10/08/2016 ИТПМ СО РАН
Новосибирские ученые изобрели экономичный струйный двигатель
864 ИТПМ СО РАН СО РАН Инновации Физика Новосибирск Ученые из Новосибирска придумали экономичный газотурбинный струйный двигатель (ГТСД). Как объясняет ведущий научный сотрудник Института теоретической и прикладной механики СО РАН Анатолий Локотко, традиционные газовые турбины ограничены в эффективности температурным барьером — максимальной температурой, которую способен выдержать материал лопаток (около 1500 °C). Поэтому, исключив лопатки из конструкции турбины, можно "перепрыгнуть" этот барьер, подняв температуру рабочего тела до стехиометрических значений.
Идея реализована с применением вращающейся камеры сгорания, оснащенной тангенциально установленными реактивными соплами. Сила реакции камеры создает вращающий момент, который передается на соединенный с ней центробежный компрессор. Полное расширение рабочего тела происходит в системе вращающихся (с разными скоростями) роторов, установленных коаксиально с камерой сгорания. Роторы через шестерни соединены с редуктором, с оси которого отбирается мощность. Согласно А. Локотко, в предложенной конструкции ГТСД на каждой ступени (переходе на очередной ротор) происходит критический перепад давления, то есть газы истекают со скоростью звука. Температура в камере сгорания достигает 2300 °C, благодаря чему и получен расчетный термический КПД 47%. Авторы изобретения указывают, что двигатель должен быть "остро настроен" на расчетный режим работы, поэтому его применение наиболее целесообразно в первую очередь в гибридных транспортных средствах (для привода электрогенератора), на малоразмерных судах и малых летательных аппаратах, объектах распределенной энергетики, включая станции по утилизации попутного газа. Команда разработчиков ищет инвесторов, готовых профинансировать создание опытного образца двигателя.
Лопасти навыворот Компания Cape Sharp Tidal готовит в заливе Фанди (Новая Шотландия, Канада) фундамент для двухмегаваттной экспериментальной турбины, которая приводится во вращение энергией приливов и отливов. Энергоагрегат должен быть установлен и запущен в работу до конца лета, второй аналогичный — позднее в этом году. Проект тормозится переговорами с местными рыбаками и экологами, которые опасаются негативного воздействия на морскую фауну.
Конструкция турбины высотой 20 м имеет массу 1000 т. Лопасти закреплены на вращающемся кольце диаметром 16 м и обращены к его центру. Крыльчатка турбины как бы вывернута наизнанку. Для крепления турбины компания применила фундамент гравитационного типа — железобетонная конструкция удерживается на дне силой собственного веса.
Монтаж фундамента идет в два этапа. Сначала на дно опускают полую металлическую оболочку, затем ее через шланги заполняют бетоном. Кабельная система, к которой будут подключены энергоагрегаты, уже была проложена на морском дне в декабре 2015 г. Перед запуском проекта в заливе несколько лет проводили исследования, чтобы удостовериться, что турбины не нанесут существенного вреда рыбам и морским млекопитающим.
Приливная энергетика развивается крайне медленно не только из-за тревоги общественности. Проблема в том, что, образно говоря, у энергетиков нет твердой опоры под ногами. Чтобы добраться до места, нужно арендовать корабль. Перекрыть воду, чтобы получить доступ к оборудованию, невозможно — нужно вызывать водолазов или использовать механизмы для подъема всей системы из воды наверх. И все это — в месте сильных течений, которые регулярно меняют свое направление, на ветру и при постоянном волнении моря.
Большинство проектов по освоению приливной энергии так и не доведены до реализации из-за того, что сервис турбин слишком дорог, не говоря уже об их ремонте и модернизации.
