этой –то пустой сегодня области техники (и абсолютно голой, но очень нуждающейся в товарном предложении коммерческой нише), в этой рыночной нише силовых машин небольшой мощности, могут и должны занять своё очень достойное место паровые роторные двигатели. И потребность в них только в нашей стране — на десятки и десятки тысяч… Особенно такие малые и средние по мощности силовые машины для автономное электрогенерации и независимого электроснабжения нуждаются малые и средние предприятия в отдаленных от больших городов и крупных электростанций местностях: — на малых лесопилках, отдаленных приисках, на полевых станах и лесных делянках, и пр. и др.
…..
..
Давайте рассмотрим показатели, из-за которых паровые роторные двигатели оказываются лучше, чем их ближайшие сородичи — паровые машины в образе поршневых паровых двигателей и паровых турбин.
…
— 1) Роторные двигатели являются силовыми машинами объемного расширения – как поршневые двигатели. Т.е. они обладают небольшим потреблением пара на единицу мощности, потому что пар подается в их рабочие полости время от времени, и строго дозированными порциями, а не постоянным обильным потоком, как в паровых турбинах. Именно поэтому паровые роторные двигатели гораздо экономичнее паровых турбин на единицу выдаваемой мощности.
— 2) Роторные паровые двигатели имеют плечо приложения действующих газовых сил (плечо крутящего момента) значительно (в разы) больше, чем поршневые паровые двигатели. Поэтому развиваемая ими мощность гораздо выше, чем у паровых поршневых машин.
— 3) Паровые роторные двигатели имеют гораздо большее рабочий ход, чем поршневые паровые двигатели, т.е. имеют возможность переводить большую часть внутренней энергии пара в полезную работу.
— 4) Паровые роторные двигатели могут эффективно работать на насыщенном (влажном) паре, без затруднений допускать конденсацию значительной части пара с переходом её в воду прямо в рабочих секциях парового роторного двигателя. Это так же повышает КПД работы паросиловой установки с использованием парового роторного двигателя.
— 5 ) Паровые роторные двигатели работают на оборотах в 2-3 тыс. оборотов в минуту, что является оптимальной частотой вращения для выработки электричества, в отличие от слишком тихоходных поршневых двигателей (200-600 оборотов в минуту) традиционных паровых машин паровозного типа, или от слишком быстроходных турбин (10-20 тыс. оборотов в минуту).
При этом технологически паровые роторные двигатели относительно просты в изготовлении, что делает затраты на их изготовление относительно невысокими. В отличие от крайне дорогостоящих в производстве паровых турбин.
ИТАК, КРАТКИЙ ИТОГ ЭТОЙ СТАТЬИ — паровой роторный двигатель является весьма эффективной паровой силовой машиной для преобразования давления пара от тепла сгорающего твердого топлива и горючих отходов в механическую мощность и в электрическую энергию.
Автором настоящего сайта, уже получены более 5 патентов на изобретения по разным аспектам конструкций паровых роторных двигателей. А так же произведено некоторое количество небольших роторных двигателей мощностью от 3 до 7 кВт. Сейчас идет проектирование паровых роторных двигателей мощностью от 100 до 200 кВт.
Но у роторных двигателей есть «родовой недостаток» — сложная система уплотнений, которые для маленьких по размерам двигателей оказываются слишком сложными, миниатюрными и дорогими в изготовлении.
При этом автором сайта ведется разработка паровых аксиально поршневых двигателей с оппозитным — встречным движением поршней. Данная компоновка является наиболее энерго — производительной по мощности вариацией из всех возможных схем применения поршневой системы.
Данные двигатели в малых размерах получаются несколько дешевле и проще роторных моторов и уплотнения в них использхуються самые традиционные и самые простые.
Внизу размещено видео использования маленького аксиально-поршневого оппозитного двигателя с встречным движением поршней.
В настоящее время идет изготовление такого аксиально-поршневого оппозитного двигателя на 30 кВт. Ресурс двигателя ожидается в несколько сотен тысячах моточасов ибо обороты парового двигателя в 3-4 раза ниже оборотов двигателя внутреннего сгорания, в пара трения «поршень- цилиндр» — подвергнута ионно -плазменному азотированию в вакуумной среде и твердость поверхностей трения составляет 62-64 ед по HRC. Подробно о процессе упрочения поверхности методом азотирования смотри .
Вот анимация принципа работы похожего по компоновке такого аксиально- поршневого оппозитного двигателя с встречным движением поршней
Паровой двигатель Тауэра September 3rd, 2016
Вот что из интересных двигателей мы уже обсуждали с вами: вот , а вот всем известный
Сегодня обсудим еще один необычный вариант. Вместо привычного нам цилиндра в этой паровой машине была сфера. Полая сфера, внутри которой все и происходило.
В сфере вращался и колебался диск, на каждой из сторон которого «перекидывались» туда-сюда четвертинки шара. Как видите, на словах это объяснить достаточно сложно, поэтому анимация:
Красные стрелки — подача свежего пара, синие — выпуск отработанного.
Валы размещались под углом 135 градусов друг к другу. Пар через отверстие в четвертинке поступал под прижатую к диску плоскость, расширялся (производя полезную работу) и после поворота четвертинки выходил через то же отверстие. Четверти, таким образом, выполняли функции клапанов подачи/удаления пара. Болтающийся диск делал то, что в обычной паровой машине делает поршень. А кривошипно-шатунного механизма не было вовсе, потому не надо было преобразовывать возвратно-поступательное движение во вращательное.
Главный узел:
Пока по одну сторону четвертинки происходил рабочий ход (расширение пара), по другую ее сторону производился холостой ход (выпуск отработанного пара). По ту сторону диска происходило то же самое со сдвигом по фазе на 90 градусов. Из-за взаимного положения четвертинок диску придавалось вращение и колебания.
По сути, это была карданная передача с внутренним источником энергии. Зеленый диск-крестовина карданной передачи совершает такие же вращательно-колебательные движения:
Вращение передавалось на два вала, выходящие из мотора. Снимать энергию можно было с обоих, но на практике, судя по рисункам, для привода использовали один.
Как отмечал французский журнал «La Nature» 1884-го года, сферический двигатель допускал повышенные по сравнению с поршневыми собратьями скорости вращения и, следовательно, хорошо подходил в качестве привода электрогенератора.
Двигатель обладал низкими уровнями шума и вибрации и был очень компактен. Мотор с внутренним диаметром шара 10 см и частотой вращения 500 об/мин при давлении пара 3 атм выдавал 1 лошадиную силу, при 8,5 атм — 2,5 л.с. Самая же большая модель диаметром 63 см обладала мощностью в 624 «лошадки».
Но. Сферический мотор был сложен в изготовлении, для тогдашнего технологического уровня и требовал больших расходов пара, из за невозможности сделать детали с требуемым уровнем допусков. Он выпускался и некоторое время реально эксплуатировался в качестве привода генераторов в британском флоте и на железных дорогах Great Eastern Railway (устанавливался на паровой котел и служил для электроосвещения вагонов). Однако из-за указанных недостатков не прижился.
P.S. Необходимо заметить, что изобретатель сферического коня двигателя Бошам Тауэр (Beauchamp Tower) не пропал для инженерии.
Судя по всему, он был первым, кто наблюдал «масляный клин» в подшипниках скольжения и измерял давления в нем. Т.е. современное машиностроение пользуется исследованиями мистера Тауэра до сих пор.
источники
Одним из немногих паровых роторных двигателей, которые были разработаны в России и который активно эксплуатировался в различных областях техники и транспорта был паровой роторный двигатель (коловратная машина) инженера-механика Н.Н. Тверского. Двигатель отличался долговечностью, эффективностью и высоким крутящим моментом. Но с появлением паровых турбин был забыт. Ниже представлены архивные материалы, поднятые автором этого сайта. Материалы весьма обширны, поэтому пока здесь представлена только часть их.фото, видео, много букв:
Схема работы парового роторного двигателя Н. Тверского:
Пробная прокрутка сжатым воздухом (3,5 атм) парового роторного двигателя.
Модель рассчитана на 10 кВт мощности при 1500 об/мин на давлении пара в 28-30 атм.
В конце 19-го века «коловратные машины Н.Тверского» были забыты потому, что поршневые паровые машины оказались проще и технологичнее в производстве (для производств того времени), а паровые турбины давали большую мощность.
Но замечание в отношении турбин справедливо лишь в их больших массо-габаритных размерах. Действительно — при мощности больше 1,5-2 тыс. кВТ паровые многоцилиндровые турбины выигрывают по всем параметрам у паровых роторных двигателей, даже при дороговизне турбин. И в в начале 20-го века, когда судовые силовые установки и силовые агрегаты электростанций начинали иметь мощность во многие десятки тысяч киловатт, то только турбины и могли обеспечить такие возможности.
НО — у турбин есть другой недостаток. При масштабировании их массо-габаритных параметров в сторону уменьшения, ТТХ паровых турбин резко ухудшаются. Значительно снижается удельная мощность, падает КПД, при том что дороговизна изготовления и высокие обороты главного вала (потребность в редукторе) — остаются. Именно поэтому — в области мощностей менее 1 тыс. кВт (1 мВт) эффективную по всем параметрам паровую турбину найти практически невозможно, даже за большие деньги…
Именно поэтому в этой диапазоне мощностей появился целый «букет» экзотических и мало известных конструкций. Но чаще всего- так же дорогостоящих и малоэффективных… Винтовые турбины, турбины Тесла, осевые турбины и проч.
Но- почему-то все забыли про паровые «коловратные машины». А между тем — эти машины многократно дешевле, чем любые лопаточные и винтовые механизмы (это я говорю со знанием дела- как человек изготовивший на свои деньги уже более десятка таких машин). При этом паровые «коловратные машины Н.Тверского» — имеют мощный крутящий момент с самых малых оборотов, обладают невысокой частотой вращения главного вала на полных оборотах от 800 до 1500 об/мин. Т.е. такие машины хоть для электрогенератора, хоть для парового авто (трактора, тягача) — не будут требовать редуктора, сцепления и проч., а будут своим валом на прямую соединяется с динамо-машиной, колесами авто и проч.
Итак- в виде парового роторного двигателя — системы «коловратной машины Н.Тверского» мы имеем универсальную паровую машину, которая прекрасно будет вырабатывать электричество питаясь от котла на твердом топливе в отдалённом лесхозе или таежном поселке, на полевом стане или вырабатывать электричество в котельной сельского поселения или «крутиться» на отходах технологического тепла (горячем воздухе) на кирпичном или цементном заводе, на литейном производстве и пр. и др. Все подобные источники тепла как раз и имеют мощность менее 1 мВт, поэтому и общепринятые турбины тут малопригодны. А других машин для утилизации тепла путем перевода в работу давления полученного пара- общая техническая практика пока не знает. Вот и не утилизируется это тепло никак — оно просто теряется глупо и безвозвратно.
Я уже создал «паровую коловратную машину» для привода электрогенератора в 10 кВт, если все будет как планирую- то скоро будет машина и в 25 и в 40 кВт. Как раз — то что надо, чтобы обеспечивать дешевым электричеством от котла на твердом топливе или на отходах технологического тепла сельскую усадьбу, небольшое фермерское хозяйство, полевой стан и пр. и др.
В принципе — роторные двигатели хорошо масштабируются в сторону увеличения, поэтому — насаживая на один вал множество роторных секций легко многократно увеличивать мощность таких машин, просто увеличивая количество стандартных роторных модулей т.е. вполне можно создавать паровые роторные машины мощностью 80-160-240-320 и более кВт…
Основным преимуществом паровых машин является то, что они могут использовать практически любые источники тепла для преобразования его в механическую работу. Это отличает их от двигателей внутреннего сгорания, каждый тип которых требует использования определённого вида топлива. Наиболее заметно это преимущество при использовании ядерной энергии, поскольку ядерный реактор не в состоянии генерировать механическую энергию, а производит только тепло, которое используется для выработки пара, приводящего в движение паровые машины (обычно паровые турбины). Кроме того, есть и другие источники тепла, которые не могут быть использованы в двигателях внутреннего сгорания, например, солнечная энергия. Интересным направлением является использование энергии разности температур Мирового Океана на разных глубинах
Подобными свойствами также обладают другие типы двигателей внешнего сгорания, такие как двигатель Стирлинга , которые могут обеспечить весьма высокую эффективность, но имеют существенно большие вес и размеры, чем современные типы паровых двигателей.
Паровые локомотивы неплохо показывают себя на больших высотах, поскольку эффективность их работы не падает в связи с низким атмосферным давлением. Паровозы до сих пор используются в горных районах Латинской Америки, несмотря на то, что в равнинной местности они давно были заменены более современными типами локомотивов.
В Швейцарии (Brienz Rothhorn) и в Австрии (Schafberg Bahn) новые паровозы, использующие сухой пар, доказали свою эффективность. Этот тип паровоза был разработан на основе моделей Swiss Locomotive and Machine Works (SLM) 1930 -х годов, со множеством современных усовершенствований, таких, как использование роликовых подшипников, современная теплоизоляция, сжигание в качестве топлива лёгких нефтяных фракций, улучшенные паропроводы, и т. д. В результате такие паровозы имеют на 60 % меньшее потребление топлива и значительно меньшие требования к обслуживанию. Экономические качества таких паровозов сравнимы с современными дизельными и электрическими локомотивами.
Кроме того, паровые локомотивы значительно легче, чем дизельные и электрические, что особенно актуально для горных железных дорог. Особенностью паровых двигателей является то, что они не нуждаются в трансмиссии, передавая усилие непосредственно на колёса. При этом паровая машина паровоза продолжает развивать тяговое усилие даже в случае остановки колёс (упор в стену), чем отличается от всех других видов двигателей, используемых на транспорте.
Коэффициент полезного действия
Паровой двигатель, выпускающий пар в атмосферу, будет иметь практический КПД (включая котёл) от 1 до 8 %, однако двигатель с конденсатором и расширением проточной части может улучшить КПД до 25 % и даже более. Тепловая электростанция с пароперегревателем и регенеративным водоподогревом может достичь КПД 30 — 42 %. Парогазовые установки с комбинированным циклом, в которых энергия топлива вначале используется для привода газовой турбины, а затем для паровой турбины, могут достигать коэффициента полезного действия 50 — 60 %. На ТЭЦ эффективность повышается за счёт использования частично отработавшего пара для отопления и производственных нужд. При этом используется до 90 % энергии топлива и только 10 % рассеивается бесполезно в атмосфере.
Такие различия в эффективности происходят из-за особенностей термодинамического цикла паровых машин. Например, наибольшая отопительная нагрузка приходится на зимний период, поэтому КПД ТЭЦ зимой повышается.
Одна из причин снижения КПД в том, что средняя температура пара в конденсаторе несколько выше, чем температура окружающей среды (образуется т. н. температурный напор ). Средний температурный напор может быть уменьшен за счёт применения многоходовых конденсаторов. Повышает КПД также применение экономайзеров, регенеративных воздухоподогревателей и других средств оптимизации парового цикла.
У паровых машин очень важным свойством является то, что изотермическое расширение и сжатие происходят при постоянном давлении. Поэтому теплообменник может иметь любой размер, а перепад температур между рабочим телом и охладителем или нагревателем составляют чуть ли не 1 градус. В результате тепловые потери могут быть сведены к минимуму. Для сравнения, перепады температур между нагревателем или охладителем и рабочим телом в стирлингах может достигать 100 °C
Кроме поршневых паровых машин, в 19-м веке активно использовались роторные паровые машины. В России, во второй половине 19-го века они назывались «коловратные машины» (то есть «вращающие колесо» от слова «коло» — «колесо»). Их было несколько типов, но наиболее успешной и эффективной была «коловратная машина» петербургского инженера-механика Н. Н. Тверского. Паровой двигатель Н. Н. Тверского . Машина представляла собой цилиндрический корпус, в котором вращался ротор-крыльчатка, а запирали камеры расширения особые запорные барабанчики. «Коловратная машина» Н. Н. Тверского не имела ни одной детали, которая бы совершала возвратно-поступательные движения и была идеально уравновешена. Двигатель Тверского создавался и эксплуатировался преимущественно на энтузиазме его автора, однако он использовался во многих экземплярах на малых судах, на фабриках и для привода динамо-машин. Один из двигателей даже установили на императорской яхте «Штандарт», а в качестве расширительной машины — с приводом от баллона со сжатым газом аммиаком, этот двигатель приводил в движение в подводном положении одну из первых экспериментальных подводных лодок — «подводную миноноску», которая испытывалась Н. Н. Тверским в 80-х годах 19-го столетия в водах Финского залива. Однако со временем, когда паровые машины были вытеснены двигателями внутреннего сгорания и электромоторами, «коловратная машина» Н. Н. Тверского была практически забыта. Однако эти «коловратные машины» можно считать прообразами сегодняшних роторных двигателей внутреннего сгорания
п
Станцыонарные Паровые машины могут быть разделены на два типа по режиму использования:
- Силовые машины, которые редко останавливаются и не должны менять направление вращения. Они включают энергетические двигатели на электростанциях , а также промышленные двигатели, использовавшиеся на заводах, фабриках и на кабельных железных дорогах до широкого распространения электрической тяги. Двигатели малой мощности используются на судовых моделях и в специальных устройствах.
Машины с переменным режимом, к которым относятся машины металлопрокатных станов , паровые лебёдки и подобные устройства, которые должны часто останавливаться и менять направление вращения.
Паровая лебёдка в сущности является стационарным двигателем, но установлена на опорной раме, чтобы её можно было перемещать. Она может быть закреплена тросом за якорь и передвинута собственной тягой на новое место.
В большинстве возвратно-поступательных паровых машин пар изменяет направление движения в каждом такте рабочего цикла, поступая в цилиндр и выходя из него через один и тот же коллектор. Полный цикл двигателя занимает один полный оборот кривошипа и состоит из четырёх фаз — впуска, расширения (рабочая фаза), выпуска и сжатия. Эти фазы контролируются клапанами в «паровой коробке», смежной с цилиндром. Клапаны управляют потоком пара, последовательно соединяя коллекторы каждой стороны рабочего цилиндра с впускным и выпускным коллектором паровой машины. Клапаны приводятся в движение клапанным механизмом какого-либо типа. Простейший клапанный механизм даёт фиксированную продолжительность рабочих фаз и обычно не имеет возможности изменять направление вращения вала машины. Большинство клапанных механизмов более совершенны, имеют механизм реверса, а также позволяют регулировать мощность и крутящий момент машины путём изменения «отсечки пара», то есть изменяя соотношение фаз впуска и расширения. Так как обычно один и тот же скользящий клапан управляет и входным и выходным потоком пара, изменение этих фаз также симметрично влияет на соотношения фаз выпуска и сжатия. И здесь существует проблема, поскольку соотношение этих фаз в идеале не должно меняться: если фаза выпуска станет слишком короткой, то большая часть отработанного пара не успеет покинуть цилиндр, и создаст существенное противодавление на фазе сжатия. В 1840-х и 1850-х годах было совершено множество попыток обойти это ограничение, в основном путём создания схем с дополнительным клапаном отсечки, установленном на основном распределительном клапане, но такие механизмы не показывали удовлетворительной работы, к тому же получались слишком дорогими и сложными. С тех пор обычным компромиссным решением стало удлинение скользящих поверхностей золотниковых клапанов с тем, чтобы впускное окно было перекрыто дольше, чем выпускное. Позже были разработаны схемы с отдельными впускными и выпускными клапанами, которые могли обеспечить практически идеальный цикл работы, но эти схемы редко применялись на практике, особенно на транспорте, из-за своей сложности и возникающих эксплуатационных проблем
Множественное расширение
Логичным развитием схемы компаунда стало добавление в неё дополнительных стадий расширения, что увеличивало эффективность работы. Результатом стала схема множественного расширения, известная как машины тройного или даже четырёхкратного расширения. Такие паровые машины использовали серии цилиндров двойного действия, объём которых увеличивался с каждой стадией. Иногда вместо увеличения объёма цилиндров низкого давления использовалось увеличение их количества, так же, как и на некоторых компаундных машинах.
Изображение справа показывает работу паровой машины с тройным расширением. Пар проходит через машину слева направо. Блок клапанов каждого цилиндра расположен слева от соответствующего цилиндра.
Появление этого типа паровых машин стало особенно актуальным для флота, поскольку требования к размеру и весу для судовых машин были не очень жёсткими, а главное, такая схема позволяла легко использовать конденсатор, возвращающий отработанный пар в виде пресной воды обратно в котёл (использовать солёную морскую воду для питания котлов было невозможно). Наземные паровые машины обычно не испытывали проблем с питанием водой и потому могли выбрасывать отработанный пар в атмосферу. Поэтому такая схема для них была менее актуальной, особенно с учётом её сложности, размера и веса. Доминирование паровых машин множественного расширения закончилось только с появлением и широким распространением паровых турбин. Однако в современных паровых т
Прямоточные паровые машины
Прямоточные паровые машины возникли в результате попытки преодолеть один недостаток, свойственный паровым машинам с традиционным парораспределением. Дело в том, что пар в обычной паровой машине постоянно меняет направление своего движения, поскольку и для впуска и для выпуска пара применяется одно и то же окно с каждой стороны цилиндра. Когда отработанный пар покидает цилиндр, он охлаждает его стенки и парораспределительные каналы. Свежий пар, соответственно, тратит определённую часть энергии на их нагревание, что приводит к падению эффективности. Прямоточные паровые машины имеют дополнительное окно, которое открывается поршнем в конце каждой фазы, и через которое пар покидает цилиндр. Это повышает эффективность машины, поскольку пар движется в одном направлении, и температурный градиент стенок цилиндра остаётся более или менее постоянным. Прямоточные машины одиночного расширения показывают примерно такую же эффективность, как компаундные машины с обычным парораспределением. Кроме того, они могут работать на более высоких оборотах, и потому до появления паровых турбин часто применялись для привода электрогенераторов, требующих высокой скорости вращения.
Прямоточные паровые машины бывают как одиночного, так и двойного действия.
Я живу только на угле и воде и все еще обладаю достаточной энергией, чтобы разогнаться до 100 миль в час! Это именно то, что может сделать паровоз. Хотя эти гигантские механические динозавры в настоящее время вымерли на большей части мировых железных дорог, паровые технологии живут в сердцах людей, и локомотивы, подобные этому, до сих пор служат туристическими достопримечательностями на многих исторических железных дорогах.
Первое современные паровые машины были изобретены в Англии в начале 18 века и ознаменовали начало Промышленной Революции.
Сегодня мы вновь возвращаемся к энергии пара. Из-за особенностей конструкции в процессе сгорания топлива паровой двигатель дает меньше загрязнений, чем двигатель внутреннего сгорания. В данной публикации на видео посмотрите, как он работает.
Конструкция и механизм действия паровой машины
Что питало старинный паровой двигатель?
Требуется энергия, чтобы делать абсолютно все, о чем вы только можете подумать: кататься на скейтборде, летать на самолете, ходить в магазины или водить машину по улице. Большая часть энергии, которую мы используем для транспортировки сегодня, поступает из нефти, но это было не всегда так. До начала 20-го века уголь был любимым топливом в мире, и он приводил в движение все: от поездов и кораблей до злополучных паровых самолетов, изобретенных американским ученым Сэмюэлем П. Лэнгли, ранним конкурентом братьев Райт. Что такого особенного в угле? Внутри Земли его много, поэтому он был относительно недорогим и широко доступным.
Уголь является органическим химическим веществом, что означает, что он основан на элементе углерода. Уголь образуется в течение миллионов лет, когда останки мертвых растений закапывают под камнями, сжимают под давлением и варят под действием внутреннего тепла Земли. Вот почему это называется ископаемое топливо. Комки угля – это действительно комки энергии. Углерод внутри них связан с атомами водорода и кислорода соединениями, называемыми химическими связями. Когда мы сжигаем уголь на огне, связи распадаются, и энергия выделяется в форме тепла.
Уголь содержит примерно вдвое меньше энергии на килограмм, чем более чистое ископаемое топливо, такое как бензин, дизельное топливо и керосин – и это одна из причин, по которой паровые двигатели должны сжигать так много.
1.2.3.6Прямоточные паровые машины
Прямоточные паровые машины возникли в результате попытки преодолеть один недостаток, свойственный паровым машинам с традиционным парораспределением. Дело в том, что пар в обычной паровой машине постоянно меняет направление своего движения, поскольку и для впуска и для выпуска пара применяется одно и то же окно с каждой стороны цилиндра. Когда отработанный пар покидает цилиндр, он охлаждает его стенки и парораспределительные каналы. Свежий пар, соответственно, тратит определенную часть энергии на их нагревание, что приводит к падению эффективности. Прямоточные паровые машины имеют дополнительное окно, которое открывается поршнем в конце каждой фазы, и через которое пар покидает цилиндр. Это повышает эффективность машины, поскольку пар движется в одном направлении, и температурный градиент стенок цилиндра остается более или менее постоянным. Прямоточные машины одинарного расширения показывают примерно такую же эффективность, как компаундные машины с обычным парораспределением. Кроме того, они могут работать на более высоких оборотах, и потому до появления паровых турбин часто применялись для привода электрогенераторов, требующих высокой скорости вращения.
Рис. 1.6 Принцип работы прямоточного парового двигателя
Прямоточные паровые машины бывают как одинарного, так и двойного действия.
1.2.4Паротурбинные установки
Низкий к.п.д. паровых двигателей существенно уменьшал полезную грузоподъемность паровых судов и настоятельно требовал поиска более эффективных методов топливоиспользования. Однако кардинальное повышение эффективности судовых энергетических установок было связано не с совершенствованием паровых двигателей, а с появлением многоступенчатых паровых турбин, позволивших не только поднять к.п.д. СЭУ, но и на порядок уменьшить массогабаритные характеристики судового двигателя.
Формирование в начале XIX в. теоретической базы для расчета тепловых машин, позволило сформулировать задачу разработки судовой энергетической установки на базе паровой турбины с вакуумным конденсатором. Патент на первый паротурбинный двигатель получил американский морской инженер, адмирал Бенжамин Франклин Изервуд (Benjamin Franklin Isherwood, 1822-1915) в 1857 г.
После проведения в 1870 г. инженерных разработок несколько паротурбинных установок (ПТУ) были установлены на военные фрегаты серии USS «Wampanoag». Новый двигатель позволил обеспечить относительно высокую скорость (17,75 узла / 33 км. час), но ПТУ на базе одноступенчатой турбины оказались слишком сложными в изготовлении, но не более эффективными, чем паровые машины (к.п.д. 6-8%), вследствие чего нашли применение лишь в качестве двигателей судов береговой охраны (USGS), предназначенных для перехвата контрабандистов.
Массовое применение паротурбинных установок на флоте связано с созданием многоступенчатых паровых турбин, позволивших поднять КПД паровых машин с 4-5% до 15-18%., что было незамедлительно использовано в промышленной и морской энергетике. Создание современных паровых турбин связано с именами выдающихся инженеров XIX века: шведом К. Лавалем и англичанином Ч. Парсоном.
Применение паровых турбин резко повышало экономичность энергетических установок за счет более полной отдачи энергии пара. Однако рост удельной мощности СЭУ привел не только повышению абсолютного расхода пара, но потребовал существенного повышения его параметров: давления и температуры. Широко распространенные огнетрубные (газотрубные) котлы из-за присущих им недостатков не могли удовлетворить этим требованиям и оказались несовместимыми с турбинным двигателем. Поэтому на кораблях с паротурбинной установкой (ПТУ) стали применять только водотрубные котлы, позволяющие не только генерировать пар с повышенными параметрами, но и обеспечивающие более высокую маневренность, паропроизводительность, меньший вес и размеры.
Важнейшим достоинством водотрубных котлов оказалась их приспособленность к нефтяному отоплению. Поэтому одновременно с внедрением водотрубных котлов на миноносцах стали вводить и нефтяное отопление. Это позволило снизить удельный весовой расход топлива по сравнению с угольным отоплением
Паротурбинные установки очень широко применяются в военном флоте, где требуются главные двигатели большой мощности. В гражданском флоте они применяются на крупнотоннажных танкерах, газоходах и сухогрузных судах. На газоходах используется пары перевозимого груза метановой группы, образующиеся в процессе необходимого охлаждения сжиженного газа, в качестве котельного топлива. Использование этого бросового горючего повышает экономичность ПЭУ.
Рис. 1.7 Схема пароэнергетической установки с закрытой системой питательной воды
На Рис. 1 .7 Схема пароэнергетической установки с закрытой системой питательной воды показана тепловая схема пароэнергетической установки с закрытой системой питательной воды. В главной паровой турбине имеется несколько отборов пара: на нагрев питательной воды в подогревателе низкого давления ПНД, в подогревателе высокого давления ПВД непосредственно перед подачей питательной воды в котёл; часть отобранного пара направляется в деаэратор ДАЭ для удаления воздуха из конденсата. Термодинамический анализ цикла пароэнергетической установки показывает, что отбор пара на подогрев воды повышает термический кпд цикла. На схеме показаны также: конденсатор КН, редукторная передача РП, насос НК для подачи охлаждающей воды в конденсатор, насос прокачки конденсата НПК и питательный насос ПН.
Преимущества ПТУ перед другими типами главных двигателей:
К недостаткам ПТУ следует отнести:
Современные ПТУ работают со следующими параметрами – давлением в парогенераторе до 10 МПа, температурой перегретого пара до 520-580 ºС и давлением в конденсаторе – 0,005-0,006 МПа. В некоторых схемах мощных ПТУ применяется вторичный перегрев пара для повышения эффективности.
Экономический анализ показывает, что ПТУ становятся конкурентноспособными с другими главными судовыми установками при мощностях, превышающих 15-20 тысяч киловатт.
=========================================
Коэффициент полезного действия (КПД) теплового двигателя может быть определен как отношение полезной механической работы к затрачиваемому количеству теплоты, содержащейся в топливе. Остальная часть энергии выделяется в окружающую среду в виде тепла. КПД тепловой машины равен
,
где
Wout — механическая работа, Дж;
Qin — затраченное количество теплоты, Дж.
Тепловой двигатель не может иметь КПД больший, чем у цикла Карно, в котором количество теплоты передается от нагревателя с высокой температурой к холодильнику с низкой температурой. КПД идеальной тепловой машины Карно зависит исключительно от разности температур, причем в расчетах используется абсолютная термодинамическая температура. Следовательно, для паровых двигателей необходимы максимально высокая температура T1 в начале цикла (достигаемая, например, с помощью пароперегрева) и как можно более низкая температура T2 в конце цикла (например, с помощью конденсатора):
Паровой двигатель, выпускающий пар в атмосферу, будет иметь практический КПД (включая котёл) от 1 до 8 %, однако двигатель с конденсатором и расширением проточной части может улучшить КПД до 25 % и даже более. Тепловая электростанция с пароперегревателем и регенеративным водоподогревом может достичь КПД 30 — 42 %. Парогазовые установки с комбинированным циклом, в которых энергия топлива вначале используется для привода газовой турбины, а затем для паровой турбины, могут достигать коэффициента полезного действия 50 — 60 %. На ТЭЦ эффективность повышается за счет использования частично отработавшего пара для отопления и производственных нужд. При этом используется до 90 % энергии топлива и только 10 % рассеивается бесполезно в атмосфере.
Такие различия в эффективности происходят из-за особенностей термодинамического цикла паровых машин. Например, наибольшая отопительная нагрузка приходится на зимний период, поэтому КПД ТЭЦ зимой повышается.
Одна из причин снижения КПД в том, что средняя температура пара в конденсаторе несколько выше, чем температура окружающей среды (образуется т.н. температурный напор). Средний температурный напор может быть уменьшен за счет применения многоходовых конденсаторов. Повышает КПД также применение экономайзеров, регенеративных воздухоподогревателей и других средств оптимизации парового цикла.
Ramjet — обзор | Темы ScienceDirect
II.A Начало
Зарождение ядерных двигателей можно проследить до работ доктора Роберта Х. Годдарда и других до Второй мировой войны. Еще в 1944 году как в LASL, так и в металлургической лаборатории Чикагского университета обсуждалась возможность использования энергии деления для нагрева жидкости до высоких температур для выхлопа ракет. После войны был проведен ряд исследований очень выдающихся ученых (например,g., T. von Karman, H. S. Tsien, R. Serber) и организаций (например, NACA Lewis Engine Lab, Johns Hopkins APL, North American Aviation, Rand). Поскольку в то время не существовало необходимых и достаточных данных, все исследования привели к отрицательным выводам о вероятности жизнеспособной ядерной ракетной программы. Лишь в 1952 году новаторские исследования Р. В. Бюссара заинтересовали Джона фон Неймана, который в то время был председателем Комитета по оценке стратегических ракет ВВС. Почти 3 года спустя ВВС наконец решили оценить ядерные ракеты как альтернативу разрабатываемым химическим межконтинентальным баллистическим ракетам.Денег не хватало, и только один миллион долларов был выделен на исследовательские исследования, поскольку ядерная ракетная программа началась в середине 1955 года.
И LASL, и радиационная лаборатория Лоуренса (LRL; ныне Ливерморская национальная лаборатория) изучали выбор основных материалов конструкции и выбор топлива. Логика каждой лаборатории пришла почти к одному и тому же выводу. Керамика и вольфрам (или другие тугоплавкие металлы) были исключены, и был выбран графит с верой в то, что потенциальная проблема коррозии графита может быть решена.N-Division в LASL выбрала графитовый реактор мощностью 1500 МВт с аммиаком в качестве пропеллента из-за ограниченного опыта работы с жидким водородом и отсутствия очевидного источника крупногабаритных насосов для жидкого водорода с высоким давлением нагнетания. С другой стороны, LRL выбрала в качестве целевого топлива реактор из графита мощностью 10000 МВт с жидким водородом (когда была разработана технология).
Отсутствие адекватного финансирования в сочетании с ожидаемым стремлением к развитию оборудования и испытательного оборудования вскоре привело к сокращению программы до одной лаборатории, LASL, которая, как было установлено, имела превосходные возможности для разработки материалов.Общая программа ядерных силовых установок была реструктурирована, и LRL взяла на себя ответственность за новую программу создания ядерных прямоточных воздушно-реактивных двигателей, Project Pluto, с реактором под названием Tory. На рисунке 4 представлена хронология ракетно-ядерной программы. Название Rover было принято LASL, и это название стало синонимом ядерных ракет.
РИСУНОК 4. Хронология ракетно-ядерной программы.
Пока развивались программы ядерных силовых установок Комиссии по атомной энергии, ВВС США приступили к разработке оборудования сопутствующих систем.Первоначальные прикладные исследования показали, что для миссий с высокой дельта V просто не было другого выбора в качестве топлива, кроме водорода. Вследствие этого в ВВС поступило предложение о разработке прототипа осевого насоса для жидкого водорода, способного подавать 10 000 галлонов в минуту при давлении нагнетания 1600 фунтов на квадратный дюйм. ВВС были впечатлены предложенной конструкцией насоса и заключили с Rocketdyne контракт на его разработку (позже этот насос был модифицирован и использован в двигателях J-2, установленных на верхних ступенях ракеты-носителя Saturn V программы Apollo).Параллельно с этим с Aerojet General был заключен контракт на разработку подходящей технологии компонентов управления ядерным ракетным двигателем. Затем Управление ядерных силовых установок при Комиссии по атомной энергии приступило к формальной интеграции своих программных компонентов с программами реакторов Kiwi LASL и организовало разработку программы макетных двигателей Kiwi C.
Таким образом, основными подрядчиками, поддерживающими LASL, стали Rocketdyne Division North American Aviation (турбонасос и сопло для жидкого водорода), Aerojet General (система управления потоком), ACF-Erco (кожух под давлением), Edgerton, Germeshausen and Grier (приборы) и еще дюжина или более мелких подрядчиков.И LASL, и LRL оценили существующие испытательные полигоны AEC в Айдахо и Неваде и пришли к выводу, что юго-западный угол испытательного полигона Невады (NTS) был наиболее благоприятным из-за удаленности, климата и потенциального расширения. Этот объект стал известен как Станция разработки ядерных ракет (NRDS). Общий вид этой площадки в развернутом виде показан на рис. 5.
РИСУНОК 5. Схема станции разработки ядерных ракет.
Были построены два основных здания для сборки тестовых образцов (RMAD и EMAD) с современным оборудованием для защиты и удаленного перемещения.По мере развития технологий и времени были созданы три основных комплекса для испытаний устройств. Первый, Test Cell A-1150 MW, имел испытательную площадку для внешнего устройства, сильно экранированную структуру управления мощностью и потоком топлива, управляемый газообразным водородом турбонасос жидкого водорода MK IX (10 000 галлонов в минуту, давление нагнетания 1600 фунтов на кв. Дюйм), 150 000- цистерны с жидким водородом, а также резервуарный парк для газообразного водорода, азота и гелия. Вторая, Test Cell C-5000 MW, также имела внешнюю испытательную площадку (позже оснащенную защитной оболочкой реактора, заполненной водой), сильно экранированную структуру управления потоком энергии и топлива (и теплоносителя), систему подачи водорода с турбинным приводом. , два турбонасоса с жидким водородом Mk 25 (каждый мощностью 16000 галлонов в минуту, давление нагнетания 2000 фунтов на кв. сосуды для хранения жидкости.Особо следует отметить систему привода турбины, которая отводила часть нагнетаемого потока насоса в резервуарный парк горячей воды, где холодный водород под высоким давлением нагревается до температуры окружающей среды, а затем направляется к регулирующим клапанам турбины. По сути, эта система турбинного привода была эквивалентна системе усовершенствованного ядерного ракетного двигателя с детандерным циклом, с резервуарным парком горячей воды, обеспечивающим энергию, которую можно было получить от узлов стяжных труб реактора.
Установка ETS-1 была создана по образцу обычных больших стендов для испытаний химических ракет.Двигатель был ориентирован так, чтобы стрелять в «ведро пламени» с поворотом на 90 градусов, а бак для топлива (77 000 галлонов) располагался над двигателем. Другой резервуар для хранения жидкого водорода (250 000 галлонов) был расположен рядом с испытательным стендом двигателя и мог использоваться (с подходящим перекачивающим насосом) для увеличения времени работы двигателя за счет перекачки водорода в рабочий резервуар. Поскольку соответствующая технология радиационно-стойких компонентов еще не была доступна, реактор был оснащен большим экраном (расположен непосредственно над входом в активную зону), а турбонасос и органы управления были установлены значительно выше верхней части реактора.Эти меры позволили обеспечить насосу достаточный чистый положительный напор на всасывании (NPSH). Контрольно-измерительные приборы испытательного стенда были расположены (и защищены) таким образом, чтобы выдерживать запланированные испытательные условия. Испытательный стенд был оборудован съемным кожухом двигателя, заполненным водой, а «пламенный ковш» был снабжен паровым эжектором выхлопных газов, способным поддерживать давление на выходе из сопла, соизмеримое с расчетными условиями работы на высоте.
С успешной разработкой химических межконтинентальных баллистических ракет и созданием президентом Эйзенхауэром Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) 31 августа 1958 года управление ядерной ракетной программой было официально передано новой совместной организации AEC и НАСА назвало Управление космических ядерных двигателей (SNPO), которое позже было переименовано в Управление космических ядерных систем, когда оно взяло на себя ответственность за все космические ядерные энергетические системы.Таким образом, ВВС прекратили участие в программе, передав свои полномочия СНПО. Общая структура организации показана на рис. 6. Программа марсохода состояла в основном из четырех этапов: Kiwi, Phoebus, NERVA и сегменты испытаний реактора в полете (RIFT). Первые два управлялись LASL при поддержке Rocketdyne. NERVA, созданная в середине 1961 года, была промышленным аналогом Rover. Работы по проектам Kiwi, Phoebus, а затем и по двум реакторам разработки топлива (Pewee и Nuclear Furnace) выполнялись параллельно по времени (между 1961 и 1973 годами) с мероприятиями программы NERVA и подробно обсуждаются ниже.
РИСУНОК 6. Организация ракетно-ядерной программы.
Программа RIFT просуществовала намного короче. Его цель заключалась в разработке, проектировании, изготовлении и летных испытаниях двигателя NERVA в качестве верхней ступени для ракеты-носителя класса «Сатурн». В 1961 году прямой пилотируемый полет на Луну все еще был возможен. Вместо использования очень большой химической ракеты класса NOVA (тяга 11,9 миллиона фунтов) считалось возможным использовать две нижние ступени Saturn V и заменить третью ступень S-IVB ядерной.RIFT должен был быть построен в ангар-дирижабле исследовательского центра Эймса в Саннивейле, Калифорния, испытан в NRDS (Jackass Flats) и запущен с мыса Канаверал, Флорида. Расчетная масса ступени диаметром 33 фута должна была составить приблизительно 44 000 фунтов при водородной емкости 155 800 фунтов. Для изготовления планировалось изготовить десять ступеней RIFT. Однако принятие НАСА сценария перехода от околоземной орбиты к лунной орбите и успешная разработка химических двигателей F-1 и J-2 привели в декабре 1963 года к решению переориентировать ядерную ракету страны на пилотируемую миссию на Марс, чтобы возможно, уже в 1986 году.Соответственно, Rover был переориентирован, чтобы сосредоточиться на предполагаемых требованиях к двигательной установке марсианской миссии, NERVA была перенаправлена на наземные испытания прототипа двигателя, а RIFT был прекращен.
Как работают прямоточные воздушные двигатели | HowStuffWorks
Если ПВРД такие неудобные, то зачем беспокоиться? Что ж, при давлениях и температурах, генерируемых на скорости 2,5+ Маха, большинство реактивных двигателей становятся совершенно непрактичными — и совершенно бессмысленными. Даже если бы вы могли заставить одну работу, это совместило бы опасность запуска ветряной мельницы во время урагана с бессмысленностью перетаскивания волновой машины на северный берег Оаху.
Рамджеты основаны на основных принципах других реактивных двигателей и увеличивают их количество до 11, и все это без основных движущихся частей. Воздух поступает в диффузор ПВРД на сверхзвуковой скорости, обрушивая на него ударные волны, которые способствуют увеличению давления на ПВРД. Ромбовидное центральное тело во впускном отверстии дополнительно сжимает воздух и замедляет его до дозвуковых скоростей, чтобы более эффективно смешиваться с топливом и сгорать. Сгорание происходит в открытой камере, похожей на гигантскую камеру дожигания, где жидкое топливо впрыскивается или твердое топливо удаляется со стенок камеры [источники: Ашгриз; Британская энциклопедия; САУ; Сторожить].
Ограничения скорости Ramjets постепенно вдохновляли гибридные двигатели, которые могли летать на более низких скоростях и разгоняться до сверхзвуковых скоростей. Самый известный пример, SR-71 Blackbird, использовал гибридный турбореактивный-прямоточный воздушно-реактивный двигатель, названный, соответственно, turboramjet . Такие двигатели работают как турбореактивный двигатель дожигания до тех пор, пока не превышает 1 Маха, после чего воздуховоды обходят турбореактивный двигатель и перенаправляют сжатый набегающий поток воздуха в форсажную камеру, заставляя двигатель вести себя как ПВРД [источник: Уорд].
Ракетные конструкции, тем временем, постепенно отказались от ускорителей, перемещая их внутри самого ПВРД, создавая ПВРД , также известные как интегральные ПВРД . Во время разгона ракеты заглушки временно закрывают впускные и топливные форсунки ПВРД. Когда ракеты расходуются и ПВРД набирает скорость, они взрываются, а пустые ракеты действуют как камеры сгорания [источник: Уорд].
Забегая вперед, можно сказать, что пересечение границы 5 Махов на гиперзвуковых скоростях, вероятно, повлечет за собой создание ГПВРД (сверхзвуковых ПВРД с воспламенением) .В отличие от других ПВРД, ПВРД не должны замедлять воздух до дозвуковых скоростей в своих камерах сгорания. Чтобы осуществить зажигание и расширение за 0,001 секунды до того, как сжатый воздух выбьет выхлоп, в ГРП обычно используется водородное топливо с высоким удельным импульсом (изменение количества движения на единицу массы топлива), воспламеняется в широком диапазоне соотношения топливо / воздух и выделяет огромный всплеск энергии при сгорании [источники: Bauer; Британская энциклопедия; НАСА].
Scramjets оставались теоретическими до последних нескольких десятилетий, и работа остается в основном экспериментальной.В ноябре 2004 года в рамках восьмилетней программы НАСА Hyper-X стоимостью 230 миллионов долларов был изготовлен ГПВРД, достигший скорости 9,6 Маха в последнем полете. Некоторые аналитики считают, что технология может достичь 15-24 Маха, но путешествие по воздуху на гиперзвуковых скоростях означает преодоление сил, в отличие от тех, с которыми сталкиваются даже самые быстрые сверхзвуковые летательные аппараты. Короче говоря, нам предстоит пройти долгий путь, прежде чем мы сможем добраться из Нью-Йорка до Лос-Анджелеса за 12 минут [источники: Bauer; DARPA; Флетчер; НАСА].
RAMJET ENGINE — Определение и синонимы слова ramjet engine в словаре английский языка
RAMJET ENGINE — Определение и синонимы слова ramjet engine в словаре английский языкаEducalingo Файлы cookie используются для персонализации рекламы и получения статистики веб-трафика.Мы также делимся информацией об использовании сайта с нашими партнерами по социальным сетям, рекламе и аналитике.
Скачать приложениеeducationalingo
ПРОИЗВОДСТВО РАМДЕТА
ГРАММАТИЧЕСКАЯ КАТЕГОРИЯ РАМДЕТА
Ramjet engine — существительное .Существительное — это тип слова, значение которого определяет реальность. Существительные дают имена всем вещам: людям, предметам, ощущениям, чувствам и т. Д.ЧТО ОЗНАЧАЕТ РАМДЖЕТ НА АНГЛИЙСКОМ ЯЗЫКЕ?
Ramjet
Прямоточный воздушно-реактивный двигатель , иногда называемый летающей дымовой трубой , или athodyd , который является аббревиатурой A ero th erm ody namic d uct, является формой воздушно-реактивного двигателя, использующего поступательное движение двигателя для сжатия поступающего воздуха без роторного компрессора.ПВРД не могут создавать тягу при нулевой скорости полета, поэтому они не могут сдвинуть самолет с места. Поэтому ПВРД требует вспомогательного взлета, такого как JATO, чтобы разогнать его до скорости, при которой он начинает создавать тягу. ПВРД наиболее эффективно работают на сверхзвуковых скоростях около 3 Маха. Этот тип двигателя может работать до 6 Маха. ПВРД могут быть особенно полезны в приложениях, требующих небольшого и простого механизма для высокоскоростного использования, таких как ракеты или артиллерийские снаряды. Конструкторы оружия стремятся использовать ПВРД в артиллерийских снарядах, чтобы увеличить дальность стрельбы; Считается, что 120-мм минометный снаряд при содействии ПВРД способен достигать дальности 22 мили.Они также успешно, хотя и неэффективно, использовались в качестве реактивных двигателей на конце винта вертолетов.СЛОВА, РИФМУЮЩИЕСЯ СО СЛОВОМ RAMJET ENGINE
Синонимы и антонимы слова ramjet engine в словаре синонимов английский язык
Перевод слова «ПВРД» на 25 языков
ПЕРЕВОД РАМДВИГАТЕЛЯ
Узнайте, как можно перевести с ПВРД на 25 языков с помощью нашего многоязычного переводчика на английский язык.Представленные в этом разделе переводов ПВРД с английского на другие языки были получены путем автоматического статистического перевода; где основной единицей перевода является слово «прямоточный воздушно-реактивный двигатель» на английском языке.Переводчик английский —
китайский 冲压 喷气 发动机1325 миллионов говорящих
Переводчик английский —
испанский реактор двигателя570 миллионов говорящих
Переводчик с английского языка на
хинди ПВРД इंजन380 миллионов говорящих
Переводчик английский —
арабский المحرك محرك نفاث بوقود280 миллионов говорящих
Переводчик английский —
русский ПВРД278 миллионов говорящих
Переводчик с английского на
португальский двигатель de reacção270 миллионов говорящих
Переводчик с английского на
бенгальский রামজেট ইঞ্জিন260 миллионов говорящих
Переводчик с английского на малайский
ПВРД Enjin190 миллионов говорящих
Переводчик с английского на немецкий
Staustrahltriebwerk180 миллионов говорящих
Переводчик английский —
японский ラ ム ジ ェ ッ ト エ ン ジ ン130 миллионов говорящих
Переводчик английский —
корейский 램제트 엔진85 миллионов говорящих
Переводчик с английского на
яванский Месин ПВРД85 миллионов говорящих
Переводчик с английского на
вьетнамский ПВРД động c80 миллионов говорящих
Переводчик с английского на
тамильский ராம்ஜெட் இயந்திரம்75 миллионов говорящих
Переводчик с английского языка на
маратхи रामजेट इंजिन75 миллионов говорящих
Переводчик английский —
турецкий Рамджетный двигатель70 миллионов говорящих
Переводчик английский —
итальянский прямоточный воздушно-реактивный двигатель65 миллионов говорящих
Переводчик английский —
польский silnik Silniki strumieniowe50 миллионов говорящих
Переводчик английский —
украинский ПВРД40 миллионов говорящих
Переводчик с английского на
румынский двигатель статореактор30 миллионов говорящих
Переводчик английский —
греческий прямоточный воздушно-реактивный двигатель15 миллионов говорящих
Переводчик с английского на
африкаанс Ramjet Enjin14 миллионов говорящих
Переводчик с английского на
шведский прямоточный воздушно-реактивный двигатель10 миллионов говорящих
Переводчик с английского на
норвежский прямоточный воздушно-реактивный двигатель5 миллионов говорящих
Тенденции использования ПВРД
ТЕНДЕНЦИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕРМИНА «RAMJET ENGINE»
Термин «прямоточный воздушно-реактивный двигатель» обычно используется мало и относится к 111.348 позиция в нашем списке наиболее широко используемых терминов в словаре английского языка. На показанной выше карте показана частотность использования термина «ramjet engine» в разных странах. Тенденции основных поисковых запросов и примеры использования слова ramjet engine Список основных поисковых запросов, предпринятых пользователями для доступа к нашему английскому онлайн-словарю, и наиболее часто употребляемые выражения со словом «прямоточный воздушно-реактивный двигатель».ЧАСТОТА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕРМИНА «RAMJET ENGINE» ЗА ВРЕМЯ
На графике показано годового изменения частотности использования слова «ramjet engine» за последние 500 лет. Его реализация основана на анализе того, как часто термин «прямоточный воздушно-реактивный двигатель» встречается в оцифрованных печатных источниках на английском языке в период с 1500 года по настоящее время.Примеры использования в англоязычной литературе, цитаты и новости о ПВРД
10 АНГЛИЙСКИХ КНИГ, КАСАЮЩИХСЯ
«RAMJET ENGINE» Поиск случаев использования ПВРД в следующих библиографических источниках.Книги, относящиеся к ПВРД и краткие выдержки из них, чтобы представить контекст его использования в английской литературе.1
Аэрокосмические двигательные установки Заявление, опубликованное Исследовательским центром NASA Dryden. ПВРД представляет собой механически простой тип реактивного двигателя, не имеющий движущихся частей (с возможное исключение топливных турбонасосов). ПВРД не имеет компрессора или турбина.
Что касается ПВРД , он получает все необходимое для работают — высокоскоростной воздух, топливо в виде окиси углерода и водорода и воспламенитель — так он срабатывает и производит полезную тягу.»Летающая труба» СКВИДа, помощь …
3
Основы сжимаемого потока12,4 РАМЕТАЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Когда скорость полета турбореактивного двигателя очень высока, скажем, в диапазоне числа Маха от 2 до 4 рост давления в диффузоре (плунжер давление) очень высокое; при этой скорости полета вклад компрессора в общая …
Несмотря на то, что эти предположения нереалистичны, они упрощают анализ процессы в идеальном ПВД .Кроме того, идеальный ПВРД — полезный концепции и служит стандартом для сравнения характеристик реальных ПВРД …
Этираджан Ратакришнан, 2010
5
Мессершмитт Me 262A-1a с приводом от двигателя Messerschmitt Me 262A-1a и …А прямоточный воздушно-реактивный двигатель , иногда обозначаемый как бесконтактный [акротермодинамический] или «летающая труба» — это форма реактивного двигателя, не содержащая основных движущихся части.В отличие от большинства других газовых турбин или реактивных двигателей, дышащих воздухом. у таранных струй есть нет …
6
Словарь академической прессы по науке и технологиям1. ПВРД . 2. самолет или ракета, которые оснащены или приводятся в движение такими двигатель. прямоточный воздушно-реактивный двигатель авиация, реактивный двигатель без компрессора, который трубка или канал с открытыми обоими концами. Воздух впускается с одного конца, сжатый…
Кристофер Г. Моррис, 1992
7
Предлагаемый Фокке-Вульф «Та 283» 2-местный двухместный Ramjet Powered …Прямоточный воздушно-реактивный двигатель , иногда называемый атомодинамическим или «летающая труба» — это форма реактивного двигателя, не содержащая основных движущихся частей. В отличие от большинства других газовых турбин или реактивных двигателей, дышащих воздухом, ПВРД не имеют роторного двигателя. …
8
Технология аэрокосмических самолетов: исследования и разработки в …Во всех режимах работы высокотемпературные дымовые газы расширяются. через выхлопное сопло для создания тяги. ТРД ПВРД обеспечивает: КПД ТРД на взлете и на малых скоростях и КПД …
«ЛЕТУЩАЯ ПЕЧЬ-ТРУБА» По конструкции ПВРД так же прост, как и его ник подсказывает.Он не может заменить турбореактивный двигатель, но его будущее кажется гарантированным как скоростной путешественник на большие высоты Я СУПЕРЗВУКОВОЕ РАСШИРЕНИЕ «ЛЕТУ …
10
Двигательные установки высокоскоростного полетаВ качестве альтернативы, например, для системы со скоростью 7 Махов, обычный ПВРД может быть растянуты, чтобы избежать перехода в настоящий режим ГПВРД: в качестве альтернативы ГПВРД число Маха захвата может быть уменьшено или «растянуто» вниз, чтобы исключить ПВРД…
С. Н. Б. Мурти, Э. Т. Карран, 1991
10 НОВОСТЕЙ, КОТОРЫЕ ВКЛЮЧАЮТ ТЕРМИН «RAMJET ENGINE»
Узнайте, о чем говорит национальная и международная пресса и как термин прямоточный воздушно-реактивный двигатель используется в контексте следующих новостей.У Blackbird был Drone Sidekick
Оснащенный прямоточным воздушно-реактивным двигателем Marquardt XRJ43-MA20S-4 , летящий на высоту 95 000 футов и с небольшим поперечным сечением радара, дрон теоретически мог летать… «Война скучна, 15 февраля»
Lockheed получает финансирование от НАСА для создания гиперзвукового шпионского дрона SR-72
… Aerojet Rocketdyne, чтобы найти способ интегрировать газотурбинный двигатель, который разгонит самолет до 3 Маха, со сверхзвуковым ПВРД или ГПВРД, чтобы подтолкнуть его … «Popular Mechanics, 14 декабря»
НАСА запускает исследование концепции Skunk Works SR-72
Затем X-51 разогнался до M5.1 после зажигания его ПВРД . … Программа агентств HTV-3X продемонстрировала, что ПВРД может работать ниже … «Flightglobal, 14 декабря»
Гиперзвуковые ГПВП по-прежнему являются ключом к будущему аэрокосмической отрасли
ГПРД (Supersonic Combustion Ramjet Engines ), которые позволяют сверхзвуковой поток воздуха через камеру сгорания двигателя, на самом деле, могут впервые использоваться на … «Forbes, 14 августа»
Ракетчики Vanderbilt выиграли студенческий конкурс НАСА — снова
«Прямоточный воздушно-реактивный двигатель безупречно запустил четыре секунды полета, как и было запланировано, и обеспечил устойчивое сгорание в течение следующих восьми секунд», — сказал президент клуба… «Новости Университета Вандербильта, 14 мая»
История космоса Фото: Летные испытания Р-61 ПВРД
На этой исторической фотографии, сделанной космическим агентством США, показан самолет P-61 во время летных испытаний с горящим ПВРД . Самолет P-61 был построен Nothrup и использовался … «Space.com, 14 апреля»
Lockheed представила гиперзвуковой ГПВРД SR-72
Представленный в 1966 году Blackbird с его гибридным турбореактивным двигателем и прямоточным воздушно-реактивным двигателем был самым быстрым пилотируемым самолетом в небе до тех пор, пока он не был выведен из эксплуатации в 1998 году.Несмотря на то, что … «ExtremeTech, 13 ноября»
Летающий лом: безумное оружие Судного дня Америка…
Ядерный прямоточный воздушно-реактивный двигатель , лежащий в основе проекта «Плутон», является ключом к тому, что сделало это оружие таким ужасающим. ПВРД — это очень простая конструкция двигателя, практически без … «Ялопник, 13 октября»
Проект полезной нагрузки команды является лидером четвертый год подряд на ракете НАСА…
Биогибридный прямоточный воздушно-реактивный двигатель Дизайн окупился, когда сегодня ракета Вандербильта взлетела в голубое небо над фермой в Алабаме недалеко от Хантсвилла.Уже четвертый год в … «Новости Университета Вандербильта, 13 апр»
Исследователи Вандербильта, студенты — часть первого симпозиума SEC…
Клуб продемонстрировал изготовленный прототип ПВРД , предназначенный для сжигания биогибридного топлива. Двигатель будет использоваться для питания клубной ракеты в ежегодном мероприятии НАСА … «Новости Университета Вандербильта, 13 февраля»
ССЫЛКА
«ОБРАЗОВАНИЕ. Прямоточный воздушно-реактивный двигатель [онлайн]. Доступно на
— Как спроектировать сверхзвуковой самолет с паровым двигателем?
Я дам очень квалифицированный ответ «да» на вопрос. Технически самолет паровой, но я не думаю, что это в духе вопроса ОП. В более широком масштабе ответ по-прежнему «нет», поскольку пересечение Атлантики на малой высоте будет невозможно.
Ответ заключается в использовании цикла Вальтера разложения концентрированной перекиси водорода (h3O2) в пар для питания ракетного двигателя. По сути, это система, используемая в ракетоплане ME-163 и нескольких запланированных преемниках. Краткое описание того, как это работает, демонстрирует, что сверхзвуковая скорость потенциально возможна, но есть обратная сторона того, что делать это с ракетным двигателем Walther.
Ме-163
Ранние версии ракетного двигателя были оснащены «Z Stoff», смесью перманганата кальция или перманганата калия, взвешенной в воде и использовавшейся для катализирования разложения h3O2.Это считалось «холодным» двигателем, но он страдал от засорения форсунок и невозможности дросселировать двигатель. В более поздних версиях использовалась смесь «C Stoff» (30% гидразингидрата + 57% метанола + 13% воды с небольшим количеством цианида калия-меди), которая действует как гиперголическое топливо при смешивании с «T Stoff» ( h3O2), выделяя значительное количество тепла вместе с паром, а также в некоторой степени управляемый в ракетном двигателе. Обе версии двигателя («холодный» двигатель с Z Stoff и «горячий» двигатель с горящими C Stoff и T Stoff) могли развивать ME 163 до околозвуковых скоростей, где сжимаемость стала проблемой при управлении планером.С соответствующими аэродинамическими усовершенствованиями ME 163 мог стать первым в мире сверхзвуковым истребителем.
Двигатель HWK-509
Однако, как и все ракетные двигатели, двигатель HWK-509A потреблял топливо с фантастической скоростью. В случае с ME-163 самолет один раз работал на порожнем до рабочей высоты, а пилот фактически летел в поток бомбардировщиков (и вдали от истребителей сопровождения) на высокоскоростном планере.В дополнение к этому, C Stoff и T Stoff были трудными в обращении, невероятно коррозионными и склонными к взрыву при сильном сотрясении, например, от одноразовой пусковой тележки, подпрыгивающей и ударяющейся о самолет при взлете, или обломки самолета. горючее и окислитель взорвались, когда самолет врезался в землю при приземлении.
Хотя мало что можно было сделать с природой топлива, за исключением некоторых довольно жестких протоколов обращения со стороны наземной бригады (включая наличие тысяч литров воды для промывки самолета и рабочей зоны в случае разлива), более крупные версии ME 163 находились на рассмотрении по мере приближения войны.ME-263 имел гораздо более крупный и усовершенствованный планер, способный нести больше топлива (для большей продолжительности полета), и некоторое внимание было уделено использованию ракетного двигателя в полете, чтобы помочь пилоту совершить атаку и уклониться. мародерство союзных бойцов.
ME 263
Таким образом, сверхзвуковая «паровая ракета», использующая некоторую форму перекиси водорода, разлагающуюся до пара, возможна для самолетов малой дальности. h3O2 в высоких концентрациях довольно нестабилен, поэтому наземные бригады будут крайне осторожны с ним, и если его использовать вместе с другими видами топлива (например, C Stoff, но также экспериментировали с другими версиями цикла Вальтера, использующими бензин или дизельное топливо), вы не должны У меня точно не паровая ракета, а несколько более универсальная двухкомпонентная ракетная система.
Базовый RGB
% PDF-1.7 % 1 0 объект > эндобдж 2 0 obj > эндобдж 5 0 obj > >> эндобдж 6 0 obj > >> эндобдж 7 0 объект > >> эндобдж 8 0 объект > >> эндобдж 9 0 объект > эндобдж 10 0 obj > эндобдж 11 0 объект > эндобдж 12 0 объект > эндобдж 13 0 объект > эндобдж 14 0 объект > эндобдж 15 0 объект > эндобдж 16 0 объект > >> эндобдж 17 0 объект > >> эндобдж 18 0 объект > эндобдж 19 0 объект > эндобдж 20 0 объект > эндобдж 21 0 объект > эндобдж 3 0 obj > эндобдж 22 0 объект > >> эндобдж 23 0 объект > /Шрифт > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC / ImageI] / XObject > / ExtGState > /Цветовое пространство > >> эндобдж 48 0 объект > эндобдж 66 0 объект > транслировать приложение / постскриптум
.3052980.000000
.4314047.71189910.162502
.97250046.32940329.816103
Saenger
На главную — Поиск — Обзор — Алфавитный указатель: 0-1-2-3-4-5-6-7-8-9
A- B- C- D- E- F- G- H- I- J- K- L- M- N- O- P- Q- R- S- T- U- V- W- X- Y- Z
Saenger, Eugen Albert
Saenger |
Родился : 1905-09-22. Умер : 1964-02-10. Место рождения : Прессниц.
Сэнгер поступил в университет, изучая гражданское строительство в Граце. Прочитав книгу Оберта о возможности пилотируемых космических полетов, он перевелся в Технический университет в Вене и окончил его со степенью в области воздухоплавания в 1931 году.Его первоначальная диссертация о ракетном двигателе была отклонена, поэтому ему пришлось написать совершенно другую диссертацию на менее спорную тему экспериментальной конструкции аэродинамического профиля. Он начал первые испытания ракетных двигателей в Вене и опубликовал свою первоначальную диссертацию под названием Raketenflugtechnik (Rocket Flight Engineering) в 1933 году. Эта книга была большим шагом вперед по сравнению с другими работами того времени, в ней подробно описывалась конструкция ракетопланов. космические станции и даже межпланетные путешествия с использованием ионных двигателей, которые могут достигать релятивистских скоростей.
Ракетоплан Зенгера представлял собой гиперзвуковой планер с горизонтальным взлетом и посадкой. Предполагая, что жидкостный ракетный двигатель со скоростью истечения 3700 м / с и соотношением масс 7: 1, Сенгер рассчитал, что его ракетоплан будет иметь дальность полета от 4000 до 6000 км при планировании со скоростью 13 Махов на высоте от 40 до 60 км. .
С 1932 по 1934 год Зенгер усовершенствовал (посредством бесчисленных статических испытаний различных комбинаций топлива) жидкостный ракетный двигатель с регенеративным охлаждением.Агрегат развивал тягу 30 кгс и демонстрировал скорость истечения 3000 м / с при давлении в камере 50 атмосфер. Сэнгер также продемонстрировал топливные насосы с расширительным циклом, эффекты различных расширительных форсунок и улучшенные характеристики за счет добавления металлов в топливо. Зенгер обратился в министерство обороны Австрии за финансовой поддержкой для продолжения своего исследования, но их эксперты признали его идеи неработоспособными.
Статьи о работе Зенгера в австрийском журнале Flight в июне 1935 года привлекли к нему внимание немецкого командования.В феврале 1936 года Люфтваффе пригласило его приехать в Германию и построить секретный институт аэрокосмических исследований в Трауэне для разработки концепции пилотируемого межконтинентального гиперзвукового бомбардировщика Silverbird. Сэнгер возглавлял малоизвестную команду в Трауэне, которая работала параллельно (и опережая) армейскую команду фон Брауна в Пенемюнде. Помещения в Трауэне были огромными, вместимостью 56 метрических тонн жидкого кислорода. К 1942 году Зенгер испытал ракетные двигатели при давлении в камере 100 атмосфер, работающие на высокоэнергетическом топливе с экзотическими добавками, и компоненты 100-тонного тягового двигателя.Испытательный стенд позволял проводить испытания конструкций рельсов со скоростью до 800 м / с, чтобы помочь в проектировании стартового пути Silverbird. Испытания в аэродинамической трубе и теоретические работы позволили улучшить аэродинамическую форму космоплана и сделать его пригодным как для дозвукового, так и для гиперзвукового полета. Его соратница Ирен Бредт работала с Сэнгером над разработкой уравнений, необходимых для расчета полета крыльев в почти полном вакууме на краю космоса.
Однако Сенгер подсчитал, что для создания операционной системы потребуется двадцать лет разработки, а этот временной масштаб слишком велик для гитлеровского правительства.Официально работа Сенгера после 1942 года ограничивалась в основном разработкой ПВРД. Правительство не разрешило опубликовать проектное исследование Silverbird до августа 1944 года, слишком поздно, чтобы представлять какой-либо интерес, поскольку Третий Рейх вошел в агонию (хотя есть намек на то, что частично завершенный планер космического самолета был обнаружен американцами. в секретном центре разработки в Лофере, Австрия).
ПВРД Зенгера проходили наземные и летные испытания с 1939 по апрель 1944 года.ПВРД обещал более эффективный метод приведения в движение, чем ракета на высоких скоростях и высотах, которых надеялся достичь Сенгер.
После войны Сэнгер отказался работать с американцами или русскими. С 15 мая по 23 ноября 1945 года американцы опрашивали и допрашивали Сенгера 25 раз, а также дважды задерживали или заключали его в тюрьму. Глава DFS Вальтер Георгий, глава отдела авиационных исследований Люфтваффе, имел хорошие связи во Франции. Он организовал через французское министерство авиации, чтобы Сенгер работал в компании Nord Aviation в Шатийоне, недалеко от Парижа.Сенгер и Бредт переехали во Францию в июле 1946 года и поженились там в 1951 году. Здесь они работали над несколькими передовыми французскими проектами 1950-х годов, включая противотанковую ракету SS-10, экспериментальный турбореактивный самолет Griffon и ПВРД R-010. .
Сталин был очарован антиподальным бомбардировщиком Зенгера. На встрече 4 апреля 1947 года Сталин приказал своему сыну Василию лично поехать во Францию и «убедить» Сенгера работать на Советский Союз. Схема была сорвана, когда присутствовавший на встрече авиационный инженер Академии Жуковского Г.А. Токаев перешел на сторону англичан и сорвал операцию.Французской тайной полиции удалось предотвратить дальнейшие попытки похищения со стороны своих российских коллег. Между тем Сталин приказал ведущему советскому аэродинамику Келдышу возглавить группу по разработке советской копии Silverbird. Келдыш разработал вариант космоплана с прямоточным воздушно-реактивным двигателем, но в конце концов пришел к выводу, что эта конструкция неосуществима в ближайшем будущем.
Взяв за основу бомбардировщик Saenger, американцы разработали космический самолет Dynasoar, а русские — межконтинентальные крылатые ракеты «Буря» и «Буран».В конце концов все были отменены.
Находясь во Франции, в сотрудничестве с писателем-космонавтом Александром Анановым, Сенгер сыграл важную роль в создании Международной астронавтической федерации. Зенгер председательствовал на учредительном собрании 30 сентября 1950 года и стал его первым президентом в 1951 году. Хотя планы Зенгера относительно института астронавтических исследований, спонсируемого ООН, не были реализованы, IAF действительно стал одним из немногих форумов для обмена международными исследованиями в области космических полетов. во время холодной войны.На встрече 1956 года Зенгер описал свой концептуальный проект межзвездного космического корабля, работающего за счет преобразования материи в чистую энергию. Из-за эффектов замедления времени корабль достигнет звездной системы на расстоянии 100 световых лет всего за десять лет видимого времени на борту корабля.
В сентябре 1954 года союзники разрешили Германии возобновить аэрокосмические исследования, и Зенгер занял пост главы нового Института физики реактивного движения в Штутгарте. Здесь он работал над паровыми ракетами, плазменными двигателями и другими передовыми концепциями.Были построены обширные объекты, в том числе крупномасштабные испытательные стенды двигателей в Лампольдсхаузене.
В 1961 году Сенгер был замешан в помощи египтянам в разработке баллистических ракет. Сэнгер признался, что совершал несколько поездок в Египет в качестве консультанта, но категорически отрицал свою причастность к немецкой компании, которая разрабатывала оружие для Египта. Общественный шум вынудил Зенгера уйти в отставку в ноябре 1961 года, а его институт был передан федеральному агентству Германии, DFLR.
К октябрю 1962 года с Сенгера сняли обвинения в шпионаже в пользу Советского Союза, и он был признан «реабилитированным». В октябре 1963 года он принял профессуру Берлинского технического университета.
Тем временем в 1961 году в Мессершмидт-Бёльков-Блом (MBB) началась возобновленная немецкая работа по проектированию космических самолетов в результате энергичной кампании Зенгера, направленной на то, чтобы немецкая промышленность наконец осуществила его тридцатилетнюю мечту о пилотируемых крылатых космических полетах.Объединив новаторские идеи многолетних исследований, Зенгер предложил обновленную версию Silverbird. Рельсовая пусковая установка с паровыми ракетами катапультирует 200-тонный космоплан к горизонтальному взлету. Одноступенчатый космоплан будет использовать двигатель на жидком кислороде / водороде со скоростью истечения 4200 м / с, чтобы вывести на орбиту полезную нагрузку в три метрических тонны. Вторая фаза проекта будет использовать интегрированный ракетно-прямоточный воздушно-реактивный двигатель для истинно одноступенчатого летательного аппарата на орбиту. Сэнгер завершил 32-ю главу своего исследования этого космического корабля в последнее утро своей жизни.Он внезапно скончался, читая лекции своим студентам в Берлине 10 февраля 1964 года. MBB продолжил свои исследования в период 1962-1969 годов, и проекты Зенгера были снова обновлены в 1980-х годах, но послевоенная Германия никогда не была заинтересована в финансировании крупного космического проекта. .
Подтемы
Saenger Antipodal Bomber Немецкая межконтинентальная ракета с планируемым запуском салазок. Противоположный бомбардировщик Saenger-Bredt — салазки запущены, разгоняются до суборбитальной скорости, «пропускают» верхние слои атмосферы, чтобы доставить бомбовую нагрузку на цель, возвращаются на стартовую площадку.Очарованный Сталиным, привел к американскому проекту Dynasoar. В послевоенное время Зенгер разработал в Германии двухступенчатые космические челноки HTOHL. |
Lofer Mystery Craft Немецкий пилотируемый космоплан. Стадия строительства оборудования, 1945 год. В послевоенных файлах армии США есть мутная фотография, которая, по мнению некоторых, является крупномасштабным макетом антиподального бомбардировщика Saenger, сделанная в Лофере, Австрия, после окончания Второй мировой войны. |
Saenger I Немецкая крылатая орбитальная ракета-носитель.Учился MBB 1962-1969. Финальная версия космоплана Зенгера, задуманная при жизни Ойгеном Зенгером. Салазки с ракетным двигателем будут использоваться для горизонтального пуска треугольных, ракетных первой и второй ступеней. Альтернативная версия использовала двухступенчатую крылатую ракету-носитель с вертикальным запуском и горизонтальной посадкой. |
Saenger II Предлагаемый двухступенчатый аппарат для вывода на орбиту. Гиперзвуковая первая ступень с воздушным движением и вторая ступень с треугольным крылом.Немецкая программа по гиперзвуку и ее эталонный аппарат Saenger II в конце 1980-х — начале 1990-х годов получили большую часть внутреннего финансирования на разработку космических самолетов. |
LART Немецкая крылатая орбитальная ракета-носитель. MBB / ERNO предлагает одноступенчатый горизонтальный взлет / горизонтальную посадку на орбиту с воздушным дыханием с середины 1980-х годов. Во многом похож на BAe HOTOL. |
Horus Немецкий пилотируемый космоплан.Гиперзвуковой орбитальный разгонный блок был частью космоплана Saenger-II, изучавшегося в Германии в 1985–1993 годах. Он отделился бы от нижней ступени на скорости 6,6 Маха и вылетел на орбиту. |
Hytex Немецкий пилотируемый ракетоплан. Исследование 1995 года. После отмены Saenger II Германия на короткое время рассмотрела пилотируемый летно-испытательный аппарат типа X-15 / NASP (HYTEX), способный летать со скоростью 6 Махов. Это тоже было отменено по причинам стоимости. |
Страна : Чешская Республика, Германия. Двигатели : Sanger-Bredt Sled. Космический корабль : Динасоар. Ракета-носитель : Антиподальный бомбардировщик Saenger, Келдыш Бомбардировщик, Зенгер И. Библиография : 1982, 47, 5965.
Фотогалерея
Saenger Испытательный полигон в Трауэне |
1905 22 сентября — .
- Рождение Ойгена Альберта Зенгера -. Страна : Чешская Республика. Связанные лица : Saenger. Немецко-австрийский пионер ракетостроения; конструктор космического бомбардировщика Silverbird. В 1936-1944 годах работал в Трауэне на Люфтваффе над разработкой ракет и ПВРД; для французов 1946-1954 гг. Исследования, проведенные в Германии в 1954-1963 годах, включали в себя конструкции крылатых шаттлов.
Октябрь 1933 г. — .
- Предложение Saenger для австрийской армии -. Страна : Австрия. Связанные лица : Saenger. Зенгер предлагает разработать ракетный гиперзвуковой бомбардировщик.
Конец 1933 г. — . Семейство LV : Немецкие ракетопланы. Ракета-носитель : Антиподальный бомбардировщик Saenger.
- Saenger начинает испытания ракетных двигателей. -. Страна : Германия. Связанные лица : Saenger. Ойген Зенгер начинает серию испытаний ракетных двигателей в Вене.Он методично исследует различные комбинации топлива и добавки до конца 1934 г.
3 февраля 1934 г. — г.
- Министерство обороны Австрии отклоняет предложение Зенгера о ракетном самолете -. Страна : Австрия. Связанные лица : Saenger. Министерство отвергает предложенный Зенгером ракетный бомбардировщик на том основании, что жидкостные ракетные двигатели никогда не будут реализованы из-за взрывного характера химических реакций..
15 марта 1934 г. — г.
- Ракетный двигатель Saenger -. Страна : Австрия. Связанные лица : Saenger. Эксперимент № 25 Зенгера — первый, успешно поддерживающий горение. Камера сгорания с водяным охлаждением выдерживает внутреннее давление 15 атмосфер в течение 30 секунд.
Июнь 1934 г. — .
- Saenger изучает топливные присадки -. Страна : Австрия. Связанные лица : Saenger. Эксперименты с двигателем Зенгера показали, что литий лучше всего улучшает характеристики двигателя в двигателях с жидким окислителем кислорода.
Август 1934 г. — .
- Двигатель Saenger -. Страна : Австрия. Связанные лица : Saenger. Ракетный двигатель Зенгера развивает устойчивую тягу до 30 кгс. Зенгер первым заметил в выхлопной трубе алмазы от амортизаторов..
Декабрь 1934 г. — .
- Бумага Saenger о реактивных самолетах -. Страна : Австрия. Связанные лица : Saenger. Ойген Зенгер опубликовал в Вене Neuere Ergebnisse der Rakenflugtechnik (Новые возможности для ракетных технологий). Однако декан Венской высшей технической школы запрещает Зенгеру проводить какие-либо дальнейшие эксперименты с ракетами.
Март 1935 г. — .
- GALCIT Лекция по реактивным самолетам. -. Страна : США. Связанные лица : Saenger.
На одном из еженедельных семинаров GALCIT Уильям Боллай рассмотрел возможности самолета с ракетным двигателем на основе статьи, опубликованной в декабре 1934 года Ойгеном Зенгером. Эта и последующая октябрьская лекция привели к тому, что группа энтузиастов начала работу в Калтехе над разработкой жидкостного ракетного двигателя.
Начало 1940 г. — .
- Фон Браун узнает о секретной работе Зенгера в Трауэне -. Страна : Германия. Связанные лица : Германн, Рудольф,
Saenger,
Тиль, Уолтер,
фон Браун.
Передовая ракетная техника Зенгера была настолько секретной, что фон Браун даже не подозревал о ней, пока один из его сотрудников, ищущих новый метод зажигания ракет, не узнал о ее существовании. Фон Браун, Вальтер Тиль и Рудольф Херманн наконец-то ознакомились с передовыми объектами Зенгера в Трауэне.
Октябрь 1940 г. — .
- Зенгер посещает конференцию по гиперзвуку в Пенемюнде. -. Страна : Германия. Связанные лица : Saenger, фон Браун. В ответ на свой визит на завод Зенгера в Трауэне в начале года, фон Браун добивается для Зенгера разрешения на участие в симпозиуме по гиперзвуку в Пенемюнде.
Август 1944 г. — г. Семейство LV : Немецкие ракетопланы. Ракета-носитель : Антиподальный бомбардировщик Saenger.
- Антиподальный бомбардировщик Saenger -. Страна : Германия. Связанные лица : Saenger. Космический корабль : Динасоар.
Ойген Зенгер и Ирен Бредт выпускают свой последний 400-страничный отчет об антиподальном бомбардировщике Saenger — космическом самолете с ракетным наддувом и дальним полетом. Напечатано только 100 пронумерованных экземпляров, которые раздаются немецким политическим и научным лидерам.На разработку футуристической схемы потребовалось бы много лет, и она представляла только академический интерес для правительства Германии. Но копии отчета попали в руки американцев и россиян после войны, положив начало крупным проектам в области развития в пятидесятые годы.
29 ноября 1946 г. — . Ракета-носитель : Бомбардировщик «Келдыш».
- Утвержденный космический бомбардировщик «Келдыш» -. Нация : Россия. Связанные лица : Келдыш,
Saenger. Программа : Навахо.
НИИ-1 НКАП был создан во главе с Мстиславом Всеволодовичем Келдышем для исследования и разработки немецкой конструкции Зенгер-Бредта. Из предварительного исследования было ясно, что необходимо проделать колоссальный объем работы, прежде чем можно будет подготовить эскизный проект возможной конструкции — это займет до середины 1950-х годов.
4 апреля 1947 г. — г.
- Встреча Сталина на бомбардировщике Saenger -. Нация : Россия. Связанные лица : Saenger.
Сталин очарован разработкой Зенгера межконтинентального ракетного бомбардировщика. Он созывает собрание в Кремле и приказывает Серову найти Сенгера и доставить его в Россию. Однако Сэнгер находится в Париже, и французская тайная полиция пресекает попытки его похитить.
Октябрь 1949 г. — . LV Семья : Groettrup. Ракета-носитель : Г-3.
- Крылатая ракета Albring G-3 -. Нация : Россия. Связанные лица : Альбринг,
Groettrup,
Saenger,
Устинов. Программа : Навахо.
Немецкий аэродинамик Альбринг разработал для русских ракету G-3. В качестве первой ступени будет использоваться разработанный Groettrup G-1 с ракетным двигателем. Крейсерская ступень будет иметь аэродинамическую компоновку, как у реактивного антиподального бомбардировщика Saenger-Bredt времен Второй мировой войны.Сверхзвуковая ракета, летящая на высоте 13 км, будет нести боеголовку массой 3000 кг на дальность до 2900 км. Это был альтернативный подход к требованиям Устинова в ракетах с массой 3000 кг и дальностью более 3000 км от апреля 1949 года. Этот проект будет доработан в КБ Королева в проект ПВРД EKR 1953 года.
1962 21 июля — .
- Египтяне парад ракет -. Нация : Египет. Связанные лица : Kleinwaechter,
Пильц,
Saenger.
Правительство Египта демонстрирует макеты ракет, которые они разрабатывают с помощью немецких инженеров. Эль-Кахир (завоеватель) имеет длину 11 м и дальность действия 600 км. Эль-Зафир (Виктор) имеет длину 5,5 км и дальность полета 300 км. Позже сообщается, что разрабатывается двухступенчатая ракета Al Ared (Pioneer) с дальностью полета 1000 км. Его модификация будет способна запускать спутники. Говорят, что в разработке ракет участвовали инженеры Вольфганг Пильц, Ханс Гёрке и Ханс Кляйнвехтер.Ойген Зенгер из Штутгартского института движения также замешан. Сэнгер, который вместе со своей женой работает над прямоточным воздушно-реактивным двигателем с паровым ракетным двигателем, отрицает это.
10 февраля 1964 г. — .
- Смерть Ойгена Альберта Зенгера -. Страна : Чешская Республика. Связанные лица : Saenger. Немецко-австрийский пионер ракетостроения; конструктор космического бомбардировщика Silverbird. В 1936-1944 годах работал в Трауэне на Люфтваффе над разработкой ракет и ПВРД; для французов 1946-1954 гг.Исследования, проведенные в Германии в 1954-1963 годах, включали конструкции крылатых шаттлов.
10 февраля 1964 г. — г.
- Смерть Ойгена Зенгера -. Страна : Германия. Связанные лица : Saenger. Зенгер умирает от сердечного приступа в Берлине, читая лекции своим студентам в Техническом университете в Берлине.
Вернуться к началу страницы
На главную — Поиск — Обзор — Алфавитный указатель: 0-1-2-3-4-5-6-7-8-9
A- B- C- D- E- F- G- H- I- J- K- L- M- N- O- P- Q- R- S- T- U- V- W- X- Y- Z
© 1997-2019 Марк Уэйд — Контакт
© / Условия использования
Ramjet | Инжиниринг | Фэндом
Прямоточный воздушно-реактивный двигатель , иногда называемый «дымоходным» , представляет собой тип реактивного двигателя.Идея была запатентована еще в 1908 году Рене Лорином, но стала реальностью только благодаря работам Рене Ледука (который был остановлен французской оккупацией во Второй мировой войне и возобновился после войны) и Уильяма Эйвери в Соединенных Штатах.
Дизайн []
прямоточные воздушные двигатели уменьшают сложность двигателя за счет устранения большинства движущихся частей; Скорость самолета должна быть достаточной для сжатия воздуха на входе в ПВРД, что устраняет необходимость в вентиляторах.
Основной принцип ПВРД такой же, как и у реактивного двигателя: впуск, сжатие, сгорание, выпуск.Когда воздух входит в любой реактивный двигатель, его скорость уменьшается, а давление увеличивается, что называется «эффектом сжатия плунжера». На высоких скоростях этот процесс может быть очень эффективным и может сжимать достаточно кислорода, чтобы самостоятельно эффективно сжигать топливо для двигателя.
Прямоточные воздушные форсункисозданы для использования эффекта сжатия за счет продуманной конструкции впускного патрубка. Кроме того, двигатель представляет собой не что иное, как хорошо спроектированную трубу с камерой сгорания посередине и сверхзвуковым соплом. Таким образом, прямоточный воздушно-реактивный двигатель не содержит (основных) движущихся частей и, следовательно, более легкий, чем турбореактивный, и особенно полезен в приложениях, требующих небольшого и простого двигателя для использования на высоких скоростях.
Обычно камера сгорания должна быть способна работать в широком диапазоне настроек дроссельной заслонки для диапазона скоростей / высот полета. Обычно защищенная пилотная зона позволяет горению продолжаться, когда приемник ракеты подвергается большому рысканию / тангажу во время поворотов. Переполнение камеры сгорания может привести к тому, что нормальный удар во впускной системе будет вытолкнут вперед за впускную кромку, что приведет к значительному падению воздушного потока двигателя и чистой тяги.
Скорость полета []
Воздушно-прямоточные воздушные двигателиобычно дают небольшую тягу или ее отсутствие ниже половины скорости звука, и они неэффективны (менее 600 секунд из-за низкой степени сжатия) до тех пор, пока скорость полета не превысит 600 миль в час (1000 км / ч).Даже выше минимальной скорости широкий диапазон полета (диапазон условий полета), такой как от низких до высоких скоростей и от низких до больших высот, может привести к значительным конструктивным компромиссам, и они, как правило, работают лучше всего оптимизированными для одной расчетной скорости и высоты (точка конструкции). Однако ПВРД имеют тенденцию превосходить традиционные конструкции реактивных двигателей на сверхзвуковых скоростях (2-4 Маха) и, хотя и неэффективны на более низких скоростях, все же более экономичны, чем ракеты в атмосфере.
Приложения []
Они встречаются почти исключительно в ракетах, где их рабочие скорости разгоняются ракетным двигателем или прикрепляются к другому самолету (обычно истребителю).
ПВРД используется в ракетах класса «земля-воздух» британской «Бладхаунд» и «Си Дарт».
В ряде разрабатываемых в настоящее время ракетных проектов используются прямоточные воздушно-реактивные двигатели для достижения большей топливной эффективности (и, следовательно, большей дальности) на сверхзвуковых скоростях, чем при использовании ракетных двигателей. К ним относятся британская ракета воздух-воздух MBDA Meteor и российско-индийская сверхзвуковая крылатая ракета BrahMos.
Родственные двигатели []
ПВРД всегда замедляют набегающий воздух до дозвуковых скоростей.ГПРД или «сверхзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель сгорания» похожи на прямоточные воздушно-воздушные двигатели в том смысле, что они используют ударный эффект для сжатия, но воздух проходит через всю струю со сверхзвуковой скоростью.
Вариантом чистого ПВРД является двигатель «комбинированного цикла», предназначенный для преодоления ограничений, присущих чистому ПВРД. Одним из примеров этого является двигатель SABRE. Другим примером этого является воздушно-турбо прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ATR), который работает как обычный турбореактивный двигатель на дозвуковых скоростях, и прямоточный воздушно-реактивный двигатель с вентилятором на скоростях ниже 6 Махов.
Двигатель ATREX, разработанный в Японии, является экспериментальной реализацией этой концепции. Он использует жидкое водородное топливо в довольно экзотической схеме с одним вентилятором. Жидкое водородное топливо прокачивается через теплообменник в воздухозаборнике, одновременно нагревая жидкий водород и охлаждая поступающий воздух. Такое охлаждение поступающего воздуха имеет решающее значение для достижения разумной эффективности. Затем водород проходит через места второго теплообменника после секции сгорания, где горячие выхлопные газы используются для дополнительного нагрева водорода, превращая его в газ очень высокого давления.Затем этот газ проходит через концы вентилятора, обеспечивая приводную мощность вентилятора на дозвуковых скоростях. После смешивания с воздухом он сгорает в камере сгорания.
Во время «холодной войны» Соединенные Штаты разработали и провели наземные испытания прямоточного воздушно-реактивного двигателя с ядерной установкой под названием «Проект Плутон». В этой системе не использовалось горение — вместо этого ядерный реактор нагревал воздух. В конечном итоге проект был отменен, потому что межконтинентальные баллистические ракеты, казалось, лучше служили поставленной цели, а также потому, что низколетящая ракета была бы высокорадиоактивной.
Двигатели Pratt & Whitney J58 SR-71 действуют как ПВРД на высоких скоростях (3,2 Маха).