Энергетическая установка

1 Ь 154)1 Д установки . 2 з.п . ет повысить А-лы, 1 ил. пчально увеличить КПД установки. Газо генератор 1 энергоустановки выпЬлнен в виде высокопараметрического двухтактного дизельного модуля с кислородными электроФорсунками 7 в головках 6 цилиндров 25, который мехачески и газодинамически соединен с э ектрическим генератором 13 и турбиой 8. В криопотоке газообразного во дорода на входе дизельного модуля 1 становлен электрический генератор 13, корная обмотка 14 которого выполнена з сверхпроводящего материала. При дункционировании в атмосфере Земли 15 установка снабжена воздухоразделительИзобретение относится к транспортнЕму днигателестроению, н частностиэнергоустановкам, предназначеннымя привода силовых и функциональных 25 ортовых систем различных видов трачспортаЦелью изобретения является повышение КПД энергоустановки и улучшение е удельных характеристик.30На чертеже показана энергоуста" овка, общий вид.Энергетическая установка для пре" Образования химической энергии топлива-окислителя в электрическую энергию содержит газогенератор 1, выполненНый в виде высокопараметрического двухтактного дизельного модуля и подключенный по кислороду и водороду через электронасосы-дозаторы 2 и 3 к . 40 топливному водородному и кислородоокислительному бакам (не показаны) трубопроводами 4 и 5, В головках 6 цилиндра дизельного модуля (газогенератора 1) установлены кислородные электрические Аорсунки 7, сообщенные с электронасосом-дозатором 2 кислорода. Дизельный модуль 1 по пару подключен к турбине 8, сообщенной с конденсатором-накопителем 9. Вал 10 дизельного модуля 1 соединен с ротором 11 турбины 8 и ротором 12 электрического генератора 13 и якорной обмоткой 14 и системой 15 охлаждения, а последняя сообщена с испарителем 16 водорода. Якорная обмотка 14 выполнена из сверхпроводящего материала.Установка снабжена последовательно соединенными между собой электротурбоным модулем, выполненным в виде последовательно соединенных между собойвоздушного электротурбокомпрессора 17с регенеративным теплообменником 18 имагнитоциклонным испарителем-разделителем 19 с тангенциальным дросселем20, установленным перед насосом дозатором 2 кислорода. Использование высокопараметрического двухтактного дизельного модуля 1, сообщенного с системой 15 охлаждения генератора 13.по водороду и с турбиной 8, позволякомпрессором 17, регенеративным тепс лообменником 18 и магнитоциклонным испарителем-разделителем 19 воздуха с тангенциальным дросселем 20, а по-.следний сообщен с электронасосом-доза- тором 2 кислорода. Установка снабжена тепловой изоляцией 21. Дизельный модуль 1 содержит поршень 22 и впускное и выпускное окна 23 и 24 в цилиндре 25. Выпускные окна 24 из-под каждого поршня 22 модуля 1 соединены в коллектор (не показан), сообщенный с турбиной 8.Магнитоциклонный испаритель-разделитель 19 имеет испарительную полость 26, заключенную в обечайке 27, на которой навит змеевик (теплообменные трубы) 28.Электроустановка работает следующим образом.Жидкий переохлажденный водород из топливоводородного бака по трубопроводу 4 под избыточным давлением поступает в магнитоциклонный испарительразделитель 19, где, переохпащая жидкий кислород, газийицируется. Через электронасос-дозатор 3 газообразный водород подается в якорную обмотку 14, электрического генератора 13, где, нагреваясь и поддерживая температуру генератора 13 в заданном состоянии (например, на уровне температуры сверхпроводящего состояния материала якорной обмотки 14), подается через впускные окна 23 в цилиндры 25 дизельного модуля 1, вытесняя изних водяной газ высоких параметров в турбину 8 и одновременно заполняя при этомцилиндровый объем над поршнем 22, После отсечки поршнем 22 впускных окон 23 заканчивается процесс продувки цилиндра 25, а после перекрытия поршнем 22 выпускных окон 24 начина 5 ется процесс адиабатического сжатия водорода.Жидкий кислород, поступающий по трубопроводу 5 из кислородоокислительного бака в магнитоциклонный испаритель-разделитель 19, переохлаждается испаряющимся водородом, подается к электронасосу-дозатору 2 и нагнетается под гипердавлением к кисло родным электрическим форсункам 7.Форсунки 7 управляются бортовой электронной системой (не показана), впрыскивают кислород под гипердавлением в соответствующую камеру сгора ния дизельного модуля 1 таким образом, чтобы процесс соотношения параметров сжатого в цилиндре 25 водорода, впрыскиваемого кислорода, положения поршня 22, температуры горения и нагрузки 25 бып всегда оптимальным. Горение производится одновременно с расширением, соотнося доли изометрического и адиабатического расширения таким образом, что на входе в турбину 8 бып практи чески водяной газ, а водород и кислород в процессе.изотермического расширения прореагировали стехиометрически. При этом тепловая энергия топлива-окислителя в дизельном модуле 1 и турбине 8 преобразуется в механическую энергию вращения ротора 12 генератора 13. Постоянные магниты, например кобальт-самарий-ниобиевые, установленные в роторе 12, создают маг. - 40 нитное поле, которое, вращаясь, пересекает якорную обмотку 14 и индуцирует в ней электродвижущую силу генератора 13, преобразуя механическую энергию привода (дизельного модуля 1 и турбины 8) ротора 13 в электрическую энергию.Высокопараметрический водяной газ из дизельного модуля 1 поступает в турбину 8, где расширяется до состояния отработанного пара при давлении, близком к давлению насыщения, соответствующего оптимальной разнице температур пара и окружающей среды. Отработанный водяной пар из турбины 8 поступает в конденсатор-накопитель 9, где отдает свою скрытую теплоту парообразования охлаждающей окружающей среде (вентилируемому воздуху), кон. в ,денсируется и накапливается в видеводы,При работе установки в атмосфереЗемпи атмосферный воздух засасываетсяи сжимается электротурбокомпрессором17, а затем охлажпается до субкритических температур обратным потокомобедненного кислородом воздуха в регенеративном теплообменнике 18 . Затем холодный воздух поступает в магнитоциклонный испаритель-разделитель19, где ожижается и через тангенциальный дроссель 20 подается для последующего расширения и испарения.Потенциальная энергия давления потока, разгоняясь в тангенциальном дросселе 20, превращается в кинетическую энергию струи жидкого воздуха,тангенциально входящей и раскручивающей себя, а кубовой остаток - в вихревой циклон обогащенного кислородомжщкого воздуха.Тепло, подводимое к вращающемусяжидкому воздуху, от конденсирующегосявоздуха прямого потока через змеевик 28, от вязкостного трения слоевциклонного вращения жидкости и оттепла подкручивающей циклон электрической обмотки (не показана) вращающегося магнитного поля передается преимущественно легко кипящей компонентежидкого воздуха - азоту. Поэтому помере перемещения по испарительной полости 26 от тангенциального дросселя20 к выходу из полости 26, жидковоздушный циклон обедняется азотом и попути становится жидким кислородом,который и переохлажден испаряющимсяздесь же в змеевике 28 на обечайке 27жидким водородом. амадее жидкий переохлажденный кислород (трубопровод 5 перекрыт, а кислородоокислительный бак отсутствует) посредством электронасоса-дозатора 2 под гипердавлением поступает в дизельный модуль 1, а испарившийся азот (с захваченным в процессе бурного испарения кислородом) в виде холодного и обедненного кислородом воздуха поступает в теплообменник 18.В магнитоциклонном испарителе-разделителе 19 разделение воздуха на кислород и обедненный кислородом воздух происходит аналогично разделению воздуха в ректификационных колонках установок воздухоразделения. Высокая эффективность однократного испарения1615401 Фор а изобрет тическая установ н и 1, Энерг держащая га по кислород рнасосы-до рддному и ки соченный элект р, подкл ду чере опливно огенерат и водораторы кслородоо одоислитель оставитель В.Гуторовехред И.Ходанич Корректор М.Шароши Редактор А.Мотыль Заказ 3972 Тираж 421 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб,., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент",. г,Ужгород, ул. Гагарина,101 достигается высокой скоростью потока и центробежным ускорением.Далее установка работает аналогичнд режиму экологически чистого Функонирования. Однако при этом обрат 5 нь поток обедненного кислородом кол,диого воздуха (испарившийся газообразный азот), отдав свою энергию воздуху прямого потока в регенеративном тфтлообменнике 18 и подогреваясь, поступает в конденсатор-накопитель 9, Здесь, принимая на себя скрытую теплоту парообразования конденсирующегося пра, выбрасывается в атмосферу в 15 . сстоянии, близком к параметрам окружгющей среды,При тепловом разбалансе расходов о ратного потока и конденсирующегося п ра по сигналу бортовой электронной 2 О с стемы управления может быть произв ено байпасирование прямого потока воздуха непосредственно в конденсаторнкапитель 9.25 бакам, а по пару - к турбине, сообщенной с конденсатором-накопителем, испаритель водорода и электрический генератор с якорной обмоткой, снабженной системой охлаждения, о т л и - ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения КПД, газогенератор выполнен в виде высокопараметрического двухтактного дизельного модуля, в головках цилиндра которого установлены кислородные электрические Аорсунки, вал которого соединен с роторами турбины и генератора, а система охлаждения последнего сообщена с испарителем водорода.2. Установка по и. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что с целью улучшения удельных характеристик, установка снабжена последовательно соединенными между собой воздушчым электротурбокомпрессором, регенеративным теплообменником и магнитоциклонным испарителем-разделителем воздуха с тангенциальным дросселем, а последний сообщен с электронасосомдозатором кислорода.3. Установка по п. 1, о т л и чающая с я тем, что якорная обмотка электрического генератора выполнена из сверхпроводящего маТериала.