Истории "Професоръ Бутаковъ"

РЛДВС, Ё-МОТОР и новое старое двигателестроение в 21 веке

Жизнь, отданная РЛДВС

Дорогие соотечественники, желаю вам сообщить, что история создания РЛДВС гораздо обширнее и драматичнее, чем это представляют «парень из Сибири» (как его секретят «обалдевшие» сотрудники «Яровит-Моторс», и я его не выдам) и мой бывший напарник Олег Михайлович Иванов.

До встречи с Олегом Михайловичем я занимался этой темой в течение пяти лет с Виктором Филипповичем Грязевым, светлая ему память. Затем, вместе с Олегом Михайловичем шестнадцать лет и после него ещё пятнадцать лет.

Что касается «парня из Сибири», то все материалы, которые он представил в «Яровит-Моторс», ему не принадлежат, здесь он выступил откровенным самозванцем-плагиатором. Ему было выгодно воздвигнуть меня на пьедестал - он сделал это без моего ведома, стало невыгодно - уронил меня вместе с пьедесталом в грязь лицом.

Кстати, должностью патентоведа наградил меня тот же «парень из Сибири». Моя должность, согласно трудовой книжки - ведущий инженер-конструктор, руководитель экспериментальной группы. Изобретательством профессионально я занимаюсь с 1981 года. Сначала это были поиски технических решений в области технологий изготовления товаров народного потребления. Разумеется, все работы, вплоть до внедрения в производство приходилось выполнять нам самим, для этого я и организовал группу. Стране потребовались тогда роботы и автоматические станки. Получены авторские свидетельства №1202991, №1316787, №1206531, №1036403, №1093472, №1202828, №1177122. После этого я занимался РЛДВС и по этой теме получены авторские свидетельства №1629608, №1788305, №1618949, №1244356, №1752991, №2022183 и т.д.

Опытные образцы РЛДВС изготавливались на БЭМЗе (г.Бердск), СОПКТБ СО ВАСХНИЛ и ИТ СО РАН (г.Новосибирск), где со мной работал Олег Михайлович. После скандального расставания с ним РЛДВС получил развитие и изготавливался на заводе им. Чкалова (г. Новосибирск) по заказу АО «КАМАЗ-ОКА», далее на ПО «ВЕГА»(г.Бердск). Позже был организованный профессором В.В.Соломатовым заказ на роторно-лопастной компрессор. РЛК изготавливался на томском электромеханическом заводе им. Вахрушева и позднее на красноярском заводе «Красмашзавод», где были получены положительные результаты испытаний, протоколы которых мною сохранены. Однако,РЛДВС на обоих заводах не дошёл до окончательной сборки по причине перестроечного обвала 80-х годов. РЛК хоть и получил признание руководства «Красмашзавода», но не пошёл в серию так же из-за перестроечного катаклизма.

РЛДВС(на фото сверху), разработанный М.С.Вигрияновым и О.М.Ивановым в 1986г. на СО ПКТБ СО ВАСХНИЛ по заказу СибНИИА для СЛА. г. Новосибирск

На фото сверху слева направо: М.С.Вигриянов, О.М.Иванов,третий и четвёртый- члены комиссии Алена Бромли, помощника президента США Д.Буша- старшего, далее В.В.Саломатов, В.А.Перемитин и девушка-переводчик и РЛДВС, разработанный М.С.Вигрияновым, О.М.Ивановым и В.А.Перемитиным по заказу Минавтопрома г.Москва. Работа велась в ИТ СОРАН, заведующий лабораторией В.В. Саломатов.

Хочу заметить, что РЛК отличается от РЛДВС кинематической схемой, но проблемы у этого устройства такие же, как и у РЛДВС, т.к. построены они на одинаковых принципах (патент России №2135777). Сообщаю заверительно, что тема роторно-лопастной машины объёмного вытеснения мною хорошо изучена, найдены все решения, необходимые и достаточные для реализации РЛДВС, но окончательный вариант конструкции РЛДВС получается слишком усложнённым, и я принимаю решение не продолжать дальше работу над РЛДВС.

Правда, есть другая, и, пожалуй, основная причина – нахождение другого варианта двигателя, отличающегося от РЛДВС простотой и вдвое большим КПД.

(Продолжение в статье «Назад в будущее»).

Проблемы РЛДВС и Ё-мотора в частности
(Из достояния моего опыта)

• Жёсткое соединение РЛДВС и электрогенератора будет затруднять пуск РЛДВС, поскольку в момент вспышки топливной смеси запитанный электрогенератор будет мешать двигателю «взять обороты». Во всех классических системах пуска ДВС присутствует муфта обгона и это не случайно.

• Конструкция держателя лопасти не позволяет разместить на торцах роторов контактные уплотнения, без которых двигатель работать долго не сможет.

• В зубчатой передаче механизма преобразования движения происходит два удара (зубьями), при прохождении мёртвых точек, потому что момент инерции эксцентрика слишком мал, чтобы вывести систему из мёртвой точки. Первый удар - при выходе из мёртвой точки, а второй при вспышке горючей смеси. Зубы возвращаются в прежнее положение, но, с гораздо большей силой. На 3000 об/мин будет 800 ударов в секунду. Шум при этом невообразимый, я его слышал своими ушами. Решение этой проблемы «сибирскому парню» известно от меня, правда, это усложняет конструкцию РЛДВС.

• Одноплечие рычаги механизма преобразования движения не имеют динамической сбалансированности, поэтому на больших оборотах металл будет гудеть.

• Система охлаждения лопастей маслом
  
  Наипростейшим способом определим величину тепловой мощности, которую необходимо отводить от лопастей ё-мотора в 45 кВт на валу. Сам РЛДВС будет иметь КПД не более 30% ( прибавка КПД в 10% -это реклама). Так вот, из теплового баланса ДВС известно, что потери тепла в систему охлаждения составляют 30-40%. В ё-моторе полное сгорание топливной смеси происходит в камере сгорания, состоящей из лопастей. Здесь самая высокая температура(2200С) и самое высокое давление( 50кг/см2 у бензиновых ДВС), а отсюда практически вся тепловая энергия потерь охлаждения будет впитана материалом лопастей, это минимум 45 кВт, если возьмём нижний предел потерь в 30%.Делим 45 кВт на 4 лопасти, получаем 11,25 кВт. Пусть 10% энергии уйдёт на тороидальную камеру (хоть ей будет полегче), остаётся округлённо 10 кВт на каждую лопасть. Это по 5кВт на одну половинку.
  
  Для сравнения, самая мощная электроконфорка имеет мощность 2 кВт. Так вот, две с половинкой конфорки будут согревать алюминиевую деталь весом примерно 400г., которая имеет температуру плавления 700 град.С. Средняя температура цикла у ДВС составляет 900 град.С.
  
  Отсюда можно увидеть (тем, кто захочет), что масляное охлаждение здесь не потянет, а водяное создаст дополнительные проблемы. Керамическая лопасть не снимает проблему охлаждения, но увеличивает момент инерции роторов.

• Теперь о бесконтактных уплотнениях в РЛДВС.
  
  Я противник бесконтактных уплотнений в РЛДВС и противник тороидальной рабочей камеры. Здесь необходимо сложить размеры теплового расширения сильно нагреваемых лопастей,
  плюс- торцевое и радиальное биение лопастей (пространственное изменение положения детали при вращении),
  плюс - монтажный зазор,
  плюс - предельное отклонение размера радиуса образующей тороида,
  плюс - предельное отклонение центра вращения лопастей и центра тороида.
  
  Причём инструментальный контроль некоторых размеров невозможен, а также невозможна совместная обработка тороида в сборе. Думаю, что реальный зазор между поверхностями лопасти и тороида может оказаться слишком большим, и величина неперекрытой площади уплотнений на литр объёма рабочей камеры может оказаться недопустимой, что повлияет на величину компрессии.
  
  Учитывая доводы, изложенные в п.5, сферическую камеру сгорания можно выполнить и в лопастях прямоугольной формы (поскольку всё горение и все потери находятся в лопастях), а дополнительными потерями в кольцевой рабочей камере прямоугольной формы, имеющей немного большую поверхность теплообмена, чем в тороидальной, можно пренебречь из-за малой величины тепловых потерь в кольцевой рабочей камере. А для прямоугольной рабочей камеры есть наработки у РПД «Ванкель».

• Шарнирные соединения одноплечих рычагов и эксцентрика должны выполняться с применением авиационных сферических подшипников, серийно выпускаемых и предназначенных как раз для такого соединения, имеющего пространственные отклонения за счёт упругих деформаций консольных силовых деталей.
  
  «Парень из Сибири» это знает, но «что-то с памятью его стало».
  
  И это только видимая часть айсберга. И ещё одна ремарка в заключение. Фразы: «Отсутствие масла в рабочей зоне», «Канальные уплотнения», «Бесшумность работы двигателя», «Заливка масла один раз» и т.д., есть ни что иное, как режущий слух бред виртуального специалиста «парня из Сибири».

P.S. Механизм преобразования движения, так называемый «синхронизатор» запатентован в Японии в 1986г., заявка №61-47966 и №61-47967 FOZB 53/00 86.10.22, здесь, кроме того решается проблема ударов в зубчатой передаче.

Назад в будущее

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС), который так удачно(?) вытеснил паровую поршневую машину со сцены истории ещё в конце прошлого века, подошёл к пределу своего развития. С начала нового века пошёл обратный отсчёт времени.

ДВС любой конструкции имеет убийственный недостаток, который находится в самой сути этого устройства. Сгорание топливной смеси здесь происходит в рабочем цилиндре. Максимальная температура поднимается до 2200 град.С. Стальные материалы такой температуры не выдерживают, керамика не позволяет иметь нужное весовое наполнение цилиндров.

Получается, что горение топливной смеси может происходить только в зажатом пространстве камеры сгорания, стенки которой интенсивно охлаждаются, поэтому топливо вблизи стенок не горит. Этот недостаток называется пристенным эффектом.

Все ДВС без исключения имеют этот самый недостаток.

Чем же он плох? Тем, что топливо сгорает не полностью, что снижает КПД, и кроме того, именно здесь генерируются вредные газы (СО и NO). И самое главное, в процессе охлаждения теряется от 30% до 40% тепловой энергии сгоревшего топлива - опять же снижение КПД. Мы уже не говорим о взрывной сути горения и соответственно о взрывном воздействии на детали механизма преобразования движения. Отсюда, ресурс работы ДВС оставляет желать лучшего.

Обратите внимание, как только заходит разговор о новых конструкциях ДВС, как тут же возникает вопрос о ресурсе. Ресурс работы - это больная тема ДВС.

У ДВС есть ещё такой минус - это его характеристика крутящего момента. Максимальный крутящий момент у ДВС на 3000-3500 об/мин, т.е. ДВС может совершать работу, разогнавшись до определённых оборотов. Для конкретного применения ДВС требуется запас мощности.

Всех перечисленных недостатков лишена поршневая паровая машина.

Нужно заметить, что на сегодняшний день в энергетике наработано очень большое количество научно-технических достижений. Жаропрочные материалы, сверхкритические параметры пара, средства контроля и управления.

Уже пора поднять поршневую паровую машину с нижнего витка спирали развития техники на верхний, где мы теперь и находимся, и отдать ей должное. Эту поршневую паровую машину оснастить новым источником тепловой энергии, который уже давно просится на своё место.

Речь идёт о новом горелочном устройстве, которым я занимаюсь в течение 15 лет. Суть патента России №2219435 состоит в том, что в нём встречаются два природных вещества, это углерод и вода, которые при температуре 1000-1200 град.С вступают в химическую реакцию по формуле Н2О+С=СО+Н2. Смесь газов СО и Н2 есть ни что иное, как водяной газ, открытый итальянским профессором Фелицием Фонтана, жившим в 1730-1805 годах.

В течение года я вёл измерение энергии горелочного устройства, в котором в качестве топлива использовалась вода и солярка. Измерения проводились на самодельном калориметре, имеющем площадь теплообмена 5,5 м2 и воды 240л. Эту работу профинансировал мой друг Павел Викторович Киселёв, спасибо ему огромное. Измерения показали, что тепловая энергия, получаемая водой калориметра, превышает в 1,5 раза энергию, содержащуюся в сгоревшей солярке. Количество критиков и критики было предостаточно, это помогло учесть много тонкостей измерительной технологии. Измерены также вредные выбросы, это сделал человек-профессионал Леонид Михайлович Пахомов, светлая ему память. Полученные результаты таковы: в помещении объёмом примерно 90 м3, за 18 минут работы горелочного устройства мощностью 9 кВт, работающего на воде и солярке, накапливалось СО-1мг/м3 и NО-30мг/м3. СО2-1,6 %, температура поднялась с 20,6 С до 32 град.С. Есть протокол испытаний. Попробуем прикинуть величину КПД предлагаемого парового двигателя.

При полном сжигании (а здесь просматривается полнота сгорания) топлива получаем 100% тепловой энергии. Вода добавляет ещё 50%, получаем 150%. Теперь перечислим потери. Поскольку мы используем в горелочном устройстве 10% выработанного пара, то неиспользованная энергия пара уменьшится со, ставших традиционными 50%, до 45%. Следовательно, от начальных 150% останется 82,5%. И после учёта потерь на выхлоп и мех.потери в 25% останется 57,5%. Это и есть величина КПД предлагаемого парового двигателя.

Парогенератор такого устройства может выглядеть в виде раскалённой объёмной полости. В нём отсутствует поверхность кипения воды, которая определяет габариты устройства. Вода здесь под очень большим давлением впрыскивается во внутреннюю полость, температура стенок которой поддерживается высокотемпературным факелом.

Что же касается теплопроводности металла, то она увеличивается с повышением температуры, поэтому через одну и ту же поверхность можно передать большую мощность, что опять же ведёт к уменьшению габаритов устройства.

Итак, предлагается новая паросиловая установка. Что это такое?

Это известное, много лет эксплуатируемое изделие, куда добавлено новое горелочное устройство, для работы которого требуется перегретый водяной пар.

Зачем это нужно?

• Для замены двигателя внутреннего сгорания, особенно на транспорте, как изделия, уничтожающего вредными выбросами его создателя, хомосапиенса.

• Для экономного использования ресурсов Земли.

Преимущества

• Высокий КПД

• Большой ресурс работы

• Низкие вредные выбросы

• Идеальная тяговая характеристика

• Низкая стоимость

• Возможность работы на любом углеродосодержащем топливе, а также отходах нефтепереработки и пищевой промышленности, на угольной пыли и водно-угольном топливе (ВУТ)

• Бесшумность

• Отсутствие вибраций

• Малое количество деталей

Недостатки (решаемые)

• Замерзание воды

• Замедленный пуск

Применение

• Энергетические установки малой мощности для коттеджей, гаражей, мастерских и т.д., для автономной выработки тепловой и электрической энергии

• Автономное технологическое оборудование (гидро и пневмоустановки)

• Двигательные установки для транспорта (может быть применён и на ё-мобиле. Такой двигатель вполне разместится в подкапотном пространстве)

Действительную мощность в таком применении можно уменьшить вдвое. 30 лошадиных сил для авто в 700 кг вполне достаточно. Учитывая, что вращающий момент двигателя такой, какой нужен для вращения колёс с заданной скоростью. Тогда можно будет выкинуть из автомобиля не только трансмиссию, чем гордятся ё-создатели, но и силовой электрогенератор, силовые электродвигатели, суперконденсатор, большое количество электротехнических деталей, которые имеют не только стоимость, но и вес и КПД и мороку при сборке и эксплуатации. Тогда ё-авто будет гораздо легче (повышение безопасности), но, самое главное, дешевле.

Главный показатель народности, как утверждает В. Жириновский, это ценовая доступность.

Вот с таким автомобилем можно завоевать мир.

Со схемой работы энергетической установки можно так же ознакомится в разделе Инновации

С наилучшими пожеланиями

Михаил Вигриянов