Двигатель Quasiturbine или Qurbine — это предлагаемый беспоршневой роторный двигатель , использующий ромбовидный ротор, стороны которого шарнирно соединены в вершинах. [1] Объем, заключенный между сторонами ротора и корпусом ротора, обеспечивает сжатие и расширение способом, аналогичным более известному двигателю Ванкеля , но шарнирное соединение по краям позволяет увеличить объемное отношение. Геометрическая неопределенность (не однозначно определенная) формы статора ограничения Quasiturbine [2] допускает различные профили (включая асимметричные) и конструктивные характеристики. В отличие от лопастных насосов , в которых расширение лопастей, как правило, важно и против которых действует давление для создания вращения, контурные уплотнения Quasiturbine имеют минимальное расширение, и вращение не является результатом давления на эти уплотнения.
Поскольку вращательная сила внутри квазитурбины исходит от давления на всю поворотную лопатку, а не на выдвижные лопатки, которые накладывают геометрический обратный поток в перекрытиях камер, статоры QT с высоким эксцентриситетом значительно увеличивают объемы рабочего хода, которые могут превышать весь объем двигателя за один оборот. Такое высокое отношение рабочего объема к внешнему объему двигателя, близкое к единице, приводит к исключительной плотности мощности двигателя по объему и весу, при сохранении высокого крутящего момента. [3] Патенты на квазитурбину (в наиболее общей концепции переменного тока с каретками) [4] [5] [ необходимо разъяснение ] принадлежат семье Жиля Сент-Илера [6] из Квебека . Помимо двигателя внутреннего сгорания , квазитурбина была предложена в качестве возможной конструкции насоса и возможного двигателя Стирлинга . [7] Она была продемонстрирована как пневматический двигатель, использующий накопленный сжатый воздух , и как паровой двигатель . [8]
Существует по крайней мере четыре предложенных проекта:
Самая ранняя конструкция квазитурбины использовала трехколесную каретку ( французское chariot , отсюда avec chariots или AC для with carts ) для поддержки каждой вершины ротора. Колеса этих четырех кареток, в общей сложности двенадцать колес, вращались по периферии камеры двигателя.
Был построен прототип двигателя внутреннего сгорания этой конструкции, который с энтузиазмом был рассмотрен в журнале European Automotive Design в сентябре 1999 года. Прототип вращался с помощью внешнего двигателя в течение 40 часов.
Однако воспламенение с топливом так и не было достигнуто. Если это и было предпринято, то результаты не были опубликованы, а работа по разработке этой конструкции не была приоритетной, несмотря на испытание квазитурбинного внутреннего сгорания. [9]
Двухпортовая конструкция с каретками была предложена для того, чтобы сделать возможным новый и превосходный режим сгорания, названный изобретателями квазитурбины фотодетонацией . Это напоминает детонацию , используемую в двигателе Бурка , родственную стуку и звону, нежелательным в обычных двигателях внутреннего сгорания. По состоянию на 2024 год [update]не было опубликовано ни одного исследования, подтверждающего это утверждение. Связанная с этим идея о том, что перенос пламени возможен через специальные порты, также не поддерживается.
Вторая конструкция квазитурбины значительно упрощена, чтобы исключить каретки (французские sans chariots или SC ). В то же время порты были продублированы на противоположной стороне корпуса, таким образом преобразуя работу с четырех тактов за цикл в два и удваивая количество циклов за оборот ротора. Этот механизм был продемонстрирован работающим как пневматический двигатель, использующий сжатый воздух, а также как паровой двигатель, как сообщалось в Scholar Papers. [10] Это также конструкция, предложенная для использования в качестве насоса , и особенно в качестве нагнетателя .
В этой конструкции используются переработанные лопасти, более длинные, чем у корпуса аналогичного размера первого типа, из-за отсутствия кареток, и лишенные характерного контура короны. Только базовая геометрия ротора является общей с более ранней конструкцией.
Пневматический двигатель этой конструкции был продемонстрирован в качестве привода для картинга в ноябре 2004 года, а другой — в качестве привода для небольшого автомобиля в сентябре 2005 года, оба транспортных средства использовали для питания двигателя сжатый воздух. По состоянию на 2005 год разрабатывается [update]пневматическая цепная пила, приводимая в действие воздушным шлангом от обычного внешнего компрессора.
Такая же конструкция ротора была продемонстрирована в паровом двигателе с соответствующим образом переработанным корпусом, учитывающим тепловое расширение.
Другая потенциальная вариация этой конструкции использует два набора портов независимо, один как двигатель, а другой как насос, таким образом потенциально объединяя функции насоса и его приводного двигателя в одном безвальном блоке. Одним из ограничений этого использования является то, что две жидкости должны быть похожими; например, было бы невозможно управлять интегрированным воздушным насосом с помощью гидравлической жидкости, поскольку конструкция ротора существенно отличается. По состоянию на 2005 год [update]прототип этой вариации не был продемонстрирован.
Квазитурбина с режимом Отто использует искровое зажигание, в то время как фотодетонационная квазитурбина устраняет необходимость в свечах зажигания и электрической системе зажигания. В фотодетонационном режиме заряд топлива/воздуха самовоспламеняется коротким мощным импульсом давления в камере сгорания квазитурбины.
Этот третий проект объединяет аспекты первых двух. По состоянию на 2024 год [update]этот проект является только концептуальным. Он не был построен, но используется в целях иллюстрации. Если бы он был построен, он не поддерживал бы фотодетонацию.
В рамках запатентованной модели Quasiturbine возможны многие другие конструкции, с каретками или без них и с различным количеством портов. По состоянию на 2024 год [update], какая конструкция будет использоваться для дальнейшей работы над версией внутреннего сгорания, не было объявлено.
Профессор Х. Игнасио Мартинес-Артахо (1907-1984) из Папского университета Комильяс (Мадрид, Испания) сделал наброски адаптивного роторного компрессора в середине семидесятых, что привело к созданию железнодорожной модели, в которой отсутствовали надлежащие динамические решения ротора. Позднее исследования проводились доктором Жилем Сент-Илером, термоядерным физиком , и членами его ближайшей семьи. Первоначальной целью было создание турбовального турбинного двигателя, в котором компрессорная часть и силовая часть находились бы в одной плоскости . Чтобы добиться этого, им пришлось отсоединить лопатки от главного вала, соединить их цепью таким образом, чтобы один ротор действовал как компрессор на четверть оборота и как двигатель на следующую четверть оборота.
Общая концепция квазитурбинного двигателя была впервые запатентована в 1996 году. Небольшие пневматические и паровые агрегаты доступны у владельцев патентов для продажи или аренды для исследований, академического обучения и промышленной демонстрации, как и книга (в основном на французском языке), описывающая концепции и разработку конструкции. Демонстрации проводились на Air Gokart в 2004 году, на «APUQ Air Car» в 2005 году, на «Brash Steam Car» Университета Коннектикута в 2010 году и других продуктах (бензопила и генератор).
Владельцы патента объявили, что намерены сделать аналогичные прототипы двигателей внутреннего сгорания доступными для демонстрации.
