В НИУ «БелГУ» запатентовали новую конструкцию системы уплотнения роторной машины

Разработанное учёными устройство повышает КПД и экономичность двигателей внутреннего сгорания, роторных компрессоров и детандеров

Роторные двигатели являются перспективной альтернативой поршневым и применяются в автомобильной промышленности, авиации и мобильной робототехнике. КПД и удельная мощность таких двигателей значительно выше, при той же мощности они имеют значительно меньшие габариты и массу, работают намного тише. К недостаткам таких двигателей относится система уплотнений, которая подвержена интенсивному износу, силовым и тепловым нагрузкам, что сокращает технический ресурс устройства. Ещё одна проблема этих систем – несоответствие экологическим нормам из-за добавления масла в топливовоздушную смесь, что приводит к эмиссии вредных компонентов продуктов сгорания в атмосферу. Все эти недостатки устраняет изобретение белгородских учёных, разработавших на базе научно-исследовательской лаборатории технологических систем НИУ «БелГУ» и запатентовавших новую систему уплотнения.

– Изобретение направлено на повышение ресурса роторной машины, отказ от добавления масла в камеру сгорания или смазки в топливо, что позволяет не только обеспечить соответствие роторного двигателя экологическим нормам, но и значительно увеличить его экономичность. При этом обеспечивается повышение герметичности камеры сгорания и КПД двигателя в целом. Становится также возможным использование роторного двигателя в дизельном цикле, – комментирует руководитель научно-исследовательской лаборатории технологических систем, кандидат технических наук Сергей Сергеев.

В результате использования устройства в роторном ДВС удалось снизить величину утечки через радиальные уплотнения, обеспечить смазку радиального уплотнения с применением гидравлического эффекта, увеличить ресурс уплотнения и сопрягаемой детали. В итоге будут сокращены выбросы в атмосферу вредных продуктов сгорания.

Предложенная учёными конструкция включает в себя две пары основных пластин и две пары боковых пластин-компенсаторов, рессоры, прижимающие пластины к ротору независимо друг от друга. По словам Сергея Валерьевича, особенностью разработки является наличие у основных пластин каналов для подачи смазки, расположенных равномерно по всей длине контакта с ротором, что обеспечивает локальную смазку зоны трения и продлевает срок службы радиального уплотнения. Другим важным преимуществом системы ученый называет низкие инерционные нагрузки на элементы радиального уплотнения, вследствие чего увеличивается срок службы всех технологических элементов системы.

Успешные стендовые испытания изобретения подтверждают работоспособность предлагаемого радиального уплотнения в условиях динамических нагрузок, вызванных большой частотой вращения ротора.

Оценивая коммерческий потенциал разработки, ученый говорит, что она открывает новые возможности для создания гибридных энергоустановок для авиации и наземной техники.

– Например, по сравнению с самыми современными литий-полимерными аккумуляторными батареями, применение гибридной энергоустановки на базе перспективного роторного двигателя позволяет значительно улучшить возможности беспилотных летательных аппаратов и мобильной робототехники, обеспечив преимущество в массе комплекса «двигатель + источник энергии» по сравнению с электродвигателями, работающими от аккумулятора, в 8 раз при длительности полета в 1 час, и в 15 раз при длительности полета 10 часов, – пояснил разработчик.

Другая перспектива применения разработанной системы радиальных уплотнений открывается при их использовании в роторных двигателях, работающих на водородном топливе, что является одним из мировых трендов развития авиационного двигателестроения. Их применение в составе роторных машин позволит создать экологически чистые энергоустановки с КПД, достигающим 50 процентов и более.

Светлана Шатохина, фото пресс-службы НИУ "БелГУ"

Фотогалерея

09.03.2021

<< Назад к списку

| Просмотров: 1343

Войти, чтобы оставить комментарий.