ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

«Производство реактивных двигателей вакуумного принципа действия».

Рекомендуемая область пременения

- Железнодорожный транспорт – может быть использован как тяговый реактивный двигатель;
- Большая и малая авиация;
- Воздушный, водный и наземный транспорт;

Назначение, цели и задачи проекта

Назначение проекта – создать новый вид реактивных  двигателей вакуумного принципа действия для  наиболее эффективного применения  в любом виде транспорта, а также  на электростанциях, причем с использованием   инновационных   высокоэффективных технологий.

Цель проекта – организация производства   реактивного двигателя вакуумного принципа действия с высоким коэффициентом использования энергии «тепла»  и одновременно  энергии «холода», т.е. атмосферного воздуха.

Задача проекта – разработка реактивного двигателя  вакуумного принципа действия  надежного в эксплуатации, долговечного, высокой производительности работы воздушной турбины и реактивного двигателя в целом, с  высоким коэффициентом  использования энергии «тепла» с использованием энергии «холода»,  поступающей  из воздушной атмосферы.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

Известные  в России и за рубежом  реактивные двигатели   (по результатам патентных исследований), относятся к двигателям прямого принципа действия (Германия: патент № 4127994, 4139338, Франция: патент № 2648517, Россия: патенты №№ 2187011, 93052921, 2125659, 2027045). Конструкции известных реактивных двигателей    имеют несколько  камер сгорания с лопастями, турбину, компрессор, сопло,  систему регулирования подачи топлива и воздуха в камеры сгорания,  систему зажигания,  систему запуска двигателя и систему управления,  между камерами  сгорания и реактивным соплом расположен сложный  турбокомпрессорный агрегат газового компрессора, который в процессе прохождения газа высокой температуры обжигает  лопатки турбины, тем самым, сдерживает возможность полного использования газа в камере сгорания. Известные реактивные двигатели  конструктивно сложны и трудоемки и  не позволяют получить высокий коэффициент полезного использования энергии «тепла».

        В связи с чем, вновь разработанным проектом  решена проблема возможности  обеспечения постоянной циркуляции воздуха внутри корпуса двигателя и непрерывное всасывание воздуха из атмосферы, тем самым достигается высокий  коэффициент использования энергии «тепла» с использованием энергии «холода», т.е. атмосферного воздуха.

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

Предлагаемая конструкция  реактивного двигателя вакуумного принципа действия содержит корпус, воздухозаборник, одну рабочую камеру сгорания, турбину, компрессор, сопло,  устройство преобразования энергии и устройство преобразования жидкого топлива в газообразное состояние. Устройство преобразования жидкого топлива в газообразное состояние  выполнено в виде запальника, в удлиненной части которого установлен прибор подготовки топлива и топливные форсунки для подачи газообразного топлива в рабочую камеру сгорания. Камера сгорания имеет входное  устройство  с диффузором, жаровую часть со свечами зажигания, имеющую заданный объем для возможности круговых движений воздуха и увеличения скорости его потока, и выходную сужающуюся часть,   входящую  в устройство преобразования энергии, последнее  выполнено в виде  нескольких последовательно расположенных и входящих друг в друга с зазорами цилиндрических труб всасывающего принципа действия. Цилиндрические трубы жестко соединены между собой направляющими пластинами, образующими воздушные щели-каналы с заданной площадью сечения для возможности движения по ним атмосферного  воздуха. Кроме того, цилиндрические трубы имеют разные диаметры отверстий с увеличением диаметра отверстий последующих труб по отношению к диаметру отверстий предыдущих труб для создания инерционного прямолинейно направленного движения газовоздушной массы в смесительную камеру и реактивное сопло.  С другой стороны корпуса двигателя расположена вакуумная камера, с противоположной стороны которой  плотно прилегает полусфера с отверстиями, в которые входят всасывающие воздуховодные трубы,соединяющие  устройство преобразования энергии с вакуумной камерой,  во внутренней ее оболочке перед устройством преобразования  жидкого топлива установлен осевой воздушный компрессор, на одной оси с которым  на входе воздухозаборника установлена воздушная турбина.

                                       Принцип работы.

Для запуска  двигателя в работу подается электрическое питание на станцию  электронного управления. Включается напряжение  на генератор электрического тока, работающий в данном случае в качестве стартера.  Стартер раскручивает  топливный насос, воздушную турбину и осевой воздушный  компрессор, в результате лопасти вентилятора  осевой воздушной турбины нагнетают воздух в осевой воздушный компрессор. Воздух из атмосферы нагнетается по воздуховодным трубам и одновременно   нагнетается в кожух рабочей камеры сгорания и в диффузор входной части рабочей камеры сгорания,  при этом за счет диффузора увеличивается  масса воздуха и давление в рабочей камере сгорания.  Одновременно воздух подается  по воздуховодной трубе во входную часть запальника, внутри которого воздух приобретает круговое вращательное движение, уплотняется на его стенках, в центре  воздушного вихря плотность воздуха уменьшается и  жидкое топливо подается непрерывно под давлением в камеру сгорания запальника, распыляется в нем форсункой. Затем подается напряжение на свечи запальника и искра зажигания воспламеняет топливную смесь в устройстве преобразования жидкого топлива в газообразное состояние. Жидкое топливо в распыленном виде  подается в газовый тракт  удлиненной горловины запальника.  Топливо  прогревается в обогащенном газовом потоке, испаряется до парогазообразования и затем поступает в рабочую камеру сгорания. Далее воздушный поток переходит  в жаровую часть рабочей камеры сгорания, где в ее заданном объеме  происходит круговое  движение воздуха и увеличение скорости его потока.  В вихревом движении смешиваются  воздух с газообразным топливом и в рабочей камере сгорания  образуется газовоздушная смесь, которая воспламеняется  от температуры газа запальника  или свечей зажигания рабочей камеры сгорания на период запуска двигателя. Реакция горения в рабочей камере сгорания  в ее опальной жаровой части идет интенсивно, в результате чего газообразное топливо с воздухом сгорает мгновенно и полно с выделением высокой температуры,  которая с увеличенной плотностью и увеличенным давлением выходит через сужающуюся часть рабочей камеры сгорания (конфузор)  в ее удлиненную горловину, в которой кинетическая энергия движения потока газа достигает сверхзвуковой инерционной скорости и газовый  поток получает направленное  движение по цилиндрическим трубам устройства преобразования энергии. Скорость газо-воздушного потока, проходящего  по цилиндрическим трубам достигает сверхзвуковой скорости.  В щелях устройства преобразования  создается разреженная зона и происходит всасывание воздуха из  всасывающих воздуховодных труб, входящих в отверстия полусферы вакуумной камеры  и происходит нагнетание воздуха в смесительную  камеру, а затем в расширительную часть реактивного сопла, где происходит мгновенное падение ее плотности и давления, что  способствует увеличению  всасывающего из атмосферы воздуха в воздуховодные трубы и вакуумную камеру через  конусное устройство воздухозаборника.  При расширении газо-воздушной массы в реактивном сопле появляется разница между давлением в рабочей камере сгорания и давлением в расширительной части реактивного сопла, в результате разности этих давлений увеличивается реактивная тяга двигателя, положительно влияющая на производительность работы устройства преобразования энергии.

        Таким образом,  реактивный двигатель работает в постоянно стабильном режиме, обеспечивающем постоянную циркуляцию воздуха внутри корпуса двигателя и непрерывное всасывание воздуха из атмосферы, за счет чего достигается высокий коэффициент использования энергии «тепла» за счет расширения, нагнетания и преобразования энергии «тепла»  с использованием энергии «холода», т.е. атмосферного воздуха.

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

 В реактивном двигателе используется новый метод инновационной   технологии нагнетания и преобразование энергии «тепла»  с использованием энергии «холода».   Технология использования преобразованной энергии открывает  новое направление в создании  теплового реактивного двигателя. В  технологическом   процессе работы расширения газа и газовоздушной массы  устройства преобразования энергии, в воздушных щелях которого происходит разряжение,  создаются предпосылки вакуумной зоны.  Вся полученная энергия высокой температуры газа камеры сгорания  поступает в устройство преобразования энергии.  В  воздушных  щелях  цилиндрических труб происходит расширение газа и газовоздушной массы, за счет чего масса рабочего тела увеличивается  более чем 7 – 12 раз. За счет постоянной  циркуляции воздуха внутри корпуса двигателя и непрерывного всасывания воздуха из атмосферы, постоянно используется вся тепловая энергия камеры сгорания, т.е. коэффициент использования  «тепла» составляет около 100%. За счет того, что воздушная турбина расположена на входе воздухозаборника перед осевым воздушным компрессором, обеспечена надежная его защита  от воздействия на его лопасти газов высокой температуры, тем самым повышается долговечность реактивного двигателя. За счет разности давлений в рабочей камере сгорания и в реактивном сопле, возникшей в результате расширения газо-воздушной массы, повышается  производительность работы воздушной турбины, увеличивается реактивная тяга, положительно влияющая на производительность работы устройства преобразования энергии.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

Высокая производительность. Предлагаемый реактивный двигатель работает в постоянно действующем стабильном режиме, обеспечивающем  непрерывную  циркуляцию воздуха внутри корпуса двигателя, а в совокупности с  постоянным  поступлением  воздуха из атмосферы,  достигается 100% коэффициент использования энергии «тепла»,  за счет  чего,   в 2-3 раза  увеличивается   производительность всей реактивной установки.

 Экономичность установки. Реактивный двигатель по сравнению с известными в мировой практике  аналогами, имеет конструктивно упрощенную  и,  примерно,  на 50-70% экономичную конструкцию, так как  на 50-60% увеличивается коэффициент  полезного использования энергии тепла камеры сгорания,  в два-три  раза  увеличивается удельная мощность  реактивного двигателя, за счет чего обеспечивается надежная, безопасная и долговечная его  работа.

Экология. В реактивном двигателе весь технологический процесс  расширения, нагнетания и преобразования энергии «тепла» с использованием энергии «холода», а также процесс сгорания топлива, происходит внутри установки,  за счет чего улучшается экология

Новые потребительские свойства продукции

- снижение металлоемкости на 5-10%;
- простота конструкции;
- экономичность;
- долговечность конструкции;

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Реактивный двигатель в целом и его конструктивные элементы изготовлены из материала, соответствующего государственным стандартам.

Стадия и уровень разработки

Реактивный двигатель находится на стадии научно-исследовательской работы /НИР/ и технологических исследований.
Актуален. Отвечает требованиям настоящего времени.

Предлагаемые инвестиции

50 млн. руб.

Рынки сбыта

- на российский рынок проект может быть представлен как конструкция в целом;
- внутри государства в неограниченных объемах;
- в любых районах России, независимо от природных условий.

Возможность и эффективность импортозамещения

В связи с тем, что за рубежом имеются реактивные двигатели только прямого принципа действия, импортозамещение возможно и целесообразно на реактивные двигатели вакуумного принципа действия, так как они наиболее эффективны.

Возможность выхода на мировой рынок

Срок окупаемости (в месяцах)

24

Дата поступления материала

29.10.2007