Квазитурбинный или курбинный двигатель представляет собой предлагаемый беспоршневой роторный двигатель с ромбовидным ротором , стороны которого шарнирно закреплены в вершинах. [1] Объем, заключенный между сторонами ротора и корпусом ротора, обеспечивает сжатие и расширение аналогично более известному двигателю Ванкеля , но шарнирное соединение по краям позволяет увеличить соотношение объемов. Геометрическая неопределенность (не однозначно определенная) формы статора квазитурбины [2] допускает разнообразие профилей (в том числе асимметричных) и конструктивных характеристик. В отличие от лопастных насосов , в которых расширение лопастей обычно имеет важное значение и против которых действует давление, вызывающее вращение, контурные уплотнения квазитурбины имеют минимальное расширение, и вращение не является результатом давления на эти уплотнения.
Поскольку вращательная сила внутри квазитурбины возникает за счет давления на всю поворотную лопасть, а не на выдвижные лопатки, которые создают геометрический обратный поток в перекрытиях камер, статоры QT с высоким эксцентриситетом значительно увеличивают объемы рабочего объема, которые могут превышать весь объем двигателя на оборот. Такое высокое отношение рабочего объема к внешнему объему двигателя, близкое к единице, приводит к исключительной удельной 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] [ необходимы разъяснения ] принадлежат семье Жиля Сен-Илера [6] из Квебека . Помимо двигателя внутреннего сгорания , в качестве возможной конструкции насоса была предложена квазитурбина , а также возможный двигатель Стирлинга . [7] Он был продемонстрирован как пневматический двигатель, использующий запасенный сжатый воздух , и как паровой двигатель . [8]
Предлагается как минимум четыре конструкции:
В самой ранней конструкции квазитурбины использовалась трехколесная каретка ( французская колесница , отсюда avec колесницы или AC с каретами ) для поддержки каждой вершины ротора. Колеса этих четырех вагонов, всего двенадцать колес, проходили по периферии машинного отделения.
Прототип двигателя внутреннего сгорания этой конструкции был построен и с энтузиазмом рассмотрен в журнале European Automotive Design в сентябре 1999 года. Прототип вращался с помощью внешнего двигателя в течение 40 часов.
Однако воспламенения топливом так и не было достигнуто. Если бы это было предпринято, результаты так и не были опубликованы, и разработка этой конструкции не была приоритетом, несмотря на испытания внутреннего сгорания квазитурбины. [9]
Двухпортовая конструкция с каретками была предложена, чтобы сделать возможным новый и улучшенный режим сгорания, названный изобретателями квазитурбины фотодетонацией . Это напоминает детонацию , используемую в двигателе Бурка , сродни детонации и стуку, нежелательным в обычных двигателях внутреннего сгорания. По состоянию на 2005 год [update]не было опубликовано ни одного исследования, подтверждающего это утверждение. Связанная с этим идея о том, что передача пламени будет возможна через специальные отверстия, также не поддерживается.
Вторая конструкция Квазитурбины значительно упрощена за счет исключения кареток (фр. sans колесницы или SC ). В то же время порты были продублированы на противоположной стороне корпуса, что позволило преобразовать операцию с четырех тактов за цикл на два и удвоить количество циклов на оборот ротора. Этот механизм был продемонстрирован как пневматический двигатель, использующий запасенный сжатый воздух, а также как паровой двигатель , как сообщается в научных статьях. [10] Эту конструкцию также предлагается использовать в качестве насоса и, в частности, в качестве нагнетателя .
В этой конструкции используются лопасти новой конструкции, более длинные, чем у корпуса аналогичного размера первого типа из-за отсутствия кареток и характерного контура коронки. Только базовая геометрия ротора является общей с более ранней конструкцией.
Пневматический двигатель этой конструкции был продемонстрирован на картинге в ноябре 2004 года, а другой - на небольшом автомобиле в сентябре 2005 года, причем оба автомобиля использовали накопленный сжатый воздух для питания двигателя. По состоянию на 2005 год разрабатывается [update]пневматическая цепная пила с приводом от воздушного шланга от обычного внешнего компрессора.
С соответствующим образом переработанным корпусом, учитывающим тепловое расширение, та же конструкция ротора была продемонстрирована как паровой двигатель.
В другом потенциальном варианте этой конструкции два набора портов используются независимо: один в качестве двигателя, а другой в качестве насоса, таким образом потенциально объединяя функции насоса и его приводного двигателя в одном безвальном блоке. Одним из ограничений такого использования является то, что две жидкости должны быть одинаковыми; Например, невозможно привести в действие встроенный воздушный насос с помощью гидравлической жидкости, поскольку конструкция ротора существенно отличается. По состоянию на 2005 год [update]ни один прототип этого варианта не был продемонстрирован.
Квазитурбина в режиме Отто использует искровое зажигание, а фотодетонационная квазитурбина устраняет необходимость в свечах зажигания и электрической системе зажигания. В фотодетонационном режиме топливно-воздушный заряд самовоспламеняется коротким мощным импульсом давления в камере сгорания Квазитурбины.
Этот третий дизайн сочетает в себе аспекты первых двух. По состоянию на 2005 год [update]этот дизайн является только концептуальным. Он не был построен, но используется в иллюстративных целях. Если бы он был построен, он не поддерживал бы фотодетонацию.
В рамках запатентованной модели квазитурбины возможны многие другие конструкции с каретками или без них и с различным количеством портов. По состоянию на 2005 год [update]не объявлено, какая конструкция будет использоваться для дальнейшей работы над версией внутреннего сгорания.
Профессор Х. Игнасио Мартинес-Артахо (1907-1984) из Папского университета Комильяс (Мадрид, Испания) в середине семидесятых годов сделал эскизы адаптивного ротационного компрессора, что привело к тому, что при построении модели железной дороги отсутствовали правильные динамические решения ротора. Недавно исследования провели доктор Жиль Сен-Илер, физик -термоядерщик , и члены его ближайших родственников. Первоначальной целью было создание турбовального газотурбинного двигателя , в котором компрессорная и силовая части находились бы в одной плоскости . Для этого им пришлось отсоединить лопасти от главного вала и соединить их в цепь 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. Владельцы патентов могут продать или взять в аренду небольшие пневматические и паровые агрегаты для исследований, академического обучения и промышленной демонстрации, а также книгу (в основном на французском языке), описывающую концепции и разработка дизайна. Демонстрации были проведены на Air Gokart в 2004 году, на «APUQ Air Car» в 2005 году, на «Brash Steam Car» Университета Коннектикута в 2010 году и на других продуктах (бензопила и генератор).
Обладатели патента заявили, что намерены предоставить для демонстрации аналогичные прототипы двигателей внутреннего сгорания.
