[1]Изобретение относится к области использования воздушно-реактивных двигателей.
[2]В дальнейшем при характеристике разработанного технического решения будут использованы следующие термины:
[3]- Воздушно-Реактивный Двигатель (ВРД) - любой тип Воздушно Реактивного Двигателя, включая Прямоточный ВРД, Пульсирующий ВРД, Турбо-Реактивный ВРД, Воздушно-Вентиляторный ВРД и пр.;
[4]- Дополнительная труба - сложное механическое устройство, способное изменять свою геометрию, как и объемы подаваемой забортной воды (на изображениях это не показано)
[5]Известна (US, патент 3684054) конструкция блока расширения выхлопных газов двигателя Jet engine exhaust augmentation unit, в которой выхлопные газы турбореактивного двигателя частично охлаждают использованием впрыска воды и подают к впускному отверстию сопла для увеличения массы выхлопа струи. Такое решение в минимальной степени использует внутреннюю энергию тепловой струи для совершения дополнительной полезной работы.
[6]Также известна (US, патент 8092265) конструкция транспортного средства с реактивным двигателем Jet propulsion device, предназначенная для движения в воде, согласно которой воду добавляют в реакционную камеру двигателя и испаряют, образующийся пар способствует созданию паровой полости вокруг транспортного средства, что снижает сопротивление среды. Такое решение также только косвенно использует энергию тепловой струи как таковой.
[7]Известно также (RU 2093411) решение впрыска воды в реактивный двигатель с 2 целями:
[8]1. Снижение парциального давления кислорода в камере сгорания (в связи с тем, что туда подается чистый кислород, а реактивный двигатель рассчитан на подачу воздуха)
[9]2. Выхлоп реактивного двигателя производится в нерегулируемое выходное сопло, в которое дополнительно поступает вода.
[10]Недостатком известного решения следует признать:
[11]1. Как известно нормальное давление для камер сгорания реактивных двигателей сставляет от десятков до сотен атмосфер. При наличие высоких температур и давлений это требует высокопрочных температуроустойчивых материалов, применение систем термоизоляции, да и проблема дросселирования (регулировки тяги) для реактивных двигателей полностью не решена до сих пор.
[12]2. Не адаптивность (невозможность изменения количества притока воды, изменения формы) выходного сопла не позволяет такому сочетанию выбрать оптимальный режим. В этом решении нет дополнительной трубы (она предназначена именно для оптимизации работы с выхлопной струей на разных режимах работы двигателя.
[13]3. Ресурс работы реактивных двигателей достаточно низок, в т.ч. поэтому их не применяют в транспортных системах, рассчитанных на длительное использование.
[14]В данной заявке не упоминается реактивный двигатель, только все типы ВРД.
[15]Известно решение SU 1743995 - «Гидрореактивный движитель, содержащий водопроточную трубу с размещенной в ней камерой сгорания»
[16]В этом решении камера сгорания находится в профилированной трубе, сам гидрореактивный движитель не относится ни к одному из типов двигателей, рассматриваемых в данной заявке (Воздушно-Реактивные двигатели).
[17]Известны также способы использования тепловой струи реактивного двигателя для совершения полезной работы вне транспортных средств, например, для нужд пожаротушения. Например, известна (CN, патент 1026756) конструкция Fire-extinguishing device by use of turbojet tall-gas and water-fog, в которой энергия тепловой струи реактивного двигателя, установленного на противопожарном транспортном средстве, используется для распыления подаваемой извне струи воды до состояния мелких капель (тумана) и направленного воздействия такой струей на источник возгорания. В данном случае энергия тепловой струи используется не в полной мере, т.к. не смешивается непосредственно с водой для максимальной отдачи энергии, а используется для разбиения внешней струи воды на капли. Сходный принцип с соответствующими недостатками реализован в полезной модели Urban turbo jet fire truck CN 202822566, в которой дополнительно предусмотрено распыление не только воды, но и противопожарного порошка (что является сомнительным решением: противопожарные порошки снижают температуру горячих газов и уменьшают наличие кислорода в месте горения, поэтому, если добавлять порошок в горячую струю, то он отработает до попадания в место горения). Данные решения предназначены для масштабных пожаров (тушение горящих нефтяных и газовых фонтанов и т.п.
[18]Наиболее близким аналогом является (US, патент 3396538) решение Water injection for thrust augmentation. Согласно этому решению, стандартный воздушно-реактивный двигатель, установленный на плавсредстве выше уровня воды, дополнительно снабжен краном для забора забортной воды и впрыска этой воды в выхлопную трубу двигателя. При этом происходит смешение выхлопных газов с водой и увеличивается тяга двигателя. Недостатками данного решения является неполное использование энергии тепловой струи (в силу отсутствия отсутствие специальной дополнительной трубы), ограниченное пропускной возможностью крана, наличие потока газа (с остаточно высокой температурой, а значит с остаточно высоким уровнем внутренней энергии) под самим плавсредством, что негативно влияет на устойчивость и плавучесть (Поток газов под плавсреством снижает его плавучесть согласно закону Архимеда). Также видно, что двигатель расположен в корпусе судна и работает в воздушной среде.
[19]Техническая проблема, решаемая с использованием разработанного способа, состоит в том, что существующие конструкции и способы использования воздушно-реактивных двигателей основаны на использовании реактивной тяги - силы, возникающей в результате взаимодействия воздушно-реактивной двигательной установки с истекающей из сопла струей расширяющихся выхлопных газов - продуктов сгорания топлива, обладающих кинетической энергией. В основу возникновения тяги положен закон сохранения импульса. При этом раскаленные выхлопные газы, истекшие из сопла, обладают дополнительной внутренней энергией благодаря высокой температуре, и эта энергия может быть использована для совершения дополнительной полезной работы.
[20]Технический результат, достигаемый при реализации разработанного способа, состоит в увеличении импульса движения.
[21]Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанный способ использования внутренней энергии тепловой струи воздушно-реактивного двигателя.
[22]Согласно разработанному способу к выхлопному соплу воздушно-реактивного двигателя присоединяют дополнительную трубу, устанавливают воздушно-реактивный двигатель на плавстерство ниже уровня ватерлинии, обеспечивают подвод воздуха к воздухозаборнику воздушно-реактивного двигателя (патент №2661633), в дополнительную трубу подают поток отходящих газов из воздушно-реактивного двигателя, а также воду, образующуюся газопароводяную смесь используют как средство придания дополнительного импульса движения плавсредству.
[23]Установка дополнительной трубы (ее форма и размеры изменяемы в процессе работы и зависят от характеристик ВРД, его режима работы и необходимой степени преобразования внутренней энергии выхлопной струи в дополнительный импульс движения - на изображениях не показано) позволяет преобразовывать внутреннюю энергию выхлопной струи в дополнительную массу воды, которая превращается в газо-паро-водяную смесь.
[24]Работа воздушно-реактивного двигателя всегда сопровождается мощным высокоскоростным потоком выхлопного газа, обладающего большой внутренней энергией (высокая температура исходящих газов - до 700 град. С).
[25]Предлагаемое техническое решение предусматривает использование этих свойств воздушно-реактивного двигателя для совершения дополнительной полезной работы или для воздействия на внешние объекты.
[26]Указанный технический результат достигается тем, что выхлопное сопло воздушно-реактивного двигателя снабжается достаточно протяженной дополнительной трубой, в которой осуществляется смешивание выхлопных газов двигателя с значительными объемами воды. За счет внутренней энергии поток газов превращается в поток газо-паро-водяной смеси, добавляя к скорости потока (которая изменяется незначительно благодаря рассчитанной геометрической форме дополнительной трубы с целью сохранения одинакового давления по всей длине дополнительной трубы) дополнительную массу испаренной и разогретой воды, тем самым увеличивая (пропорционально массе прошедшей через дополнительную трубу воды) импульс движения согласно формуле P=M×V, где Р - импульс, М - масса, V - скорость. Результатом является значительное приращение импульса движения выходящего потока.
[27]Полученное приращение импульса тем больше, чем больше масса воды, поступающей в дополнительную трубу, и, соответственно, больше масса образующегося в дополнительной трубе рабочего тела воздушно-реактивного двигателя - смеси выхлопных газов водяного пара и не испаренной воды.
[28]Наличие дополнительной трубы подразумевает структурно-функциональное единство, расположенная за зоной высокоскоростного высокотемпературного потока газов и соединенная с выхлопным соплом двигателя, позволяет регулировать поступление в эту трубу воды (на рисунках не указано) и ее смешивание в оптимальных количествах с выхлопными газами с образованием газо-пароводяной смеси на любых режимах работы двигателя.
[29]Подсчитаем КПД преобразования в движние:
[31]ГТУ (Технически то-же ТРД) (0.33) - Электрогенератор (0.9) - (потерями на передаче электроэнергии пренебрегаем) - Электромотор (0.86)- Ходовой винит (0.6)
[32]Итого максимальный КПД такой схемы: 0.33*0.9*0.86*0.6=0.153.
[33]В варианте предлагаемой заявки ТРД в связке с дополнительной трубой является аналогом водометного двигателя и движителя одновременно. Дополнительный плюс на высоких скоростях в воде - нет воздействия кавитации на винт (в связи с его отсутствием).
[34]ТРД (0.3) - Водометный движитель (0.6): 0.24*0.6=0.21
[35]Параметры подбирались при максимальном КПД отдельных элементов (причем КПД водометного движителя взято из устройства водомета с винтом, явно ниже, чем реализация, описанная в настоящей заявке, т.к. в ней нет винта, КПД которого достаточно низок сам по себе).
[36]В качестве воздушно-реактивного двигателя может, например, использоваться прямоточный воздушно-реактивный двигатель, пульсирующий воздушно-реактивный двигатель, турбореактивный двигатель, турбовентиляторный двигатель, турбовинтовой двигатель, турбовальный двигатель, винтовентиляторный двигатель и др.
[37]Работа воздушно-реактивного двигателя включает следующие процессы, вовлекаемые (по отдельности или в различных сочетаниях) в реализацию предлагаемого технического решения:
[38]- всасывание мощного потока воздуха,
[39]- произведение мощного высокоскоростного потока выхлопного газа, обладающего большой внутренней энергией (высокая температура исходящих газов).
[40]Согласно одному из вариантов реализации технического решения, предлагается использование внутренней энергии тепловой струи воздушно-реактивного двигателя для увеличения тяги двигателя.
[41]В одном из частных вариантов реализации, двигатели могут устанавливаться с вращением в двух плоскостях (ниже ватерлинии) по нескольку с каждого борта, для повышения маневренности при передвижении. При данном решении на плавсредстве не являются необходимыми винторулевая группа и машинный зал как таковой. КПД данной системы может быть увеличен значительно. Результаты использования двигателей для плавсредств, установленных ниже ватерлинии и вращающихся в двух плоскостях - полная компенсация бортовой качки без применения дополнительных устройств, компенсация кренов при разворотах, отсутствие негативных моментов использования руля, «сверхманевренность» плавсредства, значительная экономия внутреннего пространства, естественное встраивание в двигатель дорогостоящего монтируемого отдельно и занимающего не малое место устройства типа scrubber.
[42]В другом частном варианте реализации (для маломерных судов - вариант подвесного мотра), воздушно-реактивный двигатель размещен на плавсредстве, воздушно-реактивный двигатель снабжается дополнительной трубой, дополнительная труба и двигатель или только дополнительная труба могут быть погружены под воду - постоянно или только на период эксплуатации, - за счет чего достигается максимально эффективное использование энергии тепловой струи для обеспечения движения плавсредства.
[43]В варианте исполнения с погружением воздушно-реактивного двигателя под воду предусматривается оснащение двигателя дополнительным каналом для подачи воздуха в двигатель (патент №2661633).
[44]В одном из частных вариантов реализации, двигатель на период вне эксплуатации может закрываться герметичной откидной крышкой (колпаком), для исключения соприкосновения внутренних элементов двигателя с забортной водой.
[45]В одном из частных вариантов реализации, исключение соприкосновения внутренних элементов двигателя с забортной водой достигается с помощью дополнительного гидравлического запирающего механизма, включающего, по меньшей мере, наполняемый водой эластичный баллон для герметизации двигателя. Наполняемый водой эластичный баллон может быть выполнен, например, из высокотемпературного силикона.
[46]Альтернативно, отработанная газо-пароводяная смесь может очищаться от вредных примесей циркуляционным методом и сохраняться в специальной емкости и очищаться от вредных примесей. Данный вариант реализации предусматривает дополнительное снабжение дополнительной трубы лопастной системой в области выхода газо-пароводяной смеси, обеспечивающей высокую скорость вращения и, соответственно, эффект центрифугирования газопароводяной смеси. Благодаря эффекту центрифугирования, т.е., под воздействием центробежной силы, осуществляется сепарация вредных примесей.
[47]В последнем случае достигается дополнительный эффект снижения уровня вредных примесей, выбрасываемых в окружающую среду при работе двигателя. Данный частный вариант реализации удовлетворяет требованиям Международной морской организации по сокращению выбросов парниковых газов и вредных примесей. При этом предлагаемое техническое решение многократно дешевле и проще в реализации, чем распространенные в настоящее время т.н. «скрубберы» (scrubber), поскольку не требует использования дополнительного сложного специального оборудования, а реализуют эффект, достигаемый непосредственно во время эксплуатации воздушно-реактивного двигателя.
[48]В некоторых вариантах реализации образующуюся газо-пароводяную смесь дополнительно используют для воздействия на внешние объекты, в частности, ее используют нагрева жидкости в баке жидкостного обогрева.
[49]В частном случае реализации данного решения дополнительная труба преобразует всасываемый поток воздуха в источник мощного разряжения для последующего совершения дополнительной полезной работы. Примерами такого варианта исполнения могут служить различные пылесосы, системы откачки газов и т.п., выполненные с использованием воздушно-реактивного двигателя и объемлющей его дополнительной трубы
[50]В другом случае реализации данного решения мощный поток выхлопного газа с высокой температурой и высокой скоростью: дополнительная труба позволяет использовать внутреннюю энергию потока выхлопного газа с высокой температурой и скоростью для воздействия на внешние объекты. Реализуемые на этом принципе устройства-, парогенераторы, пожаротушители, пескоструйные аппараты, котлы обогрева зданий и помещений и т.д.
[51]К примеру в частном варианте реализации, предлагается использовать струю газо-пароводяной смеси для уборки мусора и/или снега посредством направленной струи. При этом непосредственно используется высокая скорость, масса (температура рабочего тела снижается в случае уборки снега за счет использования высокой степени двухконтурности) - газо-пароводяной смеси - для, например, удаления залежей снега или, например, удаления зарослей травы и мелкого кустарника (в этом варианте температура парогазовой струи 150-180 град. С), благодаря высокой температуре, достигается не только превращение свежей травы в сено, но и уничтожается пыльца сорняков, уничтожаются вредные насекомые без вредного воздействия на почву, затрагивается только слой почвы порядка миллиметра и т.д.). Таким устройством безопасно бороться с нынешней бедой городов и поселков России - распространение Борщевика. После обработки перегретым паром он теряет не только жизнеспособность, но и разлагаются его опасные (при соприкосновении) токсины. (По сути это аналог бытового стриммера.) Днем прошелся паром по участку, на следующий день граблями собрал пожухлую траву. Такое устройство является мобильным (носимым) и создается при помощи маломощного ТРД.
[52]В одном из частных вариантов реализации, предлагается использовать струю газо-пароводяной смеси для воздействия на открытое пламя и источник возгорания с целью тушения локальных и лесных пожаров. При этом высокая скорость и масса рабочего тела - газо-пароводяной смеси (лишенная кислорода) - непосредственно используется для того, чтобы сбивать пламя в области пожара и насыщать водой и влагой горючие материалы в зоне применения (с минимизацией ущерба помещениям, находящимся ниже возгораемого, и с минимизацией расхода воды в случае лесных и площадных пожаров). Сохраняется возможность тушения ГСМ. Для передвижения внутри затронутых пожаром помещений, да и передвижения по затронутому пожаром лесу - таковое устройство является мобильным и ручным механизмом, основанным на маломощном и малогабаритном ТРД. Его большим преимуществом будет экономия воды (при Н.У. для создания 1 м. куб. нужно 27 г. воды). Ориентировочная паропроизводительность такового мобильного пожаротушителя 3-25 м. куб. пара в минуту. На минимальном режиме такой пожаротушитель погасит кубом пара пару м. кВ. тлеющей травы, на максимальном - за минуту погасит горящий малолитражный автомобиль, стандартную горящую кухню площадью 6 м. кВ.
[53]В другом частном варианте реализации, предлагается использовать струю газо-пароводяной смеси для пропаривания стойматериалов, например пропаривание бетона в строительстве.
[54]Согласно одному из вариантов реализации технического решения, предлагается использовать высокую температуру струи газо-пароводяной смеси для обогрева. Для этого предлагается размещать воздушно-реактивный двигатель, снабженный дополнительной трубой (со свойствами рассеивания единого высокотемпературного газового потока на большое количество мелких потоков), в составе бака жидкостного обогрева помещений и зданий, при этом тепловая энергия струи двигателя используется для нагрева жидкости в баке.
[55]Согласно одному из вариантов реализации технического решения, предлагается использовать внутреннюю энергию тепловой струи воздушно-реактивного двигателя для преобразования всасываемого потока воздуха в источник мощного разряжения. Для этого предлагается снабжать воздушно-реактивный двигатель дополнительной трубой, которая целиком охватывает двигатель, при этом внутренняя энергия тепловой струи воздушно-реактивного двигателя обеспечивает преобразование всасываемого потока воздуха в источник разряжения, используемого, например, для всасывания пыли, откачивания газа, создания мощных компактных водяных насосов и т.п.
[56]Согласно одному из вариантов реализации технического решения, предлагается в качестве компрессора турбо-реактивного двигателя использовать компрессор, аналогичный по конструкции компрессору автомобильной турбины. Данный вариант исполнения характеризуется экономностью в производстве и сниженным уровнем производимого шума.
[57]Согласно одному из вариантов реализации технического решения, предлагается исполнение рабочей части турбо-реактивного двигателя аналогичной по конструкции горячей части стандартной автомобильной турбины. Данный вариант исполнения характеризуется экономностью в производстве и сниженным уровнем производимого шума.
[58]Краткое описание чертежей
[59]На Фиг. 1 представлен чертеж воздушно-реактивного двигателя (конкретно, пульсирующего воздушно-реактивного двигателя), содержащего дополнительную трубу, дополнительно снабженный форсунками распылителями для подачи воды во внутреннюю полость дополнительной трубы.
[60]На Фиг. 2 представлен чертеж воздушно-реактивного двигателя (конкретно, турбо-реактивного двигателя), содержащего дополнительную трубу, дополнительно снабженный форсунками - распылителями для подачи воды во внутреннюю полость дополнительной трубы.
[61]На Фиг. 3 представлен чертеж продольного внутреннего сечения участка дополнительной трубы, дополнительно снабженного форсунками распылителями для подачи воды во внутреннюю полость.
[62]На Фиг. 4 представлен чертеж воздушно-реактивного двигателя (конкретно, пульсирующего воздушно-реактивного двигателя) (1), погруженного ниже уровня воды (5), и содержащего канал подачи воздуха в двигатель (6) с наличием дополнительной трубы (2).
[63]На Фиг. 5 представлен чертеж воздушно-реактивного двигателя (конкретно, турбо-реактивного двигателя), погруженного ниже уровня воды (5), и содержащего канал подачи воздуха в двигатель (6) с наличием дополнительной трубы (2).
[64]На Фиг. 6 представлен чертеж дополнительного гидравлического запирающего механизма.
[65]На Фиг. 7 представлен чертеж воздушного-реактивного двигателя (4) с дополнительной трубой для воздействия на внешние объекты (2), в наличии: электрический стартер (15), форсунки распыления воды (3).
[66]На Фиг. 8 представлен чертеж бака (16) жидкостного обогрева помещений и зданий с воздушно-реактивным двигателем (4), тепловая энергия струи которого используется для нагрева при помощи дополнительной трубы (2), разбивающий поток выхлопных газов на много отдельные мелких струек горячего газа (на рисунке не выделено).
[67]На Фиг. 9 представлен чертеж воздушно-реактивного двигателя (4) с объемлющей дополнительной трубой (2) для преобразования всасываемого потока воздуха в источник разряжения: (17) - канал подачи наружного воздуха для работы ТРД, (19) общее выходное сопло, (18) - место максимального разряжения (куда можно подключать и негорючие газы и жидкости для откачки.
[68]На Фиг. 10 представлен чертеж компрессора турбо-реактивного двигателя с пониженным уровнем производимого шума.
[69]На Фиг. 11 представлен чертеж рабочей части турбо-реактивного двигателя с пониженным уровнем производимо шума.
[70]Обозначения на чертежах:
[71]1 - пульсирующий воздушно-реактивный двигатель,
[72]2 - дополнительная труба,
[73]3 - форсунки - распылители,
[74]4 - турбо-реактивный двигатель,
[76]6 - канал для подачи воздуха в двигатель,
[77]7 - вал турбины турбореактивного двигателя,
[79]9 - трубки подачи давления на гидротормоз,
[80]10 - тонкостенный кожух,
[81]11 - внутренняя полость тонкостенного кожуха,
[82]12 - надувной эластичный баллон,
[84]14 - место подачи давления воды,
[85]15 - пусковой электродвигатель,
[86]16 - бак жидкостного отопления,
[87]17 - отверстие для закачивания воздуха компрессором турбо-реактивного двигателя,
[88]18 - отверстие для втягивания основного объема воздуха или газов,
[89]19 - отверстие для выхлопа,
[90]20 - заслонка компрессора с регулируемым диаметром входного отверстия,
[91]21 - заслонка компрессора с фиксированным входным отверстием,
[92]22 - лопатки компрессора,
[93]23 - заслонка компрессора с фиксированным выходным отверстием,
[94]24 - заслонка компрессора с регулируемым диаметром выходного отверстия,
[95]25 - подвижная входная заслонка рабочей части турбо-реактивного двигателя,
[96]26 - неподвижная входная заслонка рабочей части турбо-реактивного двигателя,
[97]27 - лопатки рабочей части турбо-реактивного двигателя,
[98]28 - неподвижная выходная заслонка рабочей части турбо-реактивного двигателя,
[99]29 - подвижная выходная заслонка рабочей части турбо-реактивного двигателя.
[100]Описание вариантов осуществления изобретения
[101]На Фиг. 1 изображен один из вариантов осуществления настоящего изобретения для увеличения тяги воздушно-реактивного двигателя (Пульсирующий Воздушно-реактивный Двигатель). Сопло пульсирующего воздушно-реактивного двигателя 1 соединено с дополнительной трубой 2, дополнительно снабженного форсунками - распылителями 3 для подачи воды во внутреннюю полость дополнительной трубы. При запуске двигателя воздух засасывается в камеру сгорания, горячий (700-1000°С) высокоскоростной (до 300 м/сек) поток отработанных газов из сопла двигателя поступает в дополнительную трубу, смешиваясь с водой, распыляемой форсунками - распылителями, вода превращается в пар, образуется газо-пароводяная смесь. Скорость потока снижается незначительно, масса потока (с падением температуры) за счет испаренной воды (пара) увеличивается значительно, значительно увеличивая тягу двигателя.
[102]На Фиг. 2 изображен один из вариантов осуществления настоящего изобретения для увеличения тяги воздушно-реактивного двигателя. Сопло турбореактивного двигателя 4 соединено с дополнительной трубой 2, дополнительно снабженного форсунками - распылителями 3 для подачи воды во внутреннюю полость дополнительной трубы. При запуске двигателя компрессор двигателя затягивает воздух в камеру сгорания, горячий (700-1000°С) высокоскоростной (до 300 м/сек) поток отработанных газов из сопла двигателя поступает в дополнительную трубу, смешиваясь с водой, распыляемой форсунками - распылителями, вода превращается в пар, образуется газо-пароводяная смесь. Скорость потока снижается незначительно, масса потока (с падением температуры) за счет испаренной воды (пара) увеличивается значительно, значительно увеличивая тягу двигателя.
[103]На Фиг. 3 показан примерный вариант исполнения форсунки - распылителя 3 для впрыска воды внутри полости дополнительной трубы. Поток горячих отработанных газов обозначен на Фиг. 3 тонкими горизонтальными стрелками, поступление воды в форсунку - жирной вертикальной стрелкой.
[104]На Фиг. 4 изображен один из вариантов осуществления настоящего изобретения для увеличения тяги воздушно-реактивного двигателя. Пульсирующий воздушно-реактивный двигатель 1, используемый для передвижения плавсредства, расположен ниже уровня воды 5. Воздухозаборник двигателя соединен с каналом 6 для подачи воздуха в двигатель, вход канала расположен выше уровня воды. Сопло двигателя соединено с дополнительной трубой 2. При запуске двигателя воздух поступает через канал в камеру сгорания, горячий (700-1000°С) высокоскоростной (до 300 м/сек) поток отработанных газов из сопла двигателя поступает в дополнительную трубу, смешиваясь с забортной водой, вода превращается в пар и вытесняется из дополнительной трубы в составе образовавшейся газо-пароводяной смеси и не испаренной воды. Скорость потока снижается незначительно, масса потока (с падением температуры) за счет воды и испаренной воды (пара) увеличивается значительно, значительно увеличивая тягу двигателя.
[105]На Фиг. 5 изображен один из вариантов осуществления настоящего изобретения для увеличения тяги воздушно-реактивного двигателя. Турбореактивный двигатель 4, используемый для передвижения плавсредства, расположен ниже уровня воды 5. Воздухозаборник двигателя соединен с каналом 6 для подачи воздуха в двигатель, выход канала расположен выше уровня воды. Сопло двигателя соединено с дополнительной трубой 2. При запуске двигателя компрессор двигателя затягивает воздух через канал в камеру сгорания, горячий (700-1000°С) высокоскоростной (до 300 м/сек) поток отработанных газов из сопла двигателя поступает в дополнительную трубу, смешиваясь с забортной водой, вода превращается в пар и вытесняется из дополнительной трубы в составе образовавшейся газо-пароводяной смеси. Скорость потока снижается незначительно (это обеспечивается рассчитанной геометрической формой дополнительной трубы с целью сохранения давления в процессе испарения и нагрева воды по все длине дополнительной трубы), масса потока (с падением температуры) за счет воды и испаренной воды (пара) увеличивается значительно, значительно увеличивая тягу двигателя.
[106]На Фиг. 6 показан примерный вариант исполнения дополнительного гидравлического запирающего механизма, обеспечивающего исключение соприкосновения внутренних элементов двигателя с забортной водой. Механизм предусматривает оснащение конца вала турбины 7, обращенного в сторону дополнительной трубы, гидротормозом 8, снабженным трубками подачи давления 9 с открывающимися под давлением ниппелями. Механизм охвачен тонкостенным кожухом 10, во внутренней полости 11 которого расположен эластичный надувной баллон 12. Кожух механически соединен с поршнем 13, сориентированным внутрь полости кожуха и снабженным на противоположном конце местом подачи давления воды 14. Механизм срабатывает следующим образом: в момент прекращения подачи топлива в воздушно-реактивный двигатель автоматически срабатывает пусковой электродвигатель 15 (не показан на чертеже), обеспечивающий продувание и охлаждение воздушно-реактивного двигателя. На место подачи давления воды на поршне подается давление через регулируемый клапан (не показан), поршень осуществляет смещение тонкостенного кожуха и наполнение водой эластичного баллона, герметизирующего доступ в воздушно-реактивный двигатель. Давление в полости кожуха передается, посредством снабженных ниппелями трубок, на гидротормоз, осуществляющий торможение и остановку вращения вала турбины. При возобновлении подачи топлива в воздушно-реактивный двигатель процесс осуществляется в обратном порядке, обеспечивая разблокировку вала турбины, сжатие эластичного баллона и открытие доступа воды во внутреннюю полостью под кожухом, что обеспечивает охлаждение элементов механизма в период работы воздушно-реактивного двигателя.
[107]На Фиг. 7 показан один из вариантов осуществления настоящего изобретения для воздействия на внешние объекты, включая горящие материалы, емкости для горюче-смазочных материалов, залежи снега, заросли растительности, материалы для пропаривания и т.п. В частности, показан примерный вариант исполнения дополнительной трубы в данном варианте осуществления. Согласно Фиг. 7, турбореактивный двигатель 4, снабженный дополнительной трубой 2, оснащенным форсунками - распылителями 3 для подачи воды во внутренней полости дополнительной трубы, подключен к пусковому электродвигателю 15. Запускается пусковой электродвигатель, запускается турбореактивный двигатель, в дополнительную трубу поступает поток отработанных газов, через форсунки в дополнительную трубу впрыскивается вода, в дополнительной трубе образуется перегретый пар (температура до 200°С), используемый для воздействия на внешние объекты.
[108]На Фиг. 8 изображен один из вариантов осуществления настоящего изобретения для нагрева дополнительного объема жидкости, используемого для отопления домов и сооружений, для работы снеготаялок и т.п. Турбо-реактивный двигатель 4 погружен в жидкость в баке жидкостного обогрева 16 помещений и зданий, двигатель расположен вертикально в «плавающем» состоянии (поплавки не указаны). При работе двигателя происходит истечение горячих газов, через дополнительную трубу 2, выполненный в данном случае в виде рассекателя выхлопной струи, который разводит выхлоп на многочисленные потоки газа и их первичное смешение с жидкостью теплоносителя. Далее они всплывают сквозь теплоноситель вверх, отдавая тепловую энергию теплоносителю. В связи с тем, что охлаждение двигателя и охлаждение выхлопа двигателя происходит в теплоносителе, КПД ожидается максимально высоким для тепловых машин.
[109]На Фиг. 9 изображен один из вариантов осуществления настоящего изобретения для преобразования всасываемого потока воздуха в источник разряжения. Турбо-реактивный двигатель 4 целиком охвачен объемлющей дополнительной трубой 2, снабженным отверстием 17 для закачивания воздуха компрессором турбо-реактивного двигателя, отверстием 18 для втягивания основного объема воздуха или газов, жидкостей и отверстием 19 для выхлопа. При запуске турбореактивного двигателя компрессор двигателя обеспечивает поступление воздуха через отверстие 17 для обеспечения работы двигателя, выхлопная струя двигателя, перемещаясь в полости дополнительной трубы, обеспечивает высокое разрежение в дополнительной трубе, благодаря чему осуществляется втягивание основного объема газа (или жидкости) через отверстие 18, выхлоп удаляется через отверстие 19.
[110]На Фиг. 10 изображен один из вариантов осуществления настоящего изобретения с использованием турбо-реактивного двигателя с компрессором, производящим пониженный уровень шума. Компрессор центробежного типа с регулируемым диаметром входного и выходного отверстий, оснащен заслонкой 20 с регулируемым по принципу диафрагмы диаметром входного отверстия, заслонкой 21 с максимально необходимым фиксированным входным отверстием, расположенными на общем валу турбо-реактивного двигателя лопатками 22 компрессора (например, прямоугольной формы), заслонкой 23 с максимально необходимым фиксированным выходным отверстием, заслонкой 24 с регулируемым по принципу обратной диафрагмы диаметром выходного отверстия. При изменении диаметра входного и выходного отверстий осуществляется эмуляция работы классической поворотной лопатки компрессора.
[111]На Фиг. 11 изображен один из вариантов осуществления настоящего изобретения с использованием рабочей части турбо-реактивного двигателя, производящей пониженный уровень шума. Схематично представлена работа для одного межлопаткового пространства одной ступени горячей (рабочей) части турбо-реактивного двигателя. Рабочая часть оснащена подвижной входной заслонкой 25, неподвижной входной заслонкой 26, расположенными на общем валу турбо-реактивного двигателя лопатками 27 двигателя (например, прямоугольной формы), неподвижной выходной заслонкой 28, подвижной выходной заслонкой 29. При вращении заслонок 25 и 29 меняется сечение для входа и выхода потока газа. Поступающий через регулируемое сечение входных заслонок поток газа повышает давление на находящихся на его пути лопаток, при этом давление на остальных лопатках ниже и равно выходному давлению ступени горячей части, что понуждает общий вал турбины вращаться. Тем самым, регулируя проходное сечение между входными заслонками горячей ступени и между выходными заслонками, осуществляется эмулирование поворотной лопатки стандартной горячей части турбо-реактивного двигателя. При добавлении воды (например, дистиллированной) в пространство после жаровых камер (камеры сгорания), возможно понижение температур до значений, допускающих использования термостойкой нержавеющей стали.
