Турбо детонаційний мотор

ТДМ потужний, легкий, компактний та має лише одну рухому деталь. Він складається з корпусу, камер згорання оснащених соплами, які являють собою ротор, котрий закріплений на валу відбору потужності в підшипниках.  Система подачі робочих компонентів в камери згорання та система запалення робочої суміші виконуються з бічної сторони через технологічні отвори в антифрикційному диску, який герметизує камери згорання. На роторі та на статорі закріплені дуго образні лопатки. ТДМ спроектований таким чином, щоб робочі компоненти самі по собі доповнювали конструкцію мотору.  Так в камери згорання подається вода, яка змащує антифрикційний диск, а під час запалення робочої суміші виконує функцію запірного клапану. Вода, після детонування робочої суміші, перетворюється на водяний пар, який виходячи з сопел потрапляє на лопатки статора та обертає ротор.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ТДМ ДВС
Кількість компонентів палива 3 1
Витрата палива низька висока
Шкідливі викиди в атмосферу відсутні високі
Горіння палива детонаційне звичайне
Стиснення палива при запалюванні відсутнє застосовується
Колінчатий вал відсутній є
Розподільчі вали відсутні є
Клапани відсутні є
Обертання валу Одно направлене зворотно поступальне
Система змащення відсутня застосовується
Система охолодження відсутня застосовується
Питома потужність висока низька
Кількість деталей мала велика
Використання виробленого тепла 90% 20%
Механічні втрати низькі високі
Паровий цикл присутній відсутній
Загальний ККД 90% 35%
Застосування інших окислювачів так ні
Експлуатація в безповітряному просторі так ні
Ремонто спромлжність висока низька

Опис роботи ТДМ

Анімація роботи ТДМ

Зовнішній вигляд ТДМ

Зовнішній вигляд ТДМ

На початку роботи турбіни ротору з валом відбору потужності, стартером,  надається обертальний рух. В серповидні камери згорання подається вода, яка в наслідок відцентрової сили відразу переміщається до вихідних отворів камер згорання. 

ТДМ в розрізі з серповидними камерами згорання та вихідним отвором для відпрацьованої паро-газової суміші

ТДМ в розрізі з серповидними камерами згорання та вихідним отвором для відпрацьованої паро-газової суміші

Одночасно з подачою води до  двох інших форсунок, через технічні отвори в антифрикційному диску, який герметизує камери згорання,  подаються  O&H, які почергово потрапляють в камери згорання.

Герметизація між камерами згорання забезпечується антифрикційним диском.

Герметизація між камерами згорання забезпечується антифрикційним диском

За допомогою запальника в камерах згорання почергово ініціюється детонація суміші O&H.

Запальник детонаційної суміші O&H

Запальник детонаційної суміші O&H

В результаті детонації  O&H  утворюються великі тиск з температурою та водяним паром, який в свою чергу під дією високої температури та тиску частково дисоціює з виділенням додаткової енергії.

Момент детонації O&H та виходу парогазової суміші з водою з  камер згорання до лопаток на статорі та ротор

Момент детонації O&H та виходу парогазової суміші з водою з  камер згорання до лопаток на статорі та ротор

 Розігріта парогазова суміш під великим тиском надходить з вихідних отворів  камер  згорання до лопаток статору при цьому ротор з валом відбору потужності отримують крутний момент та починають обертатися виконуючи корисну роботу. Надалі відпрацьована парогазова суміш з водою виходять через вихідний патрубок до радіатора де пар конденсується в воду, вода відфільтровується та охолоджуючи підшипниковий вузол знову подається до водяної форсунки.

Детонаційне горіння палива

Відомо, що детонація при горінні Робочої Суміші у двигунах внутрішнього згорання не допустима, так як вона руйнує двигун, але таж кількість палива при детонації дає в рази більше енергії.

Порівняння вивільненої енергії  при звичайному горінні палива та при детонації:

  • Звичайне горіння - фронт горіння має швидкість 20-40 м/сек.; температура газів горіння - 2500 градусів Цельсія
  • Вибухове (детонаційне) згоряння - швидкість близько 2000 м/сек.; температура газів при детонації  - 4000 градусів Цельсія

В більшій мірі сам процес перетворення хімічних зв’язків палива в тепло та тиск визначає коефіцієнт корисної дії (ККД) двигуна, але щоб отримати умови для детонації потрібна відповідна конструкція мотору. Загальний ККД кращих бензинових двигунів не перевищує 25-30%, а ККД кращих дизельних моторів в їх самих економічних велико габаритних розмірах уже майже 100 років ні як не може перевищити 40 -45%. У малих дизелів ККД на 10%  нижче.

В запропонованому ТДМ ККД буде  становити 90 %.  В ТДМ, як і в газових турбінах потужність становитиме  6 кВт на 1 кг ваги. Для прикладу ТДМ з потужністю в 150 кВт (майже 200 к.с.)  буде витрачати 1 літр умовного палива на 100 км.

У всіх експлуатованих на сьогоднішній день двигунах, за винятком ракетних двигунів, окислювачем є повітря в складі якого знаходиться умовно безкоштовний  кисень. Оскільки кисню в повітрі всього 20% то в камери згоряння доводиться постачати газову суміш, яка заважає всім процесам в роботі двигуна, а також після відпрацювання отруює навколишнє середовище.

Найкращою паливно окислювальною сумішшю є O&H, які наразі використовується лише в ракетних двигунах та в запропонованому  нашою командою Тубо Детонаційному Моторі,  але в ТДМ O&H використовуються ще й значно ефективніше.

Зберігання  енергії виробленої сонцем та вітром

ТДМ також вирішує дуже важливу  проблему зберігання та накопичення енергії виробленої  сонцем та вітром і надає альтернативу аккумуляторам використовуючи інший підхід до зберігання енергії. Зелена енергія може бути використана для електролізу води в результаті чого утвориться кисень та водень (O&H), які надалі будуть зберігатися в стиснутому стані в балонах. І хоч процес електролізу доволі енергоємний, вважається, що коефіцієнт корисної дії при електролізі біля 50%,  але цей коефіцієнт вираховується методом подальшого отримання тепла при звичайному згоранні водню в кисні. При використанні O&H  в ТДМ ці розрахунки набувають інших значень, так як ці компоненти в ТДМ детонують при цьому виділення тепла збільшується в 2 рази, а тиску в 100 разів. Відповідно саме ці показники і показують дійсний ККД , але тільки в випадку використання  O&H  в ТДМ.

Також дуже важливе значення має процес накопичення енергії. Зрозуміло, що в літній період вироблення сонячної енергії в рази більше ніж в зимовий період,  а використовується енергія більше зимою. Акумулятори можуть зберігати енергію тільки короткий час  і не можуть накопичувати її безмежно. Якщо вироблену енергію сонця та вітру використати для електролізу чи ректифікації то O&H можна безмежно накопичувати, зберігати та транспортувати. В подальшому O&H будуть використані в ТДМ будь де і будь коли  в результаті чого буде отримана  механічна, електрична та теплова енергія в потрібних кількостях.

Крім того,  кількість енергії на одну міру ваги в киснево – водневому стані на порядки перевищує енергетичну ємність запасену на таку ж міру ваги в акамуляторах, а вихід енергії в процесі роботи ТДМ в кілька разів більший ніж при роботі дизельних двигунів, що в свою чергу в рази збільшує його ваго підйомність та дальність перельотів літаючих апаратів, на яких буде використаний ТДМ. 
   Техніка безпеки використання на будь яких транспортних засобах ємностей з киснем та воднем давно відпрацьована і не несе загрози більше ніж ємності з природним газом.