МАЛЕНЬКИЙ ДВИГАТЕЛЬ С БОЛЬШИМ БУДУЩИМ

Толчком к этой публикации послужило письмо в редакцию отца и сына Рогоновых — наших читателей из г. Похвистнево Самарской области. Они прислали газетную статью под заголовком «Курочкин изобрел двигатель. «Тойота», «Форд» и «Крайслер» в панике» и попросили подробнее рассказать об этом двигателе. Публикации об этом двигателе были не только в региональной, но и центральной прессе. Из них можно узнать о том, что изобретение защищено пятью патентами России, что международное патентное бюро в Женеве уведомило А.Г.Курочкина о регистрации его заявки и временной защите авторских прав в 31 стране, в том числе Канаде, США, Южной Корее, Японии; что некоторые зарубежные автомобильные концерны предлагали изобретателю продолжить работы над двигателем у них, но он отказался, мотивировав отказ желанием оставить свое изобретение на Родине, в России.

Технические данные модуль-двигателя Курочкина сегодня известны многим. Однако до сих пор мало кто даже из ведущих инженеров Рыбинского авиамоторостроительного завода, где работал Андрей Геннадьевич, знает, как конкретно устроен его МД15-70. Журнал «Моделист-конструктор» — первое в мире издание, которое, с разрешения изобретателя, открыто публикует конструкцию нашумевшего мотора.

Изобретатели давно ищут возможность уйти от классической компоновки двигателей внутреннего сгорания, основанной на принципе перевода возвратно-поступательного движения поршня во вращение вала.

Один из вариантов нашел когда-то Ван-кель, создав роторно-поршневой двигатель. Однако «ванкель» не получил широкого распространения из-за свойственных ему кинематических недостатков.

Практически по той же причине не первенствуют и пластинчатые роторные машины, обладающие низким механическим КПД.

А. Курочкин сумел «нащупать» свой путь.

Во-первых, он предложил нечто среднее между ротором и турбиной. Рабочий цикл в его МД 15-70 походит на цикл в газотурбинном двигателе (ГТД) процессом непрерывной подачи топлива, горения и продувки (к слову, и на цикл Отто тоже — условиями теплоподвода при горении); но одновременно и отличается, поскольку используется не кинетическая энергия струи, а потенциальная энергия давления газа на рабочие лопатки ротора.

Таким образом, организацией своего функционирования модуль-двигатель напоминает ГТД, а способом использования энергии — поршневой ДВС. Этим он принципиально разнится с роторно-поршневым  «ванкелем», где рабочий процесс полностью совпадает с тем, что происходит в поршневом двигателе.

Компоновка модуль-двигателя МД15-70:

1—диффузор воздухозаборника; 2 — сетка мелкоячеистая; 3 — шпильки стяжные; 4 — переходник; 5 — крыльчатка вентилятора; 6 — статор генератора; 7 — ротор генератора; 8 — фланец передний; 9 — зона сепарации воздуха; 10 — кожух двигателя; 11 — цапфа ротора передняя с валом привода вентилятора, генератора и насосов систем смазки и охлаждения; 12 — крышки торцевые; 13 — цилиндр; 14 — ребро радиатора; 15—гильза цилиндра; 16 — винт крепления гильзы; 17 —лопатка рабочая; 18 — фланец стыковочный; 19 — цапфа ротора задняя с валом отбора мощности; 20 —ротор; 21 — подшипник задний; 22 — одно из сопел выхлопного аппарата; 23 — глушитель; 24 — окно выпускное; 25 — полость рабочая; 26 — канал охлаждения (с метрической резьбой — для интенсификации охлаждения ротора); 27 — окно впускное; 28 — подшипник передний; 29 — насос системы смазки и охлаждения; 30 — штепсельный разъем системы управления; 31 — окно для электропроводки управления; 32 — стенка передняя; 33 — храповик ручного запуска; 34 — вкладыш компрессионный (аналог поршневого кольца); 35 — вкладыш антифрикционный (бронза); 36 — впрыск топлива; 37 — втулка центральная; 38 — уплотнитель лопатки графитовый.

Рабочий цикл роторной машины Курочкина:

I — продувка чистым воздухом от вентилятора; II — частичное сжатие воздуха и впрыск топлива; III — начальное сжатие топливовоздушной смеси; IV — дальнейшее сжатие смеси и ее воспламенение продуктами сгорания, проникающими из предыдущей полости по перепускной канавке в торцевой крышке (начальный розжиг — пусковой свечой); V — начальное расширение продуктов сгорания и частичное их перетекание в последующую полость; VI,VII — дальнейшее расширение продуктов сгорания и совершение ими полезной работы; VIII — выпуск продуктов сгорания и начало продувки полости чистым воздухом от вентилятора.

Дроссельные характеристики модуль-двигателя МД15-70.

Во-вторых, он сумел обойти кинематические проблемы, разработав и запатентовав оригинальный механизм под названием «роторная машина Курочкина». Ее рабочий цилиндр имеет восьмигранную внутреннюю поверхность и объединенные в одну деталь противоположные рабочие лопасти. Таких деталей четыре, они имеют небольшую радиальную подвижность  относительно ротора и работают скорее как уплотнительные кольца в обычном поршневом двигателе. Конструкция получилась очень герметичной. За счет этого удалось минимизировать потери давления в «камере сгорания», что в том же «ван-келе» так и не было реализовано.

В МД немало и других остроумных находок. Вкупе со сверхплотной компоновкой они позволили изготовить двигатель с уникальными конструктивными и эксплуатационными свойствами. Вот лишь некоторые из них: предельная компактность; пыле-, грязе- и водозащищенность; самоуравновешенность кинематического механизма; пространственная неориентированность систем смазки, охлаждения и питания; незначительность пульсации крутящего момента; низкая удельная масса; высокая экономичность; малая токсичность; пологость дроссельных характеристик; потенциальная возможность работы на любом углеводородном топливе.

Внешне МД 15-70 напоминает большой термос. И поначалу трудно поверить, что за гладкой цилиндрической поверхностью его кожуха скрываются все необходимые любому двигателю системы. А именно: стартер, генератор, радиатор, воздухоочиститель, несколько насосов и даже глушитель. В конструкции широко применены различные конструкционные материалы: от высоколегированных сталей до обыкновенного дюралюминия. При этом деталей в МД раз в десять меньше, чем в обычном ДВС!

Тем не менее это полноценный двигатель внутреннего сгорания, причем мощностью 70 л.с. и массой всего 15 кг! Он пригоден для легких воздушных, водных, наземных транспортных средств и мобильных энергетических установок. Может использоваться в качестве одиночного или блокированного из нескольких МД силового привода на один вал. Возможно также (с целью дальнейшего наращивания мощности) параллельное или последовательное соединение нескольких таких блоков.

Принцип действия модуль-двигателя следующий. 

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МД15-70

Мощность

максимальная, кВт…………50

Масса, кг………………………………..15

Удельная масса, кг/кВт…………….0,3

Частота вращения выходного вала, об/мин:

минимальная…………….2000

максимальная……………8500

Крутящий момент, Н-м……………..58

Удельный расход топлива,

г/(кВт ч)……………………..240

Мощность встроенного 

электростартера, кВт……..0,1

Мощность встроенного

электрогенератора, кВт….0,7

Основное топливо…………….бензин,

дизельное

Ресурс, моточасы…………………3000

Габаритные размеры, мм:

длина………………………..354

диаметр……………………..193

Центробежный вентилятор засасывает сквозь мелкоячеистую сетку воздух, закручивает его и подает в зону сепарации. В этой зоне единый поток воздуха разделяется: одна его часть вместе с отброшенной к периферии пылью поступает в радиатор на охлаждение двигателя и затем выходит наружу; другая же часть, очищенная, через впускное окно направляется в рабочие полости (проточную зону), где происходят процессы, типичные для двухтактных ДВС. Последовательность этих процессов одномоментно отражена на рисунке.

Выпуск происходит через специальное окно в глушитель, где отработанный газ смешивается с охлаждающим воздухом из радиатора и выбрасывается в атмосферу сквозь кольцевой диффузорный выхлопной аппарат. Цвет выхлопного пламени — однотонно голубой, что свидетельствует о полном сгорании топливной смеси. И это на холостом ходу, когда традиционные двигатели наиболее токсичны!

Пластинчатые роторные машины также в принципе обладают высокой экономичностью. Однако свойственные им кинематические недостатки — заклинивание и большой износ ответственных деталей — сдерживали до недавнего времени их развитие. Преодоление этих недостатков в конструкции МД15-70 позволило новому мотору иметь показатель экономичности примерно равный соответствующему показателю дизельного двигателя, но в 1,22 раза лучше четырехтактного карбюраторного и роторного «ванкеля» и в 1,9 раза — двухтактного поршневого.

Вместе с тем сравнения показывают, что габаритный объем МД в 70 раз меньше дизельного, в 20 раз — четырехтактного ив 10—12 раз — роторного или двухтактного поршневого ДВС. Меньше и его масса (металлоемкость): соответственно в 30, 10 и 4 раза. И все это, заметим, при равной мощности.

Внешние скоростные характеристики модуль-двигателя протекают более полого, чем у двигателей других типов. Это делает его привлекательным для применения в автомобилях, поскольку позволяет снижать количество ступеней в коробках передач, а также эксплуатационные расходы топлива. Подсчитано, что при установке МД15-70, к примеру, на «Москвич-2141» расход топлива не превысит 3 л на 100 км пути. Кроме того, роторная машина Курочкина может быть использована и в качестве гидравлического или пневматического мотора или насоса.

А.ТИМЧЕНКО,

г. Р ы б и н с к, Ярославская обл.