История

Работы по созданию двигателя с внешним подводом теплоты роторно-лопастного типа ведутся уже более 30 лет. За это время создан коллектив из высококвалифицированных научных сотрудников, накоплен значительный опыт и научно-технический материал.

В 1978 году сотрудниками Псковского политехнического института (ППИ) было получено авторское свидетельство А.С. №724850 на рычажно-кулачковый четырехзвенный механизм преобразования движения для роторно – лопастного двигателя (РЛД). Данный механизм позволяет обеспечить движение лопастей двигателя по заданному закону и суммировать в вращательно-колебательное движение лопастей и передать однонаправленное равномерное вращение на выходной вал. Результатом исследований явилось создание макета роторно-лопастной расширительной машины на основе рычажно-кулачкового преобразователя движения.

В 1998 г. в рамках федеральной целевой программы ППИ заключил договор с Миннауки на опытно-конструкторские работы на тему: «Разработка технологии и изготовление опытного образца роторно-лопастного двигателя внутреннего сгорания». Итогом работы стало создание технологии изготовления и макета РЛД внутреннего сгорания. 
Исследование данных макетов позволило доказать принцип работы роторно–лопастной машины, отработать конструкцию рычажно-кулачкового механизма, утвердиться в надежности и долговечности работы РЛД и подтвердить достоинства роторно-лопастных машин.



В 2007–2008 годах в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007–2012 годы» были выполнены работы по теме: «Разработка математической модели протекания термодинамического цикла с внешним подводом тепла, позволяющей создать экологически чистый двигатель роторно-лопастного типа» (Госконтракт с Роснаукой №02.516.11.6031 от 16 мая 2007 г.) Работы были выполнены и сданы Государственной комиссии в полном соответствии с требованиями контракта.
Федеральное агентство по науке и инновациям рекомендовало продолжить работы по развитию нового научно-технического направления в области создания энергоэффективных и экологичных движителей для транспортных средств на базе роторно-лопастной машины.
В результате выполнения указанного Госконтракта создана математическая модель протекания термодинамического цикла с внешним подводом тепла, позволяющая создать экологически чистый двигатель роторно-лопастного типа, разработана методика расчета и конструирования роторно-лопастного двигателя с внешним подводом тепла (РЛДВПТ).
Проведен сравнительный анализ наиболее известных конструктивных схем тепловых двигателей и наиболее предпочтительным для реализации цели признан двигатель роторно-лопастного типа. Проведено моделирование кинематических схем различных механизмов преобразования движения: наиболее подходящим для реализации цели проекта признан рычажно-кулачковый четырехзвенный механизм. Разработаны основы термодинамического расчета и имитационные вычислительные модели для роторно-лопастной конструкции двигателя. Установлено, что наиболее предпочтительной является конструкция из двух модулей с симметричным циклом.
Ближайшими аналогами являются двигатели с внешним подводом тепла, реализующие цикл Стирлинга, альфа, бета и гамма типов. РЛДВПТ не относится ни к одному из этих типов и реализует отличающийся термодинамический цикл. Патентные исследования выявили патентную чистоту предложенной конструкции. Признано, что работы по созданию РЛДВПТ являются новым научно-техническим направлением в двигателестроении.
С целью исследования и проектирования РЛДВПТ разработаны три математические модели: термодинамического цикла, кинематики, динамики.
Осуществлен силовой и прочностной расчет деталей и узлов двигателя мощностью 300 кВт (проект). На основе теоретических расчетов и математического моделирования изготовлены два макета: механизма преобразования движения, камеры сгорания.
Описанная НИР выполнена на мировом научно-техническом уровне. Свидетельством этому является принципиальная новизна конструктивных решений, которые отличаются целым рядом преимуществ по сравнению с известными двигателями внутреннего сгорания и поршневыми двигателями с внешним подводом теплоты.

В настоящее время проводятся работы по созданию когенерационных энергоустановок на базе РЛДВПТ в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» в рамках Государственного контракта №14.740.11.0808 от 30 ноября 2010 г.


Свидетельством значительного опыта, накопленного научным коллективом являются следующие достижения.

Результаты представлялись на:

  • Всероссийском энергетическом форуме «ТЭК России в ХХI веке» и были отмечены дипломом (Москва, Кремль, 1–4 апреля 2008 года), а также на ряде международных и всероссийских конференций.

Двигатель экспонировался на двух международных научно-технических выставках-конгрессах:

  • «Перспективные технологии XXI века», Москва, ВВЦ, 30 сентября – 3 октября 2008 года, на которой работа была удостоена золотой медали;
  • «Инновации и технологии 2009», Москва выставочный центр «КРОКУС-ЭКСПО», 18–21 ноября 2009 года, на которой работа отмечена дипломом.

Коллективом опубликовано 35 работ по тематике, связанной с темой НИР, в том числе одна коллективная монография в 3 томах, авторское свидетельство и два патента на изобретения (см. форма 4 «Сведения о квалификации участника размещения заказа»).

Представители научного коллектива приняли участие в следующих конференциях и семинарах:

  • Международная научно-техническая конференция «Машиностроение и техносфера XXI века», г. Севастополь, сентябрь 2008, 2009, 2010 гг.
  • Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева (ИСЭМ) СО РАН г. Иркутск 6–11 июля 2008 г. очередное 80-е заседание семинара на тему «Методические и практические проблемы надежности либерализованных систем энергетики».
  • Государственная приемка комиссией Роснауки результатов НИР «Разработка математической модели протекания термодинамического цикла с внешним подводом тепла, позволяющей создать экологически чистый двигатель роторно-лопастного типа», г. Москва, октябрь 2008 г.
  • Научно-практическая конференция «Итоги реализации проектов в рамках приоритетного направления «Энергетика и энергосбережение» Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технического комплекса России на 2007–2012 годы» за 2008 год, Москва, Федеральное агентство по науке, декабрь 2008 г.
  • Конференция «Проблемы качества машин и их конкурентоспособности», г. Брянск, май 2008 г.
  • Научный семинар с представителями Федерального ядерного центра, г. Псков, февраль 2009 г.
  • Научный семинар заседания технического совета завода «Ульяновский моторный завод» г. Ульяновск, декабрь 2008 г.
  • Научный семинар с представителями завода «Рыбинский газомоторный завод», г. Псков, февраль 2009 г.
  • Научный семинар с представителями завода ТМЗ, г. Москва, март 2009 г.
  • Научный семинар с представителями института машиноведения им. Благонравова, г. Москва, март 2009 г.
  • Научный семинар с представителями завода «Салют», г. Москва, апрель 2009 г.
  • Научный семинар заседания технического совета компании «ЭДС Холдинг» Москва, май 2008 г.
  • Научный семинар совместного заседания кафедр «Технологии машиностроения» и «Теории механизмов и деталей машин» Псковского государственного политехнического института, Псков, сентябрь 2008 г.
  • Конференция «Качество подготовки специалистов и научные исследования в ВУЗах», г. Псков, октябрь 2008 г.
  • Научный семинар на кафедре «Теории механизмов и машин» Санкт-Петербургского государственного политехнического университета, Санкт-Петербург, октябрь 2008 г.

По результатам данной НИР защищена кандидатская диссертация на тему «Синтез и кинематический анализ рычажно-кулачкового преобразователя движения для роторно-лопастного двигателя с внешним подводом теплоты».

По тематике НИР было защищено 18 дипломных проектов по специальностям инженер-механик, инженер-электрик и инженер-системотехник.

Получены два патента на изобретения: