Rusové vynálezy - lineární generátor

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-07 16:25

Tento článek bude zajímat "drsné techniky" - vypráví o alternativním uspořádání spalovacího motoru. Jde o další potvrzení vynalézavosti Rusů: motory tohoto typu – lineární – se v zahraničí teprve začínají vyvíjet.

Historicky tradiční zařízení na výrobu elektrické energie využívala rotační pohyb k pohybu vinutí v magnetickém poli. Taková zařízení jsou uváděna do pohybu různými vrtulemi: vodní turbíny, plynové turbíny, vítr atd. Jedním z hybatelů je i tradiční spalovací motor. V takových vrtulích prochází chemická energie paliva mnohonásobnými přeměnami: nejprve v translační pohyb pístů, poté v rotační pohyb klikového hřídele a poté pouze v elektrický proud.

Potřeba takové transformace vede jak k mechanickým ztrátám, tak ke komplikaci konstrukce motoru jako celku. Všichni jsme viděli jeden a tentýž obrázek ve fyzikálních experimentech: učitel vezme permanentní magnet a začne s ním pohybovat tam a zpět v induktoru. V tomto případě se na svorkách cívky objeví napětí. Vytvořenou konstrukcí zásadně nového typu elektrických generátorů poskytujeme možnost využití vratného pohybu pro generování elektrického proudu bez mezipřeměny na pohyb rotační.

V námi vyvinutém lineárním generátoru (dále jen LG) jsou místo víka válců instalovány dva vnější písty, které jsou k sobě pevně připevněny. Toto technologické řešení je způsobeno několika faktory, které si probereme níže.

U tradičních motorů ve válcích se při spalování paliva píst ze vzniklého tlaku plynu začne pohybovat jedním směrem, ale podle zákonů setrvačnosti se válec sám také začne pohybovat směrem opačným. Proto je provoz spalovacích motorů vždy doprovázen vibracemi. K jeho hašení se používají složité technologické postupy, což vede ke zdražení výroby motoru. Například pro tlumení vibrací při otáčení klikového hřídele jsou na něm instalovány další kompenzační závaží, což vede ke zvýšení hmotnosti klikového hřídele. Dnes přibližně 40 % hmotnosti klikového hřídele tvoří kompenzační závaží.

Nyní se vraťme k vyvinutému designu LG. Přímo využíváme dopředný pohyb pístů ke generování elektrického proudu. Pokud vezmeme v úvahu schematický diagram, pak můžeme určit, že dva vnitřní písty jsou navzájem spojeny tuhým spojením a dva vnější stejným způsobem. co nám to dává?

za prvé a co je nejdůležitější, radikální zjednodušení konstrukce motoru. Tento motor nemá žádné součásti, jako je klikový hřídel, vačkový hřídel, převodovka mezi klikovým hřídelem a vačkovým hřídelem, sací a výfukové ventily. Zjednodušením konstrukce se drasticky sníží náklady na motor.

Druhý. Námi navržená kombinace dvou vnitřních pístů a dvou vnějších pístů nám poskytuje téměř úplnou absenci vibrací při provozu tohoto LG. jak se to stane? Předpokládejme, že v jednom z válců dojde ke spalování paliva, pak ve druhém současně dojde ke stlačování vzduchu nebo palivové směsi. V tomto případě se vnitřní písty pohybují například doprava, vnější písty se pak pohybují doleva. Pokud je hmotnost vnějších pístů rovna hmotnosti vnitřních pístů, pak se setrvačné síly vznikající pohybem pístů vzájemně kompenzují a nepřenášejí se na těleso motoru. To umožňuje nainstalovat tento LG na ultralehký základ a opustit jakákoli zařízení tlumící vibrace. Což opět vede ke snížení nákladů na generátor.

Třetí. Řekněme, že jsme vzali tradiční motor a uvedli ho do provozu. Bude mít určité otáčky klikového hřídele, které budou určeny frekvencí zdvihu pístu ve válci. Nyní vezmeme náš LH a nastavíme jej na stejnou frekvenci zdvihu pístu ve válci jako u tradičního motoru. Rychlost expanze plynů ve válci LG bude zároveň dvakrát větší než samotná expanzní komora ve srovnání s tradičním motorem, což nám dává, zjednodušeně řečeno, možnost odebírat z plynů více energie., což povede ke zvýšení celkové účinnosti LG …

Po provedení teoretických výpočtů jsme získali následující ukazatele

• Počet zdvihů pístu = 500
• Průměr válce = 372 mm
• Zdvih pístu = 439 mm
• Plná délka ЛГ = 6000 mm
• Plná šířka a výška ЛГ = 1000 mm
• Účinnost indikátoru = 51,38 %
• Efektivní účinnost = 49,85 %
• Spotřeba paliva = 171,3 g / (kWatt * hodina)
• Výkon = 1000 kW

Všechny výpočty byly provedeny při plnícím tlaku = 0,11 MPa (mírně řečeno z domácího vysoušeče vlasů). Pokud je na generátor instalována přídavná plynová turbína, lze výkon generátoru zvýšit bez zvětšení geometrických rozměrů

Ale i s tím se účinnost LG ukázala jako velmi působivá. Pro srovnání, průměrná účinnost moderních automobilových motorů nepřesahuje 40% a pouze lodní motory s dlouhým zdvihem, u kterých je zdvih pístu ve válci asi 2,0 - 2,5 metru!!!, se blíží ukazateli účinnosti 45-50 %.

Jak můžete vidět z těchto výpočtů, navrhovaný LG má protáhlý válcový tvar. Poměr délky LG k jeho průměru je 6 ku 1 tse. Někdo by mohl říct, že to je jeho obrovská nevýhoda. V některých případech ano. Ale přemýšlejme jako inženýři.

Vezměme si obyčejné auto, respektive jeho motor a jeho provozní režimy. Městem projíždíme rychlostí 60 km za hodinu (ve většině případů je to maximální povolená rychlost ve městě). Co s tím máme v tradičním motoru? A máme fakt, že funguje minimálně na polovinu projektovaného výkonu. Kdo ví, no a kdo neví, tomu teď prozradíme jednu úžasnou věc. Vzhledem k tomu, že výpočet procesů uvnitř válce je poměrně obtížný úkol a parametry provozu v různých režimech motoru se mohou poměrně výrazně lišit, je ve většině případů konstrukce motoru (což znamená naprosto všechny ukazatele, jako jsou průměry sání a výfukových ventilů, objem přiváděného vzduchu, jeho teplota atd.) a jeho účinnost se počítá při provozu na jmenovitý režim. To znamená, že maximální účinnosti motoru bude dosaženo pouze při provozu v nominálním režimu. Ve všech ostatních případech, jako je částečné zatížení nebo přetížení, je účinnost motoru vždy nižší než maximální možná. Naše LG také není zbaveno této nevýhody. ALE. Navrhujeme však nainstalovat do auta ne jeden LG, ale například dva. Řekněme, že potřebujeme 70 kW výkonu, abychom auto rozpohybovali maximální rychlostí. Do vozu dodáme dva LG o výkonu 35 kW. co nám to dá? A tím získáme skutečnost, že při jízdě ve městě můžeme použít pouze jeden LH a druhý bude vypnutý. To povede k tomu, že LG bude při jízdě ve městě pracovat v nominálním režimu a bude mít maximální účinnost. A to je pokles spotřeby benzínu v městském cyklu. Navíc, když jeden LH selže, máme druhý LH. Ano, nepojedete maximální rychlostí, ale alespoň se dostanete do nejbližšího servisního střediska bez pomoci odtahových vozů. Nebudu popisovat všechny výhody takového rozložení, většina motoristů hned pochopí, o co jde. Upozorňuji ale, že klasické motory neumožňují dvojí rozložení vzhledem ke své velikosti a ukazatelům hmotnosti motoru k generovanému výkonu (tzv. měrná hmotnost). A naše LG to umožňuje.

V tuto chvíli již máme dva modely LH. Sesbírali jsme takříkajíc první model a to, co jsme našli pod nohama – od válců a pístů až po mopedy. V důsledku toho jsme to nejezdili na palivo, ale měli jsme jistotu, že nedochází k vibracím. Testy byly prováděny se stlačeným vzduchem a pružiny v trubkách byly použity jako synchronizátory. Video o tom můžete zhlédnout v tomto videu:

Nyní máme téměř hotový druhý model, jehož detaily byly vytvořeny zcela od 0 podle našich výkresů. Doufám, že do podzimu 2013 dokončíme montáž a budeme moci předvést funkční LG a také jeho skutečné vlastnosti.

Snažili jsme se o náš vývoj zaujmout mnoho společností. Oslovili jsme různé automobilky na Ukrajině a v Rusku. Ale ve většině případů jsme slyšeli taková slova, že nápad je třídní, ale tento motor se nepokazí, říká se, kde budeme mít zisk, když na něj nepotřebujeme vyrábět náhradní díly a výroba potřebuje předělat, a to jsou peníze. Je to ostuda pro vlast. Uvolněním takového LG by se Rusko mohlo během několika let stát lídrem ve výrobě motorů. A tak dál kupujeme zahraniční auta a zvedáme ekonomiku a dáváme práci lidem, kteří nejsou v naší zemi. S jistotou mohu říci, že budoucnost výroby motorů je v lineárních strojích. Nyní se v některých zemích aktivně vyvíjejí různé lineární motory: v Austrálii - PemPec Motors, v Anglii - Libertine FPE Limited (video prezentace), v České republice - Česká technická univerzita (místo projektu), v USA - The Automotive Laboratoř řízení pohonu (APCL)… Nastal okamžik, že kdo vstal první, dostal pantofle. Nyní se konečně můžeme stát prvními v tomto oboru, protože konstrukce našeho lineárního generátoru je mnohem lepší než všechny výše uvedené, a to jak z hlediska designu, tak provozu.

Práce na LG začaly již v roce 2008. Ale kvůli obrovským nákladům na objednání dílů v jedné kopii se provádějí dodnes. Během této doby se design několikrát změnil. Například dnes jsme opustili mechanický synchronizátor mezi vnějšími a vnitřními písty a zajistili synchronizaci pouze kvůli odporu vůči pohybu pístů, který vytvářejí cívky, když je do nich vstřikován proud. Také při vytváření dílů pro LG můžete zpočátku nastavit schopnost změnit objem kompresní komory, což povede k tomu, že během několika hodin, bez změny designu, lze LG přenést z práce na benzín, například pro práci na líh nebo olej (u tradičních motorů, pokud byl motor vyvinut pro benzín, pak není možné jej převést na viskóznější palivo, především kvůli pevnému objemu kompresní komory). Byly vyvinuty některé další maličkosti, které vám umožňují zbavit se některých nevýhod, které jsou tomuto LH vlastní. Bohužel v našem světě komerce, kde jsou jakékoli nápady odcizeny mrknutím oka, nemůžeme říci o všech nuancích designu.

Pokud by přesto měl někdo zájem o výrobu tohoto LG, tak zde jsou kontakty pro komunikaci s jedním z autorů tohoto výtvoru.

: oleg_goodzon

:

: 394774068

: +380966912777

S pozdravem Oleg Gunyakov a Vladimir Kuzněcov.