Silnik turbiny gazowej jest z powodzeniem stosowany w czołgach i lotnictwie. Niestety, szereg ograniczeń strukturalnych nie pozwala na to, aby ten progresywny projekt był wykorzystywany jako elektrownia dla samochodów osobowych.

Zaletą silników tego typu jest to, że posiadają one najwyższą specyficzną moc w istniejących instalacjach zasilania silników spalinowych o mocy do 6 kW/kg. Ponadto silnik turbin gazowych może pracować na różnych paliwach ciekłych, nie tylko benzynowych czy wysokoprężnych.

Historia powstania turbiny gazowej

Pierwsza turbina gazowa została opracowana w 1519 r. Różnił się znacznie od nowoczesnych urządzeń i był stosowany w "drobnej sferze mechanizacji". Turbina zamieniła się w wertel przeznaczony do gorącego mięsa. Zastosowano turbinę gazową, a wynalazca Jana Barbera został przywieziony.

Jeden z pierwszych silników turbinowych dla czołgów został opracowany przez BMW w 1944 roku. Przetestowano go na samobieżnej instalacji Panther

W 1950 roku Rover został rozwinięty turbiną gazową dla samochodów. W związku z tym wprowadzony został pilotażowy model samochodu wyścigowego "JET1".  Silnik silnikowy znajdował się za siedzeniami, wloty powietrza zamontowane były po bokach, a gniazda spalin zlokalizowane były na górnej części pleców. Prędkość obrotowa turbiny osiągnęła 50 000 obrotów na minutę. Wykorzystane paliwo to benzyna, olej parafinowy i olej napędowy. Prędkość maksymalna, z jaką pojazd był w stanie poruszać, wynosiła 140 km/h. Ze względu na duże zużycie paliwa, samochody z turbiną gazową nie cieszyły się szczególnym popytem.

Jedyny przypadek zastosowania turbiny gazowej w projektowaniu motocykla-MTT Y2K Turbine Superbike z DCA Rolls-Royce-Allison Model 250

Zmodernizowanie urządzenia i konstruowanie modelu "BRM", kopanie "Rover" wzięło udział w wyścigach wyścigowych w 1963 roku i ustal rekord: samochód ścigał się do prędkości 229 mph. Później, inni producenci samochodów wzięli udział w podobnych konkursach. Na przykład "Howmet" wyprodukował model "TX", który pracował w silniku turbiny gazowej i kilka razy stał się ulubionym wyścigowym.

Jedyny model samochodu seryjnego z turbiną gazową zaprojektowaną dla transportu publicznego został wydany przez amerykańską koncern Chrysler w 1963 roku. Pięćdziesiąt egzemplarzy samochodu, Chrysler Turbine, zostały ręcznie zebrane przez specjalistów z włoskiej nadwozia Ghia. Pojazdy nie były sprzedawane, ale były dystrybuowane do ochotników przez dwa lata na potrzeby testowania. Eksperyment się powiódł, ale nowa produkcja wymagała budowy nowej fabryki silników, a Chrysler nie wyprzedał się, by zainwestować sporo pieniędzy. W latach siedemdziesiątych, kiedy w USA znacznie zaostrzono normy środowiskowe, a oprócz kryzysu paliwowego, firma wycofała swoją cenę ropy naftowej.

Zasada działania i eksploatacja turbiny gazowej

Powietrze jest sprężone i ogrzewane do sprężarki. Następnie wchodzi do komory spalania, która obejmuje również trochę paliwa. Ze względu na dużą prędkość, powietrze i paliwo są ignet w katastrofie. Podczas spalania energia powinna być energia przebudowana do mechanicznej pracy przez obrót. Część tej energii jest wykorzystywana do sprężania powietrza w sprężarce. Druga część trafia do generatora elektrycznego. Następnie gaz spalinowy jest wysyłany do narzędzia.

Zalety i wady silników turbinowych gazowych

Silniki turbin gazowych są znacznie większe niż silniki tłokowe. Ze względu na zdolność do rozwoju dużych obrotów urządzenie ma dużą pojemność, ale ma kompaktowe wymiary. Paliwo wykorzystuje paliwo naftowe lub olej napędowy. Masa silnika turbiny gazowej jest 10 razy mniejsza od masy równoważnego silnika spalinowego. Ze względu na brak armatury, turbina gazowa nie wymaga rozbudowanego układu chłodzenia.

Inżynierowie Chryslera, którzy stworzyli jedyną małą [ [ turbinę gazową]] samochód z turbiną gazową dowiedzieli się, że najlepszym paliwem dla TBG jest konwencjonalna nafta

Główną wadą jest zwiększone zużycie paliwa spowodowane koniecznością sztucznego ograniczenia temperatury gazów. Ograniczenie polega na tym, że w przypadku pojazdu silnikowego silnik montowany jest wewnątrz korpusu, a nie pod skrzydłem, jak w przypadku statku powietrznego np. W związku z tym temperatura silnika nie może przekraczać 700 stopni. Metale odporne na takie temperatury mają bardzo wysokie koszty. Problem ten jest często przedmiotem zainteresowania naukowców, a silniki turbinowe o dobrych wynikach gospodarczych powinny zostać wprowadzone w najbliższym czasie. Oczywistym jest, że stanie się to tylko wtedy, gdy rozwiąże się problem wycofania dużych ilości ciepła, co pozwoli na umieszczenie "niedualnych" silników na samochodach, w których projektowaniu problem gospodarki został rozwiązany. Braki obejmują również wysokie wymagania w zakresie jakości powietrza atmosferycznego oraz brak hamowania silnikiem.

Dwupłaczowa turbina gazowa wyposażona w wymiennik ciepła

Ten typ silnika spotyka się najczęściej. W porównaniu do analogów, urządzenia te spełniają wyższe wymagania w zakresie dynamiki samochodów. Do dwóch kotłów należą specjalne (dla napędu kompresora) oraz trakcja (napęd kół) turbin, które nie są połączone. Silniki te pomagają w poprawie dynamiki własności samochodu i pozwalają na zmniejszenie liczby kroków w skrzyni biegów.

Po porzucaniu masowej produkcji samochodów z turbinami gazowymi, Chrysler zniszał większość przypadków testowych tak, aby turbiny nie trafiły do samochodu

W przeciwieństwie do silników tłokowych, dwukołowa turbina gazowa zakłada automatyczny wzrost momentu obrotowego przy wzroście obciążenia.  Pozwala to na znacznie późniejszą zmianę biegów lub w ogóle nie jest to wymagane. Przy równej mocy, samochody z dwuletnim napędem turbinowym są rozpraszane szybciej niż silniki tłokowe. Wadami tego gatunku są złożoność produkcji, wzrost wielkości i wagi ze względu na obecność dodatkowych komponentów: wymiennika ciepła, kanały gazowe i powietrzne.

Silnik tłokowy z turbiną gazową

Obecnie silniki turbinowe tego designu są najbardziej obiecujące do budowy samochodów. Urządzenie jest blokiem łączącym sprężarkę tłokową i dwusuwowy olej napędowy. Środkowa część zawiera butlę z wyprostowatym spłukiwaczem, który ma dwa powiązane specjalne silniki tłokowe w miejscu. W przypadku tłoczenia powietrze będzie spalane, a paliwo zapala się. Wypalone paliwo przyczynia się do powstawania gazów, które przy wysokiej temperaturze i ciśnieniu prowokują do powstania różnicy tłoczyska. Następnie spaliny są przepuszczane przez okna spalin do kolektora gazowego. Dzięki obecności oczyszczających okien, sprężone powietrze przenika do cylindra, co ułatwia oczyszczanie spalin i przygotowuje silnik do następnego cyklu. Proces zostaje następnie powtórzony.




Dodaj komentarz

Kod antyspamowy
Odśwież