توربين غازي

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 22 صور
الموسوعة الحرة

أمثلة على تكوينات التوربينات الغازية: (1) توربين نفاث ، (2) توربين مروحي ، (3) توربين عمودي (يظهر كمولد كهربائي)، (4) توربين مروحي عالي الالتفافية، (5) توربين مروحي منخفض الالتفافية يعمل بالاحتراق اللاحق

التوربينات الغازية أو محرك التوربينات الغازية هو نوع من محركات الاحتراق الداخلي ذات التدفق المستمر . [1] تشكل الأجزاء الرئيسية المشتركة بين جميع محركات التوربينات الغازية الجزء المنتج للطاقة (المعروف باسم مولد الغاز أو القلب) وهي في اتجاه التدفق:

يجب إضافة مكونات إضافية إلى مولد الغاز لتناسب تطبيقه. المشترك بين جميعها هو مدخل الهواء ولكن بتكوينات مختلفة لتناسب متطلبات الاستخدام البحري أو الاستخدام البري أو الطيران بسرعات تتراوح من ثابتة إلى تفوق سرعة الصوت. تتم إضافة فوهة دفع لإنتاج الدفع للطيران. تتم إضافة توربين إضافي لتشغيل المروحة ( توربيني ) أو مروحة مجاري ( توربوفان ) لتقليل استهلاك الوقود (عن طريق زيادة كفاءة الدفع) بسرعات طيران دون سرعة الصوت. هناك حاجة أيضًا إلى توربين إضافي لتشغيل دوار المروحية أو ناقل الحركة للمركبة البرية ( عمود توربيني ) أو المروحة البحرية أو المولد الكهربائي (توربين الطاقة). يتم تحقيق نسبة دفع إلى وزن أكبر للطيران بإضافة حارق لاحق .

التشغيل الأساسي للتوربينات الغازية هو دورة برايتون مع الهواء كسائل عامل : يتدفق الهواء الجوي عبر الضاغط الذي يرفعه إلى ضغط أعلى؛ ثم تضاف الطاقة عن طريق رش الوقود في الهواء وإشعاله بحيث يولد الاحتراق تدفقًا عالي الحرارة؛ يدخل هذا الغاز المضغوط عالي الحرارة إلى التوربين، مما ينتج عنه ناتج عمل العمود في هذه العملية، والذي يستخدم لدفع الضاغط؛ تخرج الطاقة غير المستخدمة في غازات العادم التي يمكن إعادة استخدامها لعمل خارجي، مثل إنتاج الدفع مباشرة في محرك نفاث ، أو تدوير توربين مستقل ثانٍ (يُعرف باسم توربين الطاقة ) يمكن توصيله بمروحة أو مروحة أو مولد كهربائي. يحدد غرض التوربينات الغازية التصميم بحيث يتم تحقيق التقسيم الأكثر استحسانًا للطاقة بين الدفع وعمل العمود. تم حذف الخطوة الرابعة من دورة برايتون (تبريد السائل العامل)، حيث أن توربينات الغاز عبارة عن أنظمة مفتوحة لا تعيد استخدام نفس الهواء.

تُستخدم التوربينات الغازية لتشغيل الطائرات والقطارات والسفن والمولدات الكهربائية والمضخات وضواغط الغاز والخزانات . [2]

الجدول الزمني للتطوير

رسم تخطيطي لتوربين الغاز الخاص بجون باربر، من براءة اختراعه
  • 50: أقدم السجلات لمحرك هيرو ( aeolipile ). على الأرجح لم يخدم أي غرض عملي، وكان أكثر من مجرد فضول؛ ومع ذلك، فقد أظهر مبدأ مهمًا في الفيزياء تعتمد عليه جميع محركات التوربينات الحديثة. [3]
  • 1000: كان الصينيون يستخدمون "مصباح الحصان الهرولة" ( بالصينية :走马灯، zŏumădēng ) في معارض الفوانيس منذ عهد أسرة سونغ الشمالية . فعندما يُضاء المصباح، يرتفع تدفق الهواء الساخن ويدفع مروحة مثبت عليها أشكال راكبي الخيول، ثم تُعرض ظلالهم على الشاشة الخارجية للفانوس. [4]
  • 1500: تم رسم جاك الدخان بواسطة ليوناردو دافنشي : يرتفع الهواء الساخن من النار من خلال دوار توربيني محوري أحادي المرحلة مثبت في قناة العادم للمدفأة ويدير سيخ التحميص عن طريق اتصال سلسلة التروس.
  • 1791: حصل الإنجليزي جون باربر على براءة اختراع لأول توربين غازي حقيقي. كان اختراعه يحتوي على معظم العناصر الموجودة في توربينات الغاز الحديثة. تم تصميم التوربين لتشغيل عربة بدون حصان . [5] [6]
  • 1894: حصل السير تشارلز بارسونز على براءة اختراع لفكرة دفع السفن باستخدام توربينات بخارية ، وبنى سفينة تجريبية، وهي سفينة توربينيا ، والتي كانت أسرع سفينة عائمة في ذلك الوقت.
  • 1899: حصل تشارلز جوردون كيرتس على براءة اختراع أول محرك توربيني غازي في الولايات المتحدة. [7]
  • 1900: قدم سانفورد ألكسندر موس أطروحة عن توربينات الغاز. في عام 1903، أصبح موس مهندسًا في قسم توربينات البخار بشركة جنرال إلكتريك في لين، ماساتشوستس . [8] وأثناء وجوده هناك، طبق بعض مفاهيمه في تطوير الشاحن التوربيني . [8]
  • 1903: قام النرويجي إيجيديوس إلينج ببناء أول توربين غازي قادر على إنتاج طاقة أكبر من اللازم لتشغيل مكوناته الخاصة، وهو ما اعتبر إنجازًا في وقت كانت فيه المعرفة بالديناميكا الهوائية محدودة. باستخدام ضواغط دوارة وتوربينات، أنتج 8 كيلو وات (11 حصانًا). [9]
  • 1904: تم بناء محرك توربيني غازي صممه فرانز ستولز، بناءً على طلب براءة اختراع سابق قدمه عام 1873، وتم اختباره في برلين. كانت توربينة الغاز التي صممها ستولز غير فعالة للغاية بحيث لم تتمكن من دعم تشغيلها بمفردها. [3]
  • 1906: تم اختبار توربين الغاز Armengaud-Lemale في فرنسا. كانت هذه آلة كبيرة نسبيًا تضمنت ضاغط طرد مركزي مكون من 25 مرحلة صممه Auguste Rateau وبنيت بواسطة شركة Brown Boveri . كان بإمكان توربين الغاز الحفاظ على ضغط الهواء الخاص به ولكنه كان غير فعال للغاية لإنتاج عمل مفيد. [3]
  • 1910: أول توربين غازي عامل من إنتاج شركة Holzwarth (احتراق نبضي) يحقق ناتجًا قدره 150 كيلو وات (200 حصان). كان الناتج المخطط للآلة 750 كيلو وات (1000 حصان) وكفاءتها أقل من كفاءة المحركات الترددية المعاصرة. [10]
  • في عشرينيات القرن العشرين، تم تطوير النظرية العملية لتدفق الغاز عبر الممرات إلى نظرية أكثر رسمية (وقابلة للتطبيق على التوربينات) لتدفق الغاز عبر الأجنحة بواسطة AA Griffith مما أدى إلى نشر نظرية ديناميكية هوائية لتصميم التوربينات في عام 1926. تم تطوير تصميمات منصات اختبار العمل للتوربينات المحورية المناسبة لدفع المروحة بواسطة المؤسسة الملكية للملاحة الجوية . [11]
  • 1930: بعد أن لم يجد أي اهتمام من جانب سلاح الجو الملكي البريطاني بفكرته، حصل فرانك ويتل على براءة اختراع [12] لتصميم توربين غازي طرد مركزي للدفع النفاث . وقد حدث أول اختبار تشغيل ناجح لمحركه في إنجلترا في أبريل 1937. [13]
  • 1932: بدأت شركة براون بوفيري السويسرية في بيع ضواغط محورية ومجموعات توربينية توربينية كجزء من غلاية فيلوكس المولدة للبخار التي تعمل بالشاحن التوربيني . ووفقًا لمبدأ التوربينات الغازية، يتم ترتيب أنابيب تبخر البخار داخل غرفة احتراق التوربينات الغازية؛ وتم إنشاء أول مصنع فيلوكس في مصنع فرنسي للصلب في موندفيل، كالفادوس . [14]
  • 1936: تم تشغيل أول توربين غازي صناعي ذو تدفق ثابت بواسطة شركة Brown Boveri ودخل الخدمة في مصفاة ماركوس هوك التابعة لشركة Sun Oil في بنسلفانيا بالولايات المتحدة. [15]
  • 1937: تم تشغيل نموذج أولي لمحرك نفاث توربيني تجريبي في المملكة المتحدة (فرانك ويتل) وألمانيا ( هانز فون أوهاين هينكل HeS 1 ). حصل هنري تيزارد على تمويل من الحكومة البريطانية لمزيد من تطوير محرك باور جيت . [16]
  • 1939: قامت شركة براون بوفيري ببناء أول توربين غازي لتوليد الطاقة بقدرة 4 ميجاوات لمحطة طاقة طارئة في نوشاتيل بسويسرا . [17] قامت طائرة هاينكل هي 178 ذات المحرك التوربيني النفاث ، وهي أول طائرة نفاثة في العالم، بأول رحلة لها.
  • 1940: تم تشغيل أول محرك توربيني من طراز Jendrassik Cs-1 على مقاعد الاختبار. تم تصميم المحرك Cs-1 بواسطة المهندس المجري György Jendrassik ، وكان من المفترض أن يعمل على تشغيل مقاتلة مجرية ثقيلة بمحركين، RMI-1. توقف العمل على المحرك Cs-1 في عام 1941 دون أن يعمل هذا المحرك على تشغيل أي طائرة. [18]
  • 1944: دخل محرك Junkers Jumo 004 مرحلة الإنتاج الكامل، حيث تم تشغيل أولى الطائرات العسكرية الألمانية مثل Messerschmitt Me 262. ويمثل هذا بداية عهد توربينات الغاز في السماء.
  • 1946: تم تشكيل مؤسسة توربينات الغاز الوطنية من شركة باور جيتس وقسم توربينات RAE لتجمع بين عمل ويتل وهاين كونستانت . [19] في بيزناو ، سويسرا، تم تشغيل أول وحدة تجارية لإعادة التسخين/الاسترداد تولد 27 ميجاوات. [20]
  • 1947: أصبح محرك ميتروبوليتان فيكرز جي1 (جاتريك) أول توربين غازي بحري عندما أكمل التجارب البحرية على سفينة البحرية الملكية إم جي بي 2009. كان الجاتريك توربين غازي مشتق من الطائرات يعتمد على محرك ميتروبوليتان فيكرز إف2 النفاث . [21] [22]
  • 1995: أصبحت شركة سيمنز أول شركة مصنعة لتوربينات الغاز الكبيرة المنتجة للكهرباء تدمج تقنية شفرة التوربين أحادية البلورة في نماذج إنتاجها، مما يسمح بدرجات حرارة تشغيل أعلى وكفاءة أكبر. [23]
  • 2011 اختبرت شركة ميتسوبيشي للصناعات الثقيلة أول توربين غازي ذي دورة مشتركة بكفاءة تزيد عن 60% (M501J) في مصنعها في تاكاساجو، هيوغو. [24] [25]

نظرية التشغيل

دورة برايتون

في توربين الغاز المثالي، تخضع الغازات لأربع عمليات ترموديناميكية : ضغط متساوي الإنتروبيا ، واحتراق متساوي الضغط (ضغط ثابت)، وتمدد متساوي الإنتروبيا، ورفض حراري متساوي الضغط. وتشكل هذه العمليات مجتمعة دورة برايتون ، والمعروفة أيضًا باسم "دورة الضغط الثابت" . [26] وتتميز عن دورة أوتو ، حيث تحدث جميع العمليات (الضغط، والاحتراق بالاشتعال، والعادم)، في نفس الوقت، بشكل مستمر. [26]

في توربينات الغاز الحقيقية، يتم تحويل الطاقة الميكانيكية بشكل لا رجعة فيه (بسبب الاحتكاك الداخلي والاضطراب) إلى ضغط وطاقة حرارية عندما يتم ضغط الغاز (إما في ضاغط طرد مركزي أو محوري ). تضاف الحرارة إلى غرفة الاحتراق ويزداد الحجم النوعي للغاز، مصحوبًا بفقدان طفيف في الضغط. أثناء التمدد عبر ممرات الجزء الثابت والدوار في التوربين، يحدث تحول طاقة لا رجعة فيه مرة أخرى. يتم أخذ الهواء النقي، بدلاً من طرد الحرارة.

يتم أخذ الهواء بواسطة ضاغط يسمى مولد الغاز ، إما بتصميم محوري أو طرد مركزي ، أو مزيج من الاثنين. [26] يتم بعد ذلك توجيه هذا الهواء إلى قسم الاحتراق الذي يمكن أن يكون بتصميم حلقي أو علبة أو حلقي علبة . [26] في قسم الاحتراق، يتم توجيه ما يقرب من 70٪ من الهواء من الضاغط حول الاحتراق نفسه لأغراض التبريد. [26] يتم خلط ما يقرب من 30٪ المتبقية من الهواء بالوقود وإشعالها بواسطة خليط الهواء والوقود المحترق بالفعل ، والذي يتمدد بعد ذلك لإنتاج الطاقة عبر التوربين . [26] ثم يترك هذا التمدد للخليط قسم الاحتراق وتزداد سرعته عبر قسم التوربين لضرب شفرات التوربين، مما يؤدي إلى تدوير القرص المتصل بها، وبالتالي خلق طاقة مفيدة. من الطاقة المنتجة، يتم استخدام 60-70٪ فقط لتشغيل مولد الغاز. [26] يتم استخدام الطاقة المتبقية لتشغيل ما يستخدم المحرك من أجله، عادةً تطبيق الطيران، حيث يتم الدفع في محرك نفاث ، وتشغيل مروحة المحرك التوربيني المروحي ، أو الدوار أو الملحق في المحرك التوربيني العمودي ، أو تخفيض التروس والمروحة في المحرك التوربيني المروحي . [27] [26]

إذا تمت إضافة توربين طاقة إلى المحرك لتشغيل مولد صناعي أو دوار مروحية، فسيكون ضغط الخروج قريبًا قدر الإمكان من ضغط الدخول مع بقاء طاقة كافية فقط للتغلب على خسائر الضغط في قنوات العادم وطرد العادم. بالنسبة لمحرك التوربين المروحي ، سيكون هناك توازن معين بين قوة المروحة ودفع النفاث مما يعطي التشغيل الأكثر اقتصادا. في محرك التوربين النفاث، يتم استخراج ما يكفي من الضغط والطاقة فقط من التدفق لتشغيل الضاغط والمكونات الأخرى. يتم تسريع الغازات عالية الضغط المتبقية من خلال فوهة لتوفير نفاثة لدفع الطائرة.

كلما كان المحرك أصغر، كلما كان معدل دوران العمود أعلى للوصول إلى سرعة طرف الشفرة المطلوبة. تحدد سرعة طرف الشفرة نسب الضغط القصوى التي يمكن الحصول عليها بواسطة التوربين والضاغط. وهذا بدوره يحد من أقصى قدر من الطاقة والكفاءة التي يمكن الحصول عليها بواسطة المحرك. لكي تظل سرعة الطرف ثابتة، إذا تم تقليل قطر الدوار إلى النصف، فيجب أن تتضاعف سرعة الدوران . على سبيل المثال، تعمل المحركات النفاثة الكبيرة عند حوالي 10000-25000 دورة في الدقيقة، بينما تدور التوربينات الصغيرة بسرعة تصل إلى 500000 دورة في الدقيقة. [28]

ميكانيكيًا، يمكن أن تكون التوربينات الغازية أقل تعقيدًا إلى حد كبير من المحركات الترددية . قد تحتوي التوربينات البسيطة على جزء متحرك رئيسي واحد، وهو مجموعة الضاغط/العمود/دوار التوربين، مع أجزاء متحركة أخرى في نظام الوقود. وهذا بدوره يمكن أن يترجم إلى سعر. على سبيل المثال، بتكلفة 10000  ℛℳ للمواد، أثبت محرك Jumo 004 أنه أرخص من محرك المكبس Junkers 213 ، والذي كان 35000  ℛℳ ، [29] واحتاج فقط إلى 375 ساعة من العمالة ذات المهارات المنخفضة لإكماله (بما في ذلك التصنيع والتجميع والشحن)، مقارنة بـ 1400 ساعة لمحرك BMW 801. [30] ومع ذلك، فإن هذا يُترجم أيضًا إلى ضعف الكفاءة والموثوقية. قد تحتوي التوربينات الغازية الأكثر تقدمًا (مثل تلك الموجودة في محركات الطائرات النفاثة الحديثة أو محطات الطاقة ذات الدورة المركبة) على عمودين أو ثلاثة (بكرات)، ومئات من شفرات الضاغط والتوربين، وشفرات ثابتة متحركة، وأنابيب خارجية واسعة النطاق لأنظمة الوقود والزيت والهواء؛ وهي تستخدم سبائك مقاومة للحرارة، وتُصنع بمواصفات صارمة تتطلب تصنيعًا دقيقًا. كل هذا غالبًا ما يجعل بناء توربين غازي بسيط أكثر تعقيدًا من محرك المكبس.

علاوة على ذلك، للوصول إلى الأداء الأمثل في محطات الطاقة التوربينية الغازية الحديثة، يجب تحضير الغاز وفقًا لمواصفات الوقود الدقيقة. تعمل أنظمة معالجة غاز الوقود على معالجة الغاز الطبيعي للوصول إلى مواصفات الوقود الدقيقة قبل دخول التوربين من حيث الضغط ودرجة الحرارة وتركيب الغاز ومؤشر Wobbe ذي الصلة .

الميزة الأساسية لمحرك التوربينات الغازية هي نسبة القوة إلى الوزن. [ بحاجة لمصدر ] نظرًا لأنه يمكن توليد عمل مفيد كبير بواسطة محرك خفيف الوزن نسبيًا، فإن التوربينات الغازية مناسبة تمامًا لدفع الطائرات.

تعتبر محامل الدفع ومحامل المحور جزءًا مهمًا من التصميم. وهي عبارة عن محامل زيتية هيدروديناميكية أو محامل ذات عناصر دوارة مبردة بالزيت . تُستخدم المحامل الرقائقية في بعض الآلات الصغيرة مثل التوربينات الدقيقة [31] ولديها أيضًا إمكانات قوية للاستخدام في التوربينات الغازية الصغيرة / وحدات الطاقة المساعدة [32]

زحف

إن التحدي الرئيسي الذي يواجه تصميم التوربينات، وخاصة شفرات التوربينات ، هو تقليل الزحف الناتج عن درجات الحرارة العالية والضغوط التي يتم التعرض لها أثناء التشغيل. يتم البحث باستمرار عن درجات حرارة تشغيل أعلى من أجل زيادة الكفاءة، ولكن يأتي ذلك على حساب معدلات زحف أعلى. لذلك تم استخدام العديد من الطرق في محاولة لتحقيق الأداء الأمثل مع الحد من الزحف، وكانت أكثرها نجاحًا هي الطلاءات عالية الأداء وسبائك فائقة البلورة أحادية . [ 33] تعمل هذه التقنيات عن طريق الحد من التشوه الذي يحدث من خلال الآليات التي يمكن تصنيفها على نطاق واسع على أنها انزلاق الخلع وتسلق الخلع والتدفق الانتشاري.

توفر الطلاءات الواقية عزلًا حراريًا للشفرة وتوفر مقاومة للأكسدة والتآكل . غالبًا ما تكون الطلاءات الحاجزة الحرارية (TBCs) عبارة عن سيراميك مستقر قائم على ثاني أكسيد الزركونيوم والطلاءات المقاومة للأكسدة / التآكل (الطبقات الرابطة) تتكون عادةً من ألومينيدات أو سبائك MCrAlY (حيث M عادةً عبارة عن Fe و / أو Cr). يحد استخدام TBCs من تعرض ركيزة السبائك الفائقة لدرجة الحرارة، وبالتالي يقلل من انتشار الأنواع النشطة (عادةً الشواغر) داخل السبائك ويقلل من الخلع وزحف الشواغر. وقد وجد أن طلاءًا يتراوح سمكه بين 1 و 200 ميكرومتر يمكن أن يقلل من درجات حرارة الشفرة بما يصل إلى 200 درجة مئوية (392 درجة فهرنهايت). [34] يتم تطبيق طبقات الرابطة مباشرة على سطح الركيزة باستخدام الكربنة المعبأة وتخدم الغرض المزدوج المتمثل في توفير التصاق محسن لـ TBC ومقاومة الأكسدة للركيزة. يشكل Al من طبقات الرابطة Al 2 O 3 على واجهة طبقة الرابطة TBC والتي توفر مقاومة الأكسدة، ولكنها تؤدي أيضًا إلى تكوين منطقة انتشار متبادل (ID) غير مرغوب فيها بينها وبين الركيزة. [35] تفوق مقاومة الأكسدة العيوب المرتبطة بمنطقة الانتشار المتبادل (ID) حيث إنها تزيد من عمر الشفرة وتحد من خسائر الكفاءة الناجمة عن التراكم على الجانب الخارجي من الشفرات. [36]

تتميز السبائك الفائقة القائمة على النيكل بقوة محسنة ومقاومة للزحف بسبب تركيبها والبنية الدقيقة الناتجة عنها . يتم سبك النيكل FCC جاما (γ) مع الألومنيوم والتيتانيوم من أجل ترسيب تشتت موحد لمراحل جاما-بريم المتماسكة Ni 3 (Al، Ti) (γ'). تعمل رواسب γ' المشتتة بدقة على إعاقة حركة الخلع وإدخال إجهاد عتبة، مما يزيد من الإجهاد المطلوب لبدء الزحف. علاوة على ذلك، فإن γ' عبارة عن طور منظم L1 2 يجعل من الصعب على الخلع أن يقصها. [37] يمكن إضافة عناصر حرارية أخرى مثل الرينيوم والروثينيوم في محلول صلب لتحسين قوة الزحف. تعمل إضافة هذه العناصر على تقليل انتشار طور جاما-بريم، وبالتالي الحفاظ على مقاومة التعب والقوة ومقاومة الزحف. [38] أدى تطوير السبائك الفائقة أحادية البلورة إلى تحسينات كبيرة في مقاومة الزحف أيضًا. بسبب عدم وجود حدود للحبيبات، تعمل البلورات المفردة على التخلص من زحف كوبل وبالتالي التشوه بعدد أقل من الأوضاع - مما يقلل من معدل الزحف. [39] على الرغم من أن البلورات المفردة لها زحف أقل في درجات الحرارة العالية، إلا أنها تعاني من إجهادات خضوع أقل بكثير في درجة حرارة الغرفة حيث يتم تحديد القوة من خلال علاقة هول-بيتش. يجب توخي الحذر من أجل تحسين معلمات التصميم للحد من الزحف في درجات الحرارة العالية مع عدم تقليل قوة الخضوع في درجات الحرارة المنخفضة.

أنواع

محركات نفاثة

نموذج نموذجي لمحرك توربيني نفاث يعمل بالغاز ذي التدفق المحوري، J85 ، مقطع للعرض. التدفق من اليسار إلى اليمين، ضاغط متعدد المراحل على اليسار، حجرات الاحتراق المركزية، توربين ثنائي المراحل على اليمين

المحركات النفاثة التي تتنفس الهواء هي توربينات غازية مُحسَّنة لإنتاج الدفع من غازات العادم، أو من المراوح القنوية المتصلة بالتوربينات الغازية. [40] غالبًا ما تسمى المحركات النفاثة التي تنتج الدفع من النبضة المباشرة لغازات العادم بالمحركات النفاثة . بينما لا تزال في الخدمة مع العديد من الجيوش والمشغلين المدنيين، تم التخلص التدريجي من المحركات النفاثة في الغالب لصالح محرك التوربين المروحي بسبب كفاءة الوقود المنخفضة للمحرك النفاث والضوضاء العالية. [26] تسمى تلك التي تولد الدفع بإضافة مروحة قنوية بالمحركات المروحية أو (نادرًا) المحركات النفاثة المروحية. تنتج هذه المحركات ما يقرب من 80٪ من دفعها بواسطة المروحة القنوية، والتي يمكن رؤيتها من مقدمة المحرك. وهي تأتي في نوعين، توربيني مروحي منخفض الالتفافية وعالي الالتفافية ، والفرق هو كمية الهواء التي تحركها المروحة، والتي تسمى "هواء الالتفافية". توفر هذه المحركات فائدة المزيد من الدفع دون استهلاك إضافي للوقود. [26] [27]

تُستخدم التوربينات الغازية أيضًا في العديد من الصواريخ التي تعمل بالوقود السائل ، حيث تُستخدم التوربينات الغازية لتشغيل مضخة توربينية للسماح باستخدام خزانات خفيفة الوزن ومنخفضة الضغط، مما يقلل من الوزن الفارغ للصاروخ.

محركات توربينية

محرك التوربيني هو محرك توربيني يدفع مروحة طائرة باستخدام ترس تخفيض لترجمة سرعة تشغيل قسم التوربين العالية (غالبًا في عشرات الآلاف) إلى آلاف منخفضة ضرورية لتشغيل المروحة بكفاءة. تتمثل فائدة استخدام محرك التوربيني في الاستفادة من نسبة القدرة إلى الوزن العالية لمحركات التوربين لدفع المروحة، وبالتالي السماح باستخدام محرك أقوى ولكنه أصغر حجمًا أيضًا. [27] تُستخدم محركات التوربيني في مجموعة واسعة من الطائرات التجارية مثل Pilatus PC-12 وطائرات الركاب مثل Beechcraft 1900 وطائرات الشحن الصغيرة مثل Cessna 208 Caravan أو De Havilland Canada Dash 8 والطائرات الكبيرة (العسكرية عادةً) مثل طائرة النقل Airbus A400M و Lockheed AC-130 والقاذفة الاستراتيجية Tupolev Tu-95 التي يبلغ عمرها 60 عامًا . في حين أن محركات التوربينات العسكرية يمكن أن تختلف، إلا أنه في السوق المدنية هناك محركان رئيسيان يمكن العثور عليهما: محرك Pratt & Whitney Canada PT6 ، وهو محرك توربيني حر ، ومحرك Honeywell TPE331 ، وهو محرك توربيني ثابت (كان يُعرف سابقًا باسم Garrett AiResearch 331).

توربينات الغاز المشتقة من الهواء

LM6000 في تطبيق محطة الطاقة الكهربائية

تعتمد توربينات الغاز المشتقة من الطائرات بشكل عام على محركات توربينات الغاز الموجودة في الطائرات وهي أصغر وأخف وزنًا من توربينات الغاز الصناعية. [41]

تُستخدم المحركات المشتقة من الطائرات في توليد الطاقة الكهربائية نظرًا لقدرتها على التوقف والتعامل مع تغيرات الحمل بشكل أسرع من الآلات الصناعية. [42] كما تُستخدم أيضًا في الصناعة البحرية لتقليل الوزن. تشمل الأنواع الشائعة General Electric LM2500 و General Electric LM6000 وإصدارات المحركات المشتقة من الطائرات من Pratt & Whitney PW4000 و Pratt & Whitney FT4 و Rolls-Royce RB211 . [41]

توربينات الغاز للهواة

يتم استخدام أعداد متزايدة من توربينات الغاز أو حتى بناؤها من قبل الهواة.

في أبسط أشكالها، تكون هذه توربينات تجارية تم الحصول عليها من خلال الفوائض العسكرية أو مبيعات ساحات الخردة، ثم يتم تشغيلها للعرض كجزء من هواية جمع المحركات. [43] [44] وفي أكثر أشكالها تطرفًا، قام الهواة بإعادة بناء المحركات إلى ما هو أبعد من الإصلاح الاحترافي ثم استخدموها للتنافس على الرقم القياسي للسرعة على الأرض.

يستخدم أبسط شكل من أشكال التوربينات الغازية ذاتية البناء شاحن توربيني للسيارات كمكون أساسي. يتم تصنيع غرفة احتراق وتوصيلها بين أقسام الضاغط والتوربين. [45]

كما يتم تصنيع محركات نفاثة توربينية أكثر تطورًا، حيث تكون قوتها الدافعة ووزنها الخفيف كافيين لتشغيل طائرات نموذجية كبيرة. [ 46] يقوم تصميم Schreckling [46] ببناء المحرك بالكامل من المواد الخام، بما في ذلك تصنيع عجلة ضاغط الطرد المركزي من الخشب الرقائقي والإيبوكسي وخيوط ألياف الكربون الملفوفة.

تصنع العديد من الشركات الصغيرة الآن توربينات صغيرة وأجزاء للهواة. تستخدم معظم الطائرات النموذجية التي تعمل بمحركات نفاثة هذه التوربينات الصغيرة التجارية وشبه التجارية، بدلاً من تصنيعها في المنزل على غرار ما حدث في شركة Schreckling. [47]

وحدات الطاقة المساعدة

تُستخدم التوربينات الغازية الصغيرة كوحدات طاقة مساعدة (APUs) لتوفير الطاقة المساعدة للآلات الأكبر حجمًا والمتحركة مثل الطائرات ، وهي عبارة عن تصميم توربيني . [26] وهي توفر:

  • الهواء المضغوط لآلات دورة الهواء وتكييف الهواء والتهوية،
  • طاقة بدء تشغيل الهواء المضغوط للمحركات النفاثة الأكبر حجمًا ،
  • القوة الميكانيكية (العمود) لعلبة التروس لتشغيل الملحقات ذات العمود، و
  • مصادر نقل الطاقة الكهربائية والهيدروليكية وغيرها من مصادر الطاقة إلى الأجهزة المستهلكة البعيدة عن وحدة الطاقة المساعدة.

توربينات الغاز الصناعية لتوليد الطاقة

تستخدم محطة توليد الطاقة Gateway ، وهي محطة طاقة تعمل بالغاز بنظام الدورة المركبة في كاليفورنيا، توربينين احتراقيين من طراز GE 7F.04 لحرق الغاز الطبيعي .
توربينات الغاز لتوليد الطاقة من سلسلة GE H: في تكوين الدورة المركبة ، تبلغ أعلى كفاءة ترموديناميكية لها 62.22%

تختلف التوربينات الغازية الصناعية عن التصميمات المستخدمة في الطيران في أن الهياكل والمحامل والشفرات ذات بنية أثقل. كما أنها تتكامل بشكل أوثق مع الأجهزة التي تزودها بالطاقة - غالبًا مولد كهربائي - ومعدات الطاقة الثانوية المستخدمة لاستعادة الطاقة المتبقية (الحرارة بشكل أساسي).

وتتراوح أحجام هذه المحركات من محطات توليد الطاقة المتنقلة المحمولة إلى أنظمة ضخمة ومعقدة تزن أكثر من مائة طن وتوضع في مبانٍ مخصصة لهذا الغرض. وعندما تستخدم التوربينات الغازية فقط لتوليد الطاقة من العمود، فإن كفاءتها الحرارية تبلغ نحو 30%. ومع ذلك، قد يكون شراء الكهرباء أرخص من توليدها. ولذلك، تُستخدم العديد من المحركات في تكوينات توليد الحرارة والطاقة المشتركة التي يمكن أن تكون صغيرة بما يكفي لدمجها في تكوينات الحاويات المحمولة .

يمكن أن تكون توربينات الغاز فعالة بشكل خاص عندما يتم استرداد الحرارة المهدرة من التوربين بواسطة مولد بخار استرداد الحرارة (HRSG) لتشغيل توربين بخاري تقليدي في تكوين الدورة المركبة . [48] حققت جنرال إلكتريك 9HA بقدرة 605 ميجاوات معدل كفاءة 62.22٪ مع درجات حرارة تصل إلى 1540 درجة مئوية (2800 درجة فهرنهايت). [49] في عام 2018، تقدم GE 826 ميجاوات HA بكفاءة تزيد عن 64٪ في الدورة المركبة بسبب التقدم في التصنيع الإضافي واختراقات الاحتراق، ارتفاعًا من 63.7٪ في طلبات عام 2017 وعلى المسار الصحيح لتحقيق 65٪ بحلول أوائل عشرينيات القرن الحادي والعشرين. [50] في مارس 2018، حققت GE Power كفاءة إجمالية بنسبة 63.08٪ لتوربينها 7HA. [51]

يمكن أيضًا استخدام توربينات الغاز المشتقة من الهواء في الدورات المشتركة، مما يؤدي إلى كفاءة أعلى، لكنها لن تكون عالية مثل توربينات الغاز الصناعية المصممة خصيصًا. يمكن أيضًا تشغيلها في تكوين توليد مشترك : يتم استخدام العادم لتسخين المساحة أو الماء، أو تشغيل مبرد الامتصاص لتبريد الهواء الداخل وزيادة خرج الطاقة، وهي التكنولوجيا المعروفة باسم تبريد هواء مدخل التوربينات .

ميزة أخرى مهمة هي قدرتها على التشغيل والإيقاف في غضون دقائق، وتوفير الطاقة أثناء ذروة الطلب أو الطلب غير المجدول. نظرًا لأن محطات الطاقة ذات الدورة الواحدة (توربينات الغاز فقط) أقل كفاءة من محطات الدورة المركبة، فإنها تُستخدم عادةً كمحطات طاقة ذروة ، والتي تعمل في أي وقت من عدة ساعات في اليوم إلى بضع عشرات من الساعات في السنة - اعتمادًا على الطلب على الكهرباء والقدرة التوليدية للمنطقة. في المناطق التي تعاني من نقص في سعة محطة الطاقة الأساسية والحمل التالي أو ذات تكاليف الوقود المنخفضة، قد تعمل محطة الطاقة التوربينية الغازية بانتظام معظم ساعات اليوم. تنتج توربينات الغاز الكبيرة ذات الدورة الواحدة عادةً من 100 إلى 400 ميغاواط من الطاقة الكهربائية ولديها كفاءة ترموديناميكية تتراوح من 35 إلى 40٪ . [52]

توربينات الغاز الصناعية للدفع الميكانيكي

تختلف توربينات الغاز الصناعية التي تستخدم فقط للدفع الميكانيكي أو تستخدم بالتعاون مع مولد بخار الاسترداد عن مجموعات توليد الطاقة في أنها غالبًا ما تكون أصغر حجمًا وتتميز بتصميم عمود مزدوج بدلاً من عمود واحد. يتراوح نطاق القدرة من 1 ميغاواط إلى 50 ميغاواط. [ بحاجة لمصدر ] ترتبط هذه المحركات مباشرة أو عبر علبة تروس إما بمجموعة مضخة أو ضاغط. تُستخدم غالبية التركيبات في صناعات النفط والغاز. تزيد تطبيقات الدفع الميكانيكي من الكفاءة بنحو 2٪.

تتطلب منصات النفط والغاز هذه المحركات لتشغيل ضواغط لحقن الغاز في الآبار لدفع النفط إلى الأعلى عبر بئر آخر، أو لضغط الغاز للنقل. كما تُستخدم غالبًا لتوفير الطاقة للمنصة. لا تحتاج هذه المنصات إلى استخدام المحرك بالتعاون مع نظام CHP نظرًا للحصول على الغاز بتكلفة منخفضة للغاية (غالبًا خالية من غاز الاحتراق). تستخدم نفس الشركات مجموعات المضخات لدفع السوائل إلى الأرض وعبر خطوط الأنابيب في فترات زمنية مختلفة.

تخزين الطاقة بالهواء المضغوط

يسعى أحد التطورات الحديثة إلى تحسين الكفاءة بطريقة أخرى، من خلال فصل الضاغط عن التوربين باستخدام مخزن هواء مضغوط. في التوربين التقليدي، يتم استخدام ما يصل إلى نصف الطاقة المولدة لتشغيل الضاغط. في تكوين تخزين طاقة الهواء المضغوط، يتم استخدام الطاقة لتشغيل الضاغط، ويتم إطلاق الهواء المضغوط لتشغيل التوربين عند الحاجة.

محركات العمود التوربيني

تُستخدم محركات العمود التوربيني لتشغيل ضواغط الهواء في محطات ضخ الغاز ومصانع تسييل الغاز الطبيعي. كما تُستخدم في الطيران لتشغيل جميع الطائرات المروحية الحديثة باستثناء أصغرها، وتعمل كوحدة طاقة مساعدة في الطائرات التجارية الكبيرة. يحمل العمود الأساسي الضاغط والتوربين الخاص به والذي يُطلق عليه، جنبًا إلى جنب مع غرفة الاحتراق، اسم مولد الغاز . عادةً ما يتم استخدام توربين طاقة يدور بشكل منفصل لتشغيل الدوار في الطائرات المروحية. يسمح السماح لمولد الغاز والتوربين/الدوار بالطاقة بالدوران بسرعاتهما الخاصة بمزيد من المرونة في تصميمهما.

توربينات الغاز الشعاعية

محركات نفاثة على نطاق واسع

محركات النفاثة ذات الحجم الصغير هي إصدارات مصغرة من هذا المحرك ذي الحجم الكامل المبكر

وتعرف أيضًا باسم توربينات الغاز المصغرة أو النفاثات الدقيقة.

مع وضع هذا في الاعتبار، أنتج رائد المحركات النفاثة الصغيرة الحديثة، كورت شريكلينج ، أحد أول المحركات النفاثة الصغيرة في العالم، FD3/67. [46] يمكن لهذا المحرك أن ينتج ما يصل إلى 22 نيوتن من الدفع، ويمكن بناؤه بواسطة معظم الأشخاص ذوي العقلية الميكانيكية باستخدام أدوات هندسية أساسية، مثل مخرطة المعادن . [46]

التوربينات الدقيقة

تطورت التوربينات الدقيقة من الشواحن التوربينية للمحركات المكبسية أو وحدات الطاقة المساعدة للطائرات أو المحركات النفاثة الصغيرة ، وهي توربينات تتراوح قدرتها من 25 إلى 500 كيلو وات بحجم الثلاجة . تتمتع التوربينات الدقيقة بكفاءة تبلغ حوالي 15% بدون جهاز استرداد ، و20 إلى 30% مع جهاز استرداد، ويمكنها الوصول إلى كفاءة حرارية كهربائية مشتركة تبلغ 85% في التوليد المشترك . [53]

الاحتراق الخارجي

معظم توربينات الغاز هي محركات احتراق داخلي ولكن من الممكن أيضًا تصنيع توربين غازي احتراق خارجي وهو في الواقع نسخة توربينية من محرك الهواء الساخن . يشار إلى هذه الأنظمة عادةً باسم EFGT (توربين غازي يعمل خارجيًا) أو IFGT (توربين غازي يعمل بشكل غير مباشر).

تم استخدام الاحتراق الخارجي لغرض استخدام الفحم المسحوق أو الكتلة الحيوية المطحونة ناعماً (مثل نشارة الخشب) كوقود. في النظام غير المباشر، يتم استخدام مبادل حراري وينتقل الهواء النظيف فقط بدون منتجات احتراق عبر توربين الطاقة. تكون الكفاءة الحرارية أقل في النوع غير المباشر من الاحتراق الخارجي؛ ومع ذلك، لا تتعرض شفرات التوربين لمنتجات الاحتراق ويمكن استخدام وقود أقل جودة بكثير (وبالتالي أرخص).

عند استخدام الاحتراق الخارجي، من الممكن استخدام الهواء الخارج من التوربين كهواء احتراق أساسي. وهذا يقلل بشكل فعال من خسائر الحرارة العالمية، على الرغم من أن خسائر الحرارة المرتبطة بعادم الاحتراق تظل حتمية.

وتتمتع توربينات الغاز ذات الدورة المغلقة التي تعتمد على الهيليوم أو ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج بإمكانيات واعدة للاستخدام في توليد الطاقة الشمسية والنووية ذات درجات الحرارة المرتفعة في المستقبل.

في المركبات السطحية

MAZ-7907 ، مركبة إطلاق ونصب ونقل مزودة بمحرك توربيني كهربائي

تُستخدم توربينات الغاز غالبًا في السفن ، والقاطرات ، والمروحيات ، والدبابات ، وبدرجة أقل في السيارات، والحافلات، والدراجات النارية.

إن الميزة الأساسية للطائرات النفاثة والمحركات التوربينية في دفع الطائرات ــ الأداء المتفوق الذي تتمتع به على ارتفاعات عالية مقارنة بمحركات المكبس، وخاصة تلك التي تعمل بالسحب الطبيعي ــ لا أهمية لها في أغلب تطبيقات السيارات. ورغم أن ميزة القوة إلى الوزن التي تتمتع بها أقل أهمية من ميزة الطائرات، فإنها لا تزال مهمة.

تقدم التوربينات الغازية محركًا عالي الطاقة في عبوة صغيرة وخفيفة الوزن للغاية. ومع ذلك، فهي ليست سريعة الاستجابة وفعالة مثل محركات المكبس الصغيرة على نطاق واسع من الدورات في الدقيقة والقوى اللازمة لتطبيقات المركبات. في المركبات الهجينة المتسلسلة ، نظرًا لأن المحركات الكهربائية الدافعة منفصلة ميكانيكيًا عن محرك توليد الكهرباء، فإن الاستجابة والأداء الضعيف عند السرعة المنخفضة والكفاءة المنخفضة عند مشاكل الناتج المنخفض تكون أقل أهمية بكثير. يمكن تشغيل التوربين بالسرعة المثلى لإخراج الطاقة، ويمكن للبطاريات والمكثفات الفائقة توفير الطاقة حسب الحاجة، مع تشغيل المحرك وإيقافه لتشغيله بكفاءة عالية فقط. قد يخفف ظهور ناقل الحركة المتغير باستمرار أيضًا من مشكلة الاستجابة.

كانت تكلفة إنتاج التوربينات تاريخيًا أعلى من تكلفة إنتاج محركات المكبس، على الرغم من أن هذا يرجع جزئيًا إلى إنتاج محركات المكبس بكميات كبيرة على مدى عقود من الزمن، في حين أن محركات التوربينات الغازية الصغيرة نادرة؛ ومع ذلك، يتم إنتاج التوربينات بكميات كبيرة في الشكل الوثيق الصلة بالشاحن التوربيني .

الشاحن التوربيني هو في الأساس توربين غازي شعاعي بسيط ومضغوط ذو عمود حر يتم تشغيله بواسطة غاز العادم لمحرك المكبس . تدفع عجلة التوربين المركزية عجلة ضاغط طرد مركزي عبر عمود دوار مشترك. تعمل هذه العجلة على شحن مدخل الهواء للمحرك بدرجة يمكن التحكم فيها عن طريق بوابة نفايات أو عن طريق تعديل هندسة غلاف التوربين ديناميكيًا (كما هو الحال في الشاحن التوربيني ذي الهندسة المتغيرة ). تعمل بشكل أساسي كجهاز لاستعادة الطاقة يحول قدرًا كبيرًا من الطاقة الحرارية والحركية المهدرة إلى تعزيز للمحرك.

المحركات المركبة التوربينية (التي تستخدم بالفعل في بعض الشاحنات شبه المقطورة ) مزودة بتوربينات تفريغ الهواء والتي تشبه في تصميمها ومظهرها الشاحن التوربيني باستثناء أن عمود التوربين متصل ميكانيكيًا أو هيدروليكيًا بعمود مرفق المحرك بدلاً من ضاغط الطرد المركزي، وبالتالي يوفر طاقة إضافية بدلاً من التعزيز. في حين أن الشاحن التوربيني عبارة عن توربين ضغط، فإن توربين استعادة الطاقة عبارة عن توربين سرعة. [ بحاجة لمصدر ]

مركبات الركاب على الطرق (السيارات والدراجات والحافلات)

تم إجراء عدد من التجارب على السيارات التي تعمل بالتوربينات الغازية ، وأكبرها من قبل شركة كرايسلر . [54] [55] وفي الآونة الأخيرة، كان هناك بعض الاهتمام باستخدام محركات التوربينات للسيارات الكهربائية الهجينة. على سبيل المثال، حصل اتحاد بقيادة شركة توربينات الغاز الصغيرة Bladon Jets على استثمار من مجلس استراتيجية التكنولوجيا لتطوير موسع نطاق خفيف الوزن للغاية (ULRE) للسيارات الكهربائية من الجيل التالي. والهدف من هذا الاتحاد، الذي يضم شركة صناعة السيارات الفاخرة جاكوار لاند روفر وشركة الآلات الكهربائية الرائدة SR Drives، هو إنتاج أول مولد توربيني غازي قابل للتطبيق تجاريًا - وصديق للبيئة - في العالم مصمم خصيصًا لتطبيقات السيارات. [56]

الشاحن التوربيني الشائع لمحركات البنزين أو الديزل هو أيضًا مشتق من التوربينات.

سيارات مفهومية

روفر جيت 1 موديل 1950

كان أول بحث جدي حول استخدام توربينات الغاز في السيارات في عام 1946 عندما توصل مهندسان، روبرت كافكا وروبرت إنجرشتاين من شركة كارني أسوشيتس، وهي شركة هندسية في نيويورك، إلى فكرة مفادها أن تصميم محرك توربيني مدمج فريد من نوعه من شأنه أن يوفر الطاقة لسيارة ذات دفع خلفي. وبعد ظهور مقال في مجلة Popular Science ، لم يكن هناك أي عمل آخر، بعد مرحلة البحث. [57]

المفاهيم المبكرة (خمسينيات/ستينيات القرن العشرين)

في عام 1950، كشف المصمم إف آر بيل والمهندس الرئيسي موريس ويلكس من شركة تصنيع السيارات البريطانية روفر عن أول سيارة تعمل بمحرك توربيني غازي. كان المحرك في سيارة جيت 1 ذات المقعدين موضوعًا خلف المقاعد، وشبكات سحب الهواء على جانبي السيارة، ومنافذ العادم في الجزء العلوي من الذيل. أثناء الاختبارات، وصلت السيارة إلى سرعات قصوى تبلغ 140 كم / ساعة (87 ميلاً في الساعة)، بسرعة توربينية تبلغ 50000 دورة في الدقيقة. بعد عرضها في المملكة المتحدة والولايات المتحدة في عام 1950، تم تطوير جيت 1 بشكل أكبر، وخضعت لتجارب السرعة على طريق جابيكي السريع في بلجيكا في يونيو 1952، حيث تجاوزت 240 كم / ساعة (150 ميلاً في الساعة). [58] تعمل السيارة بالبنزين أو البارافين (الكيروسين) أو زيت الديزل ، لكن مشاكل استهلاك الوقود أثبتت أنها لا يمكن التغلب عليها بالنسبة لسيارة إنتاجية. جيت 1 معروضة في متحف لندن للعلوم .

عُرضت سيارة فرنسية تعمل بمحرك توربيني، وهي SOCEMA-Grégoire، في معرض باريس للسيارات في أكتوبر 1952. وقد صممها المهندس الفرنسي جان ألبرت جريجوار . [59]

جي ام فايربيرد 1

كانت أول سيارة تعمل بالتوربينات تم تصنيعها في الولايات المتحدة هي GM Firebird I والتي بدأت التقييمات في عام 1953. في حين أن صور Firebird I قد تشير إلى أن قوة دفع التوربين النفاث دفعت السيارة مثل الطائرة، إلا أن التوربين كان في الواقع يقود العجلات الخلفية. لم يكن المقصود من Firebird I أبدًا أن تكون سيارة ركاب تجارية وتم بناؤها فقط للاختبار والتقييم بالإضافة إلى أغراض العلاقات العامة. [60] تم تطوير سيارات Firebird النموذجية الإضافية، كل منها تعمل بتوربينات غازية، لمعارض موتوراما للسيارات لعام 1953 و1956 و1959 . كما تم تركيب محرك توربينات الغاز من GM Research في سلسلة من الحافلات العابرة ، بدءًا من Turbo-Cruiser I لعام 1953. [61]

حجرة المحرك في سيارة كرايسلر توربين موديل 1963

بدءًا من عام 1954 باستخدام سيارة بليموث معدلة ، [62] قامت شركة تصنيع السيارات الأمريكية كرايسلر بعرض العديد من النماذج الأولية للسيارات التي تعمل بمحرك توربيني غازي من أوائل الخمسينيات وحتى أوائل الثمانينيات. قامت كرايسلر ببناء خمسين سيارة كرايسلر توربينية في عام 1963 وأجرت التجربة الاستهلاكية الوحيدة للسيارات التي تعمل بمحرك توربيني غازي. [63] استخدمت كل من توربيناتها جهاز استرداد دوار فريد من نوعه ، يشار إليه باسم جهاز التجديد الذي يزيد من الكفاءة. [62]

في عام 1954، كشفت شركة فيات عن سيارة مفهومية بمحرك توربيني، أطلق عليها اسم فيات توربينا . استخدمت هذه السيارة، التي تشبه الطائرة ذات العجلات، مزيجًا فريدًا من الدفع النفاث والمحرك الذي يحرك العجلات. وقد ادعت الشركة أن سرعتها بلغت 282 كم/ساعة (175 ميلاً في الساعة). [64]

في الستينيات، كانت شركة فورد وجنرال موتورز تعمل أيضًا على تطوير شاحنات نصف مقطورة تعمل بتوربينات الغاز. عرضت شركة فورد الشاحنة الحمراء الكبيرة في المعرض العالمي لعام 1964. [65] مع المقطورة، كان طولها 29 مترًا (96 قدمًا) وارتفاعها 4.0 مترًا (13 قدمًا) ومطلية باللون الأحمر القرمزي. كانت تحتوي على محرك توربيني غازي طورته شركة فورد، بقوة خرج وعزم دوران يبلغ 450 كيلو واط (600 حصان) و1160 نيوتن متر (855 رطل قدم). كانت الكابينة تحتوي على خريطة طريق سريعة للولايات المتحدة القارية ومطبخ صغير وحمام وتلفزيون للسائق المساعد. كان مصير الشاحنة غير معروف لعدة عقود، ولكن أعيد اكتشافها في أوائل عام 2021 في أيدي خاصة، بعد أن أعيدت إلى حالة التشغيل. [66] [67] قامت شركة شيفروليه التابعة لشركة جنرال موتورز ببناء سلسلة شاحنات توربو تيتان النموذجية بمحركات توربينية كنظيرات لمفاهيم فايربيرد، بما في ذلك توربو تيتان 1 ( حوالي عام  1959 ، تشارك محرك GT-304 مع فايربيرد 2)، وتوربو تيتان 2 ( حوالي عام  1962 ، تشارك محرك GT-305 مع فايربيرد 3)، وتوربو تيتان 3 (1965، محرك GT-309)؛ بالإضافة إلى ذلك، تم عرض شاحنة توربينات الغاز بيسون من جنرال موتورز في المعرض العالمي لعام 1964. [68]

الانبعاثات واقتصاد الوقود (سبعينيات/ثمانينيات القرن العشرين)

نتيجة لتعديلات قانون الهواء النظيف الأمريكي لعام 1970، تم تمويل الأبحاث لتطوير تقنية توربينات الغاز للسيارات. [69] تم إجراء مفاهيم التصميم والمركبات بواسطة كرايسلر وجنرال موتورز وفورد (بالتعاون مع AiResearch ) وأمريكان موتورز (بالاشتراك مع Williams Research ). [70] تم إجراء اختبارات طويلة الأجل لتقييم كفاءة التكلفة القابلة للمقارنة. [71] تم تشغيل العديد من سيارات AMC Hornets بواسطة توربين غازي متجدد صغير من Williams يزن 250 رطلاً (113 كجم) وينتج 80 حصانًا (60 كيلو واط ؛ 81 حصانًا) عند 4450 دورة في الدقيقة. [72] [73] [74]

في عام 1982، استخدمت شركة جنرال موتورز سيارة أولدزموبيل دلتا 88 التي تعمل بمحرك توربيني يعمل بغبار الفحم المسحوق. وقد تم النظر في هذا الأمر بالنسبة للولايات المتحدة والعالم الغربي لتقليل الاعتماد على نفط الشرق الأوسط في ذلك الوقت [75] [76] [77]

عرضت تويوتا العديد من السيارات التجريبية التي تعمل بمحركات توربينية غازية، مثل سيارة Century الهجينة بمحركات توربينية غازية في عام 1975، وسيارة Sports 800 الهجينة بمحركات توربينية غازية في عام 1979، وسيارة GTV في عام 1985. ولم يتم تصنيع أي مركبات إنتاجية. وتم عرض محرك GT24 في عام 1977 بدون مركبة.

التطوير اللاحق

في أوائل تسعينيات القرن العشرين، قدمت شركة فولفو سيارة فولفو ECC وهي سيارة كهربائية هجينة تعمل بمحرك توربيني غازي . [78]

في عام 1993، طورت شركة جنرال موتورز سيارة هجينة تعمل بمحرك توربيني غازي من سلسلة EV1 — كنموذج أولي لسيارة جنرال موتورز EV1 . كان محرك توربيني بقوة 40 كيلو وات من إنتاج شركة ويليامز إنترناشيونال يقود مولدًا كهربائيًا يعمل على تشغيل مجموعة نقل الحركة الكهربائية التي تعمل بالبطارية . وتضمن تصميم التوربين جهاز استرداد. في عام 2006، دخلت شركة جنرال موتورز في مشروع سيارة EcoJet النموذجية مع جاي لينو .

في معرض باريس للسيارات 2010، عرضت جاكوار سيارتها الاختبارية جاكوار C-X75 . تبلغ السرعة القصوى لهذه السيارة الخارقة التي تعمل بالكهرباء 204 ميل في الساعة (328 كم/ساعة) ويمكنها الانتقال من 0 إلى 62 ميل في الساعة (0 إلى 100 كم/ساعة) في 3.4 ثانية. تستخدم بطاريات ليثيوم أيون لتشغيل أربعة محركات كهربائية تتحد لإنتاج 780 حصانًا. ستقطع مسافة 68 ميلاً (109 كم) بشحنة واحدة من البطاريات، وتستخدم زوجًا من توربينات الغاز الصغيرة من Bladon لإعادة شحن البطاريات مما يزيد المدى إلى 560 ميلاً (900 كم). [79]

سيارات السباق

سيارة STP Oil Treatment Special لعام 1967 معروضة في متحف Indianapolis Motor Speedway Hall of Fame، مع عرض توربين الغاز Pratt & Whitney
سيارة Howmet TX موديل 1968 ، السيارة الوحيدة التي تعمل بمحرك توربيني والتي فازت بالسباق

كانت أول سيارة سباق (في المفهوم فقط) مزودة بتوربين في عام 1955 من قبل مجموعة من القوات الجوية الأمريكية كمشروع هواية مع توربين أعارتهم إياه شركة بوينج وسيارة سباق مملوكة لشركة فايرستون تاير آند رابر. [80] كانت أول سيارة سباق مزودة بتوربين بهدف السباق الفعلي من قبل روفر وفريق BRM Formula One الذين تعاونوا لإنتاج Rover-BRM ، وهي سيارة كوبيه تعمل بتوربينات غازية، والتي دخلت سباق 24 ساعة في لومان عام 1963 ، بقيادة جراهام هيل وريتشي جينثر . بلغ متوسط ​​سرعتها 107.8 ميل في الساعة (173.5 كم / ساعة) وكانت سرعتها القصوى 142 ميل في الساعة (229 كم / ساعة). انضم الأمريكي راي هيبنستال إلى شركة هاوميت كوربوريشن وماكي إنجينيرينغ معًا لتطوير سيارة رياضية تعمل بالتوربينات الغازية في عام 1968، وهي هاوميت تي إكس ، والتي شاركت في العديد من الأحداث الأمريكية والأوروبية، بما في ذلك فوزان، وشاركت أيضًا في سباق لومان 24 ساعة عام 1968. استخدمت السيارات توربينات غاز كونتيننتال ، والتي سجلت في النهاية ستة أرقام قياسية لسرعة الأرض في الاتحاد الدولي للسيارات للسيارات التي تعمل بالتوربينات. [81]

بالنسبة لسباقات العجلات المفتوحة ، كادت سيارة STP-Paxton Turbocar الثورية لعام 1967 والتي قادها أسطورة السباق وريادة الأعمال آندي جراناتيللي وقادها بارنيلي جونز أن تفوز بسباق إنديانابوليس 500 ؛ كانت سيارة التوربينات التي تعمل بمحرك ST6B-62 من Pratt & Whitney متقدمة بلفة تقريبًا عن السيارة التي احتلت المركز الثاني عندما فشل محمل علبة التروس قبل ثلاث لفات فقط من خط النهاية. في العام التالي، فازت سيارة التوربينات STP Lotus 56 بمركز الانطلاق الأول في سباق إنديانابوليس 500 على الرغم من أن القواعد الجديدة قيدت مدخل الهواء بشكل كبير. في عام 1971، قدم مدير فريق لوتس كولين تشابمان سيارة Lotus 56B F1، والتي تعمل بمحرك توربيني غازي من Pratt & Whitney STN 6/76 . كان لدى تشابمان سمعة في بناء سيارات جذرية فائزة بالبطولة، لكنه اضطر إلى التخلي عن المشروع بسبب وجود العديد من المشاكل المتعلقة بتأخر التوربينات .

الحافلات

قامت شركة جنرال موتورز بتركيب سلسلة GT-30x من توربينات الغاز (التي تحمل العلامة التجارية "Whirlfire") في العديد من نماذج الحافلات الأولية في الخمسينيات والستينيات، بما في ذلك Turbo-Cruiser I (1953، GT-300)؛ و Turbo-Cruiser II (1964، GT-309)؛ وTurbo-Cruiser III (1968، GT-309)؛ و RTX (1968، GT-309)؛ و RTS 3T (1972). [82]

أدى وصول توربين كابستون إلى ظهور العديد من تصميمات الحافلات الهجينة، بدءًا من HEV-1 من شركة AVS في تشاتانوغا بولاية تينيسي في عام 1999، وتبعتها عن كثب شركة Ebus وISE Research في كاليفورنيا، وشركة DesignLine Corporation في نيوزيلندا (ولاحقًا الولايات المتحدة). عانت هجينات التوربينات AVS من مشاكل الموثوقية ومراقبة الجودة، مما أدى إلى تصفية AVS في عام 2003. يتم تشغيل التصميم الأكثر نجاحًا من Designline الآن في 5 مدن في 6 دول، مع أكثر من 30 حافلة قيد التشغيل في جميع أنحاء العالم، ويتم تسليم طلبات لمئات منها إلى بالتيمور ومدينة نيويورك.

تستخدم مدينة بريشيا الإيطالية حافلات هجينة متسلسلة تعمل بمحركات توربينية صغيرة على الطرق عبر الأقسام التاريخية من المدينة. [83]

دراجات نارية

ظهرت دراجة MTT Turbine Superbike في عام 2000 (ومن هنا جاءت تسمية Y2K Superbike من قبل MTT) وهي أول دراجة نارية إنتاجية تعمل بمحرك توربيني - على وجه التحديد، محرك توربيني Rolls-Royce Allison موديل 250، ينتج حوالي 283 كيلو وات (380 حصانًا). تم اختبارها بسرعة 365 كم / ساعة أو 227 ميلاً في الساعة (وفقًا لبعض القصص، نفد الطريق من فريق الاختبار أثناء الاختبار)، وهي تحمل الرقم القياسي العالمي لموسوعة غينيس لأقوى دراجة نارية إنتاجية وأغلى دراجة نارية إنتاجية، بسعر 185000 دولار أمريكي.

القطارات

تم تشغيل العديد من فئات القاطرات بواسطة توربينات الغاز، وكان أحدثها JetTrain من Bombardier .

الدبابات

يقوم مشاة البحرية من كتيبة الدبابات الأولى بتحميل توربين متعدد الوقود من طراز Honeywell AGT1500 مرة أخرى في دبابة M1 Abrams في معسكر كويوت بالكويت، فبراير 2003

درس قسم التطوير التابع للفيرماخت الرايخ الثالث ، Heereswaffenamt (مجلس الأسلحة العسكرية)، عددًا من تصميمات محركات التوربينات الغازية للاستخدام في الدبابات بدءًا من منتصف عام 1944. كان أول تصميم لمحرك توربيني غازي مخصص للاستخدام في دفع المركبات القتالية المدرعة، GT 101 المستند إلى BMW 003 ، مخصصًا للتركيب في دبابة بانثر . [84] نحو نهاية الحرب، تم تجهيز Jagdtiger بواحد من توربينات الغاز المذكورة أعلاه. [85]

كان الاستخدام الثاني لتوربينات الغاز في مركبة قتالية مدرعة في عام 1954 عندما تم تركيب وحدة، PU2979، تم تطويرها خصيصًا للدبابات بواسطة شركة CA Parsons and Company ، وتم تجربتها في دبابة كونكرور البريطانية . [86] تم تطوير Stridsvagn 103 في الخمسينيات من القرن الماضي وكانت أول دبابة قتال رئيسية يتم إنتاجها بكميات كبيرة تستخدم محرك توربيني، وهو Boeing T50 . ومنذ ذلك الحين، تم استخدام محركات التوربينات الغازية كوحدات طاقة مساعدة في بعض الدبابات وكمحركات رئيسية في دبابات T-80 السوفيتية / الروسية ودبابات M1 Abrams الأمريكية ، وغيرها. إنها أخف وزنًا وأصغر حجمًا من محركات الديزل بنفس ناتج الطاقة المستمر ولكن النماذج المثبتة حتى الآن أقل كفاءة في استهلاك الوقود من الديزل المكافئ، خاصة في وضع الخمول، مما يتطلب المزيد من الوقود لتحقيق نفس مدى القتال. لقد عالجت النماذج المتعاقبة من M1 هذه المشكلة باستخدام حزم البطاريات أو المولدات الثانوية لتشغيل أنظمة الدبابة أثناء ثباتها، مما يوفر الوقود عن طريق تقليل الحاجة إلى تشغيل التوربين الرئيسي في وضع الخمول. يمكن لدبابات T-80 تركيب ثلاث براميل وقود خارجية كبيرة لتوسيع نطاقها. أوقفت روسيا إنتاج T-80 لصالح T-90 التي تعمل بالديزل (بناءً على T-72 )، بينما طورت أوكرانيا T-80UD وT-84 التي تعمل بالديزل بقوة تقترب من قوة دبابة التوربينات الغازية. يتميز محرك الديزل في دبابة Leclerc الفرنسية بنظام الشحن الهجين "Hyperbar"، حيث يتم استبدال الشاحن التوربيني للمحرك بالكامل بتوربين غازي صغير يعمل أيضًا كشاحن توربيني لعادم الديزل المساعد، مما يتيح التحكم في مستوى التعزيز المستقل عن دورة المحرك في الدقيقة والوصول إلى ضغط تعزيز أعلى (مقارنة بالشواحن التوربينية العادية). يسمح هذا النظام باستخدام محرك أصغر إزاحة وأخف وزناً كمحطة طاقة للدبابة ويزيل بشكل فعال تأخر التوربيني . يمكن أن يعمل هذا التوربين الغازي/الشاحن التوربيني الخاص أيضًا بشكل مستقل عن المحرك الرئيسي كوحدة طاقة مساعدة عادية.

من الناحية النظرية، يعتبر التوربين أكثر موثوقية وأسهل في الصيانة من محرك المكبس لأنه يتميز ببنية أبسط مع عدد أقل من الأجزاء المتحركة، ولكن في الممارسة العملية، تتعرض أجزاء التوربين لمعدل تآكل أعلى بسبب سرعات عملها الأعلى. إن شفرات التوربين حساسة للغاية للغبار والرمال الناعمة، لذلك في عمليات الصحراء يجب تركيب مرشحات الهواء وتغييرها عدة مرات يوميًا. يمكن أن يؤدي تركيب المرشح بشكل غير صحيح، أو رصاصة أو شظية قذيفة تخترق المرشح، إلى إتلاف المحرك. تحتاج محركات المكبس (خاصة إذا كانت تعمل بشاحن توربيني) أيضًا إلى مرشحات يتم صيانتها جيدًا، لكنها أكثر مرونة إذا فشل المرشح.

مثل معظم محركات الديزل الحديثة المستخدمة في الخزانات، فإن التوربينات الغازية هي عادةً محركات متعددة الوقود.

التطبيقات البحرية

توربين الغاز من MGB 2009

تُستخدم توربينات الغاز في العديد من السفن البحرية ، حيث يتم تقييمها لارتفاع نسبة القدرة إلى الوزن والتسارع الناتج عن ذلك لسفنها وقدرتها على الانطلاق بسرعة.

كانت أول سفينة بحرية تعمل بمحرك توربيني غازي هي زورق المدفعية الآلي MGB 2009 التابع للبحرية الملكية (المعروف سابقًا باسم MGB 509 ) والذي تم تحويله في عام 1947. قامت شركة Metropolitan-Vickers بتجهيز محركها النفاث F2/3 بتوربين طاقة. تم تحويل زورق المدفعية البخارية Grey Goose إلى توربينات غاز رولز رويس في عام 1952 وتشغيله على هذا النحو منذ عام 1953. [87] كانت زوارق الدورية السريعة من فئة Bold Bold Pioneer و Bold Pathfinder التي تم بناؤها في عام 1953 أول سفن تم إنشاؤها خصيصًا للدفع بتوربينات الغاز. [88]

كانت أولى السفن الضخمة التي تعمل جزئيًا بمحركات توربينية غازية هي الفرقاطات من طراز 81 (فئة Tribal) التابعة للبحرية الملكية البريطانية والتي تعمل بمحركات بخارية وغازية مشتركة . وقد تم تشغيل أول سفينة، وهي HMS  Ashanti، في عام 1961.

أطلقت البحرية الألمانية أول فرقاطة من فئة كولن في عام 1961 بمحركين غازيين من طراز Brown, Boveri & Cie في أول نظام دفع مشترك يعمل بالديزل والغاز في العالم .

في عام 1962، قامت البحرية السوفييتية بتشغيل أول 25 مدمرة من فئة كاشين مزودة بأربع توربينات غازية في نظام دفع مشترك يعمل بالغاز والغاز . استخدمت تلك السفن أربع توربينات غازية من طراز M8E، والتي تولد 54000-72000 كيلو وات (72000-96000 حصان). كانت تلك السفن أول سفن كبيرة في العالم تعمل بتوربينات غازية فقط.

سفينة مكافحة الغواصات الكبيرة من مشروع 61، مدمرة من فئة كاشين

كان لدى البحرية الدنماركية 6 زوارق طوربيد من فئة Søløven (النسخة التصديرية من زورق الدورية السريع من فئة Brave البريطاني ) في الخدمة من عام 1965 إلى عام 1990، والتي كانت تحتوي على 3 توربينات غازية بحرية من طراز Bristol Proteus (لاحقًا RR Proteus) بقدرة 9510 كيلووات (12750 shp) مجتمعة، بالإضافة إلى محركي ديزل من جنرال موتورز ، بقدرة 340 كيلووات (460 shp)، لتحسين الاقتصاد في استهلاك الوقود بسرعات أبطأ. [89] وأنتجوا أيضًا 10 زوارق طوربيد / صواريخ موجهة من فئة Willemoes (في الخدمة من عام 1974 إلى عام 2000) والتي كانت تحتوي على 3 توربينات غازية من طراز Rolls-Royce Marine Proteus مصنفة أيضًا عند 9510 كيلو وات (12750 shp)، مثل زوارق فئة Søløven، ومحركي ديزل من جنرال موتورز، مصنفين عند 600 كيلو وات (800 shp)، أيضًا لتحسين الاقتصاد في استهلاك الوقود عند السرعات البطيئة. [90]

أنتجت البحرية السويدية 6 زوارق طوربيد من فئة Spica بين عامي 1966 و1967 مدعومة بثلاث توربينات Bristol Siddeley Proteus 1282 ، كل منها يولد 3210 كيلو وات (4300 حصان). وانضمت إليهم لاحقًا 12 سفينة مطورة من فئة Norrköping، ولا تزال بنفس المحركات. مع استبدال أنابيب الطوربيد الخلفية بصواريخ مضادة للسفن، عملت كزوارق صواريخ حتى تقاعد آخرها في عام 2005. [91]

قامت البحرية الفنلندية بتكليف كورفيتين من فئة Turunmaa ، Turunmaa و Karjala ، في عام 1968. وقد تم تجهيزهما بمحرك توربيني غازي واحد من طراز Rolls-Royce Olympus TM1 بقوة 16410 كيلووات (22000 حصان) وثلاث محركات ديزل بحرية من طراز Wärtsilä للسرعات الأبطأ. كانتا أسرع السفن في البحرية الفنلندية؛ فقد حققتا بانتظام سرعات 35 عقدة و37.3 عقدة أثناء التجارب البحرية. تم إيقاف تشغيل Turunmaa في عام 2002. تعد Karjala اليوم سفينة متحف في توركو ، وتعمل Turunmaa كمتجر آلات عائم وسفينة تدريب لكلية ساتاكونتا للفنون التطبيقية.

كانت السلسلة التالية من السفن البحرية الرئيسية عبارة عن أربع مدمرات حاملة للمروحيات من فئة إيروكوا الكندية والتي تم تكليفها لأول مرة في عام 1972. وقد استخدمت محركين رئيسيين للدفع بقياس 4 أقدام ومحركين للرحلات البحرية بقياس 12 قدمًا و3 مولدات شمسية من طراز ساتورن بقدرة 750 كيلو وات.

توربين غازي LM2500 على متن السفينة الحربية USS  Ford

كانت أول سفينة أمريكية تعمل بمحرك توربيني غازي هي سفينة خفر السواحل الأمريكية بوينت ثاتشر ، وهي سفينة تم تكليفها في عام 1961 وكانت تعمل بمحركين توربينيين بقوة 750 كيلو وات (1000 قوة حصانية) يستخدمان مراوح يمكن التحكم في درجة ميلها. [92] كانت سفن التحمل العالية من فئة هاملتون الأكبر حجمًا هي أول فئة من القواطع الأكبر حجمًا التي تستخدم توربينات الغاز، وأولها ( USCGC  Hamilton ) تم تكليفها في عام 1967. ومنذ ذلك الحين، قامت بتشغيل فرقاطات البحرية الأمريكية من فئة أوليفر هازارد بيري ، والمدمرات من فئة سبروانس وأرلي بيرك ، والطرادات الصاروخية الموجهة من فئة تيكونديروجا . من المقرر أن تكون يو إس إس  ماكين آيلاند ، وهي سفينة هجوم برمائية معدلة من فئة واسب ، أول سفينة هجوم برمائية تابعة للبحرية تعمل بتوربينات الغاز. تعمل توربينات الغاز البحرية في أجواء أكثر تآكلًا بسبب وجود ملح البحر في الهواء والوقود واستخدام الوقود الأرخص.

البحرية المدنية

حتى أواخر الأربعينيات من القرن العشرين، كان معظم التقدم الذي أحرز في مجال توربينات الغاز البحرية في مختلف أنحاء العالم يتم في مكاتب التصميم وورش عمل بناء المحركات، وكان العمل في مجال التطوير يتم بقيادة البحرية الملكية البريطانية وغيرها من القوى البحرية. وفي حين استمر الاهتمام بالتوربينات الغازية للأغراض البحرية، سواء البحرية أو التجارية، في الازدياد، فإن عدم توفر نتائج الخبرة التشغيلية في مشاريع توربينات الغاز المبكرة حد من عدد المشاريع الجديدة على السفن التجارية البحرية التي تم الشروع فيها.

في عام 1951، تم استخدام ناقلة النفط أوريس التي تعمل بالديزل والكهرباء ، والتي يبلغ وزنها 12290 طنًا ساكنًا (DWT) للحصول على خبرة تشغيلية مع توربين غازي رئيسي للدفع في ظل ظروف الخدمة في البحر، وبالتالي أصبحت أول سفينة تجارية عابرة للمحيطات تعمل بمحرك غازي. تم بناء السفينة بواسطة هوثورن ليزلي في هيبورن أون تاين بالمملكة المتحدة، وفقًا للخطط والمواصفات التي وضعتها شركة البترول الأنجلو ساكسونية وتم إطلاقها في عيد ميلاد الأميرة إليزابيث البريطانية الحادي والعشرين في عام 1947، وتم تصميم السفينة بتصميم غرفة محرك يسمح بالاستخدام التجريبي للوقود الثقيل في أحد محركاتها عالية السرعة، بالإضافة إلى الاستبدال المستقبلي لأحد محركات الديزل الخاصة بها بتوربين غازي. [93] عملت أوريس تجاريًا كناقلة لمدة ثلاث سنوات ونصف بوحدة دفع ديزل كهربائية كما تم تكليفها في الأصل، ولكن في عام 1951 تم استبدال أحد محركات الديزل الأربعة التي تبلغ قوتها 824 كيلو وات (1105 حصان) - والتي كانت تُعرف باسم "Faith" و"Hope" و"Charity" و"Prudence" - بأول محرك توربيني غازي بحري في العالم، وهو مولد توربيني غازي مفتوح الدورة بقوة 890 كيلو وات (1200 حصان) تم بناؤه بواسطة شركة Thompson-Houston البريطانية في رغبي . بعد التجارب البحرية الناجحة قبالة ساحل نورثمبرلاند، أبحرت أوريس من هيبورن أون تاين في أكتوبر 1951 متجهة إلى بورت آرثر في الولايات المتحدة ثم كوراساو في جنوب البحر الكاريبي عائدة إلى أفونماوث بعد 44 يومًا في البحر، وأكملت بنجاح عبورها التاريخي عبر المحيط الأطلسي. خلال هذا الوقت في البحر، أحرقت توربينات الغاز وقود الديزل وعملت دون توقف لا إرادي أو صعوبة ميكانيكية من أي نوع. بعد ذلك زارت سوانزي وهال وروتردام وأوسلو وساوثهامبتون لتغطي ما مجموعه 13211 ميلًا بحريًا. بعد ذلك، تم استبدال جميع محطات الطاقة في أوريس بتوربين غازي مقترن مباشرة بقوة 3910 كيلو وات (5250 حصان) لتصبح أول سفينة مدنية تعمل فقط على طاقة توربينات الغاز.

وعلى الرغم من نجاح هذه الرحلة التجريبية المبكرة، فإن التوربينات الغازية لم تحل محل محرك الديزل كمصدر للدفع للسفن التجارية الكبيرة. فعند سرعات الإبحار الثابتة، لم يكن لمحرك الديزل أي نظير في مجال الاقتصاد في استهلاك الوقود. وقد حققت التوربينات الغازية نجاحًا أكبر في سفن البحرية الملكية والأساطيل البحرية الأخرى في العالم حيث تتطلب السفن الحربية أثناء العمل تغييرات مفاجئة وسريعة في السرعة. [94]

كانت لجنة الملاحة البحرية الأمريكية تبحث عن خيارات لتحديث سفن ليبرتي في الحرب العالمية الثانية ، وكانت توربينات الغاز الثقيلة واحدة من تلك التي تم اختيارها. في عام 1956، تم إطالة جون سيرجنت وتجهيزها بتوربين غازي عالي الدقة من جنرال إلكتريك بقوة 4900 كيلو وات (6600 حصان) مع تجديد غاز العادم وتروس التخفيض ومروحة متغيرة الخطوة . عملت لمدة 9700 ساعة باستخدام الوقود المتبقي ( Bunker C ) لمدة 7000 ساعة. كانت كفاءة الوقود على قدم المساواة مع الدفع البخاري عند 0.318 كجم / كيلو وات (0.523 رطل / حصان) في الساعة، [95] وكان ناتج الطاقة أعلى من المتوقع عند 5603 كيلو وات (7514 حصان) بسبب كون درجة الحرارة المحيطة لطريق بحر الشمال أقل من درجة حرارة تصميم توربين الغاز. وقد أعطى هذا السفينة قدرة سرعة تبلغ 18 عقدة، ارتفاعًا من 11 عقدة مع محطة الطاقة الأصلية، وتجاوز بكثير 15 عقدة المستهدفة. قامت السفينة بأول عبور عبر المحيط الأطلسي بسرعة متوسطة بلغت 16.8 عقدة، على الرغم من بعض الظروف الجوية القاسية على طول الطريق. لم يكن وقود Bunker C المناسب متاحًا إلا في موانئ محدودة لأن جودة الوقود كانت ذات طبيعة حرجة. كان لابد أيضًا من معالجة زيت الوقود على متن السفينة لتقليل الملوثات وكانت هذه عملية كثيفة العمالة لم تكن مناسبة للأتمتة في ذلك الوقت. في النهاية، أنهت المروحة ذات الخطوة المتغيرة، والتي كانت بتصميم جديد وغير مجرب، التجربة، حيث كشفت ثلاث عمليات تفتيش سنوية متتالية عن تشققات إجهادية. ومع ذلك، لم يعكس هذا بشكل سيئ على مفهوم توربينات الغاز للدفع البحري، وكانت التجربة ناجحة بشكل عام. فتح نجاح هذه التجربة الطريق لمزيد من التطوير من قبل شركة جنرال إلكتريك على استخدام توربينات الغاز عالية الدقة للاستخدام البحري مع الوقود الثقيل. [96] تم التخلص من جون سيرجنت في عام 1972 في بورتسموث، بنسلفانيا .

Boeing Jetfoil 929-100-007 Urzela of TurboJET

أطلقت شركة بوينج أول طائرة ركاب تعمل بمحرك نفاث مائي من طراز بوينج 929 ، في أبريل 1974. وكانت هذه السفن تعمل بمحركين غازيين من طراز أليسون 501 -KF. [97]

بين عامي 1971 و1981، قامت شركة Seatrain Lines بتشغيل خدمة حاويات مجدولة بين الموانئ على الساحل الشرقي للولايات المتحدة والموانئ في شمال غرب أوروبا عبر شمال الأطلسي بأربع سفن حاويات بوزن 26000 طن. كانت هذه السفن تعمل بمحركين غازيين من طراز Pratt & Whitney من سلسلة FT 4. تم تسمية السفن الأربع في الفئة باسم Euroliner و Eurofreighter و Asialiner و Asiafreighter . في أعقاب الزيادات الكبيرة في أسعار منظمة الدول المصدرة للبترول (أوبك) في منتصف السبعينيات، كانت العمليات مقيدة بارتفاع تكاليف الوقود. تم إجراء بعض التعديلات على أنظمة المحرك على هذه السفن للسماح بحرق درجة أقل من الوقود (أي الديزل البحري ). كان خفض تكاليف الوقود ناجحًا باستخدام وقود مختلف غير مُختبر في توربين غازي بحري، لكن تكاليف الصيانة زادت مع تغيير الوقود. بعد عام 1981، تم بيع السفن وإعادة تجهيزها بمحركات تعمل بالديزل كانت أكثر اقتصادا في ذلك الوقت، ولكن زيادة حجم المحرك أدى إلى تقليص مساحة الشحن. [ بحاجة لمصدر ]

كانت أول عبارة ركاب تستخدم توربينات الغاز هي GTS Finnjet ، التي بُنيت في عام 1977 وتعمل بمحركين توربينيين من طراز Pratt & Whitney FT 4C-1 DLF، يولدان 55000 كيلو وات (74000 shp) ويدفعان السفينة إلى سرعة 31 عقدة. ومع ذلك، أوضحت Finnjet أيضًا أوجه القصور في الدفع التوربيني الغازي في السفن التجارية، حيث جعلت أسعار الوقود المرتفعة تشغيلها غير مربح. بعد أربع سنوات من الخدمة، تم تركيب محركات ديزل إضافية على السفينة لتقليل تكاليف التشغيل خلال فترة الركود. كانت Finnjet أيضًا أول سفينة تعمل بنظام دفع مشترك بين الديزل والكهرباء والغاز . مثال آخر على الاستخدام التجاري لتوربينات الغاز في سفينة الركاب هو عبارات Stena Line السريعة من فئة HSS . تستخدم سفن ستينا إكسبلورر وستينا فوييجر وستينا ديسكفري من فئة HSS 1500 أنظمة غازية وغازية مشتركة من محركين GE LM2500 بالإضافة إلى محرك GE LM1600 بإجمالي 68000 كيلو وات (91000 حصان). تستخدم ستينا كاريزما من فئة HSS 900 الأصغر قليلاً توربينين ABB - STAL GT35 بقوة إجمالية تبلغ 34000 كيلو وات (46000 حصان). تم سحب ستينا ديسكفري من الخدمة في عام 2007، ضحية أخرى لتكاليف الوقود المرتفعة للغاية. [ بحاجة لمصدر ]

في يوليو 2000، أصبحت ميلينيوم أول سفينة سياحية تعمل بمحركين يعملان بالغاز والبخار. كانت السفينة تتميز بمولدين توربينيين غازيين من طراز LM2500 من شركة جنرال إلكتريك، حيث تم استخدام حرارة العادم لتشغيل مولد توربيني بخاري في تكوين COGES (غاز كهربائي وبخاري مدمج). تم توفير الدفع بواسطة اثنين من قرون السمت الكهربائية من طراز رولز رويس ميرميد. تستخدم السفينة RMS  Queen Mary 2 تكوينًا مشتركًا يعمل بالديزل والغاز. [98]

في تطبيقات السباقات البحرية، يستخدم قارب الكاتاماران Miss C5000 Mystic 2010 من إنتاج شركة GEICO توربينين من طراز Lycoming T-55 لنظام الطاقة الخاص به. [ بحاجة لمصدر ]

التقدم في التكنولوجيا

لقد تطورت تكنولوجيا توربينات الغاز بشكل مطرد منذ نشأتها وما زالت تتطور. وينتج التطوير بنشاط توربينات غازية أصغر ومحركات أكثر قوة وكفاءة. ويساعد في هذه التطورات التصميم القائم على الكمبيوتر (وخاصة ديناميكيات السوائل الحسابية وتحليل العناصر المحدودة ) وتطوير المواد المتقدمة: المواد الأساسية ذات القوة العالية في درجات الحرارة العالية (على سبيل المثال، السبائك الفائقة أحادية البلورة التي تظهر شذوذًا في مقاومة الخضوع ) أو الطلاءات الحاجزة الحرارية التي تحمي المواد الهيكلية من درجات الحرارة المرتفعة على الإطلاق. تسمح هذه التطورات بنسب ضغط أعلى ودرجات حرارة مدخل التوربينات، واحتراق أكثر كفاءة وتبريد أفضل لأجزاء المحرك.

ساهمت ديناميكيات الموائع الحسابية (CFD) في تحسينات كبيرة في أداء وكفاءة مكونات محرك التوربينات الغازية من خلال فهم أفضل لظاهرة التدفق اللزج المعقد ونقل الحرارة المعنية. لهذا السبب، تعد ديناميكيات الموائع الحسابية واحدة من الأدوات الحسابية الرئيسية المستخدمة في تصميم وتطوير محركات التوربينات الغازية [99] [100] .

لقد تضاعفت كفاءة الدورة البسيطة للتوربينات الغازية المبكرة عمليًا من خلال دمج التبريد الداخلي والتجديد (أو الاسترداد) وإعادة التسخين. تأتي هذه التحسينات، بطبيعة الحال، على حساب زيادة التكاليف الأولية والتشغيلية، ولا يمكن تبريرها إلا إذا كان الانخفاض في تكاليف الوقود يعوض عن الزيادة في التكاليف الأخرى. إن أسعار الوقود المنخفضة نسبيًا، والرغبة العامة في الصناعة في تقليل تكاليف التركيب، والزيادة الهائلة في كفاءة الدورة البسيطة إلى حوالي 40٪، لم تترك رغبة كبيرة في اختيار هذه التعديلات. [101]

من ناحية الانبعاثات، يتمثل التحدي في زيادة درجات حرارة مدخل التوربينات مع خفض درجة حرارة اللهب القصوى في نفس الوقت من أجل تحقيق انبعاثات أكاسيد النيتروجين المنخفضة وتلبية أحدث لوائح الانبعاثات. في مايو 2011، حققت شركة ميتسوبيشي للصناعات الثقيلة درجة حرارة مدخل التوربينات تبلغ 1600 درجة مئوية (2900 درجة فهرنهايت) على توربين غازي بقوة 320 ميجاوات، و460 ميجاوات في تطبيقات توليد الطاقة بالدورة المركبة للتوربينات الغازية حيث تتجاوز الكفاءة الحرارية الإجمالية 60٪. [102] [103]

تم تقديم محامل الرقائق المتوافقة تجاريًا إلى توربينات الغاز في تسعينيات القرن العشرين. ويمكن لهذه المحامل أن تتحمل أكثر من مائة ألف دورة بدء/إيقاف، وقد ألغت الحاجة إلى نظام زيت. وقد مكّن تطبيق الإلكترونيات الدقيقة وتكنولوجيا تبديل الطاقة من تطوير توليد الكهرباء تجاريًا بواسطة توربينات دقيقة للتوزيع ودفع المركبات.

في عام 2013، بدأت شركة جنرال إلكتريك تطوير GE9X بنسبة ضغط 61:1. [104]

المميزات والعيوب

فيما يلي مزايا وعيوب محركات التوربينات الغازية: [105]

تشمل المزايا ما يلي:

  • نسبة القدرة إلى الوزن عالية جدًا مقارنة بالمحركات الترددية.
  • أصغر من معظم المحركات الترددية التي لها نفس تصنيف القدرة.
  • يؤدي الدوران السلس للعمود الرئيسي إلى إحداث اهتزازات أقل بكثير من المحرك الترددي.
  • يؤدي وجود أجزاء متحركة أقل من المحركات الترددية إلى انخفاض تكاليف الصيانة وزيادة الموثوقية والتوافر طوال عمر الخدمة.
  • موثوقية أكبر، خاصة في التطبيقات التي تتطلب إنتاج طاقة عالية ومستدامة.
  • يتم تبديد الحرارة المهدرة بالكامل تقريبًا في العادم. وينتج عن هذا تيار عادم عالي الحرارة يمكن استخدامه لغلي الماء في دورة مشتركة ، أو لتوليد الطاقة المشتركة .
  • ضغوط الاحتراق القصوى أقل من المحركات الترددية بشكل عام.
  • سرعات عالية للعمود في "وحدات التوربينات الحرة" الأصغر حجمًا، على الرغم من أن التوربينات الغازية الأكبر حجمًا المستخدمة في توليد الطاقة تعمل بسرعات متزامنة.
  • انخفاض تكلفة واستهلاك زيت التشحيم.
  • يمكن تشغيلها على مجموعة واسعة من الوقود.
  • انبعاثات سامة منخفضة للغاية من أول أكسيد الكربون والهيدروكربون بسبب الهواء الزائد والاحتراق الكامل وعدم "إطفاء" اللهب على الأسطح الباردة.

تشمل العيوب ما يلي:

  • يمكن أن تكون تكاليف المحرك الأساسي مرتفعة بسبب استخدام مواد غريبة، وخاصة في التطبيقات التي تتطلب موثوقية عالية (على سبيل المثال دفع الطائرات)
  • أقل كفاءة من المحركات الترددية عند سرعة الخمول.
  • بدء التشغيل أطول من المحركات الترددية.
  • أقل استجابة للتغيرات في الطلب على الطاقة مقارنة بالمحركات الترددية.
  • قد يكون من الصعب كبت صوت الأنين المميز. كما يمكن أن يصدر العادم (خاصة في المحركات النفاثة) صوت هدير مميز.

الشركات المصنعة الكبرى

الاختبار

تُستخدم أكواد الاختبار البريطانية والألمانية وغيرها من أكواد الاختبار الوطنية والدولية لتوحيد الإجراءات والتعريفات المستخدمة لاختبار توربينات الغاز. يعد اختيار كود الاختبار الذي سيتم استخدامه بمثابة اتفاق بين المشتري والشركة المصنعة، وله بعض الأهمية لتصميم التوربين والأنظمة المرتبطة به. في الولايات المتحدة، أنتجت ASME العديد من أكواد اختبار الأداء على توربينات الغاز. يتضمن ذلك ASME PTC 22–2014. اكتسبت أكواد اختبار الأداء ASME هذه اعترافًا وقبولًا دوليًا لاختبار توربينات الغاز. السمة الأكثر أهمية وتميزًا لأكواد اختبار أداء ASME، بما في ذلك PTC 22، هي أن عدم اليقين في اختبار القياس يشير إلى جودة الاختبار ولا ينبغي استخدامه كتسامح تجاري.

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ Wragg, David W. (1973). A Dictionary of Aviation (first ed.). Osprey. ص 141. ISBN 9780850451634.
  2. ^ سونتاغ ، ريتشارد إي. بورجناكي، كلاوس (2006). مقدمة في الديناميكا الحرارية الهندسية (الطبعة الثانية). جون وايلي. رقم ISBN 9780471737599.
  3. ^ abc Eckardt, Dietrich (2014). "3.2 المحاولات المبكرة مع مبدأ التوربينات الغازية". Gas Turbine Powerhouse . Oldenbourg Verlag Munchen. ISBN 9783486735710.
  4. ^ Zhang, B. (14 ديسمبر 2014). Lu, Yongxiang (محرر). A History of Chinese Science and Technology: Volume 3. Springer Berlin Heidelberg. ص. 308-310. ISBN 978-3662441626.
  5. ^ "مختبر توربينات الغاز التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا". Web.mit.edu. 27 أغسطس 1939. تم الاسترجاع في 13 أغسطس 2012 .
  6. ^ براءة اختراع بريطانية رقم 1833 – الحصول على قوة دافعة وتطبيقها، وما إلى ذلك. طريقة رفع الهواء القابل للاشتعال لأغراض الحصول على الحركة وتسهيل العمليات المعدنية
  7. ^ "التاريخ – السير الذاتية، المعالم، براءات الاختراع". ASME. 10 مارس 1905. تم الاسترجاع في 13 أغسطس 2012 .
  8. ^ ab Leyes، ص 231-232.
  9. ^ باكن، لارس إي وآخرون، ص 83-88. "الذكرى المئوية لأول توربين غازي ينتج طاقة صافية: تكريم لإجيديوس إيلينج". الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين. 2004
  10. ^ إيكاردت ، ديتريش (2022). جيت ويب . سبرينغر. ص. 27. رقم ISBN 9783658385309.
  11. ^ أرمسترونج، ف. و. (2020). "فارنبورو وبدايات الدفع التوربيني الغازي" (PDF) . مجلة تاريخ الطيران . الجمعية الملكية للطيران.
  12. ^ "مرحبًا بكم في موقع فرانك ويتل الإلكتروني". www.frankwhittle.co.uk . مؤرشف من الأصل في 13 فبراير 2012 . تم الاسترجاع في 22 أكتوبر 2016 .
  13. ^ كريث، فرانك، محرر (1998). دليل CRC للهندسة الميكانيكية (الطبعة الثانية). الولايات المتحدة: مطبعة CRC. ص 222. رقم ISBN 978-0-8493-9418-8.
  14. ^ "مجلة جامعة بوكوم "إن تاتش 2005"، ص 5" (PDF) . مؤرشف من الأصل (PDF) في 13 مارس 2012. استرجاع 13 أغسطس 2012 .
  15. ^ برون، كلاوس؛ كورتز، راينر (2019). مقدمة إلى نظرية توربينات الغاز (الطبعة الرابعة). شركة توربينات الطاقة الشمسية. ص. 15. رقم ISBN 978-0-578-48386-3.
  16. ^ جون جولي. 1996. "الطائرة النفاثة: فرانك ويتل واختراع المحرك النفاث". ISBN 978-1-907472-00-8 
  17. ^ Eckardt, D. and Rufli, P. "Advanced Gas Turbine Technology – ABB/ BBC Historical Firsts", ASME J. Eng. Gas Turb. Power, 2002, p. 124, 542–549
  18. ^ إيكاردت، ديتريش (2022). "تطورات المحركات النفاثة التوربينية المبكرة في الولايات المتحدة ودول أخرى". Jet Web . فيسبادن، ألمانيا: سبرينغر. ص. 399. ISBN 978-3-658-38531-6.
  19. ^ جيفارد، هيرميون (10 أكتوبر 2016). صناعة المحركات النفاثة في الحرب العالمية الثانية: بريطانيا وألمانيا والولايات المتحدة. مطبعة جامعة شيكاغو. رقم ISBN 978-0-226-38859-5.
  20. ^ Eckardt, D. "Gas Turbine Powerhouse". 2014. ISBN 978-3-11-035962-6 
  21. ^ "التقدم المحرز في الدفع بعد الحرب". صحيفة التايمز . 15 يونيو 1953. ص 20. تم الاسترجاع في 8 يناير 2021 .
  22. ^ نون، روبرت هـ (25 فبراير 1977). توربينات الغاز البحرية - المملكة المتحدة تقدم دراسة حالة في التطوير التكنولوجي (PDF) (تقرير). مكتب البحوث البحرية بالولايات المتحدة. ص. 5. مؤرشف من الأصل (PDF) في 19 أبريل 2021.
  23. ^ Langston, Lee S. (6 فبراير 2017). "كل شفرة عبارة عن بلورة واحدة". American Scientist . تم الاسترجاع في 25 يناير 2019 .
  24. ^ هادا، ساتوشي؛ وآخرون. "نتائج اختبار أول توربين غازي من سلسلة J بقوة 1600 سي في العالم" (PDF) . مؤرشف من الأصل (PDF) في 16 أكتوبر 2015. تم الاسترجاع في 15 أكتوبر 2015 .
  25. ^ "توربينات الغاز تكسر حاجز الكفاءة بنسبة 60%". توليد الطاقة المشترك وإنتاج الطاقة في الموقع . 5 يناير 2010. مؤرشف من الأصل في 30 سبتمبر 2013.
  26. ^ abcdefghijk 8083 دليل فني صيانة الطيران - وحدة توليد الطاقة المجلد 1 (PDF) . الولايات المتحدة الأمريكية: إدارة الطيران الفيدرالية. 2018. ISBN 978-0983865810.
  27. ^ abc A&P Powerplant Textbook (الطبعة الثالثة). Jeppeson. 2011. ISBN 978-0884873389.
  28. ^ Waumans, T.; Vleugels, P.; Peirs, J.; Al-Bender, F.; Reynaerts, D. (2006). Rotordynamic behavior of a micro-turbine rotor on air bears: modelling techniques and experimental verified, p. 182 (PDF) . ISMA. International Conference on Noise and Vibration Engineering. مؤرشف من الأصل (PDF) في 25 فبراير 2013 . تم الاسترجاع في 7 يناير 2013 .
  29. ^ كريستوفر، جون. سباق طائرات هتلر إكس (ذا ميل، غلوسترشاير: دار نشر هيستوري، 2013)، ص 74.
  30. ^ كريستوفر، ص75.
  31. ^ ناليبا، كرزيستوف؛ بيتكيويتز2، باويل؛ Żywica، Grzegorz (نوفمبر 2009). “تطوير تكنولوجيا تحمل الرقائق” (PDF) . العلوم التقنية . 12 : 229-240. دوى :10.2478/v10022-009-0019-2 (غير نشط في 1 سبتمبر 2024). S2CID  44838086 . تم الاسترجاع في 1 مارس 2022 .{{cite journal}}: CS1 maint: DOI inactive as of September 2024 (link) CS1 maint: numeric names: authors list (link)
  32. ^ أجراوال، جيري إل. (2 يونيو 1997). تكنولوجيا المحامل الهوائية/الغازية - نظرة عامة. مؤتمر ومعرض ASME 1997 الدولي للتوربينات الغازية ومحركات الطائرات. ص. V001T04A006. doi :10.1115/97-GT-347. ISBN 978-0-7918-7868-2تم الاسترجاع بتاريخ 23 يوليو 2018 .
  33. ^ Hazel, Brian; Rigney, Joe; Gorman, Mark; Boutwell, Brett; Darolia, Ram (2008). "تطوير طلاء رابط محسّن لتعزيز متانة التوربينات". Superalloys 2008 (الندوة الدولية الحادية عشرة) . Superalloys. الولايات المتحدة: جمعية المعادن والفلزات والمواد. ص 753-760. doi : 10.7449/2008/Superalloys_2008_753_760 . ISBN 978-0-87339-728-5.
  34. ^ "طلاءات لشفرات التوربينات". www.phase-trans.msm.cam.ac.uk .
  35. ^ AW James et al. "التوربينات الغازية: ظروف التشغيل والمكونات ومتطلبات المواد"
  36. ^ تامارين، ي. الطلاءات الواقية لشفرات التوربينات. 2002. ASM International. ص 3-5
  37. ^ أ. نوفوتنيك "سبائك فائقة تعتمد على النيكل"
  38. ^ Latief, FH; Kakehi, K. (2013) "تأثيرات محتوى Re والتوجيه البلوري على سلوك الزحف لسبائك فائقة أحادية البلورة قائمة على النيكل ومؤكسدة بالألمنيوم". Materials & Design 49: 485–492
  39. ^ كارون ب.، خان ت. "تطور السبائك الفائقة القائمة على النيكل لتطبيقات شفرات توربينات الغاز أحادية البلورة"
  40. ^ ديك، إريك (2015). "توربينات الغاز الدافعة". أساسيات الآلات التوربينية . 109 .
  41. ^ ab Robb, Drew (1 ديسمبر 2017). "توربينات الغاز المشتقة من الطائرات". مجلة Turbomachinery International . تم الاسترجاع في 26 يونيو 2020 .
  42. ^ سميث، آر بي (1996). توليد الطاقة باستخدام توربينات الغاز عالية الكفاءة المشتقة من الهواء . المؤتمر الدولي حول الفرص والتقدم في توليد الطاقة الكهربائية الدولية (المؤتمر رقم 419). دورهام، المملكة المتحدة. ص 104-110. doi :10.1049/cp:19960128.
  43. ^ "Vulcan APU startup". مؤرشف من الأصل (فيديو) في 13 أبريل 2013.
  44. ^ "Bristol Siddeley Proteus". متحف الطاقة الداخلية للنار. 1999. مؤرشف من الأصل في 18 يناير 2009.
  45. ^ "Jet Racer". Scrapheap Challenge . الموسم 6. المملكة المتحدة. 2003. تم الاسترجاع في 13 مارس 2016 .
  46. ^ abcd Schreckling, Kurt (1994). Gas Turbines for Model Aircraft . Traplet Publications. ISBN 978-0-9510589-1-6.
  47. ^ كامبس ، توماس (2005). نماذج المحركات النفاثة . منشورات التابلت. رقم ISBN 978-1-900371-91-9.
  48. ^ Langston, Lee S. (يوليو 2012). "الكفاءة بالأرقام". مؤرشف من الأصل في 7 فبراير 2013.
  49. ^ كيلنر، توماس (17 يونيو 2016). "إليك السبب وراء استمرار أحدث أرقام غينيس القياسية في إبقاء فرنسا مضاءة لفترة طويلة بعد رحيل مشجعي كرة القدم" (بيان صحفي). جنرال إلكتريك . مؤرشف من الأصل في 16 يونيو 2017. تم الاسترجاع في 21 يونيو 2016 .
  50. ^ "تكنولوجيا HA متاحة الآن بكفاءة 64 بالمائة، وهي الأولى في الصناعة" (بيان صحفي). GE Power. 4 ديسمبر 2017.
  51. ^ "توربين الغاز HA من GE يحقق ثاني رقم قياسي عالمي للكفاءة" (بيان صحفي). GE Power. 27 مارس 2018.
  52. ^ Ratliff, Phil; Garbett, Paul; Fischer, Willibald (September 2007). "The New Siemens Gas Turbine SGT5-8000H for More Customer Benefit" (PDF) . VGB PowerTech . Siemens Power Generation. مؤرشف من الأصل (PDF) في 13 أغسطس 2011 . تم الاسترجاع في 17 يوليو 2010 .
  53. ^ كيبهارت، بارني إل. (22 ديسمبر 2016). "التوربينات الدقيقة". دليل تصميم المباني بالكامل . المعهد الوطني لعلوم البناء.
  54. ^ "تاريخ مركبات توربينات الغاز التابعة لشركة كرايسلر" نُشر بواسطة قسم الهندسة عام 1979
  55. ^ "Chrysler Corp., Exner Concept Cars 1940 to 1961" بدون تاريخ، تم استرجاعه في 11 مايو 2008.
  56. ^ "أخبار". Bladon Micro Turbine . مؤرشف من الأصل في 13 مارس 2012.
  57. ^ "توربينات الغاز للسيارات". مجلة العلوم الشعبية . 146 (8): 121. مايو 1946. تم الاسترجاع في 13 مارس 2016 .
  58. ^ بوبيت، مالكولم (2007) [1994]. “III – توربينات الغاز وعصر الطائرات النفاثة”. سلسلة روفر P4 (طبعة منقحة). دورشيستر، المملكة المتحدة: فيلوس للنشر. ص 84-87. رقم ISBN 978-1-903706-57-2تم الاسترجاع بتاريخ 17 أكتوبر 2014 .
  59. ^ Depreux, Stephane (فبراير 2005). "Rétromobile 2005". Classics.com. مؤرشف من الأصل في 16 ديسمبر 2018.
  60. ^ "Gas Turbine Auto". Popular Mechanics . 101 (3): 90. مارس 1954.
  61. ^ Turunen, WA; Collman, JS (1966). "محرك توربينات الغاز GT-309 من إنتاج شركة جنرال موتورز للأبحاث". المعاملات . سلسلة الأوراق الفنية لجمعية مهندسي السيارات. 74. جمعية هندسة السيارات: 357–377. doi :10.4271/650714. JSTOR  44554219.
  62. ^ "توربو بليموث يهدد مستقبل المعيار". العلوم الشعبية . 165 (1): 102. يوليو 1954. تم الاسترجاع في 13 مارس 2016 .
  63. ^ "محركات وسيارات توربينية من إنتاج شركة كرايسلر". Allpar.com . تم الاسترجاع في 13 مارس 2016 .
  64. ^ "سيارة توربو إيطالية تصل سرعتها إلى 175 ميلاً في الساعة" Popular Mechanics . 165 (1): 120. يوليو 1954. تم الاسترجاع في 13 مارس 2016 .
  65. ^ هولديرث، بيتر (24 مارس 2021). "لقد وجدنا شاحنة فورد العملاقة ذات المحرك التوربيني "بيج ريد" والتي فقدت منذ عقود". ذا درايف . الولايات المتحدة . تم الاسترجاع في 27 مارس 2021 .
  66. ^ شاحنة توربينية غازية تجريبية "Big Red" 1964 معرض نيويورك العالمي XD10344. شركة فورد للسيارات. 1966. مؤرشف من الأصل في 30 أكتوبر 2021. تم الاسترجاع في 4 سبتمبر 2020 - عبر YouTube.
  67. ^ هولديرث، بيتر (19 أغسطس 2020). "شاحنة فورد العملاقة التوربينية "بيج ريد" ضاعت في مكان ما في جنوب شرق أمريكا". ذا درايف . الولايات المتحدة . تم الاسترجاع في 21 أغسطس 2020 .
  68. ^ Dnistran, Iulian (20 أبريل 2021). "قصة Turbo Titan - شاحنة توربينات الغاز المفقودة منذ فترة طويلة من شركة Chevy". TopSpeed ​​. تم الاسترجاع في 12 سبتمبر 2022 .
  69. ^ ليندن، لورانس هـ.؛ كومار، سوبرامانيام؛ صامويلسون، بول ر. (ديسمبر 1977). قضايا في الأبحاث المدعومة فيدراليًا حول أنظمة الطاقة المتقدمة للسيارات . قسم أبحاث وتحليل السياسات، مؤسسة العلوم الوطنية. ص. 49. hdl :1721.1/31259.
  70. ^ ليندن، صفحة 53.
  71. ^ Verrelli, LD; Andary, CJ (مايو 1972). "تحليل انبعاثات العادم لتوربين الغاز البحثي Williams AMC Hornet". خدمة المعلومات الفنية الوطنية . OSTI  5038506. PB218687.
  72. ^ نورباي، جان ب. (مارس 1971). "توربين غازي صغير بقوة 80 حصانًا لتشغيل سيارة صغيرة". مجلة العلوم الشعبية . 198 (3): 34. تم الاسترجاع في 13 مارس 2016 .
  73. ^ لودفيجسن، كارل (نوفمبر 1971). "توربينات ويليامز تسلك الطريق". مجلة موتور تريند . 23 (11).
  74. ^ نورباي، جان ب.؛ دون، جيم (سبتمبر 1973). "سيارة توربينات الغاز: الآن أو أبدًا". مجلة العلوم الشعبية . 302 (3): 59.
  75. ^ روي، ريكس (2 يناير 2009). "الفحم في جوربك؟ قم بتزويد الكاديلاك بالوقود!". صحيفة نيويورك تايمز .
  76. ^ "كانت هذه السيارة من طراز أولدزموبيل تعمل بمحرك توربيني يعمل بالفحم". 16 يناير 2017.
  77. ^ "صنعت شركة جنرال موتورز سيارة تعمل بالفحم في الثمانينيات". 20 مارس 2018.
  78. ^ "مقالة في Green Car". Greencar.com. 31 أكتوبر 2007. مؤرشف من الأصل في 13 أغسطس 2012. تم الاسترجاع 13 أغسطس 2012 .
  79. ^ Nagy, Chris (1 October 2010). "The Electric Cat: Jaguar C-X75 Concept Supercar". Automoblog.net . تم الاسترجاع في 13 مارس 2016 .
  80. ^ "توربين يقود سيارة سباق متقاعدة". مجلة العلوم الشعبية : 89. يونيو 1955. تم الاسترجاع في 23 يوليو 2018 .
  81. ^ "تاريخ سيارة Howmet TX التوربينية لعام 1968، والتي لا تزال السيارة الوحيدة في العالم التي تعمل بمحرك توربيني والتي فازت بالسباق". تاريخ رياضة السيارات بيت ستو. يونيو 2006. مؤرشف من الأصل في 2 مارس 2008. تم الاسترجاع في 31 يناير 2008 .
  82. ^ بروفي، جيم (2 يونيو 2018). "حافلات محطة الحافلات الكلاسيكية: حافلات النقل الحضري توربو كروزر I وII وIII من جنرال موتورز (GM) - مافريك (توب جان)، حافلتك هنا..." Curbside Classic . تم الاسترجاع في 12 سبتمبر 2022 .
  83. ^ "حافلات هجينة متسلسلة لمشروع النقل العام في بريشيا (إيطاليا)". Draft.fgm-amor.at. مؤرشف من الأصل في 16 مارس 2012. تم الاسترجاع في 13 أغسطس 2012 .
  84. ^ كاي، أنتوني ل. (2002). تطوير المحرك النفاث الألماني والتوربينات الغازية 1930 – 1945. إيرلايف. رقم ISBN 9781840372946.
  85. ^ فليتشر، ديفيد (2017). "توربينات الغاز جاغدتيجر". tankmuseum.org.
  86. ^ Ogorkiewicz, Richard M. (1991). Technology of Tanks. Jane's Information Group. ص. 259. ISBN 9780710605955.
  87. ^ Walsh, Philip P.; Fletcher, Paul (2004). Gas Turbine Performance (الطبعة الثانية). John Wiley and Sons. ص 25. ISBN 978-0-632-06434-2.
  88. ^ "أول توربين غازي بحري، 1947". Scienceandsociety.co.uk. 23 أبريل 2008. تم الاسترجاع في 13 أغسطس 2012 .
  89. ^ "زورق طوربيد من فئة سولوفين، 1965". مؤرشف من الأصل في 15 نوفمبر 2011.
  90. ^ "قارب طوربيد/صواريخ موجهة من فئة Willemoes، 1974". مؤرشف من الأصل في 20 أغسطس 2011.
  91. ^ قارب صاروخي سريع
  92. ^ "موقع مؤرخ خفر السواحل الأمريكي، USCGC Point Thatcher (WPB-82314)" (PDF) . تم الاسترجاع في 13 أغسطس 2012 .
  93. ^ "تشغيل توربينات الغاز البحرية تحت ظروف البحر". مجلة الجمعية الأمريكية للمهندسين البحريين . 66 (2): 457-466. 2009. doi :10.1111/j.1559-3584.1954.tb03976.x.
  94. ^ خيارات الدفع المستقبلية للسفن: استكشاف طرق بديلة لدفع السفن. الأكاديمية الملكية للهندسة، دار الأمير فيليب. 2013. ISBN 9781909327016.
  95. ^ مركز تطوير برنامج التعليم والتدريب البحري، مقدمة إلى توربينات الغاز البحرية (1978)، قيادة دعم التعليم والتدريب البحري، ص 3.
  96. ^ المجلس القومي للبحوث (الولايات المتحدة) الابتكار في الصناعة البحرية (1979) مجلس أبحاث النقل البحري، ص 127-131
  97. ^ "ملخص تاريخي للطائرات النفاثة/الهيدروفويل". بوينج.
  98. ^ "GE – Aviation: GE Goes from Installation to Optimized Reliability for Cruise Ship Gas Turbine Installations". Geae.com. 16 مارس 2004. مؤرشف من الأصل في 16 أبريل 2011. تم الاسترجاع في 13 أغسطس 2012 .
  99. ^ "CFD for Aero Engines" (PDF) . HCL Technologies. أبريل 2011. مؤرشف من الأصل (PDF) في 9 يوليو 2017 . تم الاسترجاع 13 مارس 2016 .
  100. ^ كريستي، ر؛ بيرنز، آي؛ كامينسكي، سي (2013). "استجابة درجة الحرارة للهب المضطرب المختلط مسبقًا: تحديد تجريبي كمي". علوم الاحتراق والتكنولوجيا . 185 : 180-199. doi :10.1080/00102202.2012.714020. S2CID  46039754.
  101. ^ Çengel, Yunus A.; Boles., Michael A. (2011). 9-8. Thermodynamics: An Engineering Approach (الطبعة السابعة). نيويورك: McGraw-Hill. ص 510.
  102. ^ "ميتسوبيشي للصناعات الثقيلة تحقق درجة حرارة مدخل توربين تبلغ 1600 درجة مئوية في اختبار تشغيل توربين غازي من سلسلة "J" الأكثر كفاءة حرارية في العالم". ميتسوبيشي للصناعات الثقيلة. 26 مايو 2011. مؤرشف من الأصل في 13 نوفمبر 2013.
  103. ^ هادا ساتوشي. يوري، ماسانوري؛ مسعدة، جونيتشيرو؛ إيتو، إيساكو؛ تسوكاجوشي ، كيزو (9 يوليو 2013). التطور والاتجاه المستقبلي لتوربينات الغاز ذات الإطار الكبير: توربينات غازية جديدة من الفئة J بدرجة حرارة 1600 درجة مئوية (التقرير الفني). الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين. دوى :10.1115/GT2012-68574 . تم الاسترجاع في 23 ديسمبر 2023 .
  104. ^ Trimble2013-03-22T16:05:00+00:00, Stephen. "تحليل: GE تفتح جهود تطوير مدتها خمس سنوات لمحرك 777X". Flight Global .{{cite web}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)
  105. ^ Brain, Marshall (1 أبريل 2000). "كيف تعمل محركات التوربينات الغازية". Science.howstuffworks.com . تم الاسترجاع في 13 مارس 2016 .

قراءة إضافية

  • وصف توربينات احتراق الغاز الثابتة بما في ذلك الزيت ونظام التحكم في السرعة الزائدة
  • "تكنولوجيا توربينات الغاز للطائرات" بقلم إروين إي. تريجر، ماكجرو هيل، قسم جلينكو، 1979، ISBN 0-07-065158-2 . 
  • "نظرية توربينات الغاز" بقلم إتش آي إتش سارافاناموتو، وجي إف سي روجرز، وإتش كوهين، بيرسون للتعليم، 2001، الطبعة الخامسة، ISBN 0-13-015847-X . 
  • Leyes II, Richard A.; Fleming, William A. (1999). تاريخ محركات الطائرات التوربينية الغازية الصغيرة في أمريكا الشمالية . واشنطن العاصمة: مؤسسة سميثسونيان. ISBN 978-1-56347-332-6.
  • RM "Fred" Klaass وChristopher DellaCorte، "السعي إلى محركات توربينية غازية خالية من الزيت"، أوراق SAE الفنية، رقم 2006-01-3055، متوفرة على موقع sae.org
  • "المحركات النفاثة النموذجية" بقلم توماس كامبس ISBN 0-9510589-9-1 Traplet Publications 
  • محركات الطائرات والتوربينات الغازية ، الطبعة الثانية، بقلم جاك إل. كيربروك، مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، 1992، ISBN 0-262-11162-4 . 
  • "التحقيق الجنائي في حادث توربين الغاز" بقلم جون مولوي، شركة M&M للهندسة
  • "أداء توربينات الغاز، الطبعة الثانية" بقلم فيليب والش وبول فليتشر، وايلي بلاكويل، 2004 ISBN 978-0-632-06434-2 
  • التقنيات المتقدمة لتوربينات الغاز (تقرير). واشنطن العاصمة: مطبعة الأكاديميات الوطنية. 2020. doi :10.17226/25630. ISBN 978-0-309-66422-6.
يوجد في ويكيميديا ​​كومنز وسائط متعددة متعلقة بـ توربينات الغاز .
  • أرماجناك، ألدين ب. (ديسمبر 1939). "عصر جديد في القدرة على تحريك العجلات". مجلة العلوم الشعبية . ص 81.
  • سرعة تكنولوجيا محركات الطائرات النفاثة المدنية
  • مختبر توربينات الغاز التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا محفوظ في 21 يوليو 2010 على موقع واي باك مشين
  • أبحاث التوربينات الدقيقة في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا
  • دليل موارد الطاقة الموزعة في كاليفورنيا – مولدات التوربينات الصغيرة
  • مقدمة عن كيفية عمل توربينات الغاز من موقع "how stuff works.com" محفوظ في 16 يونيو 2008 على موقع Wayback Machine
  • محاكي توربينات الغاز للطائرات للتعلم التفاعلي
  • دليل إلكتروني حول تقنيات توربينات الغاز الثابتة، أعدته وزارة الطاقة الأمريكية. محفوظ في 1 يوليو 2017 على موقع Wayback Machine
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Gas_turbine&oldid=1253441877"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate