[go: up one dir, main page]

WO2021002773A1 - Birotational rotary gas turbine engine - Google Patents

Birotational rotary gas turbine engine Download PDF

Info

Publication number
WO2021002773A1
WO2021002773A1 PCT/RU2020/000300 RU2020000300W WO2021002773A1 WO 2021002773 A1 WO2021002773 A1 WO 2021002773A1 RU 2020000300 W RU2020000300 W RU 2020000300W WO 2021002773 A1 WO2021002773 A1 WO 2021002773A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotor
impeller
working fluid
item
gas turbine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/RU2020/000300
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Сергей Константинович ИСАЕВ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of WO2021002773A1 publication Critical patent/WO2021002773A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/14—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid characterised by the arrangement of the combustion chamber in the plant
    • F02C3/16—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid characterised by the arrangement of the combustion chamber in the plant the combustion chambers being formed at least partly in the turbine rotor or in an other rotating part of the plant
    • F02C3/165—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid characterised by the arrangement of the combustion chamber in the plant the combustion chambers being formed at least partly in the turbine rotor or in an other rotating part of the plant the combustion chamber contributes to the driving force by creating reactive thrust

Definitions

  • the invention relates to mechanical engineering, namely to gas turbine engines (hereinafter referred to as GTE), and installations based on them, designed to obtain the torque on the shaft of units and mechanisms of various vehicles, electric generators.
  • GTE gas turbine engines
  • Known “Gas turbine jet engine” (RF patent N ° 2441998, from 31.08.2010), which by design and purpose is the closest analogue to the claimed Rotary birotational gas turbine engine (RB GTE).
  • the known engine contains an air supply compressor installed on one shaft and a rotating combustion chamber with tangentially located jet nozzles, which is a jet turbine of the "Segner's wheel” type, and is an impeller of the first rotor of the engine.
  • the gas turbine jet engine has a number of significant disadvantages: low absolute and specific power, insufficient economic efficiency (in terms of effective efficiency), high complexity and high metal consumption of the structure.
  • the technical results of the proposed RB GTE are an increase in its absolute and specific power, and the efficiency of its operation in the given overall restrictions on the diameter of the circumscribed circle of the rotors, as well as simplification of its design.
  • the compressors located in the pipelines of the oxidizing working fluid can be centrifugal or axial.
  • the supersonic nozzles of the impeller of the first rotor and the impeller of the second rotor can be circular, axisymmetric, and replaceable.
  • Through holes located in the niches of the air intake channels of the impeller disks of the second rotor are profiled in its disks, ensuring that the oxidizing working fluid flows through them into the impeller cavity of the second rotor with the calculated values of the flow rate and excess pressure.
  • the elongated panel of the subsonic part of flat supersonic Laval nozzles of the second rotor impeller located parallel to the axis of its rotation, and along the radius, closer to the center of rotation, can be profiled in its longitudinal section according to the law of a logarithmic spiral, with the bending of its ends to the axis of rotation.
  • the magnets are made in the form of rings or half rings.
  • the grooves made on the outer surface of the cylindrical part of each body of the pipeline of the oxidizing working fluid, in which the conductive windings of the stators are installed, and the grooves made on the inner surface of each shaft of the impeller of the second rotor, in which the magnets are rigidly fixed, are arranged concentrically against each other, in order to the formation of high-frequency electric motors - electric generators.
  • the impeller of the first rotor performs the function of a jet turbine in the RB GTE, and the impeller of the second rotor performs the function of an active - reactive, or reactive turbine.
  • FIG. 1 shows a rotary birotative gas turbine engine (axonometric projection with a diametrical section along the axis of the shafts).
  • FIG. 2 shows a rotary birotative gas turbine engine (frontal projection with a diametrical section along the axis of the shafts).
  • FIG. 3 shows a rotary birotative gas turbine engine (axonometric projection with a cut along the axis of the shafts of a part of the engine half).
  • FIG. 4 shows the impeller of the first rotor (axonometric projection with a diametrical section along the axis of the first rotor shaft).
  • FIG. 5 shows a part of the impeller of the first rotor (axonometric projection).
  • FIG. 6 shows a two-flow open centrifugal impeller of the first rotor.
  • FIG. 7 shows the body of the collector of the toroidal shape of the impeller of the first rotor (axonometric projection with a diametrical section).
  • FIG. 8 shows the impeller of the second rotor (axonometric projection with a cutout along the axis of the shafts 1 A of a part of the half of the impeller of the second rotor).
  • RB GTE (Fig. 1 - 8) is installed in the housing (1) with fixed on it vertically, parallel, and rigidly (for example, by welding) racks (2) and (2 ').
  • racks (2) and (2 ') made with coaxial located through grids (3) and ( ⁇ 1 ), in which the bearing supports (4) and (4 ') are installed, the shaft (5) is fixed coaxially, with the possibility of rotation, at the ends of which the compressors are rigidly fixed (for example, using splines) (6) and (6 '), and between them is installed and fixed rigidly (for example, using splines) the impeller (7) of the first rotor.
  • the housings (8) and (8 1 ) of the pipelines of the oxidizing working medium (for example, ambient air), made in the form of hollow, open from two, are also rigidly attached to the posts (2) and (2 1 ) (for example, by means of fasteners). sides of cylinders with flanges.
  • the oxidizing working medium for example, ambient air
  • the housings (8) and (8 ') are rigidly (for example, by means of fasteners) connected to the uprights (2) and (2'), and the inner flanges made with through gratings (9) and (9 '), in which additional bearing supports (10) and (10 ') are installed for the shaft (5), are connected movably through labyrinth connections (11) and (1 ⁇ ) with the impeller (7) of the first rotor, the shaft (5) of which is at one end, and up to its half, is made with an axial channel (12) for supplying a combustible working fluid to the impeller (7) of the first rotor, and is movably connected by this end using a labyrinth connection (not shown in the drawings), with a pipeline of a combustible working fluid (on the drawings are also not shown), and the other end is connected through a coupling with a payload, for example, with a separately installed high-frequency electric motor - an electric generator (not shown in the drawings
  • grooves are made in the form of cylindrical recesses, in which the current-conducting windings of the stators (13) and (13') are installed, as well as flow channels (14) are made, which serve for cooling the stator winding (13) and (13 ').
  • the impeller (7) of the first rotor is made in the form of a monoblock containing on the shaft (5) a two-flow closed centrifugal wheel (15), with the main blades (16) and (16 1 ), made at the entire height of the hub of the two-flow closed centrifugal wheel, and auxiliary blades (17) and (17 '), shortened from the inlet side, forming centrifugal channels.
  • the centrifugal wheel (15) is made, or, as a whole, a two-flow closed centrifugal wheel with centrifugal channels on each side (while the centrifugal channels of one side are made mirrored relative to the centrifugal channels of the other side), or made of two single-flow closed centrifugal wheels made in a mirror in relation to each other, tightly and rigidly connected with their flanges to each other.
  • the impeller (7) of the first rotor also contains a toroidal collector housing (18), which coaxially and coaxially encompasses the centrifugal wheel (15) along its periphery, and is rigidly, tightly and hermetically connected to it.
  • the body (18) of the collector is made with an inner cavity of a toroidal shape, having an opening (19) along the inner perimeter, and divided into separate combustion chambers (20) by rigidly fixed transverse partitions (21), which are a continuation of the main blades (16) and (16 ') centrifugal wheel (15), and fixed with the formation of inlets into the combustion chambers (20), while the outlets of the centrifugal channels of the closed centrifugal wheel (15) are open in the cavity of the combustion chambers (20) through their inlets, and at least one outlet of the centrifugal channels is open into the cavity of each combustion chamber (20), equipped with at least one tangentially mounted supersonic nozzle (22), made in the form of a flat Laval nozzle, the central axis of which coincides with the central axis of the combustion chamber (20 ), equipped with means for supplying a combustible working fluid (23), as well as an ignition system (24) located on both sides of each transverse partition (21), ensuring simultaneous ignition of a mixture of a fuel and
  • a throttling device (25) is installed, which ensures the alignment of the thermodynamic parameters of the compressed flows of the oxidizing working fluid in the cross section of the flow path at the entrance to the combustion chambers (20).
  • the impeller (26) of the second rotor made of two identical discs (27) and (27 '), with a diameter exceeding the diameter impeller (7) of the first rotor.
  • Discs (27) and (27 ') are installed coaxially with each other, and with the impeller (7) of the first rotor, on each side, while the disks (27) and (27') are made with tangentially located on their outer side around the circumference air intake channels (28) and (28 '), which are open in the direction of rotation of the impeller (26) of the second rotor convex cavities with through holes made in their niches
  • Shafts (30) and (30 ') are made in the form of hollow cylinders, open on both sides, each of which is installed coaxially, through the bearing supports (31) and ( ⁇ ), and (32) and (32') on the corresponding housings (8) and (8 ') pipelines of the oxidizing working fluid, and on the inside of each of the shafts
  • Discs (27) and (27 ') are rigidly and tightly connected to each other along the periphery by a trough-shaped ring (34), with the formation of a closed cavity inside the ring, in which tangentially and identically directed supersonic nozzles (35) are installed, made in the form of flat Laval nozzles, ensuring the rotation of the impeller (26) of the second rotor in the direction opposite to the rotation of the impeller (7) of the first rotor.
  • the panel of the subsonic part of the flat supersonic nozzle (35), located parallel to the axis of rotation of the impeller (26) of the second rotor, and along the radius, closer to the center of its rotation, is made elongated, in order to perform it in operation of the impeller (26) of the second rotor functions of the scapula.
  • longitudinal and transverse flow channels (14) are made in the bodies (8) and (8 ') of the oxidizing working fluid pipelines , in which, during engine operation, the first (along the flow of the oxidizing working fluid) compressor stages (6) and (6 ') ambient air is pumped, while the diameter of the impellers of the first compressor stages (6) and (6') is made increased in relation to to the diameter of the impellers of their subsequent stages.
  • the launch and operation of the RB GTE is carried out as follows.
  • an external high-frequency electric motor - an electric generator From an external source of electrical energy (for example, from a diesel generator) at the command of the control unit (not shown in the drawings) the electric current is supplied to a separately installed external high-frequency electric motor - an electric generator connected through a coupling to the shaft (5) of the impeller (7) of the first rotor.
  • an external high-frequency electric motor - an electric generator begins to operate in the electric motor mode, and with a power equal to or slightly higher power consumed jointly by compressors (6) and (6 ') and a closed centrifugal wheel (15), spins their shaft (5) up to high speed, about 25620 rpm. (or 421 - 423 Hz.).
  • an electric current is supplied to the conductive windings of the stators (13) and (13 ') of the impeller (26) of the second rotor, which together with the magnets (33) and (33 ') high-frequency electric motors - electric generators, which begin to operate in the mode of electric motors, and spin the impeller (26) of the second rotor with shafts (30) and (30') to high speed, also about about 25620 rpm. (or 421 - 423 Hz.).
  • an external source of electrical energy for example, another diesel generator
  • the oxidizing working fluid for example, ambient air
  • the compressors (6) and (6 ') and the centrifugal impeller 15) into the flow path of the casings (8) and ( 8 ') pipelines of the oxidizing working fluid, where it is first compressed with the help of compressors (6) and (6') to the pressure of the design value, and then compressed further in the centrifugal wheel (15) with a significant increase in enthalpy (with a significant increase in temperature, and a multiple increase pressure up to 8 - 25 atm, and more).
  • the oxidizing working fluid compressed to the above pressure values at the outlet from the channels of the closed centrifugal wheel (15) passes through the throttle means (25) with braking and equalization of thermodynamic parameters in the sections of the flow path, and enters the combustion chambers (20). Simultaneously with the oxidizing working fluid, the combustible working fluid through the channel (12) of the shaft (5), and the supply means (23), also enters the combustion chambers (20), where both components are mixed, with the formation of a mixture, which is ignited by the ignition system (24), and burns out with a lack of oxidative working fluid.
  • the products of incomplete combustion flowing out from the supersonic speed from the impeller (7) through the nozzles (22) into the cavity of the impeller (26) of the second rotor provide a powerful impulse of reactive force, providing the torque of the required power on the shaft (5), and on the other hand, they do not form in the cavity the impeller (26) of the second rotor of shock waves, and at a relatively low speed, having sufficient values of temperature and excess pressure (speed, temperature and pressure are selected by numerical simulation on a supercomputer), fall on the elongated panels of the subsonic parts of flat supersonic nozzles (35) of the impeller (26) the second rotor, which in this embodiment are surfaces that function as blades.
  • the external electric motor immediately an electric generator connected through a clutch to the shaft (5) of the impeller (7) of the first rotor, and high-frequency electric motors - electric generators formed by a conductive winding of stators (13) and (13 ') located in the casings (8) and (8'), and rotating in the shaft housing (30) and (30 ') by magnets (33) and (33'), respectively, they switch from the operation mode of electric motors to the operation mode of electric generators, generating electrical energy of the required power, and with high energy efficiency in terms of efficiency.
  • the addition of an additional mass of the oxidizing working fluid to the impeller (26) cavity of the second rotor allows for effective air cooling of its disks (27) and (27 '), which experience high temperature and centrifugal loads during the operation of the RB GTE.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

A birotational rotary gas turbine engine comprises a housing with supply lines for feeding an oxidizing fluid and a combustible fluid into an impeller of a first rotor, said impeller being configured in the form of a single unit containing a double-flow closed centrifugal impeller surrounded by the housing of a toroidal collector having separate combustion chambers with supersonic nozzles arranged tangentially therein. A shaft of the first rotor is connected by one end to an inner axial fuel feed conduit and is connected by the other end to a useful load. An impeller of a second rotor is mounted in axial alignment and coaxially about the first rotor for independent rotation in the opposite direction and contains two identical discs that are rigidly and hermetically interconnected along the edge by a trough-shaped ring. Each disc is connected to its own shaft in the form of a hollow cylinder that is open at both ends and has, on the inside surface thereof, a bore in the form of annular depressions with magnets rigidly mounted therein. Identically oriented supersonic nozzles with an elongated plate in the subsonic part are tangentially mounted in the impeller of the second rotor. The invention provides increased power and efficiency and a simpler engine structure.

Description

Описание изобретения Description of the invention

Название изобретения Name of invention

Роторный биротативный газотурбинный двигатель Rotary birotative gas turbine engine

Изобретение относится к машиностроению, а именно к газотурбинным двигателям (далее по тексту ГТД), и установкам на их основе, предназначенным для получения момента вращения на валу агрегатов и механизмов различных транспортных средств, электрогенераторов. The invention relates to mechanical engineering, namely to gas turbine engines (hereinafter referred to as GTE), and installations based on them, designed to obtain the torque on the shaft of units and mechanisms of various vehicles, electric generators.

Известен «Газотурбинный струйный двигатель», (патент РФ N° 2441998, от 31.08.2010 г.), который по конструкции и назначению является наиболее близким аналогом к заявляемому Роторному биротативному газотурбинному двигателю (РБ ГТД). Известный двигатель содержит установленные на одном валу компрессор подачи воздуха и вращающуюся камеру сгорания с тангенциально расположенными реактивными соплами, представляющую собой реактивную турбину по типу «сегнерова колеса», и являющуюся рабочим колесом первого ротора двигателя. Known "Gas turbine jet engine" (RF patent N ° 2441998, from 31.08.2010), which by design and purpose is the closest analogue to the claimed Rotary birotational gas turbine engine (RB GTE). The known engine contains an air supply compressor installed on one shaft and a rotating combustion chamber with tangentially located jet nozzles, which is a jet turbine of the "Segner's wheel" type, and is an impeller of the first rotor of the engine.

Газотурбинный струйный двигатель обладает рядом существенных недостатков: малой абсолютной и удельной мощностью, недостаточной экономичностью работы (по значению эффективного КПД), высокой сложностью и большой металлоёмкостью конструкции. The gas turbine jet engine has a number of significant disadvantages: low absolute and specific power, insufficient economic efficiency (in terms of effective efficiency), high complexity and high metal consumption of the structure.

Техническими результатами заявляемого РБ ГТД являются повышение его абсолютной и удельной мощности, и экономичности его работы в заданных габаритных ограничениях по диаметру описанной окружности роторов, а так же упрощение его конструкции. The technical results of the proposed RB GTE are an increase in its absolute and specific power, and the efficiency of its operation in the given overall restrictions on the diameter of the circumscribed circle of the rotors, as well as simplification of its design.

В частном случае исполнения Роторного биротативного газотурбинного двигателя: In the particular case of the execution of the Rotary birotative gas turbine engine:

- компрессоры, размещенные в трубопроводах окислительного рабочего тела, могут быть центробежными или осевыми. - the compressors located in the pipelines of the oxidizing working fluid can be centrifugal or axial.

- профилированные лопатки закрытого центробежного колеса первого ротора выполнены на выходе с углом наклона от радиального направления в сторону, противоположную его вращения, при этом угол наклона определяется путём комплексного моделирования, из условия безударного и безотрывного втекания рабочего тела в камеры сгорания; - profiled blades of the closed centrifugal wheel of the first rotor are made at the outlet with an angle of inclination from the radial directions in the direction opposite to its rotation, while the angle of inclination is determined by means of complex modeling, from the condition of shockless and uninterrupted inflow of the working fluid into the combustion chambers;

В частном случае исполнения сверхзвуковые сопла рабочего колеса первого ротора и рабочего колеса второго ротора могут быть круглыми осесимметричными, и сменными. In the particular case of execution, the supersonic nozzles of the impeller of the first rotor and the impeller of the second rotor can be circular, axisymmetric, and replaceable.

Сквозные отверстия, расположенные в нишах воздухозаборных каналов дисков рабочего колеса второго ротора выполнены в его дисках профилированными, с обеспечением поступления через них в полость рабочего колеса второго ротора окислительного рабочего тела с расчётными значениями расхода и избыточного давления. Through holes located in the niches of the air intake channels of the impeller disks of the second rotor are profiled in its disks, ensuring that the oxidizing working fluid flows through them into the impeller cavity of the second rotor with the calculated values of the flow rate and excess pressure.

Удлинённая панель дозвуковой части плоских сверхзвуковых сопел Лаваля рабочего колеса второго ротора, расположенная параллельно оси его вращения, и по радиусу, ближе к центру вращения, может быть выполнена профилированной в своём продольном сечении по закону логарифмической спирали, с изгибом её концов к оси вращения. The elongated panel of the subsonic part of flat supersonic Laval nozzles of the second rotor impeller, located parallel to the axis of its rotation, and along the radius, closer to the center of rotation, can be profiled in its longitudinal section according to the law of a logarithmic spiral, with the bending of its ends to the axis of rotation.

В частном случае исполнения РБ ГТД магниты выполнены в виде колец, или полуколец. In the particular case of the RB GTE version, the magnets are made in the form of rings or half rings.

Проточки, выполненные на наружной поверхности цилиндрической части каждого корпуса трубопровода окислительного рабочего тела, в которые установлены токопроводящие обмотки статоров, и проточки, выполненные на внутренней поверхности каждого вала рабочего колеса второго ротора, в которых закреплены жестко магниты, установлены друг против друга концентрически, с целью образования высокочастотных электродвигателей - электрогенераторов. The grooves made on the outer surface of the cylindrical part of each body of the pipeline of the oxidizing working fluid, in which the conductive windings of the stators are installed, and the grooves made on the inner surface of each shaft of the impeller of the second rotor, in which the magnets are rigidly fixed, are arranged concentrically against each other, in order to the formation of high-frequency electric motors - electric generators.

Рабочее колесо первого ротора выполняет в РБ ГТД функцию реактивной турбины, а рабочее колесо второго ротора выполняет функцию активно - реактивной, или реактивной турбины. The impeller of the first rotor performs the function of a jet turbine in the RB GTE, and the impeller of the second rotor performs the function of an active - reactive, or reactive turbine.

Краткое описание чертежей Техническое решение поясняется графическими материалами на фиг. 1 - 8. Brief Description of Drawings The technical solution is illustrated by graphic materials in Fig. eighteen.

На чертеже фиг. 1 изображен Роторный биротативный газотурбинный двигатель (аксонометрическая проекция с диаметральным сечением вдоль оси валов). In the drawing, FIG. 1 shows a rotary birotative gas turbine engine (axonometric projection with a diametrical section along the axis of the shafts).

На чертеже фиг. 2 изображен Роторный биротативный газотурбинный двигатель (фронтальная проекция с диаметральным сечением вдоль оси валов). In the drawing, FIG. 2 shows a rotary birotative gas turbine engine (frontal projection with a diametrical section along the axis of the shafts).

На чертеже фиг. 3 изображен Роторный биротативный газотурбинный двигатель (аксонометрическая проекция с вырезом по оси валов части половины двигателя). In the drawing, FIG. 3 shows a rotary birotative gas turbine engine (axonometric projection with a cut along the axis of the shafts of a part of the engine half).

На чертеже фиг. 4 изображено рабочее колесо первого ротора (аксонометрическая проекция с диаметральным сечением вдоль оси вала первого ротора). In the drawing, FIG. 4 shows the impeller of the first rotor (axonometric projection with a diametrical section along the axis of the first rotor shaft).

На чертеже фиг. 5 изображена часть рабочего колеса первого ротора (аксонометрическая проекция). In the drawing, FIG. 5 shows a part of the impeller of the first rotor (axonometric projection).

На чертеже фиг. 6 изображено двухпоточное открытое центробежное колесо рабочего колеса первого ротора. In the drawing, FIG. 6 shows a two-flow open centrifugal impeller of the first rotor.

На чертеже фиг. 7 изображен корпус коллектора тороидальной формы рабочего колеса первого ротора (аксонометрическая проекция с диаметральным разрезом). In the drawing, FIG. 7 shows the body of the collector of the toroidal shape of the impeller of the first rotor (axonometric projection with a diametrical section).

На чертеже фиг. 8 изображено рабочее колесо второго ротора (аксонометрическая проекция с вырезом по оси валов 1А части половины рабочего колеса второго ротора). In the drawing, FIG. 8 shows the impeller of the second rotor (axonometric projection with a cutout along the axis of the shafts 1 A of a part of the half of the impeller of the second rotor).

Далее по тексту описания, и на чертежах технического решения через «'» обозначены тождественные детали, выполненные в РБ ГТД зеркально. Further in the text of the description, and in the drawings of the technical solution through "'" are designated identical parts, made in the RB GTE mirrored.

РБ ГТД (фиг. 1 - 8) установлен в корпусе (1) с закреплёнными на нём вертикально, параллельно, и жестко (например, с помощью сварки) стойками (2) и (2'). На стойках (2) и (2'), выполненных с соосно расположенными сквозными решетками (3) и (З1), в которых установлены подшипниковые опоры (4) и (4'), закреплён соосно, с возможностью вращения вал (5), на концах которого закреплены жестко (например, с помощью шлицов) компрессоры (6) и (6'), а между ними установлено, и закреплено жестко (например, с помощью шлицов) рабочее колесо (7) первого ротора. Так же к стойкам (2) и (21) прикреплены жестко (например, с помощью крепежа) корпусы (8) и (81) трубопроводов окислительного рабочего тела (например, воздуха окружающей среды), выполненные в виде полых, открытых с двух сторон цилиндров с фланцами. Своими наружными фланцами корпусы (8) и (8') жестко (например, с помощью крепежа) соединены со стойкам (2) и (2'), а внутренними фланцами, выполненными со сквозными решетками (9) и (9'), в которых для вала (5) установлены дополнительные подшипниковые опоры (10) и (10'), соединены подвижно через лабиринтные соединения (11) и (1 Г) с рабочим колесом (7) первого ротора, вал (5) которого с одного конца, и до его половины, выполнен с осевым каналом (12) для подвода горючего рабочего тела в рабочее колесо (7) первого ротора, и соединён этим концом подвижно, с помощью лабиринтного соединения (на чертежах не показано), с трубопроводом горючего рабочего тела (на чертежах так же не показано), а другим концом соединён через муфту с полезной нагрузкой, например, с установленным отдельно высокочастотным электродвигателем - электрогенератором (на чертежах не показаны). RB GTE (Fig. 1 - 8) is installed in the housing (1) with fixed on it vertically, parallel, and rigidly (for example, by welding) racks (2) and (2 '). On racks (2) and (2 '), made with coaxial located through grids (3) and (З 1 ), in which the bearing supports (4) and (4 ') are installed, the shaft (5) is fixed coaxially, with the possibility of rotation, at the ends of which the compressors are rigidly fixed (for example, using splines) (6) and (6 '), and between them is installed and fixed rigidly (for example, using splines) the impeller (7) of the first rotor. The housings (8) and (8 1 ) of the pipelines of the oxidizing working medium (for example, ambient air), made in the form of hollow, open from two, are also rigidly attached to the posts (2) and (2 1 ) (for example, by means of fasteners). sides of cylinders with flanges. With their outer flanges, the housings (8) and (8 ') are rigidly (for example, by means of fasteners) connected to the uprights (2) and (2'), and the inner flanges made with through gratings (9) and (9 '), in which additional bearing supports (10) and (10 ') are installed for the shaft (5), are connected movably through labyrinth connections (11) and (1 Г) with the impeller (7) of the first rotor, the shaft (5) of which is at one end, and up to its half, is made with an axial channel (12) for supplying a combustible working fluid to the impeller (7) of the first rotor, and is movably connected by this end using a labyrinth connection (not shown in the drawings), with a pipeline of a combustible working fluid (on the drawings are also not shown), and the other end is connected through a coupling with a payload, for example, with a separately installed high-frequency electric motor - an electric generator (not shown in the drawings).

На внешней цилиндрической поверхности корпусов (8) и (8') трубопроводов окислительного рабочего тела выполнены проточки в виде цилиндрообразных углублений, в которых установлены токопроводящие обмотки статоров (13) и (13'), а так же выполнены проточные каналы (14), служащие для осуществления охлаждения обмотки статоров (13) и (13'). Рабочее колесо (7) первого ротора выполнено в виде моноблока, содержащего на валу (5) двухпоточное закрытое центробежное колесо (15), с основными лопатками (16) и (161), выполненными на всей высоте ступицы двухпоточного закрытого центробежного колеса, и вспомогательными лопатками (17) и (17'), укороченными со стороны входа, образующими центробежные каналы. Центробежное колесо (15) выполнено, или, как одно целое двухпоточное закрытое центробежное колесо с центробежными каналами на каждой его стороне (при этом центробежные каналы одной стороны выполнены зеркально относительно центробежных каналов другой стороны), или выполнено из двух однопоточных закрытых центробежных колёс, изготовленных зеркально по отношению друг к другу, плотно и жестко соединённых своими фланцами друг с другом. Рабочее колесо (7) первого ротора содержит так же корпус (18) коллектора торообразной формы, охватывающий соосно и коаксиально центробежное колесо (15) по его периферии, и соединённый с ним жестко, плотно и герметично. Корпус (18) коллектора выполнен с внутренней полостью торообразной формы, имеющей отверстие (19) по внутреннему периметру, и разделённой на отдельные камеры сгорания (20) жестко закрепленными поперечными перегородками (21), являющимися продолжением основных лопаток (16) и (16') центробежного колеса (15), и закрепленными с образованием входных отверстий в камеры сгорания (20), при этом выходные отверстия центробежных каналов закрытого центробежного колеса (15) открыты в полости камер сгорания (20) через их входные отверстия, причём, по меньшей мере, по одному выходному отверстию центробежных каналов открыто в полость каждой камеры сгорания (20), снабженной, по меньшей мере, одним тангенциально установленным сверхзвуковым соплом (22), выполненным, в виде плоского сопла Лаваля, центральная ось которого совпадает с центральной осью камеры сгорания (20), снабженной средствами подачи горючего рабочего тела (23), а так же системой зажигания (24), размещенной на обеих сторонах каждой поперечной перегородки (21), с обеспечением одновременного воспламенения смеси горючего и окислительного рабочего тела в каждых камерах сгорания (20), примыкающих через перегородку (21) друг к другу. Между выходными отверстиями закрытого центробежного колеса (15) и входными отверстиями камер сгорания (20) установлено средство дросселирования (25), обеспечивающее выравнивание термодинамических параметров сжатых потоков окислительного рабочего тела в поперечном сечении проточного тракта на входе их в камеры сгорания (20). On the outer cylindrical surface of the bodies (8) and (8 ') of the pipelines of the oxidizing working fluid, grooves are made in the form of cylindrical recesses, in which the current-conducting windings of the stators (13) and (13') are installed, as well as flow channels (14) are made, which serve for cooling the stator winding (13) and (13 '). The impeller (7) of the first rotor is made in the form of a monoblock containing on the shaft (5) a two-flow closed centrifugal wheel (15), with the main blades (16) and (16 1 ), made at the entire height of the hub of the two-flow closed centrifugal wheel, and auxiliary blades (17) and (17 '), shortened from the inlet side, forming centrifugal channels. The centrifugal wheel (15) is made, or, as a whole, a two-flow closed centrifugal wheel with centrifugal channels on each side (while the centrifugal channels of one side are made mirrored relative to the centrifugal channels of the other side), or made of two single-flow closed centrifugal wheels made in a mirror in relation to each other, tightly and rigidly connected with their flanges to each other. The impeller (7) of the first rotor also contains a toroidal collector housing (18), which coaxially and coaxially encompasses the centrifugal wheel (15) along its periphery, and is rigidly, tightly and hermetically connected to it. The body (18) of the collector is made with an inner cavity of a toroidal shape, having an opening (19) along the inner perimeter, and divided into separate combustion chambers (20) by rigidly fixed transverse partitions (21), which are a continuation of the main blades (16) and (16 ') centrifugal wheel (15), and fixed with the formation of inlets into the combustion chambers (20), while the outlets of the centrifugal channels of the closed centrifugal wheel (15) are open in the cavity of the combustion chambers (20) through their inlets, and at least one outlet of the centrifugal channels is open into the cavity of each combustion chamber (20), equipped with at least one tangentially mounted supersonic nozzle (22), made in the form of a flat Laval nozzle, the central axis of which coincides with the central axis of the combustion chamber (20 ), equipped with means for supplying a combustible working fluid (23), as well as an ignition system (24) located on both sides of each transverse partition (21), ensuring simultaneous ignition of a mixture of a fuel and an oxidizing working fluid in each combustion chambers (20) adjoining each other through the partition (21). Between the outlet openings of the closed centrifugal wheel (15) and the inlet openings of the combustion chambers (20), a throttling device (25) is installed, which ensures the alignment of the thermodynamic parameters of the compressed flows of the oxidizing working fluid in the cross section of the flow path at the entrance to the combustion chambers (20).

Вокруг рабочего колеса (7) первого ротора, и соосно с ним установлено, с возможностью независимого вращения в противоположном направлении, рабочее колесо (26) второго ротора, выполненное из двух одинаковых дисков (27) и (27'), с диаметром, превышающим диаметр рабочего колеса (7) первого ротора. Диски (27) и (27') установлены соосно между собой, и с рабочим колесом (7) первого ротора, с каждой его стороны, при этом диски (27) и (27') выполнены с тангенциально расположенными на их внешней стороне по окружности воздухозаборными каналами (28) и (28'), представляющими собой открытые в сторону вращения рабочего колеса (26) второго ротора выпуклые полости с выполненными в их нишах сквозными отверстиями Around the impeller (7) of the first rotor, and coaxially with it, with the possibility of independent rotation in the opposite direction, the impeller (26) of the second rotor, made of two identical discs (27) and (27 '), with a diameter exceeding the diameter impeller (7) of the first rotor. Discs (27) and (27 ') are installed coaxially with each other, and with the impeller (7) of the first rotor, on each side, while the disks (27) and (27') are made with tangentially located on their outer side around the circumference air intake channels (28) and (28 '), which are open in the direction of rotation of the impeller (26) of the second rotor convex cavities with through holes made in their niches

(29) и (29'), выполненными в дисках (27) и (27'), каждый из которых соединён жёстко (например, с помощью крепежа) своей внешней стороной со своим валом (30) и (30') соответственно. Валы (30) и (30') выполнены в виде полых, открытых с двух сторон цилиндров, каждый из которых установлен коаксиально, через подшипниковые опоры (31) и (З Г), и (32) и (32') на соответствующие корпусы (8) и (8') трубопроводов окислительного рабочего тела, а на внутренней стороне каждого из валов(29) and (29 ') made in disks (27) and (27'), each of which is rigidly connected (for example, by means of fasteners) with its outer side with its shaft (30) and (30 '), respectively. Shafts (30) and (30 ') are made in the form of hollow cylinders, open on both sides, each of which is installed coaxially, through the bearing supports (31) and (ЗГ), and (32) and (32') on the corresponding housings (8) and (8 ') pipelines of the oxidizing working fluid, and on the inside of each of the shafts

(30) и (30') выполнены проточки, в которых установлены жестко (например, с помощью клея) магниты (33) и (33'), выполненные в виде элементов различной формы (например, в форме колец, или полуколец). Проточки, выполненные на наружной поверхности цилиндрической части трубопроводов (8) и (8') окислительного рабочего тела, в которые установлены токопроводящие обмотки статоров (13) и (13'), и проточки, выполненные на внутренней поверхности валов (30) и (30') рабочего колеса (26) второго ротора, в которых закреплены жестко магниты (33) и (33'), установлены друг против друга концентрически, с целью образования высокочастотных электродвигателей - электрогенераторов. (30) and (30 ') there are grooves in which the magnets (33) and (33') are rigidly mounted (for example, using glue), made in the form of elements of various shapes (for example, in the form of rings or half rings). The grooves made on the outer surface of the cylindrical part of the pipelines (8) and (8 ') of the oxidizing working fluid, in which the conductive windings of the stators (13) and (13') are installed, and the grooves made on the inner surface of the shafts (30) and (30 ') the impeller (26) of the second rotor, in which the magnets (33) and (33') are rigidly fixed, are arranged concentrically against each other, in order to form high-frequency electric motors - electric generators.

Диски (27) и (27') соединены между собой по периферии жестко и герметично кольцом (34) жолобообразной формы, с образованием внутри кольца замкнутой полости, в котором установлены тангенциально и одинаково направленные сверхзвуковые сопла (35), выполненные виде плоских сопел Лаваля, с обеспечением вращения рабочего колеса (26) второго ротора в сторону, противоположную вращению рабочего колеса (7) первого ротора. При этом панель дозвуковой части плоского сверхзвукового сопла (35), расположенная параллельно оси вращения рабочего колеса (26) второго ротора, и по радиусу, ближе к центру его вращения, выполнена удлинённой, с целью выполнения ею в работе рабочего колеса (26) второго ротора функции лопатки. Discs (27) and (27 ') are rigidly and tightly connected to each other along the periphery by a trough-shaped ring (34), with the formation of a closed cavity inside the ring, in which tangentially and identically directed supersonic nozzles (35) are installed, made in the form of flat Laval nozzles, ensuring the rotation of the impeller (26) of the second rotor in the direction opposite to the rotation of the impeller (7) of the first rotor. In this case, the panel of the subsonic part of the flat supersonic nozzle (35), located parallel to the axis of rotation of the impeller (26) of the second rotor, and along the radius, closer to the center of its rotation, is made elongated, in order to perform it in operation of the impeller (26) of the second rotor functions of the scapula.

Для охлаждения токопроводящей обмотки статоров (13) и (13'), а так же магнитов (33) и (33'), в корпусах (8) и (8') трубопроводов окислительного рабочего тела выполнены продольные и поперечные проточные каналы (14), в которые в процессе работы двигателя нагнетается первыми (по потоку окислительного рабочего тела) ступенями компрессоров (6) и (6') воздух окружающей среды, при этом диаметр рабочих колёс первых ступеней компрессоров (6) и (6') выполнен увеличенным по отношению к диаметру рабочих колёс их последующих ступеней. To cool the conductive winding of the stators (13) and (13 '), as well as the magnets (33) and (33'), longitudinal and transverse flow channels (14) are made in the bodies (8) and (8 ') of the oxidizing working fluid pipelines , in which, during engine operation, the first (along the flow of the oxidizing working fluid) compressor stages (6) and (6 ') ambient air is pumped, while the diameter of the impellers of the first compressor stages (6) and (6') is made increased in relation to to the diameter of the impellers of their subsequent stages.

Запуск и работа РБ ГТД осуществляется следующим образом. The launch and operation of the RB GTE is carried out as follows.

От внешнего источника электрической энергии (например, от дизель-генератора) по команде блока управления (на чертежах не показан) электрический ток поступает на установленный отдельно внешний высокочастотный электродвигатель - электрогенератор, соединённый через муфту с валом (5) рабочего колеса (7) первого ротора. При этом внешний высокочастотный электродвигатель - электрогенератор начинает работать в режиме электродвигателя, и с мощностью, равной, или чуть большей мощности, потребляемой совместно компрессорами (6) и (6'), и закрытым центробежным колесом (15), раскручивает их вал (5) до высоких оборотов, примерно порядка 25620 об/мин. (или 421 - 423 Гц.). Одновременно с этим, от внешнего источника электрической энергии (например, другого дизель-генератора) электрический ток подаётся на токопроводящие обмотки статоров (13) и (13') рабочего колеса (26) второго ротора, образующих вместе с магнитами (33) и (33') высокочастотные электродвигатели - электрогенераторы, которые начинают работать в режиме электродвигателей, и раскручивают рабочее колесо (26) второго ротора с валами (30) и (30') до высоких оборотов, так же, примерно порядка 25620 об/мин. (или 421 - 423 Гц.). Благодаря высокой скорости вращения рабочего колеса (7) первого ротора окислительное рабочее тело (например, воздух окружающей среды) начинает засасываться с помощью компрессоров (6) и (6'), и центробежного колеса (15) в проточный тракт корпусов (8) и (8') трубопроводов окислительного рабочего тела, где сжимается сначала с помощью компрессоров (6) и (6') до давления расчётного значения, а затем сжимается дальше в центробежном колесе (15) с существенным повышением энтальпии (с существенным повышением температуры, и кратным повышением давления до 8 - 25 атм, и более). Сжатое до указанных выше значений давления окислительное рабочее тело на выходе из каналов закрытого центробежного колеса (15) проходит через дроссельное средство (25) с торможением и выравниванием термодинамических параметров в сечениях проточного тракта, и поступает в камеры сгорания (20). Одновременно с окислительным рабочим телом, горючее рабочее тело через канал (12) вала (5), и средства подачи (23), так же поступает в камеры сгорания (20), где оба компонента перемешивается, с образованием смеси, которая с помощью система зажигания (24) воспламеняется, и сгорает с недостатком окислительного рабочего тела. В процессе сгорания смеси горючего с недостатком окислительного рабочего тела, в камерах сгорания (20) образуются продукты её неполного сгорания с повышенными температурой и давлением, за счёт чего продукты неполного сгорания из камер сгорания (20) начинают истекать через тангенциально установленные сопла (22) с высокой сверхзвуковой скоростью, двукратно превышающей окружную скорость вращения рабочего колеса (7) первого ротора, создавая при этом высокий импульс реактивной силы, обеспечивающий на валу (5) рабочего колеса (7) первого ротора момент вращения требуемой мощности. При этом продукты неполного сгорания истекают из камер сгорания (20) рабочего колеса (7) первого ротора через сопла (22) с расчётным недорасширением, и имеют на выходе из сопел (22) расчётные избыточные значения температуры и давления, с которыми поступают в полость рабочего колеса (26) второго ротора, образованную кольцом (34) жолобообразной формы, и дисками (27) и (27') с валами (30) и (30'). From an external source of electrical energy (for example, from a diesel generator) at the command of the control unit (not shown in the drawings) the electric current is supplied to a separately installed external high-frequency electric motor - an electric generator connected through a coupling to the shaft (5) of the impeller (7) of the first rotor. In this case, an external high-frequency electric motor - an electric generator begins to operate in the electric motor mode, and with a power equal to or slightly higher power consumed jointly by compressors (6) and (6 ') and a closed centrifugal wheel (15), spins their shaft (5) up to high speed, about 25620 rpm. (or 421 - 423 Hz.). At the same time, from an external source of electrical energy (for example, another diesel generator), an electric current is supplied to the conductive windings of the stators (13) and (13 ') of the impeller (26) of the second rotor, which together with the magnets (33) and (33 ') high-frequency electric motors - electric generators, which begin to operate in the mode of electric motors, and spin the impeller (26) of the second rotor with shafts (30) and (30') to high speed, also about about 25620 rpm. (or 421 - 423 Hz.). Due to the high speed of rotation of the impeller (7) of the first rotor, the oxidizing working fluid (for example, ambient air) begins to be sucked by the compressors (6) and (6 ') and the centrifugal impeller (15) into the flow path of the casings (8) and ( 8 ') pipelines of the oxidizing working fluid, where it is first compressed with the help of compressors (6) and (6') to the pressure of the design value, and then compressed further in the centrifugal wheel (15) with a significant increase in enthalpy (with a significant increase in temperature, and a multiple increase pressure up to 8 - 25 atm, and more). The oxidizing working fluid compressed to the above pressure values at the outlet from the channels of the closed centrifugal wheel (15) passes through the throttle means (25) with braking and equalization of thermodynamic parameters in the sections of the flow path, and enters the combustion chambers (20). Simultaneously with the oxidizing working fluid, the combustible working fluid through the channel (12) of the shaft (5), and the supply means (23), also enters the combustion chambers (20), where both components are mixed, with the formation of a mixture, which is ignited by the ignition system (24), and burns out with a lack of oxidative working fluid. In the process of combustion of a fuel mixture with a lack of an oxidizing working fluid, products of its incomplete combustion with an increased temperature and pressure are formed in the combustion chambers (20), due to which the products of incomplete combustion from the combustion chambers (20) begin to flow through tangentially installed nozzles (22) with high supersonic speed, twice the circumferential speed of rotation of the impeller (7) of the first rotor, while creating a high impulse of reactive force, providing on the shaft (5) of the impeller (7) of the first rotor the torque of the required power. In this case, the products of incomplete combustion flow out of the combustion chambers (20) of the impeller (7) of the first rotor through the nozzles (22) with the calculated underexpansion, and at the outlet from the nozzles (22) have the calculated excess values of temperature and pressure, with which they enter the working cavity wheels (26) of the second rotor, formed by a groove-shaped ring (34), and discs (27) and (27 ') with shafts (30) and (30').

Так как рабочее колесо (26) второго ротора вращается с окружной скоростью, равной по модулю окружной скорости вращения рабочего колеса (7) первого ротора, но в противоположную сторону, совпадающую с направлением истечения продуктов неполного сгорания из рабочего колеса (7) со скоростью, в два раза большей окружной скорости его вращения, то при сверхзвуковом истечении продуктов неполного сгорания из сопел (22) в полость рабочего колеса (26) второго ротора, в ней не происходит возникновение ударных волн, приводящих к потере полного давления в продуктах неполного сгорания и, как следствие, не происходит уменьшение мощности и эффективности работы по КПД РБ ГТД. Таким образом, продукты неполного сгорания, истекающие со сверхзвуковой скоростью из рабочего колеса (7) через сопла (22) в полость рабочего колеса (26) второго ротора, с одной стороны обеспечивают мощный импульс реактивной силы, обеспечивающий на валу (5) момент вращения требуемой мощности, а с другой стороны не образуют в полости рабочего колеса (26) второго ротора ударных волн, и с относительно небольшой скоростью, имея достаточные значения температуры и избыточного давления (скорость, температура и давление подбираются численным моделированием на суперкомпьютере), попадают на удлинённые панели дозвуковых частей плоских сверхзвуковых сопел (35) рабочего колеса (26) второго ротора, которые в данном исполнении представляют собой поверхности, выполняющие функцию лопаток. При этом на удлинённых панелях дозвуковых частях сверхзвуковых сопел (35) происходит торможение продуктов неполного сгорания, с некоторым повышением их статического давления и температуры, и повышением импульса вращения рабочего колеса (26) второго ротора. Одновременно с поступлением продуктов неполного сгорания из рабочего колеса (7) первого ротора в полость рабочего колеса (26) второго ротора, туда же через специально спрофилированные отверстия (29) и (29') воздухозаборного устройства (28) и (28') поступает с расчётными значениями расхода и избыточного давления дополнительная масса окислительного рабочего тела, которая перемешивается с находящимися там продуктами неполного сгорания, обеспечивая их полное догорание с повышением их температуры и давления. Полностью догоревшие продукты сгорания истекают из полости рабочего колеса (26) через сопла (35) со сверхзвуковой скоростью в окружающее пространство с образованием реактивной силы, создающей на валах (30) и (30’) рабочего колеса (26) второго ротора момент вращения требуемой мощности. Как только рабочее колеса (7) первого ротора и рабочее колеса (26) второго ротора выходят на режим работы требуемой мощности, обеспечивающей устойчивый режим работы РБ ГТД под полной нагрузкой, так сразу внешний электродвигатель - электрогенератор, связанный через муфту с валом (5) рабочего колеса (7) первого ротора, и высокочастотные электродвигатели - электрогенераторы, образованные расположенной в корпусах (8) и (8') токопроводящей обмоткой статоров (13) и (13'), и вращающимися в корпусе валов (30) и (30') магнитами (33) и (33') соответственно, переходят из режима работы электродвигателей, в режим работы электрогенераторов, вырабатывая электрическую энергию требуемой мощности, и с высокой энергоэффективностью по КПД. Since the impeller (26) of the second rotor rotates at a peripheral speed equal in magnitude to the circumferential speed of rotation of the impeller (7) of the first rotor, but in the opposite direction, coinciding with the direction of the outflow of incomplete combustion products from the impeller (7) at a speed twice the circumferential speed of its rotation, then during the supersonic outflow of incomplete combustion products from the nozzles (22) into the cavity of the impeller (26) of the second rotor, shock waves do not occur in it, leading to a loss of total pressure in the products of incomplete combustion and, as as a result, there is no decrease in power and efficiency of the RB GTE efficiency. Thus, the products of incomplete combustion flowing out from the supersonic speed from the impeller (7) through the nozzles (22) into the cavity of the impeller (26) of the second rotor, on the one hand, they provide a powerful impulse of reactive force, providing the torque of the required power on the shaft (5), and on the other hand, they do not form in the cavity the impeller (26) of the second rotor of shock waves, and at a relatively low speed, having sufficient values of temperature and excess pressure (speed, temperature and pressure are selected by numerical simulation on a supercomputer), fall on the elongated panels of the subsonic parts of flat supersonic nozzles (35) of the impeller (26) the second rotor, which in this embodiment are surfaces that function as blades. In this case, on the elongated panels of the subsonic parts of the supersonic nozzles (35), the products of incomplete combustion are decelerated, with a slight increase in their static pressure and temperature, and an increase in the impulse of rotation of the impeller (26) of the second rotor. Simultaneously with the entry of the products of incomplete combustion from the impeller (7) of the first rotor into the cavity of the impeller (26) of the second rotor, through specially profiled holes (29) and (29 ') of the air intake device (28) and (28') calculated values of the flow rate and excess pressure, an additional mass of the oxidizing working fluid, which is mixed with the products of incomplete combustion located there, ensuring their complete afterburning with an increase in their temperature and pressure. Completely burned-out products of combustion flow out of the impeller (26) cavity through the nozzles (35) at supersonic speed into the surrounding space with the formation of a reactive force, which creates on the shafts (30) and (30 ') of the impeller (26) of the second rotor the torque of the required power ... As soon as the impeller (7) of the first rotor and the impeller (26) of the second rotor reach the required power operating mode, which ensures a stable operation of the RB GTE under full load, the external electric motor immediately an electric generator connected through a clutch to the shaft (5) of the impeller (7) of the first rotor, and high-frequency electric motors - electric generators formed by a conductive winding of stators (13) and (13 ') located in the casings (8) and (8'), and rotating in the shaft housing (30) and (30 ') by magnets (33) and (33'), respectively, they switch from the operation mode of electric motors to the operation mode of electric generators, generating electrical energy of the required power, and with high energy efficiency in terms of efficiency.

Воздухозаборные устройства (28) и (28'), выполненные на дисках (27) и (27'), в процессе работы РБ ГТД выполняют две функции. Во - первых, они обеспечивают поступление через сквозные отверстия (29) и (29') в полость рабочего колеса (26) второго ротора дополнительной массы окислительного рабочего тела с расчётными значениями расхода и избыточного давления, с помощью которой продукты неполного сгорания, истекающие из сопел (22) рабочего колеса (7) первого ротора в полость рабочего колеса (26) второго ротора, полностью догорают с повышением температуры и давления. При этом за счёт присоединения к потоку продуктов неполного сгорания смеси окислительного и горючего рабочего тела дополнительной массы окислительного рабочего тела, поступающей в полость рабочего колеса (26) второго ротора, а так же за счёт повышения в полости рабочего колеса (26) второго ротора температуры и давления в продуктах полного сгорания, увеличивается мощность и эффективность работы по КПД рабочего колеса (26) второго ротора, и РБ ГТД в целом. Во - вторых, поступление в полость рабочего колеса (26) второго ротора дополнительной массы окислительного рабочего тела позволяет обеспечить эффективное воздушное охлаждение его дисков (27) и (27'), испытывающих в процессе работы РБ ГТД высокие температурные и центробежные нагрузки. The air intake devices (28) and (28 '), made on disks (27) and (27'), perform two functions during the operation of the RB GTE. First, they provide an additional mass of the oxidizing working fluid with the calculated values of the flow rate and excess pressure through the through holes (29) and (29 ') into the cavity of the impeller (26) of the second rotor, with the help of which the products of incomplete combustion flowing from the nozzles (22) the impeller (7) of the first rotor into the cavity of the impeller (26) of the second rotor, completely burn out with increasing temperature and pressure. At the same time, due to the addition to the flow of incomplete combustion products of the mixture of the oxidizing and combustible working fluid, an additional mass of the oxidizing working fluid entering the cavity of the impeller (26) of the second rotor, as well as due to the increase in the cavity of the impeller (26) of the second rotor, the temperature and pressure in the products of complete combustion, the power and efficiency of the work on the efficiency of the impeller (26) of the second rotor increases, and the RB of the GTE as a whole. Secondly, the addition of an additional mass of the oxidizing working fluid to the impeller (26) cavity of the second rotor allows for effective air cooling of its disks (27) and (27 '), which experience high temperature and centrifugal loads during the operation of the RB GTE.

Claims

Формула изобретения Claim Пункт 1. Роторный биротативный газотурбинный двигатель, содержащий корпус, на котором установлены жестко трубопроводы подачи окислительного и горючего рабочих тел в рабочее колесо первого ротора, установленного жестко на валу с возможностью вращения, содержащего компрессор для сжатия окислительного рабочего тела, и реактивную турбину, выполненную в виде сегнерова колеса, а также содержащий рабочее колесо второго ротора, установленное соосно и коаксиально вокруг рабочего колеса первого ротора, с возможностью независимого вращения на своем валу в противоположную от первого ротора сторону, отличающийся тем, что рабочее колесо первого ротора выполнено в виде моноблока, установленного жестко на своем валу с возможностью вращения, содержащего двухпоточное закрытое центробежное колесо, обеспечивающее сжатие поступающего в него окислительного рабочего тела, при этом двухпоточное закрытое центробежное колесо выполнено или как одно целое двухпоточное закрытое центробежное колесо с закрытыми центробежными каналами на каждой его стороне, причем центробежные каналы одной стороны выполнены зеркально по отношению к центробежным каналам другой стороны, или выполнено из двух однопоточных закрытых центробежных колес, выполненных зеркально по отношению друг к другу, плотно и жестко соединенных своими фланцами друг с другом, а также содержащего корпус коллектора торообразной формы, охватывающий соосно и коаксиально двухпоточное закрытое центробежное колесо по его периферии и соединенный с ним жестко, плотно и герметично, при этом корпус коллектора выполнен с внутренней полостью торообразной формы, имеющей отверстие по внутреннему периметру и разделенной на отдельные камеры сгорания жестко закрепленными поперечными перегородками, являющимися продолжением лопаток, выполненных по всей высоте двухпоточного закрытого центробежного колеса, причем закрепленными с образованием входных отверстий в отдельные камеры сгорания, при этом выходные отверстия центробежных каналов открыты в полости отдельных камер сгорания через их входные отверстия так, что, по меньшей мере, по одному выходному отверстию центробежных каналов открыто в полость каждой отдельной камеры сгорания, снабженной, по меньшей мере, одним тангенциально установленным соплом, выполненным сверхзвуковым, в виде сопла Лаваля, центральная ось которого совпадает по направлению с центральной осью отдельной камеры сгорания, снабженной средствами подачи горючего рабочего тела, а также системой зажигания, размещенной по обе стороны каждой поперечной перегородки с обеспечением одновременного воспламенения смеси горючего и окислительного рабочего тела в каждых отдельных камерах сгорания, примыкающих друг к другу через перегородку, а между выходными отверстиями двухпоточного закрытого центробежного колеса и входными отверстиями отдельных камер сгорания установлено средство дросселирования, выполненное в виде перфорированной ленты и обеспечивающее выравнивание термодинамических параметров сжатых потоков окислительного рабочего тела в поперечном сечении проточного тракта на входе в каждую отдельную камеру сгорания, при этом рабочее колесо первого ротора соединено с двух сторон соосно и подвижно, с помощью лабиринтного соединения, с концами двух корпусов трубопроводов окислительного рабочего тела, выполненных в виде полых, открытых с двух сторон цилиндров с фланцами, соединенных жестко своими вторыми концами с корпусом, при этом вал первого ротора, один конец которого выполнен с внутренним осевым каналом для подвода горючего рабочего тела в отдельные камеры сгорания первого ротора и соединен соосно и подвижно, с помощью лабиринтного уплотнения, с корпусом трубопровода, подводящим горючее рабочее тело, установлен в корпусе двигателя подвижно, с помощью подшипниковой опоры, с жестко закрепленным на нем компрессором, размещенным соосно внутри одного из корпусов трубопровода окислительного рабочего тела, а другой конец вала первого ротора также установлен в корпусе двигателя подвижно, с помощью подшипниковой опоры, с жестко закрепленным на нем компрессором, размещенным соосно внутри второго корпуса трубопровода окислительного рабочего тела, и соединен с полезной нагрузкой, при этом рабочее колесо второго ротора установлено соосно и коаксиально вокруг рабочего колеса первого ротора, с возможностью независимого вращения в противоположном направлении, и выполнено из двух одинаковых дисков, с диаметром, превышающим диаметр рабочего колеса первого ротора, и установленных соосно между собой, и с рабочим колесом первого ротора с каждой его стороны, при этом выполненных с тангенциально расположенными по окружности на их внешних сторонах воздухозаборными каналами, представляющими собой открытые в сторону вращения дисков выпуклые полости со сквозными отверстиями в их нишах, выполненными в дисках, соединенных между собой по периферии жестко и герметично кольцом желобообразной формы, с образованием внутри кольца полости рабочего колеса второго ротора, в котором установлены тангенциально одинаково направленные сверхзвуковые сопла, выполненные в виде плоского сопла Лаваля, с панелью дозвуковой части, расположенной параллельно оси вращения рабочего колеса второго ротора, по радиусу ближе к центру его вращения, выполненной удлиненной, с возможностью выполнения функции лопатки, при этом диски своей внешней стороной соединены жестко и герметично, каждый со своим валом, выполненным в виде полого, открытого с двух сторон цилиндра, на внутренней поверхности которого выполнены проточки в виде кольцеобразных углублений, в которых установлены жестко магниты, при этом каждый из валов рабочего колеса второго ротора установлен подвижно и коаксиально через подшипниковые опоры на соответствующий корпус трубопровода окислительного рабочего тела, выполненный с проточкой на наружной поверхности цилиндрической части, в которую установлена токопроводящая обмотка статора. Item 1. A rotary birotative gas turbine engine containing a housing on which the pipelines for supplying oxidizing and combustible working bodies to the impeller of the first rotor are rigidly mounted on the shaft for rotation, containing a compressor for compressing the oxidizing working fluid, and a jet turbine made in in the form of a Segner wheel, and also containing an impeller of the second rotor, mounted coaxially and coaxially around the impeller of the first rotor, with the possibility of independent rotation on its shaft in the opposite direction from the first rotor, characterized in that the impeller of the first rotor is made in the form of a monoblock mounted rigidly on its shaft with the possibility of rotation, containing a two-flow closed centrifugal wheel, providing compression of the oxidizing working fluid entering it, while the two-flow closed centrifugal wheel is made or as a whole two-flow closed centrifugal wheel with closed centers robe channels on each side, and the centrifugal channels of one side are made mirrored with respect to the centrifugal channels of the other side, or made of two single-flow closed centrifugal wheels, made mirror-like with respect to each other, tightly and rigidly connected with their flanges to each other, and also containing a toroidal collector body, covering coaxially and coaxially a two-flow closed centrifugal wheel along its periphery and connected to it rigidly, tightly and tightly, while the collector body is made with a toroidal inner cavity having an opening along the inner perimeter and divided into separate combustion chambers rigidly fixed transverse partitions, which are a continuation of the blades made along the entire height of the two-flow closed centrifugal wheel, and fixed with the formation of inlets in separate combustion chambers, while the outlet openings of the centrifugal channels are open in the cavities of the individual combustion chambers through their inlets so that at least one outlet of the centrifugal channels is open into the cavity of each separate combustion chamber equipped with, at least one tangentially mounted supersonic nozzle in the form of a Laval nozzle, the central axis of which coincides in direction with the central axis of a separate combustion chamber equipped with means for supplying a combustible working fluid, as well as an ignition system located on both sides of each transverse partition with ensuring the simultaneous ignition of a mixture of a combustible and an oxidizing working fluid in each separate combustion chambers adjacent to each other through a partition, and a throttle device is installed between the outlet openings of the two-flow closed centrifugal wheel and the inlet openings of the individual combustion chambers irradiation, made in the form of a perforated tape and providing alignment of the thermodynamic parameters of compressed flows of the oxidizing working fluid in the cross section of the flow path at the entrance to each separate combustion chamber, while the impeller of the first rotor is connected on both sides coaxially and movably, using a labyrinth connection, with the ends of the two bodies of the oxidizing working fluid pipelines, made in the form of hollow cylinders with flanges open on both sides, rigidly connected by their second ends to the body, while the shaft of the first rotor, one end of which is made with an internal axial channel for supplying the combustible working fluid to separate the combustion chamber of the first rotor and is connected coaxially and movably, using a labyrinth seal, with the pipeline body supplying the combustible working fluid, is movably installed in the engine casing, using a bearing support, with a compressor rigidly fixed to it, located coaxially inside one from the bodies of the pipeline of the oxidizing working medium, and the other end of the shaft of the first rotor is also movably mounted in the engine housing, using a bearing support, with a compressor rigidly fixed to it, located coaxially inside the second body of the pipeline of the oxidizing working medium, and is connected to the payload, while the impeller of the second rotor is installed coaxially and coaxially around the impeller of the first rotor, with the possibility of independent rotation in the opposite direction, and is made of two identical discs, with a diameter exceeding the diameter of the impeller of the first rotor, and installed coaxially with each other, and with the impeller of the first rotor on each side, while made with tangentially located along the circumference on their outer sides air intake channels, which are open in the direction of rotation of the discs convex cavities with through holes in their niches, made in the discs, rigidly connected to each other along the periphery and hermetically by a groove-shaped ring, with the formation inside the ring of the cavity of the impeller of the second rotor, in which tangentially equally directed supersonic nozzles are installed, made in the form of a flat Laval nozzle, with a subsonic part panel located parallel to the axis of rotation of the impeller of the second rotor, radially closer to the center its rotation, made elongated, with the ability to perform the function of a blade, while the disks are rigidly and tightly connected with their outer side, each with its own shaft, made in the form of a hollow cylinder open on both sides, on the inner surface of which there are grooves in the form of annular recesses, in which the magnets are rigidly mounted, with each of the shafts of the impeller of the second rotor mounted movably and coaxially through the bearing supports on the corresponding body of the pipeline of the oxidizing working fluid, made with a groove on the outer surface of the cylindrical part, in which the conductive stator winding is installed. Пункт 2. Роторный биротативный газотурбинный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что профилированные лопатки закрытого центробежного колеса первого ротора выполнены на выходе с углом наклона от радиального направления в сторону, противоположную его вращению, при этом угол наклона определяется путем комплексного моделирования из условия безударного и безотрывного втекания окислительного рабочего тела в камеры сгорания. Clause 2. Rotary birotative gas turbine engine according to claim 1, characterized in that the profiled blades of the closed centrifugal wheel of the first rotor are made at the outlet with an angle of inclination from the radial direction in the direction opposite to its rotation, while the angle of inclination is determined by complex modeling from the condition of shockless and continuous inflow of the oxidizing working fluid into the combustion chambers. Пункт 3. Роторный биротативный газотурбинный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что компрессоры, размещенные в трубопроводах окислительного рабочего тела, могут быть центробежными. Item 3. Rotary birotative gas turbine engine according to item 1, characterized in that the compressors located in the pipelines of the oxidizing working fluid can be centrifugal. Пункт 4. Роторный биротативный газотурбинный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что компрессоры, размещенные в трубопроводах окислительного рабочего тела, могут быть осевыми. Item 4. Rotary birotative gas turbine engine according to item 1, characterized in that the compressors placed in the pipelines of the oxidizing working fluid can be axial. Пункт 5. Роторный биротативный газотурбинный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что сопла рабочего колеса первого и второго роторов выполнены круглыми, осесимметричными. Item 5. A rotary birotative gas turbine engine according to item 1, characterized in that the nozzles of the impeller of the first and second rotors are circular, axisymmetric. Пункт 6. Роторный биротативный газотурбинный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что магниты выполнены в виде полуколец. Item 6. The rotary birotative gas turbine engine according to item 1, characterized in that the magnets are made in the form of half rings. Пункт 7. Роторный биротативный газотурбинный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что магниты выполнены в виде колец. Item 7. A rotary birotative gas turbine engine according to item 1, characterized in that the magnets are made in the form of rings. Пункт 8. Роторный биротативный газотурбинный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что сквозные отверстия, расположенные в нишах воздухозаборных каналов, выполнены в дисках рабочего колеса второго ротора профилированными, с обеспечением поступления через них в полость рабочего колеса второго ротора окислительного рабочего тела с расчетными значениями расхода и избыточного давления. Clause 8. Rotary birotative gas turbine engine according to claim 1, characterized in that the through holes located in the niches of the air intake ducts are made in the impeller disks of the second rotor profiled, ensuring that the oxidizing working fluid flows through them into the cavity of the impeller of the second rotor with the calculated flow and overpressure values. Пункт 9. Роторный биротативный газотурбинный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что удлиненная панель дозвуковой части плоских сверхзвуковых сопел Лаваля рабочего колеса второго ротора, расположенная параллельно оси его вращения и по радиусу ближе к центру вращения, выполнена профилированной в своем продольном сечении по закону логарифмической спирали, с изгибом ее концов к оси вращения. Item 9. Rotary birotative gas turbine engine according to item 1, characterized in that the elongated panel of the subsonic part of the flat supersonic Laval nozzles of the impeller of the second rotor, located parallel to the axis of its rotation and radially closer to the center of rotation, is profiled in its longitudinal section according to the law of a logarithmic spiral, with its ends bent towards the axis of rotation. Пункт 10. Роторный биротативный газотурбинный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что проточки, выполненные на наружной поверхности цилиндрической части каждого корпуса трубопровода окислительного рабочего тела, в которые установлены токопроводящие обмотки статоров, и проточки, выполненные на внутренней поверхности каждого вала рабочего колеса второго ротора, в которых закреплены жестко магниты, установлены друг против друга концентрически. Item 10. Rotary birotative gas turbine engine according to item 1, characterized in that the grooves made on the outer surface of the cylindrical part of each body of the pipeline of the oxidizing working fluid, in which the current-conducting stator windings are installed, and the grooves made on the inner surface of each shaft of the impeller of the second the rotor, in which the magnets are rigidly fixed, are arranged concentrically against each other.
PCT/RU2020/000300 2019-07-01 2020-06-22 Birotational rotary gas turbine engine Ceased WO2021002773A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019120399 2019-07-01
RU2019120399A RU2702317C1 (en) 2019-07-01 2019-07-01 Rotary birotate gas turbine engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021002773A1 true WO2021002773A1 (en) 2021-01-07

Family

ID=68170919

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2020/000300 Ceased WO2021002773A1 (en) 2019-07-01 2020-06-22 Birotational rotary gas turbine engine

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2702317C1 (en)
WO (1) WO2021002773A1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2730206C1 (en) * 2019-08-15 2020-08-19 Александр Тихонович Зыбин Compressed combustion gas-turbine internal combustion engine
RU2745975C1 (en) * 2020-06-16 2021-04-05 Сергей Константинович Исаев Rotary detonation gas turbine and the method of detonation combustion in it
WO2025080155A1 (en) * 2023-10-09 2025-04-17 Данил Александрович ЛЮКШИН Power-generating machine
WO2025221167A1 (en) * 2024-04-20 2025-10-23 Екатерина Владимировна ПЛУГИНА Rotary duct engine

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3045427A (en) * 1960-05-02 1962-07-24 James E Baize Internal combustion power means
US3077075A (en) * 1957-03-15 1963-02-12 Turanciol Fuad Rotary radial flow jet engine
US3200588A (en) * 1963-02-26 1965-08-17 Friedrich C Math Jet reaction motor
RU2623592C1 (en) * 2016-06-16 2017-06-28 Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" Rotary gas turbine engine

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4628687A (en) * 1984-05-15 1986-12-16 A/S Kongsberg Vapenfabrikk Gas turbine combustor with pneumatically controlled flow distribution
BRPI0914492A2 (en) * 2008-10-30 2015-10-27 Power Generation Technologies Dev Fund L P "device, combustion torus, combustion chamber, method, toroidal combustion chamber, lumen, first surface, second surface, separation step, molding step, release step, molding and catalysis"

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3077075A (en) * 1957-03-15 1963-02-12 Turanciol Fuad Rotary radial flow jet engine
US3045427A (en) * 1960-05-02 1962-07-24 James E Baize Internal combustion power means
US3200588A (en) * 1963-02-26 1965-08-17 Friedrich C Math Jet reaction motor
RU2623592C1 (en) * 2016-06-16 2017-06-28 Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" Rotary gas turbine engine

Also Published As

Publication number Publication date
RU2702317C1 (en) 2019-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021002773A1 (en) Birotational rotary gas turbine engine
US6430917B1 (en) Single rotor turbine engine
US5960625A (en) Constant volume combustion turbine with plurality flow turbine wheels
KR101274127B1 (en) High efficiency thermal engine
US2896906A (en) Turbine cooling air metering system
US7390163B2 (en) Radial flow turbine
US20220356811A1 (en) Power generation system
US1938688A (en) Gas turbine
CN103415684B (en) Combustion gas turbine
US4003672A (en) Internal combustion engine having coaxially mounted compressor, combustion chamber, and turbine
EP0811752B1 (en) Centrifugal gas turbine
US11732718B2 (en) Multi-stage rotor
RU2623592C1 (en) Rotary gas turbine engine
US2984751A (en) Integral turbine-generator unit
US10787908B2 (en) Disk assembly for gas turbine compressor
RU2837448C2 (en) Rotor-jet turbine
GB1009115A (en) Improvements in and relating to gas turbine plants
US4757682A (en) Axial flow turbine
RU2832511C1 (en) Rotary channel engine
RU2386828C1 (en) Small-size bypass miniature gas turbine engine
US4397146A (en) Gas turbine
GB884646A (en) Improvements relating to gas turbine power plants
RU2837338C2 (en) Single-shaft turbojet bypass fan engine
KR102375303B1 (en) Compressor rotor disc assembly and gas turbine comprising it
RU2084666C1 (en) Gas turbine engine

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20834811

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 24/05/2022)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20834811

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1