Rus uppfinningar - linjär generator

2024 Författare: Seth Attwood | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-07 16:29

Den här artikeln kommer att vara av intresse för "hårda tekniker" - den berättar om en alternativ layout av förbränningsmotorn. Detta är ytterligare en bekräftelse på ryssarnas uppfinningsrikedom: motorer av denna typ - linjära - har precis börjat utvecklas utomlands.

Historiskt sett har traditionella elektriska kraftgenereringsanordningar använt roterande rörelse för att flytta lindningar i ett magnetfält. Sådana enheter sätts i rörelse av olika propellrar: hydroturbiner, gasturbiner, vind etc. Den traditionella förbränningsmotorn är också en av drivkrafterna. I sådana propellrar genomgår bränslets kemiska energi flera omvandlingar: först till kolvarnas translationsrörelse och sedan till vevaxelns rotationsrörelse och sedan bara till den elektriska strömmen.

Behovet av en sådan transformation leder till både mekaniska förluster och en komplikation av utformningen av motorn som helhet. Vi såg alla en och samma bild i fysikens experiment: läraren tar en permanent magnet och börjar flytta den fram och tillbaka i induktorn. I det här fallet visas spänning vid spolens terminaler. Med den skapade designen av en i grunden ny typ av elektriska generatorer ger vi möjligheten att använda fram- och återgående rörelse för att generera elektrisk ström utan mellanliggande omvandlingar till roterande rörelse.

I den linjära generatorn som utvecklats av oss (nedan kallad LG), i stället för cylinderkåporna, är två externa kolvar installerade, som är stelt fixerade till varandra. Denna tekniska lösning beror på flera faktorer, som vi kommer att diskutera nedan.

I traditionella motorer i cylindrar under bränsleförbränning börjar kolven, från det uppkommande gastrycket, röra sig i en riktning, men enligt tröghetslagarna börjar själva cylindern också röra sig i motsatt riktning. Därför åtföljs driften av förbränningsmotorer alltid av vibrationer. För att släcka det används komplexa tekniska metoder, vilket leder till en ökning av kostnaden för motorproduktion. Till exempel, för att dämpa vibrationer när vevaxeln roterar, installeras ytterligare kompensationsvikter på den, vilket leder till en ökning av vevaxelns massa. Idag är cirka 40 % av en vevaxel massa kompensationsvikter.

Låt oss nu återgå till den utvecklade LG-designen. Vi använder direkt kolvarnas framåtrörelse för att generera en elektrisk ström. Om vi betraktar det schematiska diagrammet kan vi bestämma att två inre kolvar är anslutna till varandra med en styv anslutning och två externa på samma sätt. Vad ger det oss?

Först och viktigast av allt, en radikal förenkling av motordesignen. Denna motor har inga delar som vevaxel, kamaxel, vevaxel-till-kamaxel transmission, insugs- och avgasventiler. Genom att förenkla designen reduceras kostnaden för motorn drastiskt.

Andra. Kombinationen av två interna kolvar och två externa kolvar som föreslagits av oss ger oss en nästan fullständig frånvaro av vibrationer under driften av denna LG. Hur går det till? Antag att bränsleförbränning sker i en av cylindrarna, då kommer luften eller bränsleblandningen samtidigt att komprimeras i den andra. I det här fallet rör sig de inre kolvarna till exempel åt höger, sedan flyttas de yttre kolvarna åt vänster. Om massan av de externa kolvarna är lika med massan av de inre kolvarna, kommer tröghetskrafterna som uppstår från kolvarnas rörelse att kompenseras ömsesidigt och kommer inte att överföras till motorkroppen. Detta gör det möjligt att installera denna LG på en ultralätt grund och överge alla vibrationsdämpande enheter. Vilket återigen leder till en minskning av kostnaden för generatorn.

Tredje. Låt oss säga att vi tog en traditionell motor och satte den i drift. Den kommer att ha en viss vevaxelhastighet, som kommer att bestämmas av frekvensen av kolvslaget i cylindern. Nu ska vi ta vår LH och ställa in den på samma slaghastighet för kolven i cylindern som för en traditionell motor. Samtidigt kommer gasernas expansionshastighet i LG-cylindern att vara dubbelt så stor som själva expansionskammaren, jämfört med en traditionell motor, och det ger oss, förenklat, möjligheten att ta mer energi från gaser., vilket kommer att leda till en ökning av den totala effektiviteten hos LG …

Efter att ha utfört teoretiska beräkningar fick vi följande indikatorer

• Kolvslaghastighet = 500
• Cylinderdiameter = 372 mm
• Kolvslag = 439mm
• Full längd ЛГ = 6000mm
• Full bredd och höjd ЛГ = 1000mm
• Indikatoreffektivitet = 51,38 %
• Effektiv effektivitet = 49,85 %
• Bränsleförbrukning = 171,3 gr / (kWatt * timme)
• Effekt = 1000 kWatt

Alla beräkningar utfördes vid ett laddtryck = 0,11 Mpa (milt uttryckt från en hushållsfön). Om en extra gasturbin är installerad på generatorn, kan generatoreffekten ökas utan att öka de geometriska dimensionerna

Men även med detta visade sig effektiviteten hos LG vara mycket imponerande. Som jämförelse överstiger den genomsnittliga effektiviteten för moderna bilmotorer inte 40%, och endast marina långtaktsmotorer, där kolvslaget i cylindern är cirka 2,0 - 2,5 meter !!!, närmar sig effektivitetsindikatorn på 45-50 %.

Som du kan se från dessa beräkningar har den föreslagna LG en långsträckt cylindrisk form. Förhållandet mellan LG:ns längd och dess diameter är 6 till 1tse. Vissa kanske säger att detta är hans stora nackdel. I vissa fall, ja. Men låt oss tänka som ingenjörer.

Tänk på en vanlig bil, eller snarare dess motor och dess driftlägen. Vi kör genom staden med en hastighet av 60 km i timmen (i de flesta fall är detta den högsta tillåtna hastigheten i staden). Vad har vi i en traditionell motor med detta? Och vi har det faktum att det fungerar minst hälften av den projicerade effekten. Vem vet, ja, och vem vet inte, vi ska nu berätta för dem en underbar sak. Eftersom beräkningen av processerna inuti cylindern är en ganska svår uppgift, och driftsparametrarna vid olika motorlägen kan skilja sig ganska avsevärt, i de flesta fall motordesignen (vilket betyder absolut alla indikatorer, såsom diametrarna på intaget och avgasventiler, volymen av tillförd luft, dess temperatur, etc.) och dess effektivitet beräknas vid drift i nominellt läge. Detta innebär att motorns maximala verkningsgrad endast uppnås när den körs i nominellt läge. I alla andra fall, såsom delbelastning eller överbelastning, är motorns verkningsgrad alltid mindre än den maximalt möjliga. Vår LG saknar inte heller denna nackdel. MEN. Men vi föreslår att inte installera en LG i bilen, utan till exempel två. Låt oss säga att vi behöver 70 kW effekt för att flytta bilen i maximal hastighet. Vi kommer att leverera två LG:er på 35 kW effekt till bilen. Vad kommer det att ge oss? Och detta kommer att ge oss det faktum att när vi kör i staden kan vi bara använda en LH, och den andra kommer att stängas av. Detta kommer att leda till att LG kommer att fungera i det nominella läget när du kör i staden och kommer att ha maximal effektivitet. Och detta är en minskning av bensinförbrukningen i stadscykeln. Plus, om en LH misslyckas, har vi en andra LH. Ja, du kommer inte att åka i högsta hastighet, men du kommer åtminstone att kunna ta dig till närmaste servicecenter utan hjälp av bärgningsbilar. Jag kommer inte att beskriva alla fördelarna med en sådan layout, de flesta bilister kommer omedelbart att förstå vad det handlar om. Men jag skulle vilja påpeka att traditionella motorer inte tillåter en dubbel layout på grund av deras storlek och indikatorer på motormassan till den genererade effekten (den så kallade specifika vikten). Och vår LG tillåter det.

För tillfället har vi redan två LH-modeller. Vi samlade så att säga den första modellen och det vi hittade under fötterna – från cylindrar och kolvar till mopeder. Som ett resultat körde vi den inte på bränsle, men vi var säkra på att det inte fanns någon vibration. Testerna utfördes med tryckluft och fjädrar i rören användes som synkronisatorer. Du kan se en video om detta i den här videon:

Nu har vi nästan avslutat den andra modellen, vars detaljer skapades helt från 0 enligt våra ritningar. Jag hoppas att vi till hösten 2013 kommer att slutföra monteringen och kunna demonstrera en fungerande LG, såväl som dess verkliga egenskaper.

Vi försökte intressera många företag för vår utveckling. Vi kontaktade olika bilfabriker i Ukraina och Ryssland. Men i de flesta fall har vi hört sådana ord att tanken är klass, men den här motorn kommer inte att gå sönder, säger de, var ska vi göra vinst om vi inte behöver tillverka reservdelar till den, och produktionen måste göras om, och det här är pengar. Det är synd för hemlandet. Genom att släppa en sådan LG kan Ryssland bli ledande inom motorbygge inom några år. Och så fortsätter vi att köpa utländska bilar och höja ekonomin och ge jobb till människor som inte är i vårt land. Jag kan med säkerhet säga att framtiden för motorbyggande ligger hos linjära maskiner. Nu, i vissa länder, utvecklas olika linjärmotorer aktivt: i Australien - PemPec Motors, i England - Libertine FPE Limited (videopresentation), i Tjeckien - Tjeckiens tekniska universitet (projektplats), i USA - The Automotive Propulsion Control Laboratory (APCL) … Ögonblicket har kommit att den som reste sig först fick sina tofflor. Nu kan vi äntligen bli först på detta område, eftersom vår linjärgeneratordesign är mycket bättre än alla ovanstående, både när det gäller design och drift.

Arbetet med LG började redan 2008. Men på grund av den enorma kostnaden för att beställa delar i ett enda exemplar, utförs de till denna dag. Under denna tid har designen ändrats flera gånger. Till exempel har vi idag övergett den mekaniska synkronisatorn mellan de externa och interna kolvarna och tillhandahållit synkronisering endast på grund av motståndet mot rörelsen hos kolvarna som skapas av spolarna när strömmen injiceras i dem. När du skapar delar för LG kan du också initialt lägga möjligheten att ändra volymen på kompressionskammaren, och detta kommer att leda till att LG inom några timmar, utan att ändra designen, kan överföras från arbetet på bensin, till exempel, för att arbeta med alkohol eller olja (i traditionella motorer, om motorn utvecklades för bensin, är det omöjligt att överföra det till ett mer trögflytande bränsle, främst på grund av den fasta volymen av kompressionskammaren). Några andra småsaker har utvecklats som gör att du kan bli av med några av nackdelarna med denna LH. Tyvärr, i vår värld av handel, där alla idéer stjäls på ett ögonblick, kan vi inte berätta om alla nyanser av designen.

Om någon ändå är intresserad av produktionen av denna LG, så är här kontakterna för kommunikation med en av författarna till denna skapelse.

: oleg_goodzon

:

: 394774068

: +380966912777

Med vänliga hälsningar, Oleg Gunyakov och Vladimir Kuznetsov.