вертолет кашеварова

Формула изобретения

1. Вертолет, содержащий фюзеляж, силовую установку с поршневыми двигателями внутреннего сгорания и двумя соосными несущими винтами, генератор электрического тока, органы управления с рулями направления, расположенными в зоне воздушного потока, создаваемого винтами, и органы приземления, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности, снижения стоимости перевозок, повышения надежности и безопасности полетов, силовая установка снабжена водно-газовым двигателем, емкостями для природного газа, воды и сжатого воздуха и компрессором, руль направления снабжен электроприводом, а органы приземления выполнены в виде двух продольных посадочных баллонов из мягкого эластичного материала, наполненных сжатым гелием или воздухом, при этом вертолет снабжен аварийными устройствами, включающими механизм сброса транспортируемого груза, клапаны и патрубки сброса воды и сжатого природного газа, подвижные полы кабин пилотов и пассажиров и сложенные в "гармошку", расположенные под полами эластичные емкости, предназначенные для мягкой аварийной посадки.

2. Вертолет по п.1, отличающийся тем, что его водно-газовый двигатель работает на природном газе и выполнен бесшатунным в виде блока из трех рабочих цилиндров с камерами сгорания, содержащего заполненные водой, сообщающиеся с рабочими цилиндрами полости высокого и низкого давлений, две соосные гидротурбины, соединенные с валами несущих винтов, вращающиеся в разных направлениях, гидротурбины размещены в вертикальном цилиндре, нижняя часть которого сообщена с полостью высокого давления, а верхняя часть - с полостью низкого давления, включающий два отсека - водяной и воздушный, разделенные между собой податливой диафрагмой, причем вал нижней гидротурбины своим верхним концом соединен с верхним несущим винтом вертолета, а нижним концом - с редуктором приводов компрессора и генератора, при этом водно-газовый двигатель снабжен водяным баллоном высокого давления, соединенным с насосом и водяной емкостью вертолета, и воздушным баллоном высокого давления, соединенным с компрессором.

3. Вертолет по п.2, отличающийся тем, что каждая камера сгорания снабжена оголовком с полостями для сжатого воздуха и сжатого природного газа, соединенными с камерой сгорания трубками равной длины, испарителем, установленным в центральной части камеры сгорания, электросвечами, установленными между трубками с воздухом и природным газом, трубкой с клапаном и форсункой впрыска воды в камеру сгорания, соединенной с водяным баллоном высокого давления, выходным каналом, снабженным поворотным на 120^o цилиндрическим вкладышем, соединяющим при помощи газоводов камеру сгорания с одним из трех рабочих цилиндров, выхлопной трубой с клапаном, соединенную с газоводом, а также цилиндрической водяной камерой высокого давления, соединенной трубопроводом с водяным баллоном высокого давления и имеющей клапаны-форсунки впрыска воды в три рабочих цилиндра, трубкой с клапаном, соединяющей полость сжатого воздуха оголовника с компрессором и баллоном сжатого воздуха, трубкой с клапаном, соединяющей полость сжатого природного газа оголовника с баллоном сжатого природного газа.

4. Вертолет по пп.2 и 3, отличающийся тем, что каждый рабочий цилиндр двигателя снабжен плавающим эластичным поршнем, разделяющим цилиндр на газовую и водяную полости, верхним, нижним и средним электрическими датчиками, передающими сигналы в систему управления силовой установкой о положении поршня в рабочем цилиндре, и подпружиненными створками, выполненными в донной части рабочего цилиндра и сообщающими его водяную полость с водяными полостями высокого и низкого давлений.

5. Вертолет по пп.2 - 4, отличающийся тем, что все поверхности камеры сгорания рабочего цилиндра, поршня и газовых каналов, соприкасающиеся с горячими газами, снабжены теплоизоляционным покрытием.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к вертолетостроению и предназначается прежде всего районам страны, добывающим природный газ, особенно северным районам, имеющим плохие дорожные условия и экологически легко ранимую природу.

Все известные вертолеты имеют малый ресурс работы двигателя, недостаточную безопасность эксплуатации и большую стоимость транспортировки грузов. Эти недостатки присущи и вертолету Камова с двумя соосными несущими винтами, принятому за прототип.

Предлагаемый вертолет в значительной мере исключает эти недостатки современных вертолетов за счет применения принципиально нового типа двигателя внутреннего сгорания, более простого в устройстве и более надежного в эксплуатации, с вдвое большим КПД, работающего на природном газе, транспортируемом в баллоне, имеющем в 16 раз меньшую массу тары, приходящуюся на единицу объема сжатого в нем природного газа, чем известные стальные баллоны, используемые, например, в автомобиле ЗИЛ-138А.

Уже эти два существенные отличия предлагаемого вертолета позволяют в несколько раз повысить ресурс работы двигателя и многократно снизить транспортные расходы по перевозке грузов.

Большая надежность в эксплуатации водно-газового двигателя внутреннего сгорания и большой ресурс его безотказной работы существенно повышают безопасность полета вертолета.

На фиг. 1 показан вертолет, продольный вертикальный разрез; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2 (разрез А-А обозначен также на фиг. 4); на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 4; на фиг. 6 - разрез Г-Г на фиг. 4; на фиг. 7 - разрез Б-Б на фиг. 3 (оголовник и головка блока цилиндров двигателя в более крупном масштабе, чем на фиг. 4).

Предлагаемое устройство вертолета является комплексным изобретение, т. к. в него входит устройство "Баллон Кашеварова для хранения сжатых газов и способ его изготовления".

Вертолет имеет два несущих винта 1 и 2, вращающихся во взаимно противоположных направлениях, водно-газовый двигатель 3 внутреннего сгорания (Д, B, C), баллон 4 со сжатым природным газом и баллон 5 со сжатым воздухом, руль курса 6 с электродвигателем, устройство 7 внешней подвески транспортируемого груза, надувные баллоны 8 посадки вертолета, пульт 9 управления вертолетом, бак с водой 10. Вращение винтов 1 и 2 производится с помощью комплексного ДBC 3 (фиг. 3, 4, 5 и 6), состоящего из трех жестко связанных между собой Д, B, C, каждый из которых имеет оголовник 11 (фиг. 4 и 7), головку 12 блока, объединяющую верхние части трех цилиндров 13, камеру 14 высокого давления воды, камеру 15 низкого давления воды, камеру сгорания 16, газовод 17, эластичный плавающий поршень 18, трубу для выхлопных газов 19 с перекрывающим ее клапаном 20, трубу 21 подачи воды к форсунке 22 с клапаном 23, цилиндрический вкладыш 24, который поворачивается электродвигателем 25 с помощью вала 26, цилиндрическую камеру 27 с клапаном-форсункой 28, датчики 29, 30 и 31 положения поршня соответственно вверху, на уровне клапана-форсунки 28 и внизу, подпружиненные самозакрывающиеся и открывающиеся под давлением воды дверцы 32 и 33 из цилиндра 13 соответственно в камеру 14 высокого давления и камеру 15 низкого давления воды. Оголовник 11 (фиг. 7) имеет камеры 34 и 35 соответственно центральную и кольцевую для сжатого воздуха, который поступает в них по патрубку 36, перекрытому клапаном 37, и кольцевую камеру 38 для сжатого природного газа, который подается по трубе 39, перекрытой клапаном 40. Камеры 34, 35 и 38 соединены трубками 41 с камерой сгорания 16. В камере сгорания 16 установлены теплоинерционный испаритель 42 и электросвечи 43 с электропроводкой 44, идущей к пульту 9 управления вертолетом. Цилиндрический вкладыш 24, установленный в цилиндрической выемке головки 12 блока цилиндров 13 имеет наклонный канал 45, соединяющий камеру сгорания 16 с газоводом 17. Вкладыш 24 может быть повернут вокруг своей вертикальной оси на угол 120о для переключения наклонного канала 45 на смежный газовод 17 к смежному цилиндру 13. Вращение вкладыша 24 производится с помощью конической шестерни 46, находящейся в зацеплении с коническими шестернями вкладыша 24 и опорного подшипника 47, воспринимающего через шестерню 46 давление газов на вкладыш 24. Коническая шестерня 46 соединена валом 26 с электродвигателем 25. Цилиндрическая камера 27 (фиг. 4) соединена трубкой 48 с баллоном 49, в который поступает вода по трубе 50 с помощью насоса 51, соединенного с баком 10 трубой 52. Из баллона 49 вода по трубе 21 поступает также к клапану 23 форсунки 22. В камере низкого давления установлена эластичная перегородка 53 (фиг. 5), отделяющая сжатый воздух в тупиковой камере 54 от воды в камере 15. На фиг. 5 показано сплошной линией положение перегородки 53 при максимальном давлении воды в камере 15 и пунктирной линией при минимальном давлении в камере 15. Вода из камеры 14 высокого давления проходит в камеру 15 низкого давления через гидротурбины 55 и 56, которые имеют внутренний вал 57 и наружный вал 58 вращения несущих винтов 1 и 2. Поверхности камеры 16, газовода 17, поршня 18, цилиндра 13 и клапана 45, соприкасающиеся с горячими выхлопными газами, покрыты термоизолирующим слоем 59, обозначенным на фиг. 7 крестообразной штриховкой. На вертолете в случае отказа в работе двигателя во время полета для уменьшения риска вынужденной посадки предусмотрено включение на пульте управления 9 аварийного режима, включающего сброс устройства 7 внешней подвески транспортируемого груза (вместе с грузом), путем поворота рычагов 60, удерживающих это устройство, спуск воды через патрубок 61 из бака 10 и двигателя 3 путем открытия клапанов 62 на патрубке 61 и клапана 63 на трубе 64, соединяющей камеру 15 с баком 10, спуск природного газа из баллона 4 через патрубок 65 открытием клапана 66, открытие клапана 67 на патрубке 68, соединяющим баллон 5 со сжатым воздухом с эластичными емкостями 69, сложенными в гармошку и подложенными под подвижные полы кабины 70 пилота и кабины 71 пассажиров.

В результате спуска воды не только уменьшается масса вертолета, но и возникает вращение несущих винтов 1 и 2 под воздействием встречного потока воздуха, не сдерживаемое гидротурбинами 55 и 56, свободно вращающимися без воды вместе с винтами 1 и 2.

При заполнении эластичных емкостей сжатым воздухом подвижный пол в кабинах 70 и 71 поднимается до уровня, обозначенного пунктирной линией на фиг. 1, и амортизирует удар в момент аварийного приземления вертолета на твердый грунт. Эту же задачу выполняют и два баллона 8, что обеспечит безопасность летчика и пассажиров в момент аварийного приземления вертолета.

В случае аварийной посадки на воду баллон 8 и эластичные емкости 69, а также баллоны 4 и 5 обеспечат плавучесть вертолета даже в случае нарушения герметичности его корпуса 72 в результате аварийного приводнения. Таким образом, устройства, включаемые аварийным режимом, обеспечивают надлежащую безопасность летчика и пассажиров в случае выхода из строя двигателя 3.

Использование аварийного режима вынужденной посадки вертолета будет крайне редким случаем, т.к., например, при выходе из строя одного из цилиндров, блок из двух цилиндров останется вполне работоспособным, а одна из трех камер 16 будет прекращать работу при переключении вкладыша 24 на этот неисправный цилиндр, т.е. на 1/3 времени своей работы (этот порядок работы может быть предусмотрен программой пульта 9). В этом случае мощность ДBC уменьшится всего на 1/9 ее величины, а вертолет сможет продолжать полет, но с несколько меньшей скоростью. В известных вертолетах при выходе из строя (поломке) одного из цилиндров прекращается работы всего ДBC, и авария вертолета становится неизбежной. Вертолет сможет произвести вынужденную посадку даже при одновременном выходе из строя трех цилиндров без применения аварийного режима. Одновременный выход из строя трех цилиндров следует признать невероятным событием при нормальной эксплуатации ДBC. Таким образом, следует признать, что безопасность эксплуатации предлагаемого вертолета не только во много раз больше, чем известных вертолетов, но эта безопасность гарантируется при квалифицированном управлении вертолетом. Благодаря возможности завершения полета вертолета с одним неисправным цилиндром длительность (ресурс) эксплуатации двигателя 3 может быть существенно увеличен до первого такого случая.

В известных двигателях такой возможности определения конца ресурса работы Д, B, C нет, и двигатель заменяется на вертолете на много раньше чем у него может выйти из строя хотя бы один цилиндр.

Работы вертолета в режиме пуска установленного на пульте 9 производится в следующем порядке. Открываются клапаны 37 и 40, сжатый воздух из баллона 5 и природный газ из баллона 4 (через редуктор понижающий давление) поступают в камеры 34, 35, 38 и 16. Одновременно включаются электросвечи от аккумулятора (через бабины и конденсаторы), в результат е чего в камере 16 происходит воспламенение топливной смеси сжатого воздуха и природного газа. Через 2-3 сек после первого воспламенения топлива выхлопные газы, поступающие из камеры 16 в цилиндр 13 над поршнем 18 через канал 45 и газовод 17, создадут давление на поршень 18 до 50 кг/см², дверца 32 откроется и вода начнет раскручивать гидротурбины 55 и 56 и через валы 57 и 58 несущие винты 1 и 2 вертолета. Вращение вала 57 приведет в движение электрогенератор 73 и компрессор 74 через редуктор 75, подключенные к валу 57. Пульт 9 переключит электропитание всех механизмов вертолета с аккумуляторов на электрогенератор 73, а снабжение д.в.с. сжатым воздухом на компрессор 74. Одновременно компрессором 74 подается сжатый воздух в баллон 5 до давления в SO-40 кг/см², после чего он отключается от компрессора 74. В это же время электрогенератор 73 подзаряжает аккумуляторы через зарядное устройство (на фиг. не показано). По окончании этих процессов на пульте 9 гаснет табло "пуск" и включается табло "ручное управление". В этот момент пилот, увеличив мощность работы двигателя движением соответствующего рычага на пульте 9 может произвести взлет вертолета. Поворот вертолета на заданный курс производится поворотом руля 6, который находится в зоне наибольшей скорости движения воздуха, создаваемого несущими винтами 1 и 2. Такое расположение руля 6 обеспечивает возможность поворота вертолета по курсу еще в момент его вертикального подъема, а также позволяет иметь руль курса в минимальных габаритах, минимальной массы.

Изменение мощности двигателя 3 производится в результате изменения степени сжатия воздуха и природного газа, поступающего в камеры 34, 35 и 38, и изменения периода включения электросвечей в электросеть, производимого пультом 9 управления.

Работа двигателя 3 в установившемся режиме после режима "пуск" производится в такой последовательности. В момент воспламенения топливной смеси при давлении в 40-50 кг на сантиметр квадратный и температуре 150-200^оС давление увеличивается до 300-400 кг/см² и температура до 2000^оС. Это давление выхлопных газов за тысячные доли секунды снижается до 100 кг/см², т. к. выхлопные газы устремляются через широкий канал 45 вкладыша 24 в газовод 17 и цилиндр 13, в котором давление газов в этот момент может быть равным 40-50 кг/см². Расширяясь во время движения к цилиндру 13, выхлопные газы снижают свою температуру до 1000^оС, а перемешиваясь с газами, находящимися в цилиндре и создающими движение поршня 18. Эти газы снижают свою температуру до 500^оС и ниже.

В момент снижения давления в камере 16 ниже 200 кг/см² при открытом клапане 23 по команде пульта 9 происходит впрыскивание воды через форсунку 22 на термоинерционный испаритель 42, т.к. в баллоне 49, откуда поступает вода к форсунке 22 через трубу 21, насосом 51 поддерживается давление 200 кг/см² 20 кг/см². Включение насоса SI производится по электросигналу датчика давления, находящегося в баллоне 49. Вода, введенная в камеру 16 через форсунку 22, испарится, снизив температуру выхлопных газов, перемешанных с паром, до 300-400^оС, и задержав на тысячные доли секунды давление в камере 16 на уровне 100-50 кг/см² в результате того, что сжатый этим давлением пар займет в десятки раз больший объем, чем объем введенной в камеру 16 воды. При снижении давления в камере 16 до 80-60 кг/см² клапан 23 по команде пульта 9 закрывается. За время, в течение которого клапан 23 был открыт, в камеру 16 поступит столько воды сколько ее испарится до того, как давление пара и выхлопных газов понизится в камере 16 до 50-60 кг/см² в результате непрерывного их истечения в цилиндр 13.

В момент воспламенения топливной смеси небольшая часть выхлопных газов под давлением в 300-400 кг/см² устремится в газоводы 41, вытесняя находящийся в них сжатый воздух и природный газ в камеры 34, 35 и 38, в которые продолжает поступать сжатый воздух и природный газ в силу инерционности этого процесса.

По этой причине давление в этих камерах начнет возрастать и может достигнуть 60-70 кг/см². Одновременно в камере 16 также в силу инерционности процесса выхода смеси пара и выхлопных газов в цилиндр 13, давление может понизиться до 40-50 кг/см². В результате этих взаимно противоположных процессов по изменению давление, движение выхлопных газов по трубкам 41 к камерам 34, 35 и 38 изменится на противоположное, т.е. в камеру 16 и она заполнится через трубки 41 сжатым воздухом и природным газом, давление который в камере 16 поднимается до 50 кг/см², т.к. выхлопные газы с перегретым паром будут остановлены в газоводе 17 давлением ранее поступивших выхлопных газов и пара в цилиндр 13.

В момент заполнения топливной смесью всего объема камеры 16, вытеснившей остатки выхлопных газов и пара в канал 45 и газовод 17, электросвечи воспламеняют топливную смесь и начинается следующий цикл работы камеры 16. Таким образом, процесс работы камеры 16 происходит в ритме вынужденных колебаний, управляемых пультом 9 путем включения через заданные промежутки времени электросвечей 43 и клапана 23. В этом процессе длина и сечение трубок 41 должны быть подобраны такими, чтобы выхлопные газы не успели по ним достигнуть камер 34, 35 и 38, а количество трубок 41 должно обеспечивать заполнение камеры 16 топливной смесью такого состава, при котором она воспламенится от включения электросвечей и произойдет наиболее полное сгорание природного газа.

Под давлением выхлопных газов поршень 18 (фиг. 4) идет вниз, вытесняя воду из цилиндра 13 в камеру 14 и далее в турбины 55 и 56. Вода, проходя через турбины 55 и 56, вращает их во взаимно-противоположных направлениях, а турбины 55 и 56 через валы 57 и 58 вращают в тех же направлениях несущие винты 1 и 2 вертолета. Кроме того, через вал 57 и редуктор 75 производится работа электрогенератора 73 и компрессора 74.

Вода, пройдя через турбины 55 и 56, поступает в камеру 15 низкого давления (1,5-2 кг/см²), а из нее в тот цилиндр 13, который в этот момент заполняется водой при открытой дверце 33. Для компенсации изменяющегося в определенных пределах объема воды в камере 15 предусмотрена тупиковая камера 53 со сжатым воздухом, перекрытая эластичной перегородкой 53, которая прогибается в сторону сжатого воздуха при увеличении объема воды в камере 15 и в противоположном направлении при уменьшении объема воды в камере 15 в результате работы цилиндров 13 двигателя 3.

Поршень 18 при движении вниз задевает электродатчик 30, по сигналу которого пульт 9 включает электродвигатель 25, проворачивающий вкладыш 24 на 120о, который соединяет камеру сгорания 16 со смежным цилиндром 13 через смежный газовод 17. Одновременно открывается клапан форсунки 28 и в цилиндр 13 над поршнем 18 вприскивается вода из цилиндрической камеры 27. Эта вода, соприкасаясь с горячими (t=500^оС) выхлопными газами и перегретым паром, испаряется, увеличивая объем парогазовой смеси и замедляя падение давления над поршнем при его движении вниз. В момент касания поршня электродатчика 31 давление парогазовой смеси понизится до 2-3 кг/см², а температура парогазовой смеси до 150^оС. По команде пульта 9 в этот момент откроется клапан 20 трубы 19 и парогазовая смесь устремится в трубу 19, давление в цилиндре еще понизится до атмосферного, дверца 32 закроется, а дверца 33 откроется, и цилиндр 13 начнет заполняться водой из камеры 15, поднимая поршень 18 и вытесняя выхлопные газы в трубу 20.

Движение воды из цилиндра 13, в котором давление в какой-то момент станет менее чем давление в камере 14, куда начнет поступать вода, обусловлено инерцией движения потока воды из цилиндра 13 в камеру 14. Учитывая динамику этого процесса скорость движения поршня 18 выбирается такой, чтобы его остановка в нижнем положении была бы после касания поршнем электродатчика 31, а давление газов над поршнем было бы минимальным. Если учесть, что скорости поршней известных бензиновых д.в.с. достигают 15 м/сек, то скорость движения вниз поршня 18 может быть принята ориентировочно в 1-3 м/сек. Конструкция двигателя 3 выполняется такой, чтобы скорость поршня 18 была бы максимальной, т.к. чем больше будет эта скорость тем больше будет удельная мощность двигателя 3, имеющая для вертолета приоритетное значение.

Для простоты расчетов в примере порядка работы Д B C 3 примем, что средняя скорость движения поршня вниз равна 1 м/сек.

В таблице работы ДBC 3 дан пример распределения времени (в сек) движения поршня 18 в каждом из трех цилиндров головки 12 блока на следующих участках: от верхнего клапана 29 до клапана 30 под давлением выхлопных газов, выходящих из камеры 16; от клапана 30 до клапана 31 под давлением выхлопных газов и пара после впрыска воды форсункой 28; От клапана 31 до клапана 29 под давлением воды, поступившей из камеры 15, с допуском в 0,05 сек, т.е. с остановкой поршня 18 не более чем на 0,1 сек в верхней точке.

При этом во второй головке 12 блока времени работы I, II, III поршней сдвинуто на 0,1 сек, а в третей на 0,2 сек по отношению к времени работы поршня 18 в цилиндрах условно принятой первой головки 12 цилиндров 13.

Ориентировочный расчет эффективности предлагаемого вертолета проведем в сравнении с вертолетом Камова, имеющим удельную мощность бензинового двигателя равную 0,6 кг/кВт, расход топлива 270 г/кВт-ч.

Все основные характеристики вертолета зависят от характеристик его ДBC. Определим основные характеристики ДBC предлагаемого вертолета.

Примем, что площадь поперечного сечения каждого из 9 цилиндров равна 1600 см², длина хода поршня равна 1 м, среднее давление газов на поршень равно 50 кг/см², время рабочего хода поршня 1 сек. Получим, что сила давления выхлопных газов на поршень будет равна 50 кг/см²х1600 см²=80 000 кг.

Мощность, развиваемая поршнем, равна 80 000 кгх1 м:1 сек=80000 кг м/сек=800 кВт.

Одновременно работают 3 цилиндра 13 от трех камер 16, развивая суммарную мощность равную 800 кВтх3=2 400 кВт, и еще три цилиндра создают дополнительную мощность равную 15% от основной за счет впрыска воды форсункой 28 в цилиндры 13 в момент переключения камеры 16 на смежный цилиндр 13. Следовательно, суммарная мощность водяного потока, поступающего на гидротурбины, будет равна 2400+2,400х0,15= 2800 кВт. Принимая КПД гидротурбин равным 0,9, получим мощность двигателя равную 2500 кВт. Около 10% этой мощности поглотят вспомогательные устройства (компрессор и электрогенератор, обеспечивающие работу всех механизмов ДBC). Следовательно, мощность ДBC, затрачиваемая на вращение несущих винтов 1 и 2, будет равна 2250 кВт.

Определим массу двигателя 3. Стенки цилиндра 13 двигателя 3 при давлении в 50 кг/см² и диаметре цилиндра 45 см будут испытывать нагрузку на растяжение равную: 50 кг/см²х45 см=2250 кг/см.

Примем 10-кратный запас прочности и в качестве материала для изготовления цилиндров примем титановые сплавы, имеющие допустимую нагрузку 150 кг/мм2 или 15000 кг/см² и удельную плотность 4,5 г/см³. Получим, что толщина стенок цилиндра 13 должна быть равна 10х2250 кг/см:15000 кг/см²=1,5 см. Боковая поверхность девяти цилиндров 13 двигателя 3 будет равна 9х100 смх45 смх3,14=127000 см².

Совмещенная (общая) поверхность девяти смежных цилиндров составляет (фиг. 3) 40%, следовательно эквивалентная боковая поверхность будет на 20% меньше полученной, т. е. равной 127000 см²-127000х0,2=100000 см², а масса этой боковой поверхности цилиндров будет равна 100000 см²х1,5 смх4,5 г/см³= 675 кг.

Примем, что масса всего двигателя 3 будет в 2 раза больше массы боковой поверхности его цилиндров, получим, что масса всего двигателя будет равна 1350 кг. К этой массе следует добавить еще 500 килограмм воды.

Удельная мощность двигателя 3 будет равна 1850 кг:2250 кВТ=0,82 кг/кВт.

Полученная удельная мощность предлагаемого вертолета не вполне удовлетворяет современным требованиям для ДBC, применяемых на вертолетах. Из анализа произведенного расчета мощности двигателя 3 видно, что если принять скорость движения поршня не 1 м/сек, а 2 м/сек, то удельная мощность двигателя 3 возрастет в 2 раза и станет равной 0,41 кг/кВт, т.е. лучше чем у современных ДBC. Такая возможность имеется, т.к. в современных ДBC скорость движения поршня доходит до 15 м/сек, т.е. в 15 раз большей той величины, которая принята в данном расчете.

Продолжим расчет с ранее принятой скоростью движения поршня 18 (т.е. 1 м/сек). КПД двигателя 3 будет в 2 раза выше, чем у ДBC, применяемых на вертолетах, т.к. у него выхлопные газы имеют температуру 150^оС, а у известных 1000^оС, у него нет системы охлаждения, с которой теряется до 30% тепловой энергии сжигаемого топлива и нет потерь на трение многочисленных движущихся деталей.

Примем, что запас топлива должен быть на 2 часа полета. Получим, что ДBC известной конструкции затратит: 270 г/кВт-чх2250 кВтх2 ч=1215 кг топлива (при массе ДBC, равной 2250 кВтх0,6 кг/кВт=1350 кг).

ДBC 3 затратит на 2 часа полета природного газа в объеме, равном (1250 кг: 2): 0,72 кг/м³= 840 м³. Учитывая, что коэффициент тары, т.е. отношения объема газа к массе пустого баллона кубической формы равна 2,8 получим, что масса пустого баллона будет равна 840 м³:2,8 м³/кг=300 кг. Для размещения на известном вертолете 1215 кг бензина потребуется бак такой же массы, как и для размещения на предлагаемом вертолете 840 м³ природного газа сжатого до 200 кг/см² в баллоне по заявке N 4782313/26. При этом будет получена экономия массы, равная половине массы бензина, т.е. 608 кг. С учетом того, что в двигателе 3 и в баке будет около 500 кг воды, можно принять, что грузоподъемность предлагаемого вертолета и известного будет одинаковой.

Если принять, что запас топлива должен быть на 4 часа полета, то проведя аналогичный расчет получим, что полезная грузоподъемность предлагаемого вертолета будет существенно больше чем известных, а такая возможность и в ряде случаев целесообразность имеется

Двигателя 3 благодаря более простой конструкции, меньшему числу деталей и меньшей точности их изготовления будет в 2-3 раз дешевле, чем известный ДBC, а также благодаря в несколько раз меньших механических нагрузок (меньших скоростей движения деталей, меньшего трения между деталями, меньшего числа рабочих ходов поршня, меньшего числа включений в работу клапанов) и в несколько раз меньшей вероятности остановки двигателя из-за выхода из строя какой-либо детали двигателя, ресурс надежной работы двигателя 3 будет выше ресурса работы ДBC на известных вертолетах в десятки раз. С учетом меньшей стоимости (в 2-3 раза) самого двигателя 3, с учетом экономии средств, расходуемых при замене ДBC на известных вертолетах и связанного с этим простоя вертолета, амортизационные расходы на предлагаемом вертолете будут в 30-50 раз меньше, чем на известных вертолетах.

Учитывая вышеизложенное, можно утверждать, что стоимость перевозки грузов и пассажиров предлагаемым вертолетом будет, по крайней мере, в 20 раз дешевле чем известными, а предлагаемый вертолет будет основным видом транспорта в условиях бездорожья наших северных газовых месторождений. При этом будет решена также экологическая проблема по сохранению тундры для оленеводов, которая гибнет под гусеницами и колесами вездеходов.