14.577.21.0100

- разработка новых принципов создания энергоустановок на базе свободнопоршневых двигателей для высокоскоростных транспортных средств, обеспечивающих эффективное получение электроэнергии из углеводородных топлив;
- изготовление и проведение экспериментальных исследований макета энергоустановки для высокоскоростного наземного транспорта на базе свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания.

Применение свободнопоршневых двигателей в энергоустановках с использованием линейных генераторов имеет ряд существенных преимуществ, по сравнению с энергоустановками традиционных конструкций. К таким преимуществам относятся простота конструкции и отсутствие вращающихся частей и снижение общего числа деталей, регулируемая степень сжатия, снижение массогабаритных показателей, возможность применения жидких топлив в широком диапазоне октановых чисел, снижение стоимости на изготовление, обслуживание и ремонт энергоустановок, а также увеличенный ресурс, уменьшение этапов преобразования энергии в электрическую и, соответственно, увеличение КПД преобразования, высокая управляемость процесса электромеханического преобразования энергии.
Настоящая тема является новой и не достаточно изученной. В последние годы ведущие мировые исследовательские центры принимают активное участие в исследовании и создании силовых энергоустановок на базе линейных генераторов. Однако, на данный момент результаты выполненных работ в вышеописанной тематике носят лишь теоретический и экспериментальный характер. Учитывая факт отставания российских исследователей в области создания энергоустановок на базе линейных генераторов и отсутствие на территории РФ задела по данному научному направлению, очевидна актуальность выбранной тематики и возможность достижения научно-технических результатов, превосходящих мировой уровень.

В ходе выполнения проекта проведен комплекс исследований по созданию макета энергетической установки на базе свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания (ЭУСПДВС), включающий в себя:

1) аналитические и патентные исследования по тематике проекта;

2) математическое моделирование и расчетные исследования по определению технических параметров разрабатываемого макета;

3) разработаны алгоритмы управления макетом ЭУСПДВС, а также выполнена их программно-аппаратная реализация;

4)разработан и изготовлен макет ЭУСПДВС;

5) разработан и изготовлен стенд для исследования особенностей работы ЭУСПДВС;

6) разработаны Программа и методики экспериментальных исследований макета ЭУСПДВС.

7) проведены экспериментальные исследования макета ЭУСПДВС;

8) выполнена корректировка математической модели рабочих процессов двигателя внутреннего сгорания и энергетической установки на базе свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания, а также технической документации на макет ЭУСПДВС;

9) изготовлен и испытан макет ЭУСПДВС, доработанный по результатам экспериментальных исследований;

10) проведены мероприятия по оценке перспективы коммерциализации разработанной научно-технической продукции.

Изготовленный макет ЭУСПДВС представляет собой установку на базе свободнопоршневого двухтактного двигателя внутреннего сгорания с встречно-движущимися поршнями и непосредственным впрыском топлива в цилиндр, двух линейных электрических машин на постоянных магнитах и двух управляемых пневматических пружин. Полученная электрическая мощность макета ЭУСПДВС составила 16,54 кВт при частоте колебаний транслятора 27,78 Гц. Применяемое топливо для макета ЭУСПДВС: Бензин Регуляр-92, Премиум-95, Супер-98. Изготовленный макет ЭУСПДВС предназначен для использования в качестве силовой установки для гибридного транспорта и нужд малой энергетики.

Созданный макет энергоустановки на базе свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания предназначен для использования, как в транспортной отрасли, в качестве источника электрической энергии, так и для электроэнергетической отрасли реального сектора экономики, в том числе систем резервного энергоснабжения и установках по выработке тепла и электроэнергии.
Результаты исследовательских работ по созданию макета ЭУСПДВ предназначены для дальнейшего использования:
- в производственной и практической деятельности при создании перспективных экологически чистых автотранспортных средств;
- в образовательной деятельности и учебном процессе в качестве материалов для составления научно-образовательных курсов для общеобразовательных и технических дисциплин в средних образовательных учреждениях с математическим и техническим уклоном, а также в процессе реализации программ высшего профессионального образования в профильных ВУЗах;
- при проведении дальнейших исследований и разработок в области создания современных энергоустановок на базе свободнопоршневых двигателей.
Разрабатываемый макет ЭУСПДВС обеспечивает выработку электроэнергии номинальной мощностью более 16 кВт при работе на различных марках автомобильных бензинов при пониженном уровне акустического, вибрационного и токсического воздействия на окружающую среду.