Турборазгонное устройство

Турборазгонное устройство

Реферат

Область техники. Промышленное машиностроение.

Уровень техники. Турборазгонное устройство (ТРУ) является таким же устройством, как импеллер (кольцевой обтекатель с двигателем). И относится оно к тому же уровню техники - авиа- и машинодвигателестроению. Отличие их состоит в том, что ТРУ дополнительно использует эффект истечения одномерных газов через диффузор (сопло), где при дозвуковых скоростях используется эффект трубы Вентури, а при сверхзвуковых скоростях - эффект сопла Лаваля (Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. - Теоретическая физика. Том 6. Гидродинамика. Глава X. Одномерное движение сжимаемого газа. § 97. Истечение газа через сопло), (Т.Е.Фабер. - Гидроаэродинамика. Постмаркет. М., 2001. Глава 2. Эйлерова жидкость. 2.17. Эффект Коанда. Стр. 108).

Раскрытие изобретения. Турборазгонное устройство является аналогом импеллера (двигателя с кольцевым обтекателем), которое также создает воздушный поток, но ТРУ оборудуется двумя или более ступенями лопаток и отличается от импеллера тем, что его корпус сделан с сужающейся и расширяющейся частями, где в сужающейся части лопатки устройства работают, как компрессор, для создания необходимого давления воздушного потока перед диффузором, а за диффузором, в расширяющейся части корпуса, лопатки устройства работают, как насос, для снижения давления после диффузора, при этом в расширяющейся части корпуса могут быть сделаны отверстия для впуска воздуха для увеличения массы потока воздуха и двигатель устройства может располагаться как перед корпусом, так и в конце него.

Краткое описание чертежа. Фигура 1.1 - вход воздушного потока в ТРУ, 2 - корпус, 3 - компрессорные ступени лопаток, 4 - диффузор, 5 - насосные ступени лопаток, 6 - двигатель. Воздушный поток поступает в корпус ТРУ (1) и направляется на лопатки сужающейся части (3), где лопатки его дожимают и направляют его в диффузор, где расширяясь он направляется на лопатки насоса (5).

Осуществление изобретения. В авиастроении используется большое разнообразие двигателей и турбин и многие из них уже давно используют эффекты истечения газов через сопло, к примеру, турбовентиляторные турбины. Эффект трубы (диффузора) Вентури тоже давно и широко используется в промышленности. По конструкции ТРУ напоминает турбореактивный двигатель, но, в данном случае, здесь отсутствует камера сгорания топлива, которая является источником движения. В ТРУ источником движения является внешний привод (двигатель), а ТРУ только увеличивает скорость воздушного потока и это его главная задача. При простой установке трубы Вентури на воздушный поток его скорость, на практике, возрастает в 1.5-1.8 раза, а если его устанавливать в комбинации с компрессором и насосом, то его эффективность еще возрастает. При возрастании скорости воздушного потока выше скорости звука происходят подобные процессы, которые связываются с эффектом сопла Лаваля. В данном случае ТРУ использует все эти эффекты. Так же можно рассмотреть ТРУ на примере эффекта упругости, в частности, воздуха - мяч, заполненный воздухом и брошенный на поверхность (пол) будет стремиться вернуться в исходное положение. Так же и здесь - воздух, сжатый в сужающейся части устройства, будет стремиться расшириться в расширяющейся части и будет давить на лопатки насоса, т.е. получается, что устройство не будет тратить энергию на подсасывание воздуха из диффузора, т.е. не будет происходить увеличения затрат топлива при увеличении скорости потока. А при достижении сверхзвуковых скоростей в расширяющейся части корпуса динамическое давление на лопатки насосной части будет сильнее помогать лопаткам компрессорной части, так как они находятся на одном валу. Так же использование отверстий для впуска воздуха в расширяющейся части корпуса (эффект увеличения воздуха струей) для увеличения массы потока также способствует росту эффективности, как и в турбовентиляторных турбинах. Недостатком такого устройства является то, что для хорошей эффективности необходима большая масса воздуха и корпус будет большим и массивным, но если корпус ТРУ встраивать в корпус транспортного средства, а двигатель делать высоко оборотистым, то он будет более компактным и иметь небольшой вес и тогда ТРУ сможет конкурировать с современными авиадвигателями.

Турборазгонное устройство является аналогом импеллера (двигателя с кольцевым обтекателем), которое также создает воздушный поток, но турборазгонное устройство оборудуется двумя или более ступенями лопаток и отличается от импеллера тем, что его корпус сделан с сужающейся и расширяющейся частями, где в сужающейся части лопатки устройства работают, как компрессор, для создания необходимого давления воздушного потока перед диффузором, а за диффузором, в расширяющейся части корпуса, лопатки устройства работают, как насос, для снижения давления после диффузора, при этом в расширяющейся части корпуса могут быть сделаны отверстия для впуска воздуха для увеличения массы потока воздуха и двигатель устройства может располагаться как перед корпусом, так и в конце него.