Давление и температура газов в двигателе

Неисправности судовых ДВС

Судовые дизельные двигатели внутреннего сгорания имеют запас прочности – их непросто вывести из строя. Однако сбои в работе случаются, и важно уметь их своевременно устранять. Некоторые неисправности можно ликвидировать своими силами, а в отдельных случаях не обойтись без обращения к специалисту дилерского центра.

При обслуживании двигателей для судов можно заранее заметить изменения в работе оборудования. В этом случае рекомендуется обратиться к журналу с записями об обслуживании агрегата. В нем указываются все предыдущие неисправности и процедуры по замене деталей, обслуживанию. Это поможет разобраться в ситуации. Ниже перечислены основные неисправности двигателей Yanmar серии 6HYM.

Давление и температура газов в двигателе

Надёжное функционирование ЖРД и ДУ обеспечивают разработанные на предприятии и изготовляемые серийно агрегаты автоматики: различные типы клапанов, регуляторы, дроссели, редукторы и стабилизаторы.

Все они отличаются разнообразием, как по конструктивному исполнению, так и по способу установки в схему изделия. Многие из них работоспособны в средах агрессивных высококипящих и криогенных компонентов топлива с давлением до 60 МПа и различных газов с давлением до 35 МПа.

В качестве приводов используются сжатый газ, электрический ток и пиропатроны.

В пускоотсечных агрегатах применены уплотнения, обеспечивающие самые высокие требования по герметичности при давлениях до 35 МПа.

Более сотни технических решений, заложенных в конструкцию агрегатов автоматики, защищены авторскими свидетельствами на изобретение.

Назначение агрегатов регулирования состоит в том, чтобы поддерживать основные параметры двигателя или двигательной установки, а именно тягу, соотношение компонентов топлива камеры сгорания и газогенератора и давления наддува баков с топливом в заданных пределах.

Поддержание этих параметров обеспечивает высокие удельные параметры не только ДУ или двигателя, но и ракеты.

Система регулирования, состоящая из агрегатов регулирования, повышает надёжность функционирования двигателей, т.к. отклонения параметров узлов, входящих в состав двигателей, связанных с их изготовлением и эксплуатации, а также различие свойств топлива, не снижает точности поддержания тяги и соотношения компонентов топлива сверх указанных в требованиях ракетных фирм.

Основные задачи, которые приходится решать при проектировании и отработке агрегатов регулирования и автоматики для ЖРД:

• обеспечение надёжной работоспособности конструкции при минимальном весе согласно требованиям ТЗ;
• обеспечение необходимой точности срабатывания автоматов и поддержание регулируемых параметров;
• обеспечение требуемых параметров агрегатов регулирования и автоматики для получения заданного по времени выхода двигателя на режим и его останов;
• обеспечение требуемых параметров агрегатов регулирования для получения необходимой динамической устойчивости систем по регулированию тяги и соотношению компонентов топлива двигателя.

Регуляторы тяги

Регуляторы тяги обеспечивают поддержание давления или расхода компонентов топлива, поступающих в камеру сгорания или газогенератор. Двигатели КБхиммаш отличаются широким диапазоном тяг, поэтому диапазон по расходу высокотемпературных компонентов топлива составляет от 0,05 кг/с до 13 кг/с, величина регулируемого давления составляет от 50 кгс/см 2 до 200 кгс/см 2 при рабочем давлении от 75 кгс/см 2 до 350 кгс/см 2 .

Стабилизаторы давления

Система регулирования соотношения компонентов топлива двигателя обеспечивает с высокой точностью постоянное значение соотношения компонентов топлива в камере сгорания, и, следовательно, минимальные гарантийные запасы топлива, заправляемые в баки ракеты.

Диапазон по расходу стабилизаторов давления составляет от 0,75 кг/с до 44 кг/с. Точность поддержания параметра 2%.

Система регулирования соотношения компонентов топлива в газогенераторе обеспечивает заданную температуру газа на входе в турбину ТНА при работе двигателя, что является важным для надёжной работы.

Диапазон по расходу стабилизаторов давления составляет от 0,02 кг/с до 0,2 кг/с. Точность поддержания параметра 2%.

Дроссели

Разрабатываемые КБхиммаш дроссели обеспечивают изменение расхода компонента топлива в камеру сгорания или газогенератор для двигательных систем СОБ, РКС и РСК.

Редукторы давления

Газовые редукторы, работающие на воздухе, азоте и гелии, применяются для наддува баков с компонентами топлива при наличии ТНА или для подачи топлива в камеру сгорания без ТНА, для систем командного управления давлением и систем с воздушным автопилотом.

Диапазон расходов по воздуху от 4 до 120 г/с при начальном давлении на входе £ 400 кгс/см 2 . Регулируемое давление от 2 кгс/см 2 до 50 кгс/см 2 .

Основным параметром системы регулирования, помимо точности поддержания давления или расхода, является динамическая устойчивость системы регулирования при высоких энергетических характеристиках двигателя, заданных условиями выхода на режим и длительности работы. Теоретически динамическую устойчивость систем проверяют на моделях, имитирующих двигатель. Окончательная динамическая устойчивость системы проверяется в составе работающего двигателя или двигательной установки. Отработка каждой системы требует значительных средств и времени.

Суммарное количество агрегатов регулирования товарных двигателей, разработанных в КБхиммаш за 50 лет составляет 320 наименований.

Сегодня современные ЖРД представляют собой сложнейшую систему, которая обеспечивает не только необходимый тяговый и удельный импульсы, но и дросселирование тяги (многорежимность), управление вектором тяги, управляемый запуск, работу и останов двигателя в определенном временном интервале, обеспечивает функционирование многих агрегатов ракеты. Исходя из сложности поставленных задач современная двигательная установка содержит до 6 агрегатов регулирования и до 20 агрегатов автоматики.

Назначение агрегатов автоматики, различные конструкции клапанов, состоит в том, чтобы обеспечить подачу компонентов топлива в двигатель, камеру сгорания, ТНА, газогенератор при запуске и отсечку компонентов при останове двигателя, обеспечить дренирование необходимых полостей двигателя в паузах между включениями и после останова, а также обеспечить длительное хранение заправленного ДУ без нарушения герметичности.

Заправочные горловины и клапана входа

Для заправки изделий компонентами топлива разработаны горловины, которые в настоящее время эксплуатируются на различных изделиях отрасли.

Для ЖРД отработаны многоразовые и одноразовые клапаны входа, которые обеспечивают длительное хранение компонентов заправленного изделия и при срабатывании обеспечивают подачу компонентов топлива в ЖРД.

Пускоотсечные клапаны

Для выполнения различных условий работы ЖРД и ДУ разработаны многофункциональные пускоотсечные клапаны, предохранительные клапаны с высокой точностью настройки от 2 кгс/см 2 до 50 кгс/см 2 , обратные клапаны и редукционные клапаны.

Пневмогидроузлы

Для подачи компонентов топлива иди газа к потребителю разработаны: пневмоузлы – ЭПК прямого и непрямого действия, гидроузлы – ЭЖК, которые по электрической команде осуществляют подачу или прекращение подачи топлива в ЖРД; газовые дроссели для подачи газа на рулевые сопла ДУ.

Пироузлы

За период с 1959 года. По настоящее время были разработаны различные модификации пусковых и отсечных клапанов, предназначенный для подачи и отсечки рабочего тела в жидкостных или газовых магистралях ЖРД и работающих в широком диапазоне давлений и температур. Пироклапаны установлены практически во все изделия КБхиммаш и отличаются высокой степенью надёжности и герметичности, как до срабатывания за счёт оригинальной конструкции запорного органа, выполненного в виде полого стакана со срезаемым дном, так и после срабатывания, которая обеспечивается конической пробкой с канавками (ёрш).

Многие конструкции пусковых и отсечных пироклапанов защищены авторскими свидетельствами и патентами.

В двигателях КБхиммаш с ограниченным числом включений до 6 широко применяются пороховые и пиротехнические устройства, а именно:

• пусковые камеры для начальной раскрутки ТНА;
• пироузлы для дистанционного приведения в действие различных клапанов (взведение, пуск, останов), для вскрытия сопловых заглушек, для дистанционного зажигания других пороховых узлов;
• устройства для зажигания несамовоспламеняющихся компонентов топлива (например Н 2 + О 2 );
• узлы, используемые для замедления импульса (пирочасы).

Отличительной особенностью пиротехнических узлов является:

• компактность и простота по сравнению с жидкостными, электропневматическими и механическими источниками энергии;
• высокая удельная мощность;
• постоянная готовность к работе;
• быстродействие (миллисекунды);
• длительный срок службы (до 30 лет).

Для различных двигателей с турбонасосной системой подачи тягой от 200 до 60000 кгс на предприятии разработано и сдано в серийное производство около 50-и типов высоконапорных ТНА со сверхвысокой всасывающей способностью, использующих в качестве рабочих жидкостей высококипящие и криогенные компоненты топлива, с напорами от 5 до 60 МПа, расходами от 0,15 до 150 кг/сек, оборотами до 60000 об/мин и коэффициентами С кр от 4000 до 10000.

Многие конструкторско-технологические решения, заложенные в конструкции ТНА, являются оригинальными и приоритетными. К ним относятся:

Главная энергетическая установка ВМС США

Начиная с 70-годов XX века, в мире проявилась четкая тенденция по переходу энергетики на природный газ, как основной вид топлива, и газотурбинные установки (ГТУ) в качестве ведущих силовых агрегатов для привода электрогенераторов. Развитыми странами мира выделяется существенное финансирование на работы по повышению эффективности и топливной экономичности газотурбинных установок.

Уже эксплуатируются большие ГТУ мощностью свыше 400 МВт. Температура рабочих газов современных ГТУ на входе в турбину перешла за отметку 1500 °С, что на 150/200 °С выше, чем на установках предыдущего поколения.

Нынешний период характеризуется активными работами по созданию ГТУ третьего поколения, представляющих собой компактные и одновременно мощные силовые установки для морской техники гражданского и военного назначения.

Второе поколение

Корабельные ГТД второго поколения разрабатывались на основе авиационных турбореактивных двигателей с учетом использования в морских условиях. Они имеют малый удельный расход топлива, повышенную коррозионную стойкость, меньшие, чем у ГТД первого поколения, вес и габариты, больший срок службы и повышенную надёжность. КПД этих двигателей был увеличен за счёт повышения рабочего давления, температуры цикла, а также применения эффективного охлаждения лопаток турбины.

Наиболее напряженные узлы и детали таких двигателей изготавливаются из высокопрочных коррозионно-стойких сплавов. Ротор и статор компрессора выполняются из титановых или никелевых, а компоненты турбины и камеры сгорания – из кобальтовых или никелевых сплавов. Все детали ГТД, работающие при высокой температуре (камера сгорания, лопатки турбины высокого давления, направляющие и активные лопатки первой и второй ступеней турбины низкого давления), имеют алюминизированные или хромированные пленочные покрытия, которые являются достаточно надежной защитой от высокотемпературной коррозии.

ГТД второго поколения могут работать на авиационном керосине, дизельном и дистиллятном топливах и даже природном газе. В отличие от ГТД первого поколения они выделяют незначительное количество дыма, что достигнуто благодаря применению совершенной конструкции топливных форсунок и полному его перемешиванию с воздухом в аксиальных вихревых камерах сгорания.

Американской компании «General Electric» с середины 60-х годов прошлого века удалось создать широкий типовой ряд энергетических газотурбинных установок разной мощности. Эти двигатели широко использовались на различных типах гражданских самолётов в США. Позднее их применили для создания промышленных ГТУ и судовых двигателей.

LM-2500

Эксперты считают лучшим морским ГТД второго поколения американский двигатель LM-2500 фирмы «General Electric».

Он создан на базе авиационного турбореактивного двухконтурного двигателя TF39 и является развитием серии CF6-6 той же фирмы.

ГТД представляет собой двухвальный двигатель простого цикла, в состав которого входят 16-ступенчатый компрессор, быстросъемная кольцевая камера сгорания малого диаметра, двухступенчатая турбина высокого давления и шестиступенчатая свободная силовая турбина. При нормальных эксплуатационных условиях (температура окружающего воздуха 15 °С, давление 1,03 кг/кв. см.) и теплотворной способности топлива 10 270 ккал/кг двигатель имеет максимальную длительную мощность 24 700 л. с. при 3 400 об/мин. Удельный расход топлива на этой мощности 181,9 г/л. с. ч и расход воздуха 59–65 кг/с. Длина двигателя составляет 6,25 м, вес около 3,8 т. Компрессор выполнен однороторным со степенью сжатия 17:1.

По сравнению с корабельными ГТД других типов, температура газа в двигателе LM-2500 значительно повышена, однако, благодаря эффективному охлаждению, температура его стенок оказалась ненамного выше, чем у ГТД первого поколения. Особое внимание при этом уделяется обеспечению контроля за потоком охлаждающего воздуха, уменьшению его потерь, а также контролю за радиальным зазором.

Силовая турбина представляет собой прямоточную шестиступенчатую конструкцию с небольшими окружными скоростями. Силовой вал ГТД снабжён с обеих сторон эластичными дисковыми муфтами сцепления, выравнивающими несогласованные крутящие моменты. Считается, что дисковые муфты наиболее полно удовлетворяют требованиям корабельных ГТД, так как не требуют смазки, не имеют трущихся поверхностей и обладают высокой коррозионной стойкостью. Подшипники ГТД смазываются с помощью масляных насосов синтетическим маслом.

Компрессор и корпус силовой турбины для удобства обслуживания и ремонта выполнены разъёмными, что позволяет заменять лопатки без демонтажа двигателя в целом. Кроме того, имеются смотровые отверстия для наблюдения за состоянием наиболее важных частей, а вся топливная система смонтирована снаружи двигателя.

В период стендовых испытаний ГТД LM-2500 время его безаварийной работы значительно превысило моторесурс двигателей первого поколения.

В ходе пробной эксплуатации на судне «Адмирал Коллагэн» в 1972 году этот двигатель отработал более 15 тыс. часов, из них 5 тыс. часов он работал в диапазоне мощностей 19–21 тыс. л. с. Еще одной особенностью этого ГТД является то, что, легко удалив из корабля на береговой ремонт, его можно заново установить в течение 72 часов. Развитый глобальный фирменный сервис позволяет укладываться с указанное время, что дает компании «General Electric» серьезное конкурентное преимущество перед другими производителями ГТД.

Захватив лидерство на мировом энергетическом рынке, «General Electric» последние 30 лет производит около 70 % всех выпускаемых в мире ГТУ.

В настоящее время компания выпускает судовые установки мощностью трех типов:

серия LM-2500 – мощностью от 22,4 до 33,4 МВт,
серия LM-6000 – мощностью от 42,4 до 47,5 МВт,
серия LMS-100 – мощностью 110 МВт.

По состоянию на конец 2018 года изготовлено порядка 2 100 судовых двигателей серии LM-2500 различных модификаций, среди которых выделяют:

• General Electric LM-2500 мощность 22,4 МВт,
• General Electric LM-2500+ мощность 31,1 МВт,
• General Electric LM-2500+G4 мощность 33,4 МВт.

Корабельный газотурбинный двигатель LM-2500 является самым массовым и надежным и используется на боевых кораблях от фрегата до авианосца. Подавляющее большинство кораблей действующего состава ВМС США оснащены этим двигателем. ГЭУ LM-2500 компании General Electric применяются на более 400 кораблях ВМС 33 стран мира с 1972 года. Более 1000 судовых двигателей LM-2500 в мире эксплуатируются ежедневно. С 1998 года ГТУ LM-2500+ применяется для оснащения коммерческих морских судов.

Типы военных кораблей и судов с ГЭУ GE LM-2500 и его модификаций

Корабли ВМС и Береговая охрана США:

• Океанский патрульный корабль класса «Легенда» (США) – в составе БОХР США,
• Фрегаты типа «Оливер Хазард Перри» (США) – списаны,
• Эскадренные миноносцы типа «Спрюэнс» (США) – списаны,
• Эскадренные миноносцы типа «Кидд» (США) – списаны,
• Эскадренные миноносцы УРО типа «Арли Бёрк» (США) – в составе ВМС,
• Ракетные крейсера типа «Тикондерога» (США) – в составе ВМС,
• УДК типа «Америка» (США) – в составе ВМС.

Корабли и суда других стран:

• Корветы типа «Нильс Юэль» (Дания),
• Корветы типа «Пхохан» (Южная Корея),
• Корветы типа «Саар 5» (Израиль),
• Фрегаты типа «Галифакс» (Канада),
• Фрегаты типа «Гидра» (Греция),
• Фрегаты MEKO тип «200» (Австралия и Новая Зеландия, ФРГ, Турция, Греция, Португалия, Аргентина, Малайзия, ЮАР, Алжир),
• Фрегаты серии F-122 «Брандербург» (ФРГ),
• Фрегаты серии F-123 типа «Бремен» (ФРГ),
• Фрегаты серии F-124» типа «Саксония» (ФРГ),
• Фрегаты типа «Ченг Кунг» (Тайвань),
• Фрегаты типа УРО типа «Горизонт» (Франция, Италия),
• Фрегаты типа FREMM (Франция, Италия, Марокко, Египет),
• Фрегаты типа «Альваро де Базан» (Испания),
• Фрегаты типа «Санта Мария» (Испания),
• Эскадренные миноносцы УРО типа «Асахи» (Япония),
• Эскадренные миноносцы УРО типа «Акидзуки» (Япония),
• Эскадренные миноносцы УРО типа «Таканами» (Япония),
• Эскадренные миноносцы УРО типа «Мурасамэ» (Япония),
• Эскадренные миноносцы УРО типа «Конго» (Япония),
• Эскадренные миноносцы УРО типа «Атаго» (Япония),
• Эскадренные миноносцы УРО типа KDX-I и КВЧ-II (Южная Корея),
• Эскадренные миноносцы УРО типа «Король Седжон» (Южная Корея)
• Эскадренные миноносцы типа «Луиджи Дуранд де ла Пенне» (Италия),
• Эскадренные миноносцы типа 052 (Китай),
• Эскадренные миноносцы-вертолетоносцы типа «Идзумо» (Япония),
• Эскадренные миноносцы-вертолетоносцы типа «Хюго» (Япония),
• УДК типа «Хуан Карлос» (Испания),
• УДК типа «Канберра» (Австралия),
• Авианосец «Кавур» (Италия),
• Авианосец «Принсипе де Астуриас» (Испания).

Круизные лайнеры типа «Queen Mary 2»

Пожелания о будущем ВМФ России

Вопрос унификации главных энергетических установок военных кораблей и судов стоит и перед российским ВМФ.

Такого разнообразия в морских двигателях, как у нас, нет ни на одном военно-морском флоте мира, входящем в первую десятку крупнейших морских держав.

Перспективные планы по строительству новых кораблей должны быть нацелены на максимальную унификацию большинства проектов на основе единой ГТД и дизельных двигателей.

Разработка современного отечественного авиационного двигателя ПД-14 и его более мощных модификаций – ПД-18 и ПД-35 открывает возможности по созданию на их базе морских версий ГТД нового поколения.

По данным СМИ, начаты работы по созданию на основе двигателей серии ПД газотурбинных установок для газоперекачивающих станций (ГТУ ГПС). Имеет смысл вместе с испытаниями авиационных двигателей и ГТУ ГПС уже сейчас начать разработку морских ГТД нового поколения.

Также руководству ВМФ России необходимо перед проектировщиками ставить задачу по включению указанных ГТД во все новые проекты кораблей и судов, где это экономически оправдано и целесообразно.

Широкая линейка унифицированных авиационных двигателей, газовых установок и морских ГТД даст существенную экономию при их эксплуатации и ремонте. Совместные центры ремонта и обслуживания позволят оперативно решать вопросы сервисного обслуживания внутри России.

Ведь везде, где есть российские военно-морские базы флота, рядом находится гражданский или военный аэродром, позволяющий обеспечить срочную доставку запчастей и новых подменных двигателей. А поставки кораблей и судов наших проектов по линии военно-технического сотрудничества помогут сформировать сервисную сеть за рубежом.

Расчёт сопел современных ракетных двигателей

Введение

Сопло ракетного двигателя- техническое приспособление, которое служит для ускорения газового потока, проходящего по нему до скоростей, превышающих скорость звука. Основные виды профилей сопел приведены на рисунке:

По причине высокой эффективности ускорения газового потока, нашли практическое применение сопла Лаваля. Сопло представляет собой канал, суженный в середине. В простейшем случае такое сопло может состоять из пары усечённых конусов, сопряжённых узкими концами:

В ракетном двигателе сопло Лаваля впервые было использовано генералом М. М. Поморцевым в 1915 году. В ноябре 1915 года в Аэродинамический институт обратился генерал М. М. Поморцев с проектом боевой пневматической ракеты.

Ракета Поморцева приводилась в движение сжатым воздухом, что существенно ограничивало ее дальность, но зато делало ее бесшумной. Ракета предназначалась для стрельбы из окопов по вражеским позициям. Боеголовка оснащалась тротилом.

В ракете Поморцева было применено два интересных конструктивных решения: в двигателе имелось сопло Лаваля, а с корпусом был связан кольцевой стабилизатор. Подобные конструкции используются и в настоящее время, но уже с твёрдотопливным двигателем и системой автоматического наведения:

Однако проблемы остались старые, но уже в современном исполнении: ограниченная дальность до 3 км., наведение и удержание цели в условиях хорошей видимости, что для настоящего боя не реально, не защищённость от электромагнитных заградительных помех и, наконец, но не в последнюю очередь, высокая стоимость.

Теоретические основы

Эффективные сопла современных ракетных двигателей профилируются на основании специальных газодинамических расчётов. Основное уравнение, связывающее градиент площади сечения, градиент скорости и число Маха, следующее:

где: S – площадь сечения сопла; v – скорость газа; M – число Маха (отношение скорости газа в какой-либо точке потока к скорости звука в этой же точке).

Анализируя это соотношение, получаем, что в сопле Лаваля могут осуществляться следующие режимы течения:

1) M 0 (из уравнения). Дозвуковой поток в сужающемся канале ускоряется.
б) >0, тогда 1 – поток на входе сверхзвуковой:
а) 0, тогда >0. Сверхзвуковой поток в расширяющемся канале ускоряется.
3) = 0 – самое узкое место сопла, минимальное сечение.
Тогда возможно либо М = 1 (поток переходит через скорость звука), либо = 0 (экстремум скорости).

Какой из режимов реализуется на практике, зависит от перепада давлений между входом в сопло и окружающей средой.

Если давление, достигаемое в критическом сечении, превышает наружное давление, то поток на выходе из сопла будет сверхзвуковым. В противном случае он остается дозвуковым. [2]

— условие сверхзвукового истечения.

где: p* – давление торможения (давление в камере); pкр – давление в критическом сечении сопла; pнар – давление в окружающей среде; k – показатель адиабаты.

Если известны параметры в камере сгорания, то параметры в любом сечении сопла можно узнать по следующим соотношениям:

или ;

температуру:

или ;

или ;

или .

В этих формулах – λ – приведенная скорость, отношение скорости газа в данном сечении сопла к скорости звука в критическом сечении, R – удельная газовая постоянная. Индексом «*» обозначены параметры торможения (в данном случае – параметры в камере сгорания).

Постановка задачи

1. Рассчитать параметры течения потока газов в сопле Лаваля: для этого профиль сопла Лаваля разбивается на 150 контрольных точек – . Разбиение осуществляем таким образом, чтобы минимальное сечение располагалось в точке . Определяются значения газодинамических функций давления, плотности и температуры в каждом сечении.

2. Расчёты выполнить средствами высокоуровневого свободно распространяемого языка программирования Python по следующей расчётной схеме и исходным данным:

Рисунок 1-Профиль сопла Лаваля

Таблица 1-Исходные данные

Приведенные исходные данные носят демонстрационный характер.

Расчёт сопла Лаваля средствами Python

Для продолжения решения задачи на Python, нужно связать λ – приведенную скорость газа с координатой x вдоль продольной оси. Для этого я воспользовался функцией fsolve из библиотеки SciPy со следующей инструкцией:

fsolve( , ,xtol=1.5 · 10^8)

Привожу фрагмент программы для управления решателем с одной стартовой точкой:

Это единственно возможное на Python решение сложного алгебраического уравнения со степенной функцией от показателя адиабаты k. Например, даже для упрощённого уравнения с использованием библиотеки SymPy, получим недопустимое время расчёта только одной точки:

Время работы решателя: 195.675
0.16
1.95

Время работы программы: 0.222

Полученная эпюра распределения скоростей газового потока полностью соответствует изложенной выше теории. При этом, по предложенному алгоритму и библиотеке, время расчёта в 150 точках в 1000 раз меньше, чем для одной точки с использованием solve sympy.

Время работы программы: 0.203

Вывод

Температура на выходе из сопла уменьшается по приведенному в листинге уравнению газодинамики. Время выполнения программы приемлемое —0.203.

Время работы программы: 0.203

Вывод

Давление на выходе из сопла уменьшается по приведенному в листинге уравнению газодинамики. Время выполнения программы приемлемое -0.203.

Возникновение силы тяги от действия давления газа схематично показано на рисунке:

Время работы программы: 0.203

Вывод

Плотность газа на выходе из сопла уменьшается по приведенному в листинге уравнению газодинамики. Время выполнения программы приемлемое.

Заключение

На основании проведенного исследования можно сделать следующие основные выводы:
– в программе Дизель-РК разработаны математические модели поршневых двигателей, работающих на разных видах топлива (бензин и метан), а также проведена их настройка;
– показано, что перевод бензинового двигателя на газомоторное топливо (метан) не вызывает увеличения тепловых напряжений в основных деталях и узлах ДВС, а наоборот, в большинстве случаев происходит некоторое снижение температур (в диапазоне 1-2%);
– установлено, что повышение степени сжатия газопоршневого двигателя с 7,6 до 15 приводит к снижению удельного расхода топлива вплоть до 30% [6] при значительном увеличении тепловой и механической напряженности основных деталей поршневой группы и коленчатого вала (на 30-55%), вызванной ростом максимального давления цикла до 80% (по сравнению с базовым двигателем).

Таким образом, перевод бензинового двигателя на газомоторное топливо (метан) не вызывает роста теплонапряженности его основных деталей и узлов. При этом, улучшение технико-экономических показателей газопоршневых двигателей за счет увеличения степени сжатия требует внимательной оценки прочности основных деталей ДВС.

Авторы:
Осипов Леонид Евгеньевич, магистр каф. «Турбины и двигатели», УрФУ, Россия, 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19.
Плотников Леонид Валерьевич, канд. техн. наук, доцент каф. «Турбины и двигатели», УрФУ
Козубский Андрей Михайлович, канд. техн. наук, главный конструктор по гидравлическим экскаваторам, ПАО «Уралмашзавод»; инженер кафедры «Подъемно-транспортные машины и роботы», УрФУ

Библиография:
1. Кавтарадзе Р.З. Теплофизические процессы в дизелях, конвертированных на природный газ и водород. Монография. Москва: Изд-во МГТУ имени Н.Э. Баумана. 2011. 240 с.
2. Лукшо В.А. О повышении топливной экономичности автотранспортных средств с газовыми двигателями // Труды НАМИ. 2014. № 257. С. 124-138.
3. Разинькова А.В. Газовый двигатель как веление времени // Твердые бытовые отходы. 2014. № 11 (101). С. 24-25.
4. Захарчук В.И., Козачук И.С., Захарчук О.В. Эколого-экономическое обоснование целесообразности переоборудования дизелей в газовые двигатели с искровым зажиганием // АвтоГазоЗаправочный комплекс + Альтернативное топливо. 2008. № 2 (38). С. 28-30.
5. Кавтарадзе Р.З., Онищенко Д.О., Голосов А.С., Шибанов А.В. Влияние формы полуразделенной камеры сгорания на образование оксидов азота в газовом двигателе // Транспорт на альтернативном топливе. 2016. № 5 (53). С. 31-39.
6. Плотников Л.В., Козубский А.М., Максименко А.Г., Осипов Л.Е. Оценка топливной экономичности поршневых двигателей после их перевода на газомоторное топливо // Сантехника, Отопление, Кондиционирование. 2019. № 2. С. 85-89.
7. Паничкин А.В., Голубенко Н.В. Оценка ресурса двигателя автобусов, работающих на газовом топливе, эксплуатируемых в режиме городских перевозок пассажиров // Мир транспорта и технологических машин. 2015. № 3 (50). С. 123-129.
8. Скоробогатый К.В. Перевод дизельных двигателей на газовое топливо для работы в условиях Сибири // Автотранспортное предприятие. 2012. № 8. С. 24-26.
9. Карасик А.Б. Конструирование и оценка прочности основных деталей двигателей внутреннего сгорания: учебное пособие. Екатеринбург: УГТУ-УПИ. 2003. 265 с.

Наши решения по безопасности дизельных двигателей помогают защитить от разрушительных последствий разгона дизельного двигателя, который может произойти, когда двигатели работают в среде, богатой углеводородами. Запорные клапаны на впуске воздуха перекрывают подачу воздуха в двигатель, перекрывая его, если он начинает превышать скорость. Искрогасители и взрывобезопасные генераторы помогают устранить дополнительные риски, связанные с эксплуатацией дизельных двигателей во взрывоопасных зонах.

Смерть российских стартапов: почему молодые предприниматели уезжают в Европу

О высоких технологиях и ЭВМ впервые заговорили в середине XX века, но тогда никто не знал, к чему это приведет. Сейчас количество компьютеров во всем мире превышает 6,2 млрд. Причем индустрия развивается — каждый год открываются тысячи хардвер-стартапов от умных розеток до новых банковских систем. Но молодые российские предприниматели уезжают в Европу, США и Азию. Алексей Поспехов, основатель Missiontech.co, объясняет, что привлекает российских стартаперов за рубежом.

Читайте «Хайтек» в

Утечка талантов: почему предприниматели уезжают из России

Основная причина отъездов — доступ к рынку. В России большинство областей закостенели и не пускают новых игроков, а внутренний рынок захватили компании-монополисты. В Европе ситуация другая — там работают законы, регулирующие конкурентную среду. Поэтому европейский рынок больше подходит начинающим стартаперам и предпринимателям.

Из этого закона вытекает и широкая конкурентная цепь поставок. Монополиста нет, поэтому на рынке появляется много компаний, которые продают один товар. Из-за этого каждый бизнесмен работает так, чтобы получить преимущество перед другими. Это позволяет начинающим стартаперам закупать нужные детали, продукты и все необходимое по заниженным ценам, издержки сокращаются. В России это не работает из-за компаний-монополистов.

В большинстве европейских стран есть специальные стартап-визы, они позволяют фаундерам получить бонусы на определенный период. Например, стартап либо вообще не платит налог на прибыль, либо платит по сниженной ставке.

Еще одна проблема — инвестиции. Основополагающий российский инвестор — государство, а не частные компании и люди, интересующиеся продуктом. Из-за этого оценочная стоимость бизнеса в России в 10–20 раз меньше, чем в Европе, и в 100 раз меньше, чем в США. Инвестиции в 3 млн рублей считаются большими, хотя это всего $50 тыс., то есть средняя зарплата хорошего специалиста в США за 2–3 месяца.

Сами предприниматели выбирают направления, не интересующие инвесторов. Например, сервисы, основанные на искусственном интеллекте и Big Data Science, технологии для образования и интернет-площадок. А согласно исследованию «Стартап барометра», венчурные инвесторы обычно обращают внимание на рынки, где можно заработать. Это финтех, ритейл-площадки, маркетплейсы, фудтех и логистические сервисы.

К сожалению, сейчас нет ни одного наукоемкого стартапа, который хорошо чувствует себя в России. Предприниматели годами ждут инвестиции и госконтракты, пока их коллеги в Европе и США запускают пилотные продукты.

Какие российские хардвер-технологии наиболее успешны при релокации?

• Antilatency (ALT) — технологическая компания, которая не релоцировалась, но у нее есть представительства в нескольких странах. Фокус команды — разработка систем трекинга для AR/VR рынков. Основной продукт ALT вошел в шорт-лист лучших VR-гаджетов выставки E3 2017 года в Лос-Анджелесе.

• Marine Digital создает устройство, которое автоматизирует расход топлива на корабле. Сейчас расходные цистерны и баки размещают для каждого двигателя или котла отдельно. Из-за этого возникают проблемы: нельзя направить топливо с одного двигателя на другой, а неиспользуемые цистерны приходится постоянно вентилировать — топливо быстро испаряется, высок шанс взрыва. Устройство Marine Digital решает эти проблемы — расход во всех цистернах происходит равномерно и без контроля человека. Нововведение помогает оптимизировать маршрут с учетом расхода топлива. Так Marine Digital создает новый технологический тренд — цифровой корабль.

• Zerion развивает платформу децентрализованных финансов (DeFi). Он хочет создать место, где люди могут пользоваться финансовыми продуктами без помощи банков и процессинговых компаний. Его создатели — Евгений Юртаев, Алексей Башлыков из Москвы и Вадим Колеошкин, уроженец Одессы. Штаб-квартира располагается в Нью-Йорке. Во время раунда инвестиций серии А компания привлекла около $8,2 млн инвестиций.

• Zelf — цифровой банк, который ориентируется на поколение Z. У него нет банковского приложения и дебетовых карт — он работает через популярные мессенджеры. Пользователи могут переводить деньги, оплачивать покупки и принимать платежи с помощью чат-бота. Для этого в сервисе есть голосовое управление с использованием искусственного интеллекта. В конце февраля 2021 года Zelf привлекла $2 млн инвестиций по итогам раунда pre-seed.

• Компанию FIXAR в 2018 году запустил Василий Лукашев. Стартап привлек $600 тыс. инвестиций от The Untitled Ventures на первых этапах, это позволило компании разработать промышленный дрон. К 2021 году компания привлекла примерно $12 млн инвестиций от нескольких бизнес-ангелов, в том числе $620 тыс. вложили члены российского клуба инвесторов Angelsdeck.

• Point-X начал разрабатывать первый продукт в 2020 году. Проект получил статус StartUP в Латвии и поддержку местного агентства инвестиций и развития. Point-X — это продукт B2B2C. Это платформа, на которой бренды и потребители могут сотрудничать и узнавать друг друга. Все основано на смарт-контрактах и ​​технологии блокчейн, которые делают данные безопасными, прозрачными и актуальными. Стартап приближает блокчейн к массовому рынку.
• Mission Space, стартап по разработке системы прогнозирования космической погоды, выбрал Латвию, потому что та стала членом космического агентства, а это гранты и льготы. Mission Space разработал спутниковый прототип, сейчас он один из самых перспективных проектов в области глубоких технологий.

Что будет дальше: падение на дно или великое становление рынка хардвер-стартапов?

Коронакиризис задел хардвер-стартапы больше, чем предполагали инвесторы. У таких предприятий цикл исследований и разработки (R&D) и цикл продаж занимают в разы больше времени, чем у других направлений. Основная причина — нужно создавать пилотные продукты, а из-за коронавирусных ограничений производство во всем мире замедлилось.

Но некоторые направления из-за коронавируса только выиграли. Например, 25% респондентов стартапов, занимающихся образованием и онлайн-образованием (EdTech), отметили положительный эффект от кризиса. В финансовом сегменте (FinTech) таких 11%, а в HR-tech (электронная коммерция и решения для управления персоналом) — 5%.

В 2020 году российская экосистема стартапов вошла в мировой рейтинг StartupBlink, исследовательского центра, специализирующегося на мировом стартап-движении. Центром российских инноваций стала Москва — столица попала на девятую строчку рейтинга городов с лучшим климатом для стартапов, пропустив вперед несколько американских мегаполисов, Лондон, Пекин, Тель-Авив и Берлин.

С конца 2020 года в России правительство утвердило субсидии на ускоренное развитие IT-проектов. С 2021 по 2023 год государство выделит 750 млн рублей. Вложения помогут разработчикам выводить продукцию на внутренний рынок и окажут акселерационную поддержку. Начинающим предпринимателям поможет система грантов и прямого финансирования «сквозных технологий». На нее хотят выделить 46,3 млрд рублей, из которых на искусственный интеллект уйдет 12 млрд рублей.

Скорее всего, уже работающие компании, которые изначально ориентировались на домашний рынок, никуда не уедут, так как получат усиленную поддержку от государства. А вот начинающие стартаперы, которые чаще всего и предлагают прорывные идеи, будут уезжать в Европу и другие страны — субсидий, условий рынка и выгоды для них там больше.