Не так далек тот день, когда любое судно, большое или малое, при желании, можно будет модернизировать в электрическое. Для этого достаточно будет установить подвесные гидрореактивные движители, с питанием от аккумуляторов.
Электрический водомет — это двигатель и силовая установка: два в одном устройстве проект итальянского стартапа DeepSpeed. Сконструирован он аналогично ободному двигателю: только лопасти прикреплены не к центральной ступице, а к ободу корпуса, вода же протекает через середину.
Если сравнить DeepSpeed с гребными винтами и обычными водометами, то преимущества очевидны. Во-первых, механические потери при ее работе практически сведены к нулю: нет шестерен, валов или универсальных шарниров, передающих мощность от двигателя к приводу, а только пара проводов, проводящих ток от батарей.
Во-вторых, компактный и легкий корпус, который весит всего 75 кг (без аккумуляторной батареи) занимает гораздо меньше места, чем двигатель и топливный бак. В-третьих, в отличие от гребного винта, эффективность которого снижается с увеличением скорости движения из-за кавитации и потерь, в DeepSpeed за счет мощной энергии струи повышается эффективность и энерговооруженность лодок.
DeepSpeed объединяет водометную турбину, аккумуляторную батарею и электронику управления, а также систему получения энергии на борту. Таким образом, Sealence планирует выпускать комплекты силовых установок для модернизации судов, оборудованных бензиновыми или дизельными двигателями.
Бизнес-история «гидроводомета» родилась летом 2007 года из, казалось бы, шутки. Именно тогда спортивная моторная лодка Вильяма Гоббо – нынешнего CEO и идейного лидера стартапа – вышла из строя.
Счет 20000 евро на ремонт старого 8-цилиндрового двигателя США, который пришел по электронной почте, озадачил.
«На эти деньги, — пошутил Вильям в разговоре друзьями, — я лучше установлю электродвигатель и сэкономлю на бензине».
Чуть позже, загоревшись идеей, он сделал компьютерную модель установки, а первый рабочий прототип увидел свет в 2010 году.
Но только в 2016 году идея получила научное подтверждение и стала реальной. К проекту подключился Эрнесто Беннини — один из крупнейших в мире специалистов по гидродинамике и реактивным двигателям.
Прототип DeepSpeed 2021 года похож на корпус реактивного авиационного мотора, поскольку, как и турбовентиляторный двигатель, он спроектирован, чтобы направлять воду (а не воздух) в переднюю часть, ускоряя ее через меньшее выпускное сопло. Вращающиеся лопасти одноступенчатого рабочего колеса создают тягу, обеспечивая большую скорость при меньших энергопотерях на высоких оборотах.
Чем быстрее движется лодка, тем больше воды подается в водомет, повышая его общую эффективность. Поскольку двигатель с водометным движителем расположен снаружи корпуса, а не внутри него, снижается уровень шума и вибрации, передаваемых не корпус. Кроме того, для такого устройства не требуется дополнительная система охлаждения – его эффективность обеспечивает набегающий поток воды.
Некоторые производители лодок уже рассматривают варианты установки реактивных движителей DeepSpeed на вновь разрабатываемые или на существующие конструкции лодок при их модернизации.
Amer Yachts и Scanner Marine еще в апреле 2020 объявили, что работают над установкой электрических гидроактивных двигателей DeepSpeed на их Envy 710 RIB.
Малозаметные стратегические бомбардировщики Нортроп В-2А «Спирит» на базе 509-го авиакрыла Уайтмен в Миссури https://www.taringa.net/posts/imagenes/18143532/Northrop-Grumman-B-2-Spirit-Mix-de-fotos.html
Новая силовая установка DeepSpeed DS-780 мощностью 680 л.с. и крутящим моментом 1500 Н • м.имеет пиковую мощность тяги, которая эквивалентна достаточно «прожорливому» двигателю внутреннего сгорания.
Ожидается, что модель будет максимально эффективна в диапазоне скоростей от 16 до 26 узлов на полуглиссирующих корпусах яхт.
Другая мощная, но меньшая по размерам силовая установка DS-420 предназначена для быстрых лодок с ожидаемой номинальной мощностью – 300 л.с., и крутящим моментом- 560 Н • м.
В перспективе Sealence планирует вывести на рынок полный пакет гибридных и электрических силовых установок, с модульной системой литий-ионных батарей, солнечными панелями, дизельным резервным генератором питания и расширенной линейкой движителей DeepSpeed, управляемых через Smartbox. На сегодняшний день – это лодки длиной от 9 до 24 метров.
Рассказ о проекте DeepSpeed будет неполным, если не упомянуть историю о том, как стартап нашел 3 миллионов евро инвестиций. На краудфандинговой площадке в два этапа были собраны средства необходимые для запуска стартапа.
Успех впечатляет и его легко объяснить. Итальянские инженеры представили интересный и реальный работающий проект.
Уважение вызывают научные изыскания команды, постоянное тестирование стартапа и совершенствование продукта, который выпускается частной фирмой без особой господдержки.
Гидроударные технологии
Под гидроударными технологиями следует понимать любую технологию, в которой источником движущей силы и энергии является гидравлический удар, независимо от того, осуществляется гидроудар в движущейся воде или стоячей. Спектр таких технологий очень широкий.
Военные с помощью гидравлического удара уничтожают подводные лодки противника. Рыбаки-браконьеры с помощью гидравлического удара ловят рыбу. С помощью гидравлического удара чистят трубы водоснабжения и отопления. С помощью гидроударных установок бурят водяные и нефтяные скважины, подают воду на высоту, греют воду или иные жидкости.
Но это детский лепет по сравнению с другими фантастическими возможностями гидроудара.
Так как вода на Земле является одним из самых распространённых веществ, жидким кристаллом, то уверен, что количество гидроударных технологий будет постоянно увеличиваться. Одним их первых устройств, в котором люди стали использовать гидроударную технологию стал гидротаран.
Почему гидротаран стали называть гидротараном доподлинно не известно.
Лично для меня таран ассоциируется с резким ударом, или звуком от резкого удара, которые сопровождал работу стенобитных машин в нашем далёком прошлом.
Та-рань, та-рань, та-рань… Ба-ран, ба-ран, ба-ран… Раз-два, раз-два, раз-два… Обычная череда команд, подаваемых воинам черепахи, чтобы они синхронизировали свои действия при раскачке таранного бревна.
В 1772 году англичанин Джон Уайтхёрст изобрёл и построил «пульсирующий двигатель», прообраз гидравлического тарана, и спустя три года опубликовал его описание. По идее его надо считать первооткрывателем гидроудара. Устройство Уайтхёрста управлялось вручную.
Первый автоматический гидротаранный насос изобрёл знаменитый француз Жозеф-Мишель Монгольфье совместно с Ами Арганом (A. Argand) в 1796 году. В 1797 году при помощи своего друга Мэтью Боултона Монгольфье получил британский патент на своё изобретение.
В 1816 году сыновья Монгольфье запатентовали доработанную версию этого насоса.
В США гидротаранный насос впервые запатентовали Серно (J. Cerneau) и Халлет (S.S. Hallet) в 1809 году. В 1834 году американец Строубридж (H. Strawbridge) начал производство гидротаранных насосов.
В 1930 году профессор С.Д.Чистопольский в работе «Гидравлический таран» опубликовал метод теоретического расчёта таких устройств, основанный на теории гидравлического удара, созданной профессором Н.Е.Жуковским в 1897-1898 годах.
Гидротаран (гидравлический таран) — это несложный и остроумный механизм, который, не нуждаясь в привычном нам топливном или электрическом источнике энергии и не имея иного двигателя, поднимает воду на высоту нескольких десятков метров. Энергию для подъёма воды даёт сама вода, инерция и гравитация.
Он может месяцами непрерывно работать без присмотра, регулировки и обслуживания, снабжая водой небольшой экопосёлок, родовое поселение, общину или ферму. В основе работы гидравлического тарана лежит так называемый гидравлический удар — резкое повышение и такое же резкое падение давления в трубопроводе.
Ниже на рисунке изображена принципиальная схема классического гидротарана.
- · 1. Питающая труба
- · 2. Отбойный клапан
- · 3. Напорный клапан
- · 4. Воздушный колпак
- · 5. Напорный трубопровод
- · 6. Устройство забора воды
Питающая труба (1) имеет относительно большую длину и диаметр. Высота уровня воды в месте её забора и в месте установки отбойного клапана должна быть не менее 0,5 м (от перепада напрямую зависит производительность и высота напора).
Гидравлический таран работает следующим образом. При открытом отбойном клапане (2) вода, двигаясь по питающей трубе (1), сливается наружу. При достижении определенной скорости потока, вода подхватывает отбойный клапан (2) и ускоренно перемещает его верх.
Клапан (2) резко перекрывает поток воды. Передние слои воды, упираясь в клапан (2), останавливаются, в то время как остальные слои столба воды в питающей трубе (1) по инерции продолжают движение.
Вследствие этого, происходит резкое повышение давления в зоне отбойного клапана (2), и весь столб воды в трубе (1) останавливается. Процесс повышения давления в трубе (1) сопровождается упругим сжатием воды.
После остановки воды в трубе (1) возникает обратная, отраженная волна давления в сторону устройства забора воды (6), приводящая к понижению давления у отбойного клапана (2), вплоть до разряжения. Отбойный клапан (2) открывается, и процесс повторяется снова.
В моменты повышения давления в области отбойного клапана (2) вода через напорный клапан (3) поступает в полость воздушного колпака (4) или, иначе, пневмогидроаккумулятора. Далее вода, практически без пульсации, по напорному трубопроводу (5) поступает к месту назначения.
Описанное явление, когда разогнанный массивный столб воды в длинной питающей трубе (1) ударяет по внезапно закрытому отбойному клапану (2), называют гидравлическим ударом.
К этой схеме можно предложить сделать питающую трубу составной. От устройства заборы воды должна отходить труба с заметно большим диаметром, чем у той, по которой к отбойному клапану будет подаваться ускоренный водный поток.
По-первых, вода будет ускоряться, а во-вторых, на стыке двух участков, широком и узком, будет возникать дополнительные гидроудары, разгоняюшие воду по трубе. Хотя можно в качестве начального участка питающей трубы взять трубу коническую, что тоже позволит дополнительно разогнать воду, поступающую в гидротаран.
Как-то так (взято из патента SU 178844 A1, Подводный гидротаран Карташева В.П.)
Основным назначением классического гидротарана является подача воды из реки или ручья на высоту в несколько десятков метров для питья и орошения.
В редких случаях, если поток воды большой, с помощью гидротарана подают воду для последующего направления её в турбину микроГЭС.
Но некоторые считают, что с помощью цепочки гидротаранов можно забрать у водного потока всю энергию, примерно по следующей схеме.
Будет или не будет работать такая схема, не знаю. Возможно, будет, но только для небольших перепадов высот между турбиной и самым нижним бассейном. Но народ предлагает.
В частности, вместо струйного насоса некоторые предлагают использовать обычный электрический насос. В целом КПД одиночного гидротарана небольшой. Поэтому в большинстве случаев народ считает, что гидротаран выгоднее заменить насосом с «электротягой».
При этом следует помнить, что электронасос требует затрат электроэнергии, а гидротаран работает на энергии, которую сам «извлекает» из воды. При отсутствии доступа к электросети гидротаран, как водяной насос, может помочь людям получить доступ к воде.
Под Туапсе есть посёлок в горах, который снабжается водой с помощью гидротарана, и куда подать воду с помощью электронасоса невозможно.
Вот схема гидроударной электростанции, автор патента Бандаевский Геннадий Иванович.
Думаю, что пояснять как она работает нет необходимости.
Предлагаю только начальный участок питающей трубы сделать коническим, чтобы она собирала больший объём воды, которая затем разгонялась бы, согласно уравнению неразрывности, и при подходе к отбойному клапану ускорялась в несколько, если не в десятки раз, двая немалый прирост энергии и ударного давления.
По такой схеме некоторые владельцы «подходящих» участков, там где есть водохранилище или мощный водный поток, такие электростанции для себя делают. В частности, гидротаранная электростанция, построенная в зоне прибоя с высокой волной, при строгой инженерной проработке могли бы заменить волновые электростанции. Было бы желание и воля.
У меня есть уверенность, что обычный гидротаран со сливом воды через отбойный клапан можно превратить в безсливный гидротаран, если снабдить его дополнительными клапанами, а над отбойным клапаном установить колпак с воздухом, в который вода будет из питательной трубы выливаться, а затем возвращаться в питательную трубу. Не исключаю, что это приведет к потери мощности гидротарана, но работать он будет, ибо для образования гидроударов необходимо, чтобы вода двигалась, а этому моё предложение не мешает.
Эта схема чем-то напоминает одну из схем Марухина для подводного гидротарана.
В ней два отбойных клапана, один пропускает воду в питающую трубу, а второй закрывает ей выход из питающей трубы в специальный резервуар, откуда она может вернуться обратно в питающую трубу при понижении в ней давления.
И поступления потоков этой воды в питающую трубу тоже могут порождать гидроудары, но слабые. Схему, естественно, следует хорошо просчитать.
Но в случае её работоспособности гидротаран на её основе сможет полностью использовать поток воды, а не сбрасывать большую часть обратно в речку или ручей. А на поднятие воды на большую высоту можно организовать цепочку таких гидротаранов. На основе такого гидротарана можно создать наземную гидроударную электростанцию (ГУЭС). Из схемы Марухина тоже можно сделать ГУЭС.
/*/
Используя гидротараны только на водных потоках, люди и учёные так заплесневели умом, что поверили некоторым академикам, по мнению которых, якобы, в стоячей воде гидротаран работать не будет. Это предубеждение было разрушено сразу несколькими изобретателями.
Одним из таких изобретателей был и, скорее всего, есть Александр Иванович Тарелкин из Ростовской области.
С 1964 года он начал работать над устройством, которое бы позволяло генерировать энергию вместо АЭС, чтобы генерация энергии не разрушала Природу и не убивала людей.
Это ему удалось, но запатентовать свои главные устройства он не смог, так как вечные двигатели, а так решили эксперты, не патентуют. Некоторую информацию об этих устройства и их изобретателе можно узнать с его сайта «Гидрофлаттер ».
То есть, Тарелкин А.И. изобрёл два устройства. «Турботаранный двигатель» и «Гидрофлаттер». Что означает «Турботаранный двигатель», думаю, всем понятно. Причём, его турботаранный двигатель работает без слива воды. Залил раз определённый объём воды в двигатель и он будет на этой воде работать десятки лет.
Вода в установке со временем только лучше станет, так как из-за гидроударов освободится от органики, металлов и всякой живности. А вот назначение «Гидрофлаттера» может объяснить только автор.
Из его кратких объяснений стало ясно, что гидрофлаттер предназначен для обработки воды, её очистки, освобождении воды от примесей масел, металлов, органических веществ, бактерий, простейших и вирусов. То есть, для полной очистки воды.
В Интернете есть первая и третья части одной из работ Тарелкина. Второй части обнаружить мне не удалось. Возможно, во второй части были чертежи его машин, которые по какой-то причине автору пришлось удалить. Например, по требованию инвестора. Такое иногда бывает. Но третью часть, частично я здесь размещу:
« Александр Тарелкин, Гидроударная Энергетика. «Путь к обоюдному гуманизму Энергетики с Природой» Часть третья.
Итак, во второй части мы остановились на принципах создания технико-энергетического устройства, которое должно отвечать следующим требованиям (при относительном учете всего истекшего): развитие и создание в рамках нанотехнологии, полная борьба с загрязнениями с учетом человеческого развития в потребностях «удовлетворения» жизни, при всем этом, — полная защита окружающей среды. В соответствии с обоюдным гуманизмом Энергетики с Природой, являя собой — стабилизатор здоровья Человечества на планете Земля.
Большая Рнциклопедия Нефти Рё Газа
Cтраница 1
Гидрореактивные двигатели сейчас применяют иногда на так называемых водометах.
Ртим кораблям РЅРµ страшны РЅРё водоросли, РЅРё мели; РѕРЅРё используются РЅР° малых реках, например РІ качестве тракторов-амфибий РЅР° лесосплаве. [1]
Гидрореактивные двигатели применяют в торпедах [139]; при движении торпеды морская вода поступает через специальные водозаборники в двигатель.
В камере сгорания тепловая энергия, выделившаяся при сгорании топлива в парах воды, затрачивается на испарение воды.
Смесь паров воды и продуктов сгорания топлива при истечении из сопла обеспечивает получение необходимой тяги. [2]
Гидрореактивные двигатели сейчас применяют иногда на так называемых водометах.
Ртим кораблям РЅРµ страшны РЅРё водоросли, РЅРё мели; РѕРЅРё используются РЅР° малых реках, например РІ качестве тракторов-амфибий РЅР° лесосплаве. [3]
- Формула справедлива и для гидрореактивного двигателя, создающего тягу за счет засасывания и выброса воды. [4]
- �дея создания судов с гидрореактивными двигателями, подкрепленная простейшими расчетами, была впервые выдвинута англичанином Дж. [5]
- РџСЂРё расчете движения корабля СЃ гидрореактивным двигателем Рйлер допустил неточность [233]: РѕРЅ приравнивает силу реакции РІРѕРґСЏРЅРѕР№ струи непосредственно гидродинамическому сопротивлению корабля, опустив РІ уравнении движения дополнительное сопротивление корабля Р·Р° счет преодоления инерции забираемой РёР· него РІРѕРґС‹. [6]
 |
Мощности ЛГД, Nc и А. т ( в Вт. [7] |
Таким образом, 80 — 90 % мощности гидрореактивного двигателя расходуется РЅР° преодоление потерь РІ подшипниковых опорах. [8]
В то же время термины, обозначающие другие виды реактивных двигателей, не находятся в столь простых соотношениях между собой.
Рљ английскому термину duct propulsion engine нельзя подобрать РѕРґРёРЅ фиксированный СЂСѓСЃСЃРєРёР№ термин: — ему соответствуют РґРІР° СЂСѓСЃСЃРєРёС… термина, обозначающих конкретные типы каналовых или туннельных двигателей — воздушно-реактивные Рё гидрореактивные двигатели. [9]
На новое долото устанавливают устройство, генерирующее ультразвуковые импульсы и улавливающее их отраженные сигналы.
�мпульсная диаграмма записывается на видеопульте в капитанской рубке, что позволяет определить положение и расстояние долота относительно устья скважины.
Выше долота на бурильной колонне поставлен гидрореактивный двигатель, при запуске которого можно долото ввести в воронку и далее в устье скважины. [10]
Страницы: 1
Водная ракета — новый движитель для скоростного флота
Максимальная скорость привычных водных транспортных средств ограничена.
В их двигателях происходит непрямое преобразование химической энергии топлива в энергию движения воды: через преобразование в механическую энергию различного рода движителей (гребных винтов, турбин, насосов).
Неизбежные при непрямом преобразовании потери приводят к ограничению на максимальную скорость — на уровне 100-130 км/ч (это связано с кавитацией, разрушающей лопасти винтов, импеллеров и др.). Но это ограничение преодолеть можно.
В Центре импульсно-детонационного горения (Центр ИДГ) при Институте химической физики им. Н.Н.
Семенова Российской академии наук (ИХФ РАН) разработаны, созданы и испытаны экспериментальные образцы прямоточного импульсно-детонационного гидрореактивного движителя, работающие на иных физических принципах и не имеющие мировых аналогов.
В новом движителе происходит прямое преобразование химической энергии топлива в энергию движения воды. В результате надводному объекту сообщается гидрореактивная тяга, ускоряющая его до скоростей, недостижимых при использовании традиционных движителей.
Отличительная особенность нового движителя — применение наиболее энергоэффективного и энергосберегающего рабочего цикла: цикла Зельдовича* с управляемым детонационным горением смеси моторного топлива с окислителем. Кроме того, в нем нет подвижных механических частей.
Расчеты
Экспериментальные образцы спроектированы специалистами ИХФ РАН на основе гидродинамических расчетов, позволивших оптимизировать параметры движителя. Конструкция и принцип работы движителя просты (рис. 1).
Он представляет собой водовод (профилированную трубу с водозаборным устройством и соплом, погруженную в воду) с введенной в него импульсно-детонационной трубкой.
Импульсно-детонационная трубка — сердце движителя — предназначена для генерации коротких, но очень интенсивных периодических импульсов давления в виде ударных волн, выходящих в водовод и выбрасывающих забортную воду из водовода через сопло.
Каждый импульс давления в импульсно-детонационной трубке — это детонационная волна, образованная в результате зажигания топливной смеси и последующего быстрого, но управляемого перехода горения в детонацию — ускорения пламени от ~0,5 м/с до ~2000 м/c. Каждая ударная волна, выходящая в водовод, вовлекает воду в движение к соплу и, следовательно, придает движителю импульс силы — реактивной тяги.
Важнейший фактор, влияющий на передачу количества движения от ударной волны к воде, а значит, и на энергоэффективность,— это сжимаемость воды, которая сильно зависит от содержания в ней газов.
Вода в таком движителе всегда насыщена пузырьками с газообразными продуктами детонации предыдущего цикла, а при высокой скорости — еще и кавитационными пузырьками. Сжимаемость пузырьковой среды велика, больше, чем сжимаемость чистого газа.
Расчет показывает, что при газосодержании в 20-25% прибавка скорости воды за ударной волной в водоводе может достигать 30-40 м/c.
На рис. 2 показан пример расчета одного цикла (частота циклов 10 Гц) на установившемся режиме работы плоского прямоточного импульсно-детонационного гидрореактивного движителя (ИДГРД) при набегающем со скоростью 5 м/с потоке воды.
Сверху вниз на шести картинках показана эволюция распределения объемной доли. Верхняя и нижняя картинки очень похожи, значит, начальные условия для каждого рабочего цикла хорошо воспроизводятся. К такому же выводу приводит рис.
3, на котором показана расчетная зависимость мгновенной тяги движителя от времени в первых семи рабочих циклах. Повторяемость формы импульсов достигается уже после двух-трех начальных «выстрелов», а средняя тяга в них положительна, то есть направлена против набегающего потока воды.
Если разделить значение средней тяги на секундный расход топливной смеси, придем к ключевому показателю энергоэффективности — удельному импульсу тяги.
Расчеты показали, что такой прямоточный движитель может иметь удельный импульс на уровне 400 с при начальном давлении топливной смеси в импульсно-детонационной трубке, близком к атмосферному. Это выше, чем у самых современных ракетных двигателей (200-300 с на уровне моря) при очень высоком давлении в их камере сгорания.
Эксперименты
На рис. 4 показана схема экспериментального образца импульсно-детонационного гидрореактивного движителя (ЭО ИДГРД). Как и в расчетной схеме (см. рис. 1), ЭО состоит из импульсно-детонационной трубки и из прямоточного водовода с водозаборным устройством и соплом. Всего создано и испытано шесть ЭО ИДГРД разных конфигураций: пять в бесклапанном исполнении и один с механическим клапаном.
Компоненты топлива — горючее (бензин) и окислитель (кислород) — подаются в импульсно-детонационную трубку раздельно. Чтобы исключить преждевременное воспламенение топливной смеси, непосредственно перед ее подачей в трубку кратковременно подается продувочный газ — азот.
Система зажигания состоит из электронного модуля зажигания и двух автомобильных свечей. Система управления включает блок управления и исполнительные устройства — электромагнитные клапаны подачи кислорода и азота, форсунки и модуль зажигания. Программное обеспечение блока управления позволяет задавать интервалы подачи топливных компонентов, продувочного газа и импульса зажигания.
Для организации быстрого перехода горения в детонацию и образования детонационной волны в импульсно-детонационной трубке установлены турбулизаторы-завихрители. Трубка изгибается, так что донорная детонационная волна выходит в сопло водовода соосно (параллельно) потоку воды и, трансформируясь в ударную волну, передает воде запасенное количество движения.
Для проведения огневых испытаний ЭО ИДГРД изготовлен испытательный стенд. Схема испытательного стенда — бассейна с системой создания затопленной струи воды — представлена на рис. 5.
Для измерения тяги используется тягоизмерительная рама с датчиком усилия (рис. 6).
При обтекании ЭО струей воды без подачи топливных компонентов показания датчика усилия принимаются за ноль, а при работе ЭО датчик измеряет тягу.
Система создания затопленной струи включает мотопомпу, а также приемный и подающий водоводы. Вода засасывается в мотопомпу через приемный водовод и вводится обратно в бассейн в виде затопленной струи через подающий водовод.
Выходной диаметр сопла подающего водовода практически совпадает с входным диаметром водозаборного устройства ЭО, так что через него проходит большая часть водяного потока, и лишь небольшая часть обтекает ЭО снаружи.
Таким образом, испытания проводятся в условиях, когда внешним гидродинамическим сопротивлением можно пренебречь.
На рис. 7 показаны примеры записей датчика усилия при работе ЭО ИДГРД с частотой 1 и 20 Гц. Экспериментальные записи мгновенной тяги очень похожи на расчетные (см. рис. 3), причем средняя тяга в эксперименте также существенно положительна.
На рис. 8 показана итоговая экспериментальная зависимость основного показателя энергоэффективности движителя — удельного импульса тяги — от рабочей частоты для всех испытанных ЭО ИДГРД.
Видно, что с увеличением рабочей частоты удельный импульс тяги в среднем снижается от ~1000 с при частоте 1 Гц до ~300 с при 20 Гц, причем при частоте 10 Гц эксперимент хорошо согласуется с расчетом (см. рис. 3).
При этом средняя измеренная тяга возрастает с увеличением рабочей частоты от ~10 Н при частоте 1 Гц до ~40 Н при частоте 20 Гц. Как и в расчете, при экспериментальном определении тяги и удельного импульса первые рабочие циклы не учитывались.
В отдельных сериях испытаний показано, что удельный импульс тяги возрастает с увеличением скорости набегающего потока. Это связано с улучшением наполнения водовода водой перед следующим рабочим циклом. Следует подчеркнуть, что во всех испытаниях начальное давление топливной смеси в импульсно-детонационной трубке было близким к атмосферному.
Отдельно отметим низкий уровень шума при работе ИДГРД и практически полное отсутствие вредных веществ в выхлопных газах.
Низкий уровень шума связан с быстрым затуханием ударных волн в струе пузырьковой среды, а отсутствие вредных веществ — с использованием детонационного горения топлива, при котором высокотемпературные химические превращения происходят в режиме самовоспламенения с очень большой скоростью и высокой полнотой реакции.
Таким образом, впервые в мире спроектированы, изготовлены и испытаны ЭО движителя нового типа для скоростного водного транспорта — прямоточного ИДГРД с прямым преобразованием химической энергии топлива в движение воды.
Испытания проведены на специально разработанном стенде, позволяющем создавать набегающий поток воды со скоростью до 10 м/с.
Для лучших образцов движителя экспериментально получены удельные импульсы тяги на уровне 1400 с при низкой рабочей частоте (1 Гц) и 400 с при высокой рабочей частоте (20 Гц).
То есть удельный импульс оказался значительно выше, чем у современных жидкостных ракетных двигателей с высоким давлением в камере сгорания (до 200-300 атм.).
Создание практического ИДГРД должно стать одной из приоритетных задач для отечественного скоростного флота. Но новый движитель может использоваться и на тихоходных судах, особенно на мелководье и в арктических водах, где ледяная шуга вызывает эрозию гребных винтов.
Он отличается энергоэффективностью, простотой конструкции, отсутствием видимых ограничений по быстроходности, чистотой выхлопных газов и низкой шумностью.
Для него также характерны: простота регулирования тяги за счет изменения рабочей частоты, простота масштабирования тяги за счет укрупнения и/или изменения количества импульсно-детонационных трубок, простота регулирования вектора тяги без использования поворотных рулей, а также способность работать на любом топливе, причем при использовании воздуха в качестве окислителя.
Сергей Фролов, доктор физико-математических наук, Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН, профессор НИЯУ-МИФИ
(По материалам проекта Минобрнауки «Разработка технологии создания гидрореактивной тяги в водометных двигателях высокоскоростных водных транспортных средств и создание стендового демонстрационного образца гидрореактивного импульсно-детонационного двигателя»).
*О демонстрационном образце ракетного двигателя с детонационным горением, использующем цикл Зельдовича, «Наука» рассказывала в февральском номере.
Прорыв! Итальянский гидрореактивный движитель
Тестирую новый формат новостей. Постараюсь периодически делать интересные выпуски о обзоры водномоторных новинок
В 2019 году на выставке морской техники в прекрасном городе Генуя, итальянским стартапом была представлена интереснейшая разработка- подвесной электрический судовой «hydro-jet» двигатель для крупной и малой морской техники «DeepSpeed».
Фото для иллюстрации. Движитель deepspeed в спарке с колонкой mercury. Источник: https://www.deepspeed.it/?lang=enфото без «купюр»Вильям Гоббо (слева) CEO deepspeedФото для иллюстрации. Движитель deepspeed в спарке с колонкой mercury. Источник: https://www.deepspeed.it/?lang=en
«DeepSpeed»— это команда, состоящая из идейного лидера и CEO компании Вильяма Гоббо, итальянского эксперта в области гидродинанимики Эрнесто Бенини, четырёх дизайнеров, одиннадцати инженеров и одного пилота испытателя из водных гонок серии F1 Франческо Кантандо. Научная поддержка проекта осуществляется национальными инженерными университетами городов Падова, Милан и Модена.
Проект получил три итальянские финансовые премии в области разработок и предпринимательства. Плюс размещение стартапа на краудфандинговой платформе позволило собрать с добровольных инвесторов миллион двести тысяч евро (заявлено к сбору было 450 тысяч).
Данные денежные средства были вложены стартапом в сборку и испытания последней, доработанной версии двигателя deepspeed. На данное время известно об испытаниях 10-го по счету образца двигателя deepspeed, видео 2020 года прикрепляю ниже.
Технические характеристики двигателя DeepSpeed
Что известно о технических характеристиках? Как и положено не много, поскольку проект всё ещё является экспериментальным и находится на стадии предсерийных испытаний и подготовки к промышленному выпуску, но кое-что нашлось в сети.
Мощность созданного опытного образца составляет 120 квт или 163 лошадиный силы. Расчетная пропускная способность двигателя для жидкостной среды 160 галлонов в минуту или ~ 727 литров в минуту.
Предназначение гидрореактивных двигателей
Целевая аудитория двигателей deepspeed в его конфигурации на сегодняшний день –это лодки длиной от 12 до 24 метров. Судов такой длины в мире насчитывается приблизительно 13.5 миллионов.
Кроме того, данными гидрореактивными двигателями можно как оснащать суда с завода, так и дорабатывать уже существующие суда с бензиновыми или дизельными двигателями.
Производители планируют расширять размерную линейку двигателей, тем самым расширяя возможности для его применения, как на частных маломерных судах, так и на крупных коммерческих.
- Deepspeed— это более 23 000 часов научных изысканий, тестирований и разработок, включающих в себя не только конечную турбину, какую мы можем наблюдать на фото или видео, но и электронику управления, аккумуляторную батарею и систему производства бортовой энергии.
- То есть функционал двигателей Deepspeed позволяет выпускать их в виде комплекта дооснащения для лодки.
- Явные плюсы deepspeed:
- Повышенная эффективность и энерговооруженность лодок
- Больше скорость при меньших энергопотерях на высоких оборотах (в отличии от винтов и водометов)
- Меньший вес и минимальное количество систем управления
- Тишина работы
- Экологичность
Известно о «примерке» данного двигателя на лодку РИБ от итальянской верфи Scanner marine, видео ниже.
P.S. Ссылка на сайт стартапа, кому интересно
Подписывайтесь на мой дзен, ставьте лайки, пишите комментарии. Делитесь статьёй в социальных сетях
P.S. К сожалению мой блог пессимизировали. Старания по освещению тематики самодельных лодок теперь не оплачиваются. Поэтому я решил прикрутить форму для донатов во все свои посты.
Возможно, найдётся щедрый даритель, способный пожертвовать достаточную сумму для строительства нового проекта! Тогда можно будет смело возвращаться в ленту рекомендаций с новым блогом: Самодельные лодки 2.0!
Ну а пока приходится выгребать на собственном энтузиазме. Всем удачи!
гидрореактивный двигатель stm
Изобретение относится к области двигателей внутреннего сгорания. Двигатель содержит внешний ротор, предназначенный для создания внешнего жидкостного кольца, и внутренний ротор, создающий внутреннее жидкостное кольцо и имеющий полость всасывания и камеру сгорания.
Оси вращения роторов расположены с эксцентриситетом, а направления вращения роторов совпадают. Во время нахождения полости всасывания в замкнутой области всасывания, образованной во внешнем роторе с помощью гидрозатвора, в нее поступает порция горючей смеси.
При перемещении полости всасывания во внешнее жидкостное кольцо горючая смесь выдавливается в камеру сгорания, где удерживается внутренним жидкостным кольцом. Воспламенение сжатой смеси в камере сгорания приводит к выбросу реактивной струи, приводящей во вращение вал турбомашины.
Достигается возможность изменения степени сжатия горючей смеси в широких пределах при применении жидкостей с различной плотностью. 3 ил.
Гидрореактивный двигатель, в котором применяется жидкостный поршень для сжатия горючей смеси в рабочей камере и утилизации энергии, выделившейся в результате воспламенения сжатой горючей смеси, отличающийся тем, что содержит внешний ротор, предназначенный для создания внешнего жидкостного кольца со свободной поверхностью в окружающей газовой среде при помощи непрерывного вращения сосуда, снабженного каналом для отвода жидкости и парогазовой смеси с целью поддержания постоянного уровня свободной поверхности жидкостного кольца и утилизации запаса энергии отводимых продуктов; внутренний ротор, размещенный с эксцентриситетом во внешнем жидкостном кольце, предназначенный для создания внутреннего жидкостного кольца со свободной поверхностью в окружающей газовой среде, содержащий рабочие камеры, каждая из которых представляет собой сосуд, разделенный перегородкой с нагнетательным клапаном на полость всасывания свежей горючей смеси и полость сгорания, снабженную каналом с выхлопным клапаном, а также не имеющим клапана каналом, столб рабочей жидкости в котором удерживает свежую горючую смесь в сжатом состоянии и после ее воспламенения преобразуется в реактивную струю, создающую вращающий момент на валу внутреннего ротора; гидрозатвор, с помощью которого изолируется от внешней газовой среды связанная каналом с системой питания замкнутая область всасывания, в которую при вращении внутреннего ротора перемещается из внешнего жидкостного кольца открытая полость всасывания рабочей камеры для всасывания порции свежей горючей смеси; турбомашину с соосным валу внутреннего ротора валом и рабочим колесом с лопастной системой для утилизации кинетической энергии реактивной струи жидкости и газообразных продуктов сгорания; соосный валу внутреннего ротора кулачковый вал для управления клапанами.
Изобретение относится к классу гидрореактивных двигателей, областью применения которых является водный транспорт.
В качестве рабочей жидкости для указанных двигателей используется забортная вода, ограниченный объем которой поступает в рабочую камеру двигателя, а затем под воздействием импульса давления газовой либо парогазовой среды вытекает в окружающее пространство, создавая реактивную тягу.
Известен ПРЯМОТОЧНЫЙ ГИДРОРЕАКТИВНЫЙ СУДОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ (авторское свидетельство СССР № 1068337, кл. В63Н 11/02, 30.01.
81), содержащий коммутационную камеру с подпружиненной заслонкой, что позволяет направлять набегающий поток забортной воды попеременно в каждую из двух рабочих камер, создавая в них условия для сжатия и воспламенения горючей смеси с последующим истечением реактивной струи из диффузора двигателя. К недостаткам этого двигателя следует отнести сравнительно невысокую степень сжатия горючей смеси.
Загрузка...
