Винаходи русів - лінійний генератор

Дана стаття буде цікава "суворим технарям" - в ній розповідається про альтернативну компонуванні двигуна внутрішнього згоряння. Це чергове підтвердження винахідливості русів: двигуни даного типу - лінійні - тільки починають розроблятися за кордоном.

Історично склалося, що традиційні пристрої для вироблення електричної енергії використовують обертальний рух для переміщення обмоток в магнітному полі. У руху такі пристрої приводяться різними рушіями: гідротурбінами, газовими турбінами, вітром і т.д. Одним із рушіїв є і традиційний двигун внутрішнього згоряння. У таких движителях хімічна енергія палива проходить багаторазові перетворення: спочатку в поступальний рух поршнів, а потім - в обертальний рух коленвала і вже після тільки в електричний струм.

Необхідність такого перетворення призводить як до механічних втрат, так і до ускладнення конструкції двигуна в цілому. Ми всі на дослідах фізики бачили одну й ту ж саму картину: викладач бере постійний магніт, і починає поступально його рухати в котушці індуктивності. При цьому на клемах котушки з'являється напруга. Створеної конструкцією принципово нового типу електрогенераторів, ми надаємо можливість використання зворотно-поступального руху для вироблення електричного струму без проміжних перетворень в обертальний рух.

У розробленому нами лінійному генераторі (далі ЛГ) замість кришок циліндра встановлюються два зовнішніх поршня, які жорстко між собою закріплені. Таке технологічне рішення обумовлено декількома факторами, про які ми поговоримо нижче.

У традиційних двигунах в циліндрах при згорянні палива поршень, від виникає тиску газів, починає рухатися в одну сторону, але за законами інерції сам циліндр адже теж починає рухатися в протилежну. Тому роботу двигунів внутрішнього згоряння завжди супроводжує вібрація. Для її гасіння використовуються складні технологічні прийоми, що призводить до подорожчання виробництва двигуна. Наприклад, для гасіння вібрації при обертанні коленвала на ньому встановлюють додаткові компенсаційні вантажі, що призводить до збільшення маси клонували. На сьогоднішній день приблизно 40% маси клонували - це компенсаційні вантажі.

Тепер повернемося до розробленої конструкції ЛГ. Ми напряму використовуємо поступальний рух поршнів для генерації електричного струму. Якщо розглянути принципову схему, то можна визначити, що два внутрішніх поршня з'єднані між собою жорсткою зв'язком, і два зовнішніх - так само. Що це нам дає?

Перше і найголовніше - кардинальне спрощення конструкції двигуна. В даному двигуні немає таких частин як колінвал, распредвал, передавальний механізм між коленвалом і розподілвалом, впускні і випускні клапана. За рахунок спрощення конструкції вартість двигуна різко знижується.

Друге. Запропонована нами зв'язка двох внутрішніх поршнів і двох зовнішніх поршнів дає нам майже повна відсутність вібрації при роботі даного ЛГ. За рахунок чого це відбувається? Припустимо в одному з циліндрів відбувається згорання палива, тоді в іншому в цей же час буде відбуватися стиснення повітря або паливної суміші. При цьому внутрішні поршні рухаються, припустимо, вправо, тоді зовнішні поршні будуть рухатися вліво. Якщо маса зовнішніх поршнів буде дорівнює масі внутрішніх поршнів, то сили інерції, що виникають при русі поршнів будуть взаємно компенсуватися, і на корпус двигуна передаватися не будуть. Це дає можливість встановлювати даний ЛГ на понад легкий фундамент і відмовитися від будь-яких віброгасильних пристроїв. Що знову таки призводить до зниження вартості генератора.

Третє. Припустимо ми взяли традиційний двигун і запустили його в роботу. У нього буде певна частота обертання коленвала, що буде обумовлено частотою ходу поршня в циліндрі. Тепер ми візьмемо наш ЛГ і задамо йому таку ж частоту ходу поршня в циліндрі, як і у традиційного двигуна. При цьому швидкість розширення газів в циліндрі ЛГ буде в два рази більше, як і сама камера розширення, в порівнянні з традиційним двигуном, а це дає нам, якщо брати по простому, можливість відібрати в газів енергії більше, що призведе до збільшення загального ККД ЛГ .

Провівши теоретичні розрахунки, ми отримали наступні показники

• Частота ходу поршня = 500

• Діаметр циліндра = 372 mm

• Хід поршня = 439mm

• Повна довжина ЛГ = 6000mm

• Повна ширина і висота ЛГ = 1000mm

• Індикаторний ККД = 51.38%

• Ефективний ККД = 49.85%

• Витрата палива = 171,3 gr / (kWatt * hour)

• Потужність = 1000 kWatt

Всі розрахунки проводилися при тиску наддуву = 0.11 Mpa (м'яко кажучи від побутового фена). Якщо додатково на генератор встановити газову турбіну, то потужність генератора можна збільшити без збільшення геометричних розмірів.

Але навіть при цьому ККД ЛГ вийшов дуже значним. Для порівняння середній ККД сучасних автомобільних двигунів не перевищує 40%, і тільки суднові довго ходові двигуна, у яких хід поршня в циліндрі близько 2,0 - 2,5 метра !!!, наближаються до показника ККД 45-50%.

З викладеного вище даних розрахунків, пропонований ЛГ має витягнуту ціліндрообразную форму. Співвідношення довжини ЛГ до його діаметру становить 6 до 1Це. Деякі можуть сказати, що це його величезний недолік. У деяких випадках - так. Але давайте думати як інженери.

Розглянемо звичайний автомобіль, а точніше його двигун і його режими роботи. Ми їдемо по місту зі швидкістю 60 км на годину (в більшості випадків це максимальна дозволена швидкість пересування в місті). Що ми маємо в традиційному двигуні при цьому? А ми маємо те, що він працює як мінімум на половину спроектованої потужності. Хто знає, добре, а хто не знає, тим ми зараз розповімо одну чудову річ. Так як розрахунок процесів всередині циліндра є досить складним завданням, і параметри роботи на різних режимах двигунів можуть відрізняться досить сильно, то в більшості випадком конструкція двигуна (а це значить абсолютно всі показники, такі як діаметри впускних і випускних клапанів, обсяг повітря, що подається, його температура і тд) і його ККД розраховується при роботі на номінальному режимі. А це означає, що максимальний ККД двигуна буде досягнутий лише при роботі на номінальному режимі. У всіх інших випадках, таких як часткове навантаження, або перевантаження, ККД двигуна завжди менше максимально можливого. Наш ЛГ теж не позбавлений цього недоліку. АЛЕ. Але ми пропонуємо встановлювати в автомобіль не один ЛГ, а, наприклад, два. Припустимо для руху автомобіля з максимальною швидкістю нам потрібно 70 кВт потужності. Ми поставимо на автомобіль два ЛГ по 35кВт потужності. Що це нам дасть? А це нам дасть те, що при русі в місті ми можемо використовувати лише один ЛГ, а другий при цьому буде вимкнений. Це призведе до того, що ЛГ буде працювати на номінальному режимі при русі в місті і буде мати максимальний ККД. А це зменшення витрат на бензин в міському циклі. Плюс в разі виходу одного ЛГ з ладу, у нас є другий ЛГ. Так, з максимальною швидкістю ви не поїдете, але як мінімум зможете дістатися до найближчого ТО без допомоги евакуаторів. Розписувати всі переваги такого компонування я не буду, більшість автолюбителів відразу ж зрозуміють про що мова. Але зауважу, що традиційні двигуни не дозволяють подвійне компонування через своїх розмірів і показників маси двигуна до вироблюваної потужності (так званої питомої маси). А наш ЛГ дозволяє.

На даний момент у нас вже є дві моделі ЛГ. Першу модель ми збирали так сказати і того що під ногами знайшли - з циліндрів і поршнів на мопеди. В результаті на паливі ми її не запустили, але зате точно переконалися у відсутності вібрації. Тести проводили стисненим повітрям, а в якості синхронізаторів використовували пружини в трубках. Відео про це можна подивитися на цьому відео:

Зараз майже закінчили другу модель, деталі до якої створювалися повністю з 0 за нашими кресленнями. Сподіваюся до осені 2013 роки ми завершимо складання і зможемо продемонструвати працює ЛГ, а так само його реальні характеристики.

Ми намагалися зацікавити багато фірм нашої розробкою. Зверталися на різні автомобілебудівні заводи України і Росії. Але в більшості випадком ми чули такі слова, що ідея клас, але цей двигун не буде ламатися, мовляв з чого ми будемо отримувати прибуток, якщо не потрібно буде випускати запчастини для нього, та й виробництво треба переробляти, а це ж гроші. Прикро за батьківщину. Випускаючи такий ЛГ, Росія могла б стати лідером двигунобудування в перебігу декількох років. А так ми продовжуємо купувати іноземні автомобілі і піднімати економіку і давати роботу людям не в своїй країні. Можу сказати точно, що майбутнє двигунобудування - за лінійними машинами. Зараз в деяких країнах йдуть активні розробки різних лінійних двигунів: в Австралії -]]>, в Англії -]]> (]]>), в Чехії -]]> (]]>), в США -]]>. Настав момент, що хто перший встав, того і тапки. Зараз ми нарешті то можемо стати першими в даній області, адже наша конструкція лінійного генератора набагато краще всіх перерахованих вище як в конструктивному плані, так і в експлуатаційному.

Роботи по ЛГ розпочаті ще в 2008 році. Але через величезну вартість замовлення частин в одиничному екземплярі, ведуться до сьогоднішнього дня. За цей час конструкція була змінена кілька разів. Наприклад ми на сьогоднішній день відмовилися від механічного синхронізатора між зовнішніми і внутрішніми поршнями, і забезпечили синхронізацію лише за рахунок опору руху поршнів, створюване котушками при індукції струму в них. Так само при створенні деталей до ЛГ можна спочатку закласти можливість змінювати обсяг камери стиснення, а це призведе до того, що в перебігу декількох годин, без зміни конструкції, ЛГ можна перевести з роботи на бензині, наприклад, на роботу на спирт або масло (в традиційних двигунах, якщо двигун був розроблений для бензину, то перевести його на більш в'язке паливо неможливо, в першу чергу, через фіксованого обсягу камери стиснення). Були розроблені і деякі інші дрібниці, які дозволяють позбутися від деяких недоліків, властивих даному ЛГ. На жаль, в нашому світі комерції, де будь-які ідеї крадуться в одну мить, ми не можемо розповісти про всі нюанси конструкції.

Якщо все таки хто-небудь зацікавиться виробництвом даного ЛГ, то ось контакти для зв'язку з одним з авторів цього винаходу.

Skype: oleg_goodzon

e-mail: [Email protected]

ICQ: 394774068

Phone: +380966912777

З повагою, Олег Гуняк і Володимир Кузнєцов.