Турбина Тесла внутреннего сгорания.


Смотрите так же - Дисковая турбина с четырьмя соплами..

Далее, пойдет речь об использовании турбины Тесла в качестве РДВС (роторного двигателя внутреннего сгорания). Именно эту цель я преследую. В общем виде реализация этой идеи выглядит следующем образом: к соплу турбины крепится камера сгорания, которая имеет свечу зажигания, окно подачи топлива и окно для подачи воздуха. Окна снабжается створчатыми клапанами Тесла, которые не имеет движущихся частей. Думаю, несколько слов об этом, на мой взгляд, интереснейшем изобретении будут не лишними. Тем более, без понимания принципа работы створчатого клапана, будет трудно понять работу устройства в целом. На рисунке ниже схематически изображен створчатый клапан, который имеет корпус 1, группу полостей 2, имеющих определенную форму, и расположенных напротив друг друга с определенным смещением, посредством которых, поток разворачивается на 180?, группу створок 3, служащих для разделения потока. А так же входной и выходной штуцеры 4,5, соответственно.

Створчатый клапан Тесла. Чертеж.
Оригинальное изображение.

Створчатый клапан Тесла. 3D модель.
3D модель (большинство створок не показано)

Основная идея этого устройства заключается в разделении потока и перенаправлении одной его части навстречу другой. Хорошее клапанное действие это устройство может обеспечить только в импульсном режиме. На рисунке пунктирными стрелками показано, как будет проходить поток 7 с разных сторон клапана. Понятно, что когда поток проходит от штуцера 5 к штуцеру 4, сопротивление его движению – минимально. Поток отклоняется не более чем на 10-12?. Но если поток движется в обратном направлении, от 4 к 5 – сопротивление увеличивается на несколько порядков, за счет внезапных изменений направления и скорости. Чем внезапнее и сильнее растет давление, тем лучше клапанный эффект. Теме створчатого клапана посвящена отдельная статья Итак, вернемся к основной теме. Сам Н. Тесла видел реализацию данного проекта следующим образом (цитата из патента №1329559):

Турбина Тесла внутреннего сгорания

«Чертеж вертикальное поперечное сечение турбины, любого типа, данном случае изобретенную описанную мной и, надеюсь, которая станет обычной инженеров. Установленный ротор 21 состоит плоских пластин, которые приводятся движение рабочей жидкостью, входящей систему тангенциально периферии покидая центре. Такая машина – термодинамический трансформатор мощности, отличный от любых первичных двигателей. Как показывает практика, каждый отдельный диск ротора способен выполнять также много работы, как целое лопастное колесо. Кроме того, имеет ряд других преимуществ, что делает ее особенно применимой для работы качестве двигателя внутреннего Можно использовать различные решения, но самый простой и наиболее прямой способ, которого мне известен, показан здесь. Ссылаясь опять на чертеж, верхней части корпуса турбины 22 закреплена центральная 23, 24, из формируется камера сгорания. Чтобы не допустить чрезмерного используется дополнительная полость 25 вокруг сгорания, в которой циркулирует охлаждающая жидкость, водяной впрыск, если эти средства нежелательны, может быть использовано воздушное охлаждение, это все тем сильнее необходимо, чем выше используемые температуры. Верхняя часть камеры сгорания закрыта пластиной 26 с устройством получения искры или специальным проводом нагрева 27, по сторонам подсоединены два створчатых клапана 5, связанные с центральной камерой 24. Один из них, нормально, открыт в атмосферу, а другой подсоединен к источнику топлива через газопровод 28. Низ камеры сгорания заканчивается соответствующим соплом 29, которое состоит из разделенных частей жаропрочного материала. Для регулировки поступления взрывных компонентов и гарантии правильной смеси воздуха и газа каналы снабжены, соответственно, вентилями 30 и 31. Выходные окна 32 ротора должны быть связаны с вентилятором, предпочтительно расположенном на том же валу и имеющем любую подходящую конструкцию. Его использование, в любом случае выгодно, но не обязательно, всасывание производится и ротором турбины, что достаточно для обеспечения надлежащей работы. Эта деталь упущена из чертежа как несущественная для понимания. Но несколько слов необходимо сказать для пояснения режимов работы. Когда воздушный клапан 30 открыт искрение устанавливается поперек клемм 27, газ поступает, медленно смешиваясь в камере 24 , достигая критического состояния, и воспламеняется. Оба канала работают по отношению к утечке, как закрытые клапаны, продукты сгорания выходят через сопло 29, получая большую скорость и, сообщая импульс ротору 21, запуская его в движение. После утихания взрыва, давление в камере падает ниже атмосферного, посредством насосного действия ротора или вентилятора, и новая смесь поступает в камеру, отчищая полость и каналы, которая детонирует как и ранее, и так далее. При этом непрерывные импульсы движения жидкости производят почти непрерывное вращательное усилие. Через короткий промежуток времени камера нагревается настолько, что воспламеняющие устройство может быть отключено без изменения установленного режима. Описанный выше способ имеет недостаток - при старте турбины необходимо использование чрезмерно большой камеры сгорания, которая не желательна с точки зрения экономичности. Это не только влечет за собой увеличение потерь тепла, но и при этом взрывы не могут следовать один за другим с такой скоростью, какая необходима для обеспечения наилучшего клапанного действия. Для небольшой камеры необходимы дополнительные средства для старта, например сжатый воздух, что позволит получить очень высокую скорость последовательности взрывов. Частота будет тем большей, чем сильнее всасывание, и возможно, при определенных условиях, получить сотни и даже тысячи за секунду. Вместо одной может быть использовано несколько камер для целей охлаждения, а также для увеличения числа действующих импульсов и отдачи машины. Устройство, показанное на чертеже, обладает преимуществами высокой простоты, точности и надежности, там нет компрессора, лопастей или сложных клапанных механизмов. Оно также позволяет, с использованием различных дополнений, использовать разные виды топлива и получить автономный, мощный, легкий и компактный двигатель внутреннего сгорания для общей работы. Когда достижение высокой эффективности – основная цель, например, в машинах больших размеров, взрывные компоненты должны поставляться под высоким давлением, а также должно быть создано поддержание вакуума на выпуске. Такое устройство вполне обычно и просто применимо к этим улучшениям, поэтому я не буду подробнее останавливаться на этом».
Этой цитатой я хочу сказать, что у меня нет не единого сомнения, в осуществимости данного проекта. Сама по себе турбина, как устройство, имеет очень высокую эффективность, и не требует сложных доработок. Используя современные материалы и высокоточные методы обработки, в сочетании с современными методами сжигания топлива можно добиться огромных результатов. С помощью электронных систем управления можно будет добиться максимальной эффективности, и экономичности. Конечно, для более полного изучения происходящих процессов нужно провести немало испытаний и тестов, но, в общем, эта турбина может заменить поршневой ДВС. Преимущества данного устройства неоспоримы: простота конструкции, малый вес, высокая эффективность, возможность использования разных видов топлива. Для примера ниже приведу некоторые цифры. В начале 20го века экспериментальная турбина Теслы весом примерно 20кг развивала мощность 110л.с. на 9000об.\мин. И это, естественно, не придел. По словам Н.Теслы, мощность этого типа турбины ограничивается лишь характеристиками материалов, и может достигать огромной величины, механический КПД этой турбины достигает 95%. А отношение мощности к единице веса просто ошеломляющие – 5,5л.с./кг., и это при использовании старых технологий! Однако, не путайте КПД преобразования кинетической энергии потока, с КПД процесса сжигания топлива. Думаю, что общий КПД может достичь 70-80%, от таких показателей далеки даже самые лучшие дизели.
Надеюсь, что мне удалось поверхностно познакомить вас с этим изобретением, и подогреть интерес к данной теме.

Итак - к делу.
Имея готовую турбину, мне осталось сделать несколько дополнений, а именно - камеру сгорания, створчатые клапаны, систему зажигания, и систему подачи топлива. Так же нужно было бы сделать систему охлаждения, но для кратковременных тестов можно пока обойтись без нее. Итак, по очереди.

Вихревая камера сгорания.
Камера сгорания состоит из двух частей, непосредственно камеры и крышки. Крышка приваривается наглухо.
Камера сгорания

Камера сгорания

Камера выполнена из обычной стали (в целях экономии средств), толщина стенки 8мм. Внешний диаметр – 90мм, внутренний 70мм. Угол уклона на конусе - 45˚. Объем – 150см3.
Диаметр соплового отверстия – 10мм. Резьба в месте соединения с турбиной – М20. По внешней поверхности нарезаны радиальные канавки для лучшего охлаждения. Как видно на фото, камера имеет форму цилиндра, переходящего в конус. В центре крышки имеется резьбовое отверстие для крепления свечи зажигания. Штуцеры для клапанов сделаны по касательной в одинаковом направлении, благодаря чему внутри камеры создается вихрь из топливно-воздушной  смеси (ТВС), это сделано для более качественного и полного наполнения камеры, попадая в камеру, ТВС проходит более длинный путь до контакта с искрой. За счет чего и достигается этот эффект. Камера крепится к турбине резьбовым соединением, через уплотнительные шайбы. В процессе работы камера сгорания нагревается до 400˚-500˚С.
Как показали первые запуски, вихревая КС - не самый лучший вариант. Возможно эта идея и не лишена смысла, но на данный момент я не располагаю необходимыми знаниями, что заставить эту удею работать. Пришлось сделать еще две камеры сгорания одинаковой конструкции но разного объема. На фото ниже представлены оба образца.

Камера сгорания


Большая камера.




Малая камера с клапанами и свечёй зажигания.

Итак, новая КС больше похожа на вариант, описаный в патенте Тесла. Такая форма камеры на практике показал значительно более стабильную работу, в отличии от вихревой, в которой мне так и не удалось добиться стабильного импульсного горения. Как видно из фотографий, камера имеет 6 резьбовых отверстий, это сделано для того, что бы дать возможность поэксперементировать. Два отверстия предназначены для разного положения свечи зажигания, или использования двух свечей одновременно. Еще 4 отверстия предназначены для клапанов Тесла, можно вкрутьть сразу все 4 клапана (изначально было изготовлено два длинных клапна, но в ходе эксперементов выяснилось, что такая длина не оправдана, так как клапан и при половинной длине прекрасно справляется со соей задачей, а так же была необходимость в бОльшем проходном сечении для подачи воздуха в камеру сгорания для повышения частоты импульсов, по этому было решено распелить клапана пополам, итого вышло 4 клапана), либо регулировать их количество от одного до четырех.

Створчатые клапаны.
Более подробно о створчатом клапане смотрите здесь.
Выше об этом было сказано достаточно, для поверхностного понимания принципов его работы.

Система зажигания.
Система зажигания реализована на данный момент следующим образом (схема взята с http://www.high.h1.ru/energy/hv/3/index.htm):
Схема зажигания
Диммер (регулятор освещенности) используется для прерывания тока в первичной обмотке. Это не регулятор мощности! Диммер - импульсный генератор. Вращением его переменного резистора можно изменять скважность выходных импульсов. Таким образом в "стандартном" включении можно изменять яркость свечения лампы накаливания. Данная схема без диммера работать не будет. Если у Вас нет возможности приобрести готовый прибор (он продается в хозяйственных магазинах и стоит около 60-70грн) - диммер можно собрать самому. Ищите в Интернете схемы с названиями вроде "Тиристорный регулятор освещенности" - это и есть диммер. Конденсатор 3uF на 350V. (нужно подбирать - если катушка во время работы сильно нагревается - уменьшите емкость, если не нагревается - для увеличения мощности можно увеличить емкость конденсатора).

Система подачи топлива.
В качестве топлива, было решено использовать пропан. Я использую газовый баллон объемом 5л. Газ подается в топливную систему через редуктор, который позволяет регулировать подачу газа. Топливная система состоит из основного шланга, тройника, двух кранов со шлангами, на концах которых закреплены газовые штуцеры. Газовые штуцеры фиксируются в воздуховодах. Воздуховоды закреплены на входных штуцерах створчатых клапанов посредством хомутов. Так как проходное сечение клапанов получилось не большим, именно такая компоновка (подача ТВС одновременно через оба клапана) обеспечивает достаточное сечение для своевременного наполнения камеры сгорания смесью. Для наполнения камеры сгорания ТВС используется центробежный насос. На видео видны вышеописанные элементы:


Конструкция.
Для того, что бы все выше описанное собрать, пришлось немного дополнить конструкцию турбины. Дополнение состояло в приваривании к выхлопным отверстиям турбины отводов в 90˚, с соединением типа «американка». Так же, пришлось сварить цилиндр диаметром, равным внешнему диаметру корпуса насоса, что бы можно было его вставить в цилиндр. Одна торцевая сторона цилиндра наглухо заваривается, во вторую вставляется насос. Место крепления промазывается высокотемпературным герметиком и фиксируется хомутом. В цилиндре сделано два отверстия по бокам, к которым тоже приварены два отвода 90° с креплением типа "американка". Посредством этих креплений, турбина соединяется с насосом. Объем цилиндра является небольшим вакуумным конденсатором. Выглядит это следующим образом:
Вакуумный насос и крепления

Вакуумный насос и крепления
Цилиндр с насосом и отводами (хомут не одет).


Вакуумный насос и турбина Тесла

Вакуумный насос и турбина Тесла

Вакуумный насос и турбина Тесла
Конструкция в сборе.

Процесс работы.
В принципе, процесс работы турбины не сильно отличается от описанного в патенте, за исключением принудительного всасывания топливно-воздушной смеси. Свеча зажигания работает постоянно. Насос всасывает смесь, как только концентрация смеси в камере достигает критического уровня, происходит воспламенение. Давление в камере сгорания резко повышается, газ под давлением попадает в сопло, где получает дополнительное ускорение, и попадает на диски турбины, увлекая их за собой. Как только давление в камере достигает атмосферного, процесс повторяется. Частота импульсов, в данном случае, зависит от объема камеры сгорания и скорости ее наполнения смесью. Для эффективной работы турбины и створчатых клапанов частота импульсов должна быть как можно выше, а давление в камере при воспламенении – как можно больше. Для достижения этих условий, ТВС в камере нужно сжимать. Эти же условия обеспечивают экономичность расхода топлива и повышение мощности турбины. Для всасывания смеси в камеру сгорания используется центробежный насос от моющего пылесоса, понятно, что в данном случае сжатия ТВС не происходит. Всасывание регулируется с помощью электронного регулятора мощности двигателя. В патенте для этих целей предусматривались два пропеллера, или крыльчатки на валу, в местах выхода отработанных газов. Так как в моей конструкции это не было предусмотрено, пришлось выходить из положения иначе. Насос установлен в выхлопной системе турбины. Это позволяет обеспечить всасывание ТВС в камеру сгорания, а так же обеспечить небольшое разряжение в корпусе турбины, что уменьшает сопротивление и увеличивает скорость истечения газа из сопла. Независимое от оборотов турбины и регулируемое наполнение камеры сгорания позволяет достичь максимальной частоты и мощности импульсов в не зависимости от режима работы турбины. В данном случае режим работы напоминает работу двух вальной турбины с двумя независимыми крыльчатками, одной рабочей, и второй, вращающей компрессор. Что позволяет развивать максимальный крутящий момент на старте. Более подробно о работе и тапах газотурбинных двигателей. Подача газа регулируется редуктором. Педалью «газ» в данном случае является электронный регулятор мощности двигателя. Чем сильнее всасывание, тем быстрее наполняется камера сгорания, тем выше частота импульсов.
После проведения ряда испытаний выяснилось, что производить сжигание топлива при атмосферном давлении - не самый экономичный вариант (впрочем - это было и так понятно). Однако делать категоричные выводы пока еще рано. Причина этого заключается в моей некомпетентности в некоторых вопросах, касающихся реализации процесса сгорания. Соответственно, после повышения собственной квалификации в этом вопросе, я намерен провести повторную серию опытов, с устранением всех, допущеных мной ошибок.


Работа камеры сгорания с принудительным наддувом воздуха.

После завешения неудачных и нелишенный ошибок тестов с вакуумным насосом, было решено провести серию испытаний с принудительным наддувом и сжатием ТВС в камере сгорания. Для этого был приобретен небольшой поршневой воздушный компрессор (производительность - 200л в мин., мощность - 1,5кВт, объем рисивера - 25л, максимальное давление - 8бар (примерно 7,8ата)). В таком вареанте изменился принцип подачи топлива, а именно - сделан непосредственный впрыск. Для этого была изготовлена форсунка (вернее ее подобие :) ), форсунка вкручивалась в камеру сгорания, а в форсунку вкручивается створчатый клапан (на фото выше, в описани камеры сгорания это хорошо видно). Воздух из компрессора подается через второй клапан. Подача газа, как и в случае с вакуумным насосом, регулируется газовым редуктором, подача воздуха и давление в камере сгорания регулируется с помощью воздушного редуктороа, установленого на выходе из рисивера. В ходе испытаний выяснилось, что производительности компрессора оказалось недостаточно. При полностью наполненом рисивере с давлением 8бар, давление в камере сгорания не привышало 2бар, причем такое давлениие удается поддерживать очень короткий промежуток времени (2-5сек), после чего давление падает примерно до 1,3-1,5бар. Для сравнения - давление в цилиндре обычного ДВС при сжатии достигает 10-11бар. Но даже при давлении 1,5бар - результат оказался значительно лучшим, по сравнения с атмосферным давлением. Сжатие ТВС перед воспламенением выгодно по двум причинам: во первых - экономия топлива, так как при повышении давления воздуха, требуется меньше топлива для его сжигания, и во вторых - увеличение мощности, так как в камере содержится большее количество газа, что увеличивает мощность каждого импульса пропорционально давлению и температуре. На данный момент я воздерживаюсь от каких либо выводов, так как есть еще много проблемных моментов, который требуют своего решения. Одна из них - конструкция самой турбины (моя реализация). Вторая - грамотный подход и реализация процессов сжигания топлива. Только после устранения всех, вышеописаных труднстей, можно провести более объективные испытания, на основании которых и будут сделаны соответствующие выводы. Могу сказать лишь одно - я верю в положительный результат, тем более, что эта вера не лишена оснований. Ниже привожу видео ролики с испытаниями:




Новая серия испытаний и новое оборудование
Для дальнейших опытов с турбиной было сделано новое сопло, которое состоит из двух съемных вставок. Высота сопла составляет 3мм, ширина – 29мм (87мм2).
Дозвуковое сопло
Дозвуковое сопло
Дозвуковое сопло



Так же была сделана большая камера сгорания из 2х литрового кислородного баллона, средняя часть была вырезана, для уменьшения объема, который составляет около 1л.
Камера сгорания
Камера сгорания

В качестве нагнетателя используется центробежный вентилятор высокого давления. Вентилятор имеет мощность 250Вт (двигатель на 10000об./мин., напряжение 24В постоянного тока) и создает давление 240мм водяного столба при производительности 100м3 в час.
центробежный вентилятор высокого давления
Изначально вентилятор запитывался от двух аккумуляторов на 12В 7,2аЧ, но в дальнейшем я решил собрать блок питания, что бы не терять время на зарядку аккумуляторов. Для блока питания бык куплен понижающий трансформатор с 380В на 42В мощностью 600Вт, так как я не смог найти трансформатор с 220В на 24В с нужной мне мощностью. При подключении этого трансформатора к сети 220В на вторичной обмотке напряжение составляет 25В – как раз то, что нужно. Выпрямительная схема самая простая – диодный мост на 25А и фильтрующая емкость в виде электролита на 4700мКф 50В.
Понижающий трансформатор
Так же был куплен электронные весы-кантер, с максимальной нагрузкой 40кг и погрешностью 20г для измерения момента на валу турбины.
Электронный кантер
Для более точного и удобного измерения оборотов турбины был приобретен оптический мультифункциональный электронный тахометр.
Оптический тахометр
С новым вентилятором и соплом были проведены несколько тестовых испытаний, суть которых – выяснить работоспособность новой схемы. Ничего более я не ожидал, так как на данный момент проблема ясна – слишком маленькое проходное сечение клапанов, из-за чего не получается своевременно наполнять камеру сгорания топливной смесью. Чертежи новых клапанов уже готовы и отданы в работу, но так как работа достаточно не простая и дорогая, клапана будут готовы лишь через пару месяцев. Для сравнения, проходное сечение старого клапана - 20мм2, а нового – 226мм2. Старые клапаны можно будет использовать для подачи топлива, так как для этих целей их проходного сечения более чем достаточно.



ПуВРД в качестве камеры сгорания.


Турбокомпрессорный ПуВРД

На время производства новых клапанов я решил сделать примитивный клапанный ПуВРД, и попробовать использовать его в качестве камеры сгорания. Общее проходное сечение входных окон как раз равно общему проходному сечению новых клапанов. Это позволит более глубоко разобраться с процессами, происходящими в камере сгорания. ПуВРД был сделан из двух водопроводных сгонов диаметром 2'', муфты и контргайки, а так же конусного перехода с 2'' на 1'' и фланца для крепления к соплу турбины. Клапанная решетки была сделана в виде диска с четырьмя отверстиями по определенному радиусу, а так же одного центрального отверстия с резьбой м5 для крепления лепесткового клапана, который изготовлен из нержавеющей стали толщиной 0,2-0,3мм. Один сгон вкручивается немного более чем до половины муфты и обваривается снаружи, к торцу сгона приваривается конусный переход, к которому приваривается фланец. Клапанная решетка с лепестковыми клапанами вставляется в муфту и зажимается вторым сгоном. Второй сгон имеет приваренный фланец для крепления к вентилятору. Обороты вентилятора можно изменять с помощью тиристорного регулятора, который установлен на входе трансформатора.
Конструкция клапанного ПуВРД
Конструкция клапанного ПуВРД
Конструкция клапанного ПуВРД
Конструкция клапанного ПуВРД
Конструкция клапанного ПуВРД
Конструкция клапанного ПуВРД
Конструкция клапанного ПуВРД

Видео ролик, в котором показано и рассказано о конструкции ПуВРД-камеры:



Далее представлены 4 теста работы турбины с ПуВРД-камерой:










Результаты испытаний показали, что проходное сечение клапанной решетки получилось значительно меньше, чем я расчитывал, из-за чего проблема осталась прежней – не удается своевременно наполнять камеру сгорания топливной смесью.

Серия испытаний с новыми клапанными каналами Тесла.
Признаюсь честно, сделать турбину внутреннего сгорания оказалось значительно сложнее. Не то, что бы я этого не понимал, но все же недооценил эту задачу. Одна из главных причин, по которым эта тема создает для меня много вопросов - моя некомпетентность в предмете. Однако есть и еще одна проблема - информации на этот счет крайне мало. Так как в основном используется другой принцип сжигания топлива с традиционных газотурбинных двигателях, то и почти вся литература посвящена именно это теме. Тем не менее, путем проб и ошибок кое что начало проясняться. В первую очередь стояла задача разобраться с разными режимами импульсного горения. Как оказалось, их существует два основных вида - один - это возникновение автоколебательного процесса, который сопровождается высокой частотой и низким давлением импульсов, и второй вариант - это мощные вынужденные импульсы с гораздо низкой частотой, но с достаточно высоким давлением.
Демонстрация двух режимов работы камеры сгорания:


Как выяснилось, вариант с автоколебательным процессом не подходит, так как и мощность импульсов слишком мала, и сгорание топлива не полное. Какой именно режим в данном случае возникнет - зависит от скорости подачи воздуха и топлива, от скорости и качества смесеобразования, от объема камеры сгорания, от проходного сечения сопла, от скорости сгорания топливно-воздушной смеси, от качества искры и расположения свечи зажигания, скорее всего есть и еще что-то, мне на данный момент не известное, но то, что я перечислил - это основное. Эти условия варьируют, в зависимости от конструкции камеры сгорания и от типа ее наполнения ТВС. По аналогии с поршневым ДВС карбюраторного, или инжекторного типа, где топливо подается и смешивается во впускном коллекторе можно сделать камеру сгорания, где топливо подается в начале камеры сгорания, сразу после клапанного канала, т.е. в основной объем камеры входит уже готовая ТВС. В это случае очень важно расположение свечи зажигания. Так как камера сгорания имеет на входе расширяющийся диффузор - неизбежным следствием является возникновения завихрения в месте стыка диффузора с основной трубой камеры сгорания. Это происходит из-за разных скоростей потока, в центре скорость максимальная, а на периферии, возле стенок диффузора - минимальная. Кроме возникновения вихря, за счет торможения потока стенками, основной объем камеры сгорания наполняется не равномерно, центр - быстрее, периферия - медленнее. Как показали опыты, при использовании такой камеры сгорания, свечу зажигания нужно располагать как можно ближе к входному диффузору. Скорее всего такое расположение обуславливает специфическое наполнение КС. Когда у стенке в начале КС появляется ТВС, способная к воспламенению - остальной объем камеры уже заполнен из-за более высокой скорости в центре потока.
схема КС вышеописанного типа.
Фото реальной КС такого типа

Анимация моделированного потока газа в КС





На данном ролике подача ТВС происходит за счет принудительного всасывания на выходе турбины:


Продолжаем аналогию, на сей раз это касается системы непосредственного впрыска в цилиндры ДВС. Для непосредственного впрыска необходима специальная управляемая топливная форсунка, которая должна своевременно подать строго определенное количество топлива, и максимально распылить его в цилиндре для максимально эффективного образования ТВС. На основе такой аналогии, хоть и приближенно, можно сделать КС, в которой ТВС формируется непосредственно в основном объеме КС. В этом случае расположение свечи не столь важно, зато важно проходное сечение топливной форсунки. Свеча работает постоянно, и воспламенение ТВС произойдет в тот момент, когда соотношение топлива и воздуха достигнут критического уровня. А вот на типе топливной форсунки, и вообще, на непосредственной подаче топлива применительно к импульсной камере сгорания стоит остановиться подробнее. Сразу признаюсь, на данный момент я не проводил опытов с электромагнитной форсункой, это еще впереди. А вот с обычной форсункой - проводил. В моем случае форсункой является деталь, которая вкручивается в КС и имеет определенное проходное сечение отверстия для подачи топлива. Форсунка не управляемая, топливо(пропан) находится при постоянном избыточном давлении. Так вот, есть тонкость. В процессе наполнения воздухом в КС создается небольшое избыточное давление, по этому давление топлива в форсунке должно быть таким, что бы выдерживались два условия - достаточно качественное распыление топлива, давление не должно намного превышать давление в КС перед воспламенением. Иначе, после скачка давления в результате сгорания, топливо начнет заходить в камеру слишком рано, когда давление в КС не упало до атмосферного, или до того давления, при котором в КС начинает заходить свежая порция воздуха. Скорее всего применение электромагнитной форсунки улучшит работу КС, однако тут есть небольшие трудности.
Фото реальной КС такого типа


Мне удалось добиться более-менее стабильной работы при использовании обоих типов камер сгорания. Так же с обоими типами камер сгорания были проведены опыты с вакуумным насосом на выхлопе - так же удалось добиться стабильной работы. Однако максимальная частота, которую удалось достичь - 24-26 импульсов давления в секунду.
Фото с эпюрами частоты импульсов/
Хочу еще рассказать о частоте, и о некоторых факторах, которые непосредственно на нее влияют. Совсем недавно я был уверен, что основной фактор, влияющий на частоту - это скорость наполнения камеры сгорания топливно-воздушной смесью. Но как показала практика, это не совсем так - это лишь половина. Вторая половина - это скорость сгорания ТВС, расширения продуктов сгорания, и их выход из КС на ротор турбины через сопло...