Молодые ученые Пермского Политеха представили новый тип двигателя, который на 10% повысит эффективность беспилотников
Современная авиация постоянно совершенствуется благодаря появлению новых материалов и технологий. Это касается и двигателей летательных аппаратов. Научное сообщество стремится сделать их мощнее и экономичнее, чтобы самолеты, БПЛА и дроны могли летать дольше, но с меньшим расходом топлива. Студенты Пермского Политеха представили уникальную разработку в области силовых установок – импульснотурбинный двигатель, который может изменить будущее беспилотных летательных аппаратов. Это гибридная конструкция, которая сочетает лучшие черты поршневых и турбинных технологий, и на 5-10% эффективнее по сравнению с традиционными аналогами.
Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Любой двигатель работает за счет преобразования энергии топлива или электричества в механическое движение. Создается тяга, благодаря которой транспорт начинает двигаться. Задача прогресса – сделать этот процесс как можно эффективнее – надежнее, мощнее, дешевле и одновременно безопаснее для окружающей среды.
Студенты ПНИПУ под руководством Александра Балакирева, старшего преподавателя кафедры «Авиационные двигатели» ПНИПУ, представили новый тип двигателя для БПЛА, который сочетает элементы авиационной газовой турбины и поршневого двигателя внутреннего сгорания.
– Наша разработка основана на гипотезе о том, что обычно силовые установки в малой авиации низкоэффективны из-за небольшого массового расхода, то есть через них проходит слишком мало воздуха. А чем меньше воздушный поток – тем слабее тяга и выше расход топлива. Поэтому пришла идея, попробовать нагнетать воздух с помощью поршня, а не турбомашины, так как он, во-первых, работает дольше, из-за низких оборотов, а во-вторых, вытесняет довольно большую порцию воздуха. По сути установка является гибридом двигателя для самолетов и автомобильного, – объясняет Михаил Максимов, руководитель проекта, студент кафедры «Авиационные двигатели» ПНИПУ.
Конструкция объединяет три ключевых компонента: поршень, создающий мощный поток воздуха, камеру сгорания, разгоняющую его, и турбину, которая преобразует скорость в механическое вращение. По словам молодых ученых, его можно использовать, например, чтобы вращать воздушный винт БПЛА или даже колеса на наземных транспортных платформах. То есть, идея перспективна также в качестве вида автомобильного двигателя внутреннего сгорания (ДВС).
Ключевая особенность разработки в том, что энергия топлива ДВС преобразуется по-другому — через турбину, что значительно повышает экономичность процесса (тратится меньше топлива) и общий коэффициент полезного действия.
– Эффективность нашей установки на 5-10% выше, чем у двигателей внутреннего сгорания, которые сейчас используются на беспилотниках, что повышает максимальную дальность полета, при этом снижая расход топлива, – поделился Даниил Власов, студент кафедры «Авиационные двигатели» ПНИПУ.
Сейчас продукт находится на стадии патентования. Разработчики нацелены на ключевые сегменты российского рынка БПЛА: военные и силовые ведомства, применяющие дроны для разведки и наблюдения; коммерческие организации, занимающиеся аэрофотосъемкой, мониторингом инфраструктуры и сельским хозяйством; а также конструкторские бюро, специализирующиеся на создании беспилотников малого и среднего класса.
Гибридный двигатель студентов Пермского Политеха – инновационный проект, сочетающий лучшие качества турбинных и поршневых силовых установок. Это перспективное решение сделает малую авиацию дешевле и эффективнее в эксплуатации.
Отзыв о поршнях MOUSSON для Porsche Cayenne
Долго выбирал поршни для капитального ремонта двигателя своего Porsche Cayenne, и после детального изучения отзывов и рекомендаций решил остановиться на MOUSSON. Сейчас, после нескольких тысяч километров пробега, могу с уверенностью сказать, что выбор был правильным.
Когда получил комплект, сразу обратил внимание на качество обработки деталей. Поверхности гладкие, без дефектов, зазоры соответствуют заявленным параметрам. Это сразу внушает доверие. Вес поршней в комплекте подобран с минимальными отклонениями, что важно для сбалансированной работы двигателя.
Механик, который проводил ремонт, отметил, что поршни встали идеально без необходимости подгонки. Полная совместимость с оригинальными шатунами и поршневыми кольцами. Всё соответствовало заводским параметрам, что исключило дополнительные доработки.
После обкатки двигатель работает ровно, без посторонних шумов. Уровень компрессии в цилиндрах держится стабильно. Масложор отсутствует, что для меня было одним из ключевых моментов. Двигатель тянет отлично, динамика Cayenne полностью восстановлена.
Поршни MOUSSON приятно удивили своей точностью изготовления и надежностью. Это отличный выбор для тех, кто хочет качественный ремонт без переплаты за оригинальные запчасти. С уверенностью могу рекомендовать!
Разработка ученых Пермского Политеха повысит качество работы поршневых насосов в нефтегазовой отрасли
В нефтедобыче для извлечения углеводородов из скважины и поддержания пластового давления активно используют специальные насосы. Они работают с помощью поршня, который возвратно-поступательными движениями перекачивает нефть или воду. Часто на одной скважине требуется установка сразу нескольких одновременно работающих насосов для большей подачи жидкости. Однако в этом случае разная скорость работы поршней приводит к неравномерной перекачке жидкости из-за возникающих пульсаций подачи и колебаний давления. Это вызывает аварии, связанные с повреждениями трубопровода и оборудования. Ученые Пермского Политеха разработали способ эффективного снижения неравномерной подачи жидкости, который обеспечивает надежную работу поршневых насосов и минимизирует простой нефтегазового оборудования.
На изобретение выдан патент (№2833229). Исследование проведено в рамках реализации программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Для повышения нефтеотдачи на месторождении проводят различные процедуры, например, гидроразрыв пласта, когда, закачивая в него жидкость, искусственно создают дополнительные трещины в горной породе. Качественно реализовать эту технологию можно с помощью нескольких одновременно работающих поршневых насосов, которые под давлением перекачивают жидкость.
Задействовано может быть от 4 до 12 насосов, в некоторых случаях больше. При гидроразрыве пласта они должны обеспечить высокое давление и подачу жидкости в больших объемах, с чем отдельно взятый насос не справится. Особенно это касается горизонтальных скважин, рост которых растет с каждым годом. У них довольно большая протяженность, и чтобы протолкнуть жидкость через всю скважину, требуется очень высокое давление и большее количество одновременно задействованных насосов.
Особенностью работы поршневого насоса является неравномерность подачи жидкости. Из-за разной скорости работы поршней возникают колебания давлений и сильные пульсации подачи жидкости. Это негативно влияет на технологический процесс закачки и приводит к авариям, которые ухудшают эксплуатационные характеристики и надежность работы всего оборудования.
Существующие решения этой проблемы позволяют использовать лишь два насоса одновременно, что не всегда эффективно, или требуют установки дополнительных устройств, что приводит к усложнению конструкции насоса, увеличению габаритов и стоимости.
Ученые Пермского Политеха разработали уникальный способ, обеспечивающий равномерную работу двух и более поршневых насосов. Суть заключается в предварительном вычислении момента времени, когда в положении (фазе) вращающихся валов происходит сдвиг, который предварительно вычисляется и тут же регулируется блоком управления. Вал – это важный элемент конструкции поршневого насоса, подвижная деталь, которая передает вращение другим элементам.
Для исследования политехники рассматривали группу из трех поршневых насосов, но отмечают, что в общем случае их число может быть любым.
– Предложенная технология работает таким образом: у каждого задействованного насоса свой приводной электродвигатель. Валы, находящиеся внутри насосов, соединены с валами электродвигателей. Суть разработки именно в дополнительной установке датчиков, которые измеряют их положение и скорость вращения. Информация об этом передается в блок управления, который должен поддерживать изначально заданный сдвиг фаз (положения) валов. И если процесс работы насосов по какой-то причине нарушается, то это распознается блоком управления по показаниям датчиков. В этом случае он кратковременно изменяет скорости вращения, уменьшает или повышает, пока сдвиг фаз не будет соответствовать изначально заданному, – объясняет Вадим Картавцев, ассистент, инженер кафедры горной электромеханики ПНИПУ.
– Преимущества нашей идеи – в быстром и эффективном снижении неравномерности подачи перекачиваемой жидкости при работе двух и более поршневых насосов, объединенных в группу. При этом, если один из них исключается, например, из-за выхода из строя электродвигателя, то предложенный способ обеспечивает стабильное ее перекачивание с помощью оставшихся устройств. Это гарантирует надежность работы группы поршневых насосов и минимальные простои работоспособного оборудования в ее составе, – поделился Александр Муравский, доцент кафедры горной электромеханики ПНИПУ, кандидат технических наук.
Разработанная технология ученых Пермского Политеха позволяет непрерывно регулировать и поддерживать режим работы с низкой неравномерностью подачи нескольких поршневых насосов при перекачивании жидкости в нефтегазовой отрасли.
Делаем гильзы и кольца!
Меньше суток прошло с предыдущего поста, где я показал как делаю поршни, а тут вот ещё один 🙃
Свет увидят теперь вот эти два красавчика
На этот раз даже нержавейка затесалась, компрессионное кольцо будет из неё
Таки начнём с гильз.
Втулка обыкновенная, два торца, два диаметра, четыре притупления. Нечего тут изобретать, смотрим
Державка для пластин стандарта XCMT 🤌
Внутри будет елозить поршень, стало быть нужно сделать это всё гладеньким
Хонингования не будет, я вредный
Одно в другое успешно вставляется, и отлично там елозит
Теперь к кольцам!
Вот тут уже повеселее. Колечко будет достаточно миниатюрным, толщина всего 0.5мм и такая же ширина. Бонусом ещё его придётся разрезать, чтобы оно наделось на поршень и легло в канавку
Огромная прорезь, целых 0.2мм шириной
И вся эта радость из нержавеечки. Завалялся остаток 14Х17Н2. Её и приговорим
В конце обработки противошпиндель хватает пруток, и вытягивает его из главного шпинделя на длину детали. Так пришлось сделать, потому что остаток материала очень короткий
Позже, по ходу изготовления допёр что эта нержа ведь магнитится, и ловил детали уже на магнитик 💅
Колечки потом прошли минимально необходимую слесарку, и были посажены на поршень
Ну и смазав можно собрать окончательно всё это безобразие
Теперь это всё не выпустить из рук и не остановится мацать
На этом пока всё. Дальше уже напрашивается блок, но до блока ещё пока нужно дожить