29.Рабочий цикл четырехтактного роторно-поршневого двигателя Ванкеля.

Роторно-поршневий двигун внутрішнього згоряння (РПД, двигун Ва́нкеля), конструкція якого розроблена в 1957 інженером Феліксом Ванкелем (мал. 33). Особливість двигуна — застосування обертового ротора (поршня), ротораенного усередині циліндра, поверхня якого виконана по епітрохоіде.

30.Методы формирования поверхностей лопаток турбины.

Відомі різні методи формування поверхонь лопаток:

а) найпоширеніші лопатки, описувані лінійчатими, що розгортають і не розгортають поверхностями. Це циліндричні й конічні поверхні;

б) лопатки, поверхні яких описуються сімейством поздовжніх кривих високого порядку, опорні крапки яких збігаються із точками перетинів, заданих кресленням лопатки;

в) поверхня лопатки утвориться гвинтовим рухом утворюючій кривій навколо довільної прямої, незбіжної з віссю лопатки;

г) поверхня лопатки утвориться переміщенням перетину лопатки уздовж деякої плоскої кривої з одночасним нерівномірним поворотом її щодо осі, паралельної осі лопатки;

д) розроблені методи математичного опису робочих поверхонь лопатки, утворених гвинтовою поверхнею.

Всі типи поверхонь лопаток можна представити як каркас, зібраний з перетинів, які мають форму аеродинамічних профілів і проектуються різними методами відповідно до газодинамическими, тепловими й міцностними вимогами.

Перелічимо деякі методи формування контурів перетинів лопатки:

а) радіусографічний метод задання перетинів, сутність якого полягає в побудові й заданні поперечних перерізів поверхні декількома сполученими дугами окружностей;

б) існує метод побудови контурів перетинів робочих профілів лопаток по кривих із плавно, що змінюється кривизною, зокрема, по параболі;

в) проектують перетин робочих профілів лопаток, задаючи їхні контури системою дискретно заданих точок. При цьому застосовують методи інтерполяції й апроксимації контуру перетинів.

Поряд з описаними точними методами застосовують:

г) наближені геометричні методи проектування перетинів робочих профілів лопаток. При цьому використають вигин вихідного осесиметричного профілю по середній лінії, у якості якої звичайно застосовується парабола.

Поверхня лопатки визначається взаємним розташуванням плоских перетинів у просторі. Отже, процес опису поверхні лопатки можна розділити на два етапи:

1. Опис контурів перетинів лопатки.

2. Опис просторового положення плоских контурів перетинів.

31.История и перспективы использования роторного двигателя.

Джеймс Уатт, винахідник парової машини з обертовим рухом, також розробляв двигун внутрішнього згоряння роторного типу. За останні 200 років винахідники запропонували безліч конструкцій роторного двигуна.

Ще в 1846 році були визначені геометрична форма робочої камери згоряння сучасних роторних двигунів і принцип роботи першого двигуна, заснований на властивостях эпитрохоїди.

В 1924 році, коли 22-літній Фелікс Ванкель почав створювати свій роторний двигун, практичні результати ще не були отримані.

В 1957 році створений перший роторний двигун Ванкеля - DKM. Двигун DKM довів, що роторний двигун - не просто мрія.

В 1963 році підрозділ Mazda створене для дослідження роторних двигунів, очолюване г-ном Кеничи Ямамото, приступилося до розробки першого у світі роторного двигуна для серійного виробництва.

30 травня 1967 року Mazda початку продавати перший автомобіль із двухроторным двигуном, Cosmo Sport, оснащений двигуном Type 10A потужністю 110 л.с. Подальші розробки привели до зниження витрати палива більш ніж на 40 відсотків і істотному зменшенню кількості токсичних вихлопів для відповідності вимогам, що посилюють постійно, екологічних норм. ДО 1970 року загальне число автомобілів з роторним двигуном досягло 100 тисяч. ДО 1975 року було зібрано 500 тисяч таких автомобілів. ДО 1978 року - більше мільйона. Роторний двигун прийшов в автомобільний мир всерйоз і надовго.

На початку 21 століття вчені університету Беркли (Каліфорнія) з Micro-Rotary Combustion Lab (MRCL) створюють мініатюрні джерела енергії, які будуть мінімум в 10 разів більше енергоємними, чим традиційні джерела живлення (літієві або лужні батареї). Ця нова "портативна енергетична система" буде постачена роторним двигуном внутрішнього згоряння (двигуном Ванкеля - ДВС). Уже існує і проходить випробування самий маленький роторний двигун у світі. Розміром в однопенсовую монету, "міні-двигун" зможе незабаром замінити електричні батарейки, як більше ефективне портативне джерело живлення для будь-яких пристроїв - від портативних комп'ютерів до цифрових камер. Даний двигун є першим у світі у своєму класі, здатним постачати енергією споживача в безперервному режимі. Однак даний технологічний прорив можна розглядати лише як перший крок у напрямку до створення "мікродвигуна" обсягом в 1000 разів меншим - розміром приблизно з одну з букв однопенсовой монети, що розширює границі використання ДВС.

Поштовхом до досліджень з'явився той факт, що рідке углеводородное паливо має приблизно в 50 разів більшу енергоємність (енергія/вага), чим у традиційних електричних батарей. Це означає, що портативне джерело енергії, що використає двигун з 20% к.п.буд. (двигун автомобіля має к.п.д 30 %), разом з ємністю для палива, важив би приблизно стільки ж, скільки й традиційна батарейка, але мав би енергоємність принаймні в 10 разів вище (!).

Виготовлений зі сталі методом електроерозійного фрезерования (Electro-Discharge machining, EDM), двигун має потужність до 4 Ватів, достатню для постачання електрикою фари. Найближчим часом дослідники планують поліпшити характеристики цього двигуна з метою підвищення його потужності до 30-60 Ватів, необхідної для живлення портативного комп'ютера. Зусилля розроблювачів спрямовані на поліпшення ущільнень, модифікацію ротора і картера, а також поліпшення технологічності всього виробу. Як паливо в цей час використається водень, але в майбутньому буде використані углеводородные типи палива, такі як бутан.

"Міні-двигун" має застосування як джерело енергії для електронних пристроїв, коли він працює в парі з електрогенератором, або прямо забезпечуючи механічною енергією мініатюрні пристрої, наприклад такі, як насоси, компресори, роботи або міні літальні апарати.

У довгострокові плани колективу університету Беркли входять розробка "мікро роторного" двигуна з керамічних матеріалів розміром кілька міліметрів і потужністю приблизно в 30 міліват (приблизно такий же, як і в лужної батарейки), використовуючи при цьому тільки 1/1000 унції палива для двох годин роботи.

Можливо використати портативні енергетичні установки для зменшення ваги солдатського спорядження, так само в енергетичних установках мікро розвідувальних апаратів або постачання енергією видалених (виносних) датчиків. Комерційне використання містить у собі портативні електронні пристрої, такі як переносні комп'ютери, стільникові телефони, диктофони і т.п.