Способ преобразования энергии в силовой установке (варианты) , струйно-адаптивном двигателе и газогенераторе

Способ преобразования энергии в силовой установке (варианты) , струйно-адаптивном двигателе и газогенераторе

Реферат

 

Использование: для автономного привода, например, мобильных электрогенераторов большой мощности, движителей транспортных средств и других устройств и механизмов. Способ преобразования энергии в силовой установке заключается в том, что момент на валу ротора силовой установки получают за счет реактивной тяги, создаваемой реактивной массой продуктов сгорания, которые вырабатывают с помощью камеры периодического сгорания и преобразуют в импульсы сверхзвуковой реактивной струи. Реактивная струя истекает из струйного устройства в устройство присоединения дополнительных масс, где вслед за движущейся в этом устройстве со сверхзвуковой скоростью струей продуктов сгорания создают разрежение для подачи в него дополнительных газовых масс, затем ускоряют последние за счет передачи им части энергии импульсов реактивной струи продуктов сгорания и получают объединенную реактивную массу для создания реактивной тяги. В ином варианте способа часть располагаемой кинетической энергии, оставшейся после создания момента, утилизируют посредством лопаточной турбины, которая кинематически не связана с силовым валом. Преобразуют истечение реактивной массы в кинетическую энергию вращения устройств, кинематически связанных с этой турбиной и обладающих инерционной массой, с помощью которой ее аккумулируют и, при необходимости, преобразуют в электрическую энергию и потенциальную энергию сжатого газа. В способе преобразования энергии в струйно-адаптивном двигателе для получения реактивной массы используют несколько различных по своим термодинамическим характеристикам рабочих тел. За счет основного рабочего тела, обладающего большей потенциальной энергией, в струйном устройстве образуют реактивную струю, которую направляют в устройство присоединения дополнительных масс и используют в качестве активной струи в процессе присоединения. Другoe рабочее тело с меньшей потенциальной энергией чем основное, направляют на вход этого же устройства присоединения в качестве присоединяемого. В способе преобразования энергии в газогенераторе при частичном расширении продуктов сгорания в замкнутом объеме камеры периодического сгорания выполняют работу по перемещению золотникового клапана из исходного положения, в котором разжата пружина и закрыт выхлопной канал, на расстояние, во время прохождения которого сжимают пружину, аккумулируя энергию для обеспечения возврата в исходное положение, и открывают проходные сечения для выпуска продуктов сгорания. Под действием сжатой пружины клапан останавливают и начинают обратный ход, во время которого производят вспрыск топлива под давлением и подачу сжатого воздуха для образования топливовоздушной смеси следующего термодинамического цикла. Изобретения позволяют повысить кпд. 4 с. и 64 з.п.ф-лы, 32 ил.

Группа изобретений относится к тепловым двигателям, а именно к способу преобразования энергии в силовых установках и двигателях для выработки мощности на силовом валу. Заявляемые изобретения могут быть использованы вместе или по отдельности для автономного привода, например, мобильных электрогенераторов большой мощности, движителей транспортных средств и других устройств и механизмов, в том числе работающих под водой или в агрессивной среде с давлением, превышающим атмосферное, а также для получения мощности на силовом валу с одновременной выработкой сжатого воздуха, низкотемпературного воздуха, электроэнергии для обеспечения внешних потребителей без подключения дополнительных устройств, как в полевых стационарных условиях, так и на борту движущегося транспортного средства.

Уровень техники в данной области характеризуется различными направлениями совершенствования процессов преобразования тепловой энергии от сгорания топлива в механическую энергию вращения силового вала двигателей внутреннего сгорания для передачи мощности потребителю. При совершенствовании поршневых и газотурбинных двигателей использование таких методов, как турбонаддув, электронная система зажигания, повышение степени сжатия, увеличение проходного сечения клапанов и т.д. улучшает отдельные параметры, не исключая принципиальные недостатки, заключающиеся в том, что большая часть энергии в термодинамическом цикле остается неиспользованной, так как высокотемпературное рабочее тело выбрасывается из поршневого устройства до его полного расширения, что, наряду с прямыми потерями энергии, требует применения систем глушения, увеличивающих массу двигателя и снижающих его кпд, управление режимами работы осуществляется регулированием количества топлива, изменяющим оптимальное соотношение компонентов в топливовоздушной смеси, что ухудшают полноту ее сгорания, увеличивая потери энергии и токсичность выхлопов; значительная часть энергии теряется при принудительном охлаждении теплонапряженных узлов с последующим отводом тепла в окружающую среду; после достижения транспортным средством заданной скорости нельзя уменьшить затраты энергии до необходимого уровня, достаточного для преодоления диссипативных сил сопротивления движению без отключения части цилиндров, или изменения их объема, или применения многоступенчатых трансмиссий; необходим режим "холостого хода", на котором при нулевом кпд двигатель расходует топливо и загрязняет окружающую среду; много вспомогательных систем, например смазки, сцепления, запуска, регулирования подачи топлива, синхронизации зажигания, которые требуют затрат энергии на их привод, увеличивают массу двигателя, трудоемкость производства, технического обслуживания и снижают его надежность.

Характер преобразования энергии в турбовальных газотурбинных двигателях (ГТД) дает им определенные преимущества по сравнению с поршневыми: меньшие удельный вес на единицу мощности и габаритные размеры, легкий пуск в холодное время года, повышение мощности при работе двигателя в низкотемпературных условиях, работа на различных видах и сортах топлива и уменьшение токсичности выбросов, значительно меньшее число деталей двигателя. Величина кпд ГТД зависит от их предназначения, конструктивных схем и параметров реализуемого термодинамического цикла. Характерные при реализации традиционно применяемого в подавляющем большинстве ГТД термодинамического цикла Брайтона (с адиабатическим сжатием и расширением, и теплоподводом к рабочему телу при постоянном давлении) затраты механической работы на сжатие воздуха (от 25 до 75%, в зависимости от степени теплоподвода и повышения давления в цикле), даже при большой величине термического кпд не позволяют обеспечить большую величину эффективного кпд. Причем возможности совершенствования работающих по этому циклу ГТД за счет повышения параметров рабочего процесса (температуры цикла, степени повышения давления в нем), а также увеличения кпд элементов, осуществляющих процессы сжатия, сгорания и расширения, практически исчерпаны. Повышение параметров для достижения приемлемого термического кпд вынуждает использовать жаропрочные материалы и применять методы активного охлаждения лопаточных турбин, что увеличивает и без того большую массу, обусловленную принципом их конструкции. В связи с этим одно-двухступенчатые роторы лопаточных турбин, применяемые в ГТД транспортных средств, обладают повышенной инерционностью, ухудшающей динамичность двигателя, а применение многоступенчатых роторов, обеспечивающих более полное использование энергии реактивной массы, тем более увеличивает массу и инерционность, и поэтому нецелесообразно. В результате тепловая и кинетическая энергия реактивной струи рабочего тела, оставшаяся после срабатывания в лопатках компрессорной, а затем рабочей турбины ГТД транспортных средств, для выполнения полезной работы более не используется и, в лучшем случае, рассеивается в атмосфере, если не требует применения систем глушения, дополнительно увеличивающих массу и уменьшающих полезную работу расширения цикла.

Несколько лучше обстоит дело с использованием энергии рабочего тела, оставшейся после создания момента на валу, в турбореактивных двигателях (ТРД), используемых в качестве струйных движителей транспортных средств. Их эффективный кпд повышают за счет использования энергии рабочего тела, остающейся после привода турбокомпрессора, для создания реактивной тяги. При этом реактивную тягу увеличивают за счет более полного использования располагаемой энергии реактивной струи термодинамического контура для увеличения реактивной массы при одновременном снижении скорости ее истечения и уменьшении скоростных потерь реактивного выхлопа. Например, за счет эжектирования внешних масс атмосферного воздуха реактивной струей при установке эжекторного насадка на ТРД. Однако кпд этого процесса - параллельного присоединения дополнительных масс, в котором функцию активной струи выполняет стационарно истекающая реактивная струя, низок, поскольку коэффициент присоединения m (отношение присоединяемой массы воздуха к реактивной массе термодинамического контура) на начальных скоростях, когда в этом процессе возможен эффект увеличения тяги за счет эжекции атмосферного воздуха, незначительный, а после разгона при увеличении скорости набегающего потока воздуха прирост тяги снижается до нуля и даже уменьшает первоначальную тягу струйного движителя. В турбореактивных двухконтурных двигателях (ТРДД) за счет передачи части энергии внутреннего термодинамического контура вентилятору, сжимающему атмосферный воздух в наружном контуре для образования дополнительной реактивной массы, увеличивают количество присоединяемого воздуха и относительную скорость истечения увеличенной реактивной массы по сравнению с процессом присоединения в эжекторе. Причем эти двигатели можно адаптировать к условиям полета, изменяя степень двухконтурности m (отношение массы воздуха, присоединяемой через наружный контур, к реактивной массе внутреннего термодинамического контура) для повышения экономичности. Однако из-за большой величины механической работы сжатия цикла Брайтона ТРДД, также как и турбовальные ГТД, имеют низкий кпд термодинамического контура при большой массе турбокомпрессора газогенератора, а коэффициент m и кпд их струйного движителя меньше, чем у винтового или винтовентиляторного движителя, при незначительной разнице крейсерских скоростей полета, причем повышение их двухконтурности (при достигнутых экономически целесообразных в данном цикле предельных скоростях реактивной струи термодинамического контура), увеличивая тягу, будет дополнительно снижать скорость реактивной массы и уменьшать крейсерскую скорость, сужая сферу их применения.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к способу преобразования энергии в силовой установке является способ с использованием радиальной центробежной турбины - струйного двигателя, описанный в статье "Комбинированный силовой агрегат + маховик". Автомобильная промышленность, 1996г. , 11, стр.11,12 и продолжение-1997г., 1, стр17., автор Некрасов В.Г. Вращающий момент на силовом валу ротора струйного двигателя получают за счет реактивной тяги, создаваемой реактивной массой продуктов сгорания, истекающей из струйного устройства, а для получения реактивной массы затрачивают энергию на сжатие атмосферного воздуха в компрессоре и его нагрев в камере сгорания. Однако, как и при использовании темодина-мического цикла Брайтона в других ГТД, кпд силового агрегата в этом способе не может быть высоким.

В качестве прототипа другого варианта способа преобразования энергии в силовой установке используется способ, описанный в статье "АГТД. Конструктивные схемы". Автомобильная промышленность, 1996г., 6, стр. 16-21, автор Некрасов В.Г. В рассматриваемых схемах часть располагаемой энергии реактивной массы, оставшейся после создания момента на силовом валу, утилизируют с помощью теплообменника или газовой турбины с супермаховиком. Применение теплообменника увеличивает массу, а супермаховик требует сложной магнитной подвески ротора или сложной системы смазки подшипников.

Наиболее близкий аналог предлагаемого способа преобразования энергии в струйно-адаптивном двигателе описан в патенте России 2093715 от 20.10.1997г. , авторы Кондрашов Б.М., Саяпин В.В. Струйный двигатель является радиальной центробежной турбиной со 100% реактивностью, создающей момент на валу за счет реактивной массы, истекающей из струйных устройств. Основным преимуществом струйного двигателя при создании мощности, по сравнению с традиционно применяемыми лопаточными турбинами, является во много раз меньший момент инерции ротора, что дает возможность при его использовании получить более динамичную систему. Однако из-за скоростных потерь, составляющих значительную часть от располагаемой энергии реактивного выхлопа его струйных устройств, в качестве которых используют суживающиеся сопла или сопла Лаваля, струйный двигатель имеет низкий кпд. Кроме того, использование этих сопл вызывает потери энергии, связанные с перерасширением или недорасширением рабочего тела при изменении давления перед их критическим сечением, что еще больше снижает кпд и ограничивает сферу его применения.

В дальнейшем изложении под струйно-адаптивным двигателем будем понимать такой двигатель, в котором для достижения оптимальной экономичности при создании мощности в условиях многорежимного применения управляют величиной и термодинамическими характеристиками реактивной массы за счет изменения количества и параметров струйных устройств, задействованных в процессе ее создания, и изменения параметров процесса присоединения дополнительных масс.

В предлагаемом способе преобразования энергии используется термодинамический цикл с подводом тепла при постоянном объеме, который позволяет получить более высокий кпд и удельную мощность ГТД. Реализуют этот цикл в газогенераторах на базе камер периодического сгорания. Наиболее близкий аналог способа преобразования энергии в газогенераторе рассмотрен в работе "Оптимизация фазораспределения в ГТД периодического сгорания". Изв. ВУЗов. Машиностроение. 1993 г. 10-12. Стр. 44-48. В процессе сгорания в замкнутом объеме камер периодического сгорания в каждом термодинамическом цикле повышается давление и увеличивается располагаемая работа расширения продуктов сгорания. Известные схемы организации процесса сгорания в этих камерах достаточно сложны в связи с необходимостью согласования продолжительности процессов наполнения, сгорания и расширения газа с фазораспределением, т.е. с моментами открытия и закрытия клапанов для обеспечения оптимального кпд газогенератора на различных режимах, а кроме того, они не обеспечивают заданную амплитуду и продолжительность импульсов рабочего тела при изменении частоты термодинамических циклов.

Технической задачей данной группы изобретений является создание эффективных способов преобразования энергии, обеспечивающих высокий кпд при создании мощности на различных режимах работы, расширение функционального назначения и взаимодействия основных элементов, участвующих в термодинамическом цикле ГТД, с целью повышения удельной мощности и экологичности при одновременном выполнении силовой установкой, двигателем и газогенератором дополнительных функций, расширяющих сферы их применения.

Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи в части одного варианта способа преобразования энергии в силовой установке, заключается в: увеличении мощности на силовом валу за счет организации процесса последовательного присоединения дополнительных масс при одновременном уменьшении затрат энергии на сжатие и нагрев атмосферного воздуха, а также уменьшении потерь на кпд устройств, осуществляющих эти процессы, потерь кинетической энергии реактивного выхлопа и потерь тепла, рассеивающегося с выхлопными газами в атмосфере; оптимизации затрат энергии на различных режимах работы за счет изменения количества и параметров устройств для создания объединенной реактивной массы, тяги и вращающего момента на валу с одновременным дополнительным снижением скоростных и тепловых потерь реактивного выхлопа на конкретном режиме; оптимизации затрат энергии и сохранении экологичности на переходных режимах работы при регулировании мощности за счет изменения периодичности сгорания без изменения количества топлива в термодинамическом цикле и при повышении экономичности на установившемся режиме; уменьшении потерь энергии за счет уменьшения кориолисовых сил; снижении инерционной массы и уменьшении необходимой жаропрочности турбинных лопаток за счет снижения температуры объединенной реактивной массы; увеличении мощности силовой установки при преодолении пиковых нагрузок за счет возможности использования дополнительных автономных источников энергии; утилизации и дополнительном использовании для выполнения полезной работы кинетической энергии объединенной реактивной массы, оставшейся после создания момента на силовом валу; использовании части потенциальной энергии продуктов сгорания, полученной за счет сгорания топлива в замкнутом объеме для сжатия воздуха; упрощении и повышении надежности в работе силовой установки за счет сжатия воздуха в струйном компрессоре; улучшении использования тепловой энергии от сгорания топлива за счет нагрева предварительно сжатого атмосферного воздуха в процессе охлаждения проточного тракта с последующим выполнением полезной работы при расширении; предотвращении рассеивания тепловой энергии от сгорания топлива через теплопроводные элементы конструкции в наружную среду за счет нагрева рабочего тела второго термодинамического контура через теплопроводные стенки основного термодинамического контура; упрощении и повышении надежности в работе силовой установки за счет уменьшения разности скоростей между внутренними и наружными кольцами подшипников силового вала, увеличивающего их ресурс и работоспособность без применения систем принудительной смазки; повышении экономичности и удельной мощности силовой установки, а также получении дополнительных преимуществ при ее компоновке для привода различных видов транспортных средств при применении биротативной турбины с дифференциальной передачей для использования кинетической энергии реактивной струи вращающегося соплового аппарата, остающейся после создания момента на силовом валу струйно-адаптивного двигателя; уменьшении массы воздуха, необходимой для создания реактивной массы, за счет образования замкнутого термодинамического контура и использования отработавших газов в качестве дополнительно присоединяемой массы; повышении качества нейтрализации выхлопных газов за счет увеличения времени контактирования с катализатором отработавших газов и использовании в качестве катализаторов в процессе нейтрализации не редкоземельных и благородных металлов, а широко распространенных недорогих материалов; снижении шумового эффекта при выпуске отработавших газов до нормативных требований без применения дополнительных внешних систем глушения.

Сущность изобретения в части одного варианта способа преобразования энергии в силовой установке заключается в следующем. Способ преобразования энергии в силовой установке, при котором вращающий момент на силовом валу ротора струйного двигателя получают за счет реактивной тяги, создаваемой реактивной массой продуктов сгорания, истекающей по меньшей мере из одного струйного устройства, а для получения реактивной массы затрачивают энергию на сжатие атмосферного воздуха в компрессоре и его нагрев в камере сгорания, причем за счет повышения температуры в процессе сгорания в замкнутом объеме камеры периодического сгорания в каждом термодинамическом цикле в несколько раз, по сравнению с потенциальной энергией топливовоздушной смеси, увеличивают потенциальную энергию продуктов сгорания, которые затем направляют в струйные устройства вращающегося соплового аппарата эжекторного типа, расположенного по меньшей мере на одном уровне внешней части рабочего колеса по меньшей мере одной ступени ротора струйно-адаптивного двигателя силовой установки, для преобразования полученной потенциальной энергии в кинетическую энергию импульса сверхзвуковой реактивной струи, истекающей из струйного устройства в устройство присоединения дополнительных масс этого соплового аппарата и создающей в каждом термодинамическом цикле, вслед за движущейся в этом устройстве со сверхзвуковой скоростью газовой массой продуктов сгорания, разрежение, которое используют для подачи в это же устройство дополнительных газовых масс и осуществления процесса их последовательного присоединения в промежутках между импульсами, в котором эти дополнительные массы ускоряют за счет передачи им части энергии импульсов реактивной струи продуктов сгорания и получают объединенную реактивную массу, создающую реактивную тягу и вращающий момент на валу, при этом пропорционально повышению давления в процессе сгорания и величине коэффициента присоединения дополнительных масс m уменьшают затраты энергии на сжатие воздуха в компрессоре и его нагрев в камере сгорания.

В частных случаях реализации способа Для получения необходимого момента на валу ротора струйно-адаптивного двигателя управляют силой реактивной тяги, изменяя количество и параметры струйных устройств с устройствами присоединения, за счет подключения через отдельные каналы к каждому устройству или к группам устройств, соответствующих по своим параметрам заданному режиму работы, камер периодического сгорания и источников дополнительных масс для изменения величины и скорости объединенной реактивной массы.

Для получения необходимого момента на валу ротора струйно-адаптивного двигателя управляют силой реактивной тяги, изменяя частоту термодинамических циклов в камерах периодического сгорания и, соответственно, массу и термодинамические характеристики подаваемых в единицу времени продуктов сгорания, параметры процессов присоединения и коэффициенты присоединения дополнительных масс m, задействованных в процессе создания объединенной реактивной массы устройств, для изменения величины и скорости объединенной реактивной массы. При этом в процессе сгорания не изменяют количество топлива в составе топливовоздушной смеси, а на установившемся режиме увеличивают степень сжатия воздуха, обедняя топливовоздушную смесь.

Момент на валу ротора струйно-адаптивного двигателя получают за счет истечения объединенной реактивной массы из вращающегося соплового аппарата по меньшей мере одной ступени ротора и одновременного воздействия объединенной реактивной массой из неподвижного соплового аппарата на лопатки по меньшей мере одной лопаточной ступени этого же ротора.

Одновременно с объединенной реактивной массой, полученной в процессе последовательного присоединения дополнительных масс, для создания момента на силовом валу струйно-адаптивного двигателя используют также реактивную массу, полученную другим способом, например при стационарном истечении рабочего тела из реактивных сопл или полученную в процессе параллельного присоединения дополнительных масс за счет их эжектирования стационарно истекающей реактивной струей.

Воздух сжимают в компрессоре динамического принципа действия за счет части располагаемой кинетической энергии объединенной реактивной массы, остающейся после создания момента на валу струйно-адаптивного двигателя. Эту энергию утилизируют, направляя струю для воздействия на лопатки, по меньшей мере одной турбины, ротор которой кинематически не связан с силовым валом и, преобразуя в кинетическую энергию его вращения, обеспечивают привод компрессора.

Воздух сжимают в компрессоре объемного принципа действия за счет части прироста потенциальной энергии продуктов сгорания, полученного в процессе сгорания топлива в замкнутом объеме камеры периодического сгорания. За счет частичного расширения продуктов сгорания внутри объема камеры сгорания перемещают ее золотниковый клапан и, воздействуя им на поршень компрессора, сжимают пружину, а также воздух, находящийся в объеме перед поршнем, и создают разрежение в объеме за двигающимся поршнем для поступления атмосферного воздуха. В конце этого хода поршня из камеры сгорания выпускают продукты сгорания, а из компрессора - сжатый воздух для их расширения в струйных устройствах, затем золотниковый клапан и поршень компрессора возвращают в первоначальное положение за счет энергии, аккумулированной пружиной. Во время обратного хода поршня сжимают поступивший воздух, который используют для образования топливовоздушной смеси следующего термодинамического цикла.

Воздух сжимают в струйном компрессоре, образуя смесь дополнительных масс воздуха с продуктами сгорания из камеры сгорания, за счет кинетической энергии которых эти дополнительные массы ускоряют и объединяют в одном потоке. При торможении потока получают сжатую газовую смесь для использования при расширении в струйных устройствах и в качестве компонента топливовоздушной смеси с пропорцией окислителя и продуктов сгорания, обеспечивающей сгорание топлива и уменьшение количества окислов азота в продуктах сгорания камер периодического сгорания основного термодинамического контура, а также камеры сгорания струйного компрессора.

В каждом термодинамическом цикле объединенную реактивную массу получают при использовании в процессе последовательного присоединения дополнительных масс энергии одного импульса реактивной струи продуктов сгорания из камеры периодического сгорания и энергии по меньшей мере одного импульса предварительно сжатого атмосферного воздуха или других газов, которые через расчетный промежуток времени направляют вслед за продуктами сгорания для увеличения температуры и потенциальной энергии этих газов перед расширением и одновременного снижения температуры проточного тракта термодинамического контура.

Энергию от сгорания топлива в камерах периодического сгорания основного термодинамического контура используют, направляя по дополнительному - второму термодинамическому контуру, каналы которого расположены параллельно каналам основного контура, рабочее тело из другого источника, например, атмосферный воздух или сжатый воздух, или другие газы, имеющие температуру, близкую к температуре окружающей среды, для контакта с теплопередающей поверхностью стенок термонапряженных элементов конструкции, через которые его нагревают, одновременно охлаждая эти стенки, выполняющие функции нагревателя рабочего тела при постоянном давлении.

Для подачи рабочего тела во второй термодинамический контур используют кинетическую энергию реактивной массы, истекающей из струйных устройств струйно-адаптивного двигателя и создающей разрежение на входе в устройства присоединения дополнительных масс, за счет которого рабочее тело, например атмосферный воздух, поступает в это устройство присоединения для образования объединенной реактивной массы, причем во время движения по радиальным каналам вращающегося ротора его сжимают за счет центробежной силы.

В зависимости от величины коэффициента присоединения в процессе последовательного присоединения дополнительных масс снижают температуру, а также скорость истечения объединенной реактивной массы и скорость вращения ротора струйно-адаптивного двигателя на установившемся режиме до расчетного уровня, при котором обеспечивают необходимое снижение термонапряженности проточного тракта и работоспособность подшипников силового вала без применения системы принудительной смазки.

Подшипники силового вала закрепляют на валу лопаточной турбины, которую используют для утилизации кинетической энергии объединенной реактивной массы, оставшейся после создания момента на валу струйно-адаптивного двигателя, причем эти валы располагают соосно один внутри другого и вращают в одну сторону для уменьшения расчетной скорости вращения подшипников на установившемся режиме за счет уменьшения разности скоростей между их наружными и внутренними кольцами.

Часть располагаемой кинетической энергии объединенной реактивной массы, остающуюся после создания тяги вращающимся сопловым аппаратом предыдущей ступени ротора струйно-адаптивного двигателя, утилизируют, разворачивая струю в направляющем аппарате и направляя на лопатки следующей лопаточной ступени для получения дополнительного момента на валу.

Часть располагаемой кинетической энергии объединенной реактивной массы, остающуюся после создания момента на валу струйно-адаптивного двигателя, утилизируют, при этом струей воздействуют на лопатки ротора первой ступени биротативной турбины, который вращают в противоположную сторону и кинематически связывают с валом ротора струйно-адаптивного двигателя через дифференциальную планетарную передачу с передаточным числом, обеспечивающим расчетное уменьшение окружной скорости лопаток первой ступени биротативной турбины по отношению к окружной скорости вращающегося соплового аппарата струйно-адаптивного двигателя, для увеличения силы воздействия струи на лопатки биротативной турбины и момента на валу ротора ее первой ступени. Этот момент через дифференциальную планетарную передачу суммируют с моментом, создаваемым на валу ротора струйно-адаптивного двигателя. Кроме того, на выходном валу водила этой планетарной передачи располагают, по меньшей мере, одноступенчатый ротор второй ступени биротативной турбины, вращающийся в сторону, противоположную вращению первой ступени. Момент, образованный при воздействии струи на ее лопатки, также суммируют, объединяя через дифференциальную планетарную передачу все три потока мощности в один и обеспечивая оптимальное соотношение увеличения силы воздействия струй на лопатки ступеней биротативной турбины с кпд этих ступеней в зависимости от их скорости вращения, при этом суммарную мощность передают потребителю через один или одновременно несколько выходных валов.

Суммарную мощность, образованную на выходном валу водила дифференциальной планетарной передачи, передают потребителю через редуктор с передаточным числом, обеспечивающим дополнительное увеличение момента на выходном валу и снижение скорости его вращения на установившемся режиме до расчетной величины.

Суммарную мощность, образованную на выходном валу водила дифференциальной планетарной передачи, через центральную шестерню входного вала дополнительной дифференциальной планетарной передачи и ее сателлиты передают на ротор первой ступени дополнительной биротативной турбины, а через вал водила - на закрепленный на нем ротор второй ступени этой турбины. За счет передаточного числа снижают и синхронизируют скорости вращения роторов и увеличивают момент на их валах, а за счет оставшейся кинетической энергии объединенной реактивной массы, истекающей из лопаток второй ступени предыдущей биротативной турбины и воздействующей на лопатки обеих ступеней дополнительной биротативной турбины, создают дополнительный суммарный момент на валах ее роторов. Для передачи мощности потребителю в качестве выходных валов используют один, например, для привода лопастей воздушного винта, однорядного винтовентилятора, или одновременно оба - двухрядного винтовентилятора. При этом кинетическую энергию их вращения преобразуют в кинетическую энергию реактивной струи, создающей реактивную тягу силовой установки как движителя.

При истечении объединенной реактивной массы из последней ступени биротативной турбины, например центробежной, ее направляют по каналам, расположенным внутри лопастей вентилятора или винтовентилятора, закрепленного на выходном валу водила дополнительной дифференциальной передачи, для образования реактивной тяги, при истечении из их периферийной части, и дополнительного вращающего момента.

Объединенную реактивную массу, кинетическую энергию которой использовали для выполнения полезной работы, используют в следующих термодинамических циклах в качестве дополнительных масс. Для этого выхлопной канал силовой установки соединяют с входом устройств присоединения, образуя замкнутый термодинамический контур, в котором под действием разрежения, получаемого за счет кинетической энергии струй, истекающих из струйных устройств в камеры присоединения дополнительных масс, отработавшие в предыдущих циклах газы, движущиеся по выхлопному каналу в наружную среду, поступают в устройства присоединения и образуют объединенную с продуктами сгорания данного цикла реактивную массу. При увеличении суммарной массы отработавших газов в замкнутом термодинамическом контуре за счет продуктов сгорания в наружную среду через выхлопной канал вытесняют их излишки, масса которых от суммарной объединенной реактивной массы термодинамического цикла, создающей момент на силовом валу, составляет часть, равную 1/m, где m - величина коэффициента присоединения дополнительных масс.

За счет кинетической энергии реактивной струи, создающей разрежение на входе в устройство присоединения дополнительных масс, образуют циклически повторяющееся круговое движение отработавших газов в замкнутом термодинамическом контуре, в котором осуществляют их механическую очистку с помощью фильтра и/или нейтрализацию каталитическим нейтрализатором для снижения эмиссии токсичных веществ, при этом за счет повторения циклов прохождения через них отработавших газов улучшают качество очистки и/или повышают эффективность нейтрализации выхлопных газов.

При использовании устройств присоединения дополнительных масс, лопаточных ступеней ротора струйно-адаптивного двигателя и/или лопаточных турбин, выполняющих полезную работу за счет кинетической энергии реактивной массы, истекающей из струйных устройств, а также использовании замкнутого термодинамического контура, постепенно снижают скорость сверхзвуковых импульсов реактивных струй продуктов сгорания до расчетного уровня, обеспечивающего снижение шумового эффекта при выпуске отработавших газов в атмосферу до нормативных требований без применения дополнительных внешних систем глушения.

Мощность на выходном валу силовой установки обеспечивают за счет совместного применения струйно-адаптивного двигателя и по меньшей мере одного двигателя другого принципа действия, например электродвигателя, при этом включают их в работу совместно или автономно.

Мощность на выходном валу силовой установки обеспечивают, используя для получения активной струи, истекающей в процессе последовательного присоединения из струйных устройств соплового аппарата, наряду с продуктами сгорания, сжатый атмосферный воздух, который направляют из пневмоаккумулятора через механическое или пневматическое устройство, обеспечивающее его подачу к критическому сечению реактивных сопл в импульсном режиме.

Мощность струйно-адаптивного двигателя силовой установки регулируют, изменяя частоту импульсов реактивной струи, выполняющей функцию активной в процессе последовательного присоединения дополнительных масс за счет изменения частоты циклов сгорания в камерах периодического сгорания и /или за счет изменения частоты импульсной подачи сжатого воздуха.

Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи в части другого варианта способа преобразования энергии в силовой установке, заключается в: повышении эффективности использования кинетической энергии реактивной струи, остающейся после образования момента на силовом валу силовой установки, путем ее утилизации, преобразования, накопления и расходования в необходимый момент для выполнения полезной работы; снижении расхода топлива, улучшении экологических характеристик и увеличении мощности силовой установки в моменты пиковых нагрузок за счет использования утилизированной и аккумулированной энергии; использовании удельной мощности аккумулятора кинетической энергии при первоначальном накоплении энергии инерционной массой для обеспечения про