Rus-uitvindingen - lineaire generator

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-16 16:13

Dit artikel is interessant voor "harde techneuten" - het vertelt over een alternatieve lay-out van de verbrandingsmotor. Dit is nog een bevestiging van de vindingrijkheid van de Russen: motoren van dit type - lineair - beginnen net in het buitenland te worden ontwikkeld.

Historisch gezien hebben traditionele apparaten voor het opwekken van elektrische stroom een roterende beweging gebruikt om wikkelingen in een magnetisch veld te verplaatsen. Dergelijke apparaten worden in beweging gebracht door verschillende propellers: hydroturbines, gasturbines, wind, enz. De traditionele verbrandingsmotor is ook een van de verhuizers. In dergelijke propellers ondergaat de chemische energie van de brandstof meerdere transformaties: eerst in de translatiebeweging van de zuigers, en vervolgens in de rotatiebeweging van de krukas, en dan pas in de elektrische stroom.

De noodzaak van een dergelijke transformatie leidt tot zowel mechanische verliezen als een complicatie van het ontwerp van de motor als geheel. We zagen allemaal een en hetzelfde beeld in de experimenten van de natuurkunde: de leraar neemt een permanente magneet en begint deze heen en weer te bewegen in de spoel. In dit geval verschijnt er spanning op de klemmen van de spoel. Met het gecreëerde ontwerp van een fundamenteel nieuw type elektrische generatoren, bieden we de mogelijkheid om heen en weer gaande beweging te gebruiken om elektrische stroom te genereren zonder tussentijdse omzettingen in roterende beweging.

In de door ons ontwikkelde lineaire generator (hierna LG genoemd) zijn in plaats van de cilinderdeksels twee externe zuigers gemonteerd, die vast aan elkaar zijn bevestigd. Deze technologische oplossing is te wijten aan verschillende factoren, die we hieronder zullen bespreken.

In traditionele motoren in cilinders tijdens de verbranding van brandstof begint de zuiger, door de ontstane gasdruk, in één richting te bewegen, maar volgens de traagheidswetten begint de cilinder zelf ook in de tegenovergestelde richting te bewegen. Daarom gaat de werking van verbrandingsmotoren altijd gepaard met trillingen. Om het te blussen, worden complexe technologische methoden gebruikt, wat leidt tot hogere productiekosten van motoren. Om bijvoorbeeld trillingen te dempen wanneer de krukas draait, worden er extra compensatiegewichten op geïnstalleerd, wat leidt tot een toename van de massa van de krukas. Tegenwoordig bestaat ongeveer 40% van de massa van een krukas uit compensatiegewichten.

Laten we nu terugkeren naar het ontwikkelde LG-ontwerp. We gebruiken de voorwaartse beweging van de zuigers direct om een elektrische stroom op te wekken. Als we het schematische diagram bekijken, kunnen we vaststellen dat twee interne zuigers met elkaar zijn verbonden door een starre verbinding, en twee externe op dezelfde manier. Wat levert het ons op?

Eerste en vooral een radicale vereenvoudiging van het motorontwerp. Deze motor heeft geen onderdelen zoals krukas, nokkenas, krukas-naar-nokkenas transmissie, inlaat- en uitlaatkleppen. Door het ontwerp te vereenvoudigen, worden de kosten van de motor drastisch verlaagd.

Seconde. De door ons voorgestelde combinatie van twee interne zuigers en twee externe zuigers geeft ons een bijna volledige afwezigheid van trillingen tijdens de werking van deze LG. Hoe gebeurde dit? Stel dat er brandstofverbranding plaatsvindt in een van de cilinders, dan wordt in de andere tegelijkertijd de lucht of het brandstofmengsel gecomprimeerd. In dit geval bewegen de binnenzuigers bijvoorbeeld naar rechts, dan gaan de buitenzuigers naar links. Als de massa van de externe zuigers gelijk is aan de massa van de interne zuigers, dan zullen de traagheidskrachten die voortkomen uit de beweging van de zuigers onderling worden gecompenseerd en niet worden overgedragen op het motorlichaam. Dit maakt het mogelijk om deze LG op een ultralichte ondergrond te plaatsen en eventuele trillingsdempende apparaten achterwege te laten. Wat weer leidt tot een daling van de kosten van de generator.

Derde. Laten we zeggen dat we een traditionele motor hebben genomen en in gebruik hebben genomen. Het zal een bepaalde krukassnelheid hebben, die wordt bepaald door de frequentie van de zuigerslag in de cilinder. Nu nemen we onze LH en stellen deze in op dezelfde slagfrequentie van de zuiger in de cilinder als die van een traditionele motor. Tegelijkertijd zal de uitzettingssnelheid van gassen in de LG-cilinder twee keer zo groot zijn als de expansiekamer zelf, in vergelijking met een traditionele motor, en dit geeft ons, in eenvoudige bewoordingen, de mogelijkheid om meer energie uit gassen te halen, wat zal leiden tot een verhoging van de algehele efficiëntie van de LG …

Na het uitvoeren van theoretische berekeningen, hebben we de volgende indicatoren verkregen:

• Slagfrequentie van de zuiger = 500
• Cilinderdiameter = 372 mm
• Zuigerslag = 439 mm
• Volledige lengte ЛГ = 6000 mm

• Volledige breedte en hoogte ЛГ = 1000 mm

• Indicatorefficiëntie = 51,38%
• Effectieve efficiëntie = 49,85%
• Brandstofverbruik = 171.3 gr / (kWatt * uur)
• Vermogen = 1000 kWatt

Alle berekeningen zijn uitgevoerd bij een vuldruk = 0,11 Mpa (op zijn zachtst gezegd van een huishoudföhn). Als er een extra gasturbine op de generator wordt geïnstalleerd, kan het generatorvermogen worden verhoogd zonder de geometrische afmetingen te vergroten

Maar zelfs hiermee bleek de efficiëntie van de LG erg indrukwekkend. Ter vergelijking: het gemiddelde rendement van moderne automotoren is niet hoger dan 40%, en alleen scheepsmotoren met een lange slag, waarbij de zuigerslag in de cilinder ongeveer 2,0 - 2,5 meter is !!!, benaderen de efficiëntie-indicator van 45-50 %.

Zoals je aan deze berekeningen kunt zien, heeft de voorgestelde LG een langwerpige cilindrische vorm. De verhouding tussen de lengte van de LG en de diameter is 6 tot 1tse. Sommigen zullen misschien zeggen dat dit zijn grote nadeel is. In sommige gevallen wel. Maar laten we denken als ingenieurs.

Overweeg een gewone auto, of liever de motor en de bedrijfsmodi. We rijden door de stad met een snelheid van 60 km per uur (in de meeste gevallen is dit de maximaal toegestane snelheid in de stad). Wat hebben we hiermee aan een traditionele motor? En we hebben het feit dat het minstens de helft van het geprojecteerde vermogen werkt. Wie weet, nou ja, en wie niet, we zullen ze nu iets geweldigs vertellen. Aangezien de berekening van de processen in de cilinder een nogal moeilijke taak is, en de werkingsparameters bij verschillende motormodi behoorlijk kunnen verschillen, is in de meeste gevallen het motorontwerp (wat absoluut alle indicatoren betekent, zoals de diameters van de inlaat en uitlaatkleppen, het volume van de toegevoerde lucht, de temperatuur, enz.) en de efficiëntie ervan wordt berekend bij gebruik in de nominale modus. Dit betekent dat het maximale rendement van de motor alleen wordt bereikt in de nominale modus. In alle andere gevallen, zoals deellast of overbelasting, is het rendement van de motor altijd lager dan het maximaal mogelijke. Ook onze LG is niet verstoken van dit nadeel. MAAR. Maar we stellen voor om niet één LG in de auto te installeren, maar bijvoorbeeld twee. Laten we zeggen dat we 70 kW vermogen nodig hebben om de auto op maximale snelheid te laten rijden. We gaan twee LG's van 35 kW aan de auto leveren. Wat zal het ons opleveren? En dit geeft ons het feit dat we tijdens het rijden in de stad slechts één LH kunnen gebruiken en de tweede zal worden uitgeschakeld. Dit zal ertoe leiden dat de LG in de stad in de nominale modus zal werken en de maximale efficiëntie zal hebben. En dit is een afname van het benzineverbruik in de stedelijke cyclus. En als een LH uitvalt, hebben we een tweede LH. Ja, u gaat niet op maximale snelheid, maar u kunt in ieder geval zonder de hulp van sleepwagens naar het dichtstbijzijnde servicecentrum. Ik zal niet alle voordelen van zo'n lay-out beschrijven, de meeste automobilisten zullen meteen begrijpen waar het over gaat. Maar ik wil erop wijzen dat traditionele motoren geen dubbele lay-out toestaan vanwege hun grootte en indicatoren van de motormassa tot het opgewekte vermogen (het zogenaamde soortelijk gewicht). En onze LG staat het toe.

Op dit moment hebben we al twee LH-modellen. We verzamelden als het ware het eerste model en wat we onder onze voeten vonden - van cilinders en zuigers tot bromfietsen. Daardoor reden we niet op brandstof, maar waren we er zeker van dat er geen trillingen waren. De tests werden uitgevoerd met perslucht en veren in de buizen werden gebruikt als synchronisatoren. Een video hierover kun je bekijken in deze video:

Nu zijn we bijna klaar met het tweede model, waarvan de details volledig vanaf 0 zijn gemaakt volgens onze tekeningen. Ik hoop dat we in de herfst van 2013 de montage zullen voltooien en een werkende LG kunnen demonstreren, evenals zijn echte kenmerken.

We hebben geprobeerd veel bedrijven te interesseren voor onze ontwikkeling. We hebben contact opgenomen met verschillende autofabrieken in Oekraïne en Rusland. Maar in de meeste gevallen hebben we zulke woorden gehoord dat het idee klasse is, maar deze motor zal niet kapot gaan, zeggen ze, waar zullen we winst maken als we er geen reserveonderdelen voor hoeven te produceren, en de productie moet opnieuw worden gedaan, en dit is geld. Het is een schande voor het vaderland. Door zo'n LG uit te brengen, zou Rusland binnen een paar jaar een leider kunnen worden in de motorbouw. En dus blijven we buitenlandse auto's kopen en de economie verhogen en banen geven aan mensen die niet in ons land zijn. Ik kan met zekerheid zeggen dat de toekomst van de motorbouw bij lineaire machines ligt. Nu worden in sommige landen verschillende lineaire motoren actief ontwikkeld: in Australië - PemPec Motors, in Engeland - Libertine FPE Limited (videopresentatie), in Tsjechië - Tsjechische technische universiteit (projectsite), in de VS - The Automotive Propulsion Control Laboratory (APCL) … Het moment is aangebroken dat degene die het eerst opstond zijn pantoffels kreeg. Nu kunnen we eindelijk de eerste worden op dit gebied, omdat ons ontwerp van lineaire generatoren veel beter is dan al het bovenstaande, zowel qua ontwerp als qua bediening.

Het werk aan LG begon in 2008. Maar vanwege de enorme kosten om onderdelen in één exemplaar te bestellen, worden ze tot op de dag van vandaag uitgevoerd. Gedurende deze tijd is het ontwerp verschillende keren gewijzigd. Vandaag hebben we bijvoorbeeld de mechanische synchronisatie tussen de externe en interne zuigers verlaten en hebben we alleen synchronisatie geboden vanwege de weerstand tegen de beweging van de zuigers die door de spoelen wordt gecreëerd wanneer de stroom erin wordt geïnjecteerd. Ook kunt u bij het maken van onderdelen voor de LG in eerste instantie de mogelijkheid bieden om het volume van de compressiekamer te wijzigen, en dit zal ertoe leiden dat de LG binnen een paar uur, zonder het ontwerp te veranderen, kan worden overgedragen van het werk naar benzine, bijvoorbeeld om aan alcohol of olie te werken (in traditionele motoren, als de motor is ontwikkeld voor benzine, dan is het onmogelijk om deze over te brengen naar een meer viskeuze brandstof, voornamelijk vanwege het vaste volume van de compressiekamer). Er zijn nog enkele andere kleine dingen ontwikkeld waarmee u enkele van de nadelen die inherent zijn aan deze LH kunt wegwerken. Helaas kunnen we in onze handelswereld, waar ideeën in een oogwenk worden gestolen, niet alle nuances van het ontwerp vertellen.

Mocht iemand toch interesse hebben in de productie van deze LG, dan zijn hier de contacten voor communicatie met een van de auteurs van deze creatie.

: oleg_goodzon

:

: 394774068

: +380966912777

Met vriendelijke groeten, Oleg Gunyakov en Vladimir Kuznetsov.