Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к роторным двигателям внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение надежности за счет повышения эффективности смазки подвижных деталей двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что на внутриполой оси двигателя жестко укреплены два пропеллерообразных поршня с минимальным зазором между ними и соответствующими головками. Между поршнями к цилиндру прикреплена смазывающая головка с зазором масляной пленки к поршням, форма которой полностью повторяет форму поршня, но имеет отверстия для подвода и отвода смазывающего масла, а центральное отверстие обеспечивает свободное движение внутриполой оси. К торцевой и тыльной сторонам смазывающей головки прикреплены с возможностью вращения два подпружиненных замка, имеющих форму поршней и абсолютно сопрягающихся с поршнями и смазывающей головкой. Замки снабжены отверстиями подвода - отвода масла, а также механизмом включения процесса их подпружинивания с помощью противолежащего от замка поршня, перед его приходом в положение окончания такта. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.
www.findpatent.ru
Несмотря на все старания инженеров и экологов, проблемы загрязнения окружающей среды остаются весьма острыми. При этом речь идет отнюдь не только о химическом загрязнении - выбросах парниковых газов, разливах нефти, складировании радиоактивных отходов и так далее. Не менее остро стоит и проблема акустического загрязнения окружающей среды - прежде всего, шумом самолетов гражданской авиации. Правда, за последние десятилетия авиалайнеры стали несколько тише, зато многократно возросло количество выполняемых ими рейсов. Поэтому инженеры продолжают совершенствовать конструкцию авиационных двигателей, преследуя при этом сразу две цели - снижение уровня шума и уменьшение расхода топлива.Экономичные, но медленные
Если дальние рейсы сегодня обслуживаются исключительно авиалайнерами с турбореактивными двигателями разных конструкций и модификаций, то на более короткие расстояния - скажем, между многими городами Центральной Европы - летают самолеты с турбовинтовыми двигателями. В первом случае речь идет о реактивной тяге, во втором случае тягу создает воздушный винт. Турбовинтовые двигатели обладают одним важным преимуществом: они гораздо экономичнее турбореактивных и расходуют значительно меньше горючего. Но не все так просто, - говорит Эндрю Брэдли (Andrew Bradley), ведущий инженер британской компании Rolls-Royce - одного из крупнейших производителей авиационных двигателей: \"Проблема турбовинтового привода состоит в том, что он работает экономично лишь на малых скоростях полета. А на скоростях выше 700 километров в час это его преимущество сходит на нет\".
Но если турбовинтовой двигатель наиболее эффективен на низких скоростях полета, а турбореактивный - на высоких, то, очевидно, существует некий диапазон скоростей, в котором оптимальным является сочетание этих двух технических решений. В такой конструкции, именуемой винтовентиляторным или турбовинтовентиляторным двигателем, воздушная турбина приводит в движение два соосных пропеллера с узкими серповидными лопастями. \"Главная особенность этих воздушных винтов состоит в том, что они вращаются в противоположных направлениях, - поясняет Эндрю Брэдли. - При этом задний винт как бы устраняет завихрения, вызванные передним винтом, выпрямляет воздушный поток, что существенно повышает экономичность двигателя, в том числе и на высоких скоростях полета\".
Экономичные, но шумные
По расчетам экспертов, такая конструкция позволит сэкономить до 30 процентов горючего. Но ведь сама по себе идея такого двигателя не нова: уже в 70-х и 80-х годах прошлого века в ряде стран проводились соответствующие эксперименты и даже испытательные полеты. Однако сколько-нибудь широкого распространения эти двигатели не получили. Эндрю Брэдли объясняет, почему: \"Уровень шума, производимого тогда этими экспериментальными самолетами, был совершенно неприемлем. Однако с тех пор нам удалось найти технические решения, позволившие существенно снизить уровень шума винтовентиляторных двигателей. Сегодня они даже чуть тише, чем турбореактивные\".
В частности, значительного снижения уровня шума конструкторы смогли добиться за счет оптимизации формы лопастей. \"И все же законы физики не обманешь, - говорит британский инженер. - Нам никогда не удастся сделать винтовентиляторные двигатели такими же тихими, какими турбореактивные двигатели станут уже в ближайшем будущем: там потенциал снижения уровня шума гораздо больше. Поэтому, в конечном счете, нам придется выбирать, что для нас важнее - то ли очень тихие турбореактивные, то ли очень экономичные винтовентиляторные двигатели\".
Обе концепции имеют будущее
Скорее всего, впрочем, развитие получат обе концепции. Так или иначе, идея, которую 20 лет назад сочли недостаточно перспективной, переживает второе рождение. Сегодня британские конструкторы ведут активную разработку этой концепции и проводят испытания прототипов двигателя в аэродинамической трубе. Но это только начало, - заверяет Эндрю Брэдли: \"Следующий шаг - переход от испытаний двигателя к испытаниям самолета с новым двигателем. Это должно произойти не позднее 2016 года. А серийное производство такого самолета должно начаться, по нашим расчетам, лет через 10-15\".Автор: Владимир Фрадкин
newsland.com
www.freepatent.ru
, что приводит к его жесткой работе и недолговечности) двигатель работает жестко, а его детали испытывают повышенные нагрузки, что снижает долговечность двигателя.С целью устранения такого недостатка двигатель имеет скругленые ребра лопастей. За счет этого двигатель имеет плавную траектория движения поршней и растянутый такт воспламенения рабочей смеси, что обеспечивает более мягкую работу пропеллерного ДВС.На фиг.6 внутренние 41 и внешние 42 ребра головок 2 и 3 скруглены с радиусом скругления R. Между ними находится поршень 7, внутренние ребра 43 которого скруглены с радиусом скругления, примерно равному удвоенному R. Причем высота Н хорды скругления внутренних и внешних ребер головок вдвое меньше высоты 2Н хорды скругления внутреннего ребра поршня.Двигатель работает следующим образом. На фиг.6 поршень 7 находится в стадии окончания первого такта левой стороны, в момент начала контакта с криволинейными поверхностями. На него оказывают давление газы от горения рабочей смеси в камере 44 и он совершает вращательно-поступательное движение по плавной траектории, задаваемой опорными поверхностями внутреннего скругленного ребра поршня и скругленной поверхностью внешнего ребра головки 3. Одновременно в камере 45 происходит сжатие рабочей смеси правой стороны и перепускание ее в сжатом состоянии в камеру сгорания 10. Далее поршень достигает точки окончания первого такта (фиг.7), где под действием газов горения в камере сгорания правой стороны, а также с помощью маховика, по плавной траектории, задаваемой формой лопастей головки 3, преодолевает критическую точку окончания-начала такта и переходит в следующий такт. При этом в камеру сгорания правой стороны продолжает постепенно впрыскиваться сжатая рабочая смесь из камеры 45, плавно добавляя мощность газам горения.Таким образом, в результате округления всех ребер лопастей на головках и только внутренних ребер лопастей на поршне, двигатель приобретает растянутый процесс горения рабочей смеси и скругленную траекторию движения поршня. В результате двигатель работает плавно и без стуков.Источники информации1. Бирюков Б.Н. От водяного насоса до квантового ускорителя. - М.: Машиностроение, 1990.2. Харитонов Б.П. Заявка на патент РФ. Пропеллерный двигатель внутреннего сгорания, от 29 января 2002 г., № 2002104305/06. www.freepatent.ru
Современный воздушный винт.
Итак, что такое воздушный винт? Как я уже говорил, это отдельная самостоятельная единица, а точнее целый лопастной агрегат. Он является движителем для аппарата, на котором установлен, то есть превращает мощность двигателя в тягу и, в конечном счете, в движение.
Человек уже давно проявлял внимание к винту. Первые теоретические свидетельства этого имеются еще в рукописях и рисунках Леонардо да Винчи. А практически его впервые применил (для метеорологических приборов) М. В. Ломоносов. Воздушный винт вначале устанавливался на дирижаблях, в последствии и по сегодняшнее время на самолетах и вертолетах при использовании поршневых и турбовинтовых двигателей. Применяется он также и на наземных аппаратах. Это так называемые суда на воздушной подушке, а также аэросани и глиссеры. То есть история его (как и история всей авиации :-)) длинна и увлекательна и еще, похоже, далеко не закончена.
Что касается теории и принципа действия… Хотел начать рисовать векторные диаграммы, а потом передумал :-). Во-первых не тот сайт, а, во-вторых, все это я уже описал здесь, здесь и даже здесь :-). Скажу лишь, что лопасти воздушного винта имеют аэродинамический профиль, и при его вращении в воздушной среде возникает та же картина, как и при движении крыла.
Аэродинамическая сила (картинка из предыдущей статьи :-))
Все те же аэродинамические силы, тот же скос потока, только теперь уже подъемная сила становится тягой винта, заставляющей самолет двигаться вперед.
Есть, конечно, и свои особенности. Ведь воздушный винт (точнее его лопасти) по сравнению с крылом совершает более сложное движение: вращательное плюс поступательное движение вперед. И на самом деле теория воздушного винта достаточно сложна. Однако для принципиального понимания вопроса всего сказанного вполне достаточно. Остановлюсь только на некоторых особенностях.Замечу, кстати, что винты бывают не только тянущие, но и толкающие (такие, между прочим, стояли на самолете братьев Райт).
Пропеллер немецкого дирижабля SL1 (1911) диаметром 4,4 м.
Воздушный винт для траспортного самолета А400М.
Транспортный самолет А400М.
При вращении воздушного винта и одновременном его движении вперед, каждая его точка как бы движется по спирали, а сам винт как бы «ввинчивается в воздух», почти, как винт в гайку или шуруп в дерево. Аналогия очень даже существенная :-). Похоже на резьбу пары «болт –гайка». Каждая резьба имеет такой параметр, как шаг. Чем шаг больше, тем резьба как бы более растянута, и болт в гайку ввинчивается быстрее. Понятие шага существует и для воздушного винта. По сути дела это такое воображаемое расстояние, на которое передвинется вращающийся в воздухе винт при его повороте на один оборот. Для того, чтобы он «ввинчивался» быстрее, нужно, чтобы сила, его тянущая (тяга винта, тот самый аналог подъемной силы), была больше. Или же все, соответственно, наоборот. А этого можно достичь за счет изменения величины аналога угла атаки , который называется углом установки лопасти винта, или попросту шагом винта. Понятие шага винта существует для всех видов воздушных винтов, для самолетов и для вертолетов, и принцип их действия вобщем-то одинаков.
Транспортник Кролевских ВВС Hercules C-4 на стоянке с винтами во флюгерном режиме.
Первые воздушные винты, стоявшие на аэропланах, имели фиксированный шаг. Но дело в том, что любой винт имеет такой параметр, как коэффициент полезного действия, который оценивает эффективность его работы. А она может меняться в зависимости от изменения скорости полета, мощности двигателя, да и лобовое сопротивление винта на это влияет. Вот для того, чтобы сохранить кпд на достаточной высоте была придумана (еще в 30-х года 20 в.) система изменения шага и появились винты изменяемого в полете шага (ВИШ). Теперь, в зависимости от задаваемого летчиком режима полета, шаг винта может меняться. Кроме того обычно существуют еще два специальных режима. Реверсивный – для создания обратной тяги при торможении самолета на земле и флюгерный, который используется при выключении (чаще аварийном) двигателя в полете. Тогда лопасти выставляются «по потоку», чтобы не создавать лишнего сопротивления полету.
Диаметр винта и его шаг – это основные технические параметры воздушного винта. Существует еще такое понятие, как крутка. То есть каждая лопасть по всей длинне слегка закручена. Это делается опять же для того, чтобы при одной и той же мощности лопасть создавала наибольшую тягу.
Американский экспериментальный самолет Bell X-22 с импеллерами 1966 г.
Французский экспериментальный самолет с импеллерами NORD 500 CADET. 1967 г.
1932 г. Италия. Экспериментальный самолет с импеллером "Летающая бочка"
Современные винты вообще достаточно разнообразны по своей конструкции. Количество лопастей может меняться ( в среднем от 2 до 8). Воздушный винт может быть как тянущим, так и толкающим. Винт по- другому еще называется пропеллер. Это устаревшее название и происходит от латинского prōpellere, что значить гнать, толкать вперед. Однако сейчас еще одно слово вошло в употребеление. Это слово импеллер. Оно означает «крыльчатка» и обозвали им определенный тип воздушного винта, заключенного в кольцевую оболочку. Это позволяет повысить эффетивность его работы, снизить потери и увеличить безопасность. Однако такого рода летательные аппараты находятся только лишь в стадии экспериментальной разработки.
Основной скоростной диапазон применения винтов ограничен скоростями 700-750 км/ч. Но даже это достаточно большая скорость и для обеспечения устойчивой и эффективной работы во всем диапазоне применяются различные технические ухищрения. В частности разрабатываются многолопастные винты с саблевидными лопастями, ведется работа над сверхзвуковыми винтами, применяются вышеуказанные импеллеры. Кроме того уже достаточно давно применяются так называемые соосные винты, когда на одной оси вращаются два воздушных винта в различных направлениях. Примером самолета с такими винтами может быть самый быстрый самолет с турбовинтовыми двигателями российский стратегический бомбардировщик ТУ-95. Его скорость (макс.) 920 км/ч.
Стратегический бомбардировщик ТУ-95.
К сожалению, воздушный винт, особенно в сочетании с поршневым двигателем, имеет все-таки ограниченную область применения. Конечно, там, где так необходимы ближнемагистральные самолеты и так называемая авиация общего назначения он себя еще покажет. Но тем не менее соревнование высота-скорость-дальность он вместе со своим спутником поршнеым мотором уже проиграл турбореактивному двигателю. Но об этом в другой статье…
Фотографии кликабельны.
No related posts.
avia-simply.ru
Конструктивно аэромобили являлись сочетанием автомобиля и самолета, но, как и все универсальные средства передвижения, не могли сравниться ни с тем, ни с другим: их свойства шли в ущерб друг другу. Что же касается автомобилей, то «воздушные машины» были намного легче и проще, дешевле в производстве и эффективнее в эксплуатации. На них не было сложных и тяжелых агрегатов, применялись легкие шасси, кузова и простенькие моторы воздушного охлаждения, приводившие воздушный винт.
 |
| Легендарный аэромобиль конструкции француза Марселя Лейя |
Сегодня аэромобилей давно не существует. Объясняется это просто. Их главный недостаток — сильнейший поток воздуха от вращавшегося пропеллера. В движении такой аппарат напоминал взлетавший самолет: сильный ветер сбивал с ног, пыль забивала глаза, сильный шум закладывал уши. И только одно это выносило заманчивой идее смертный приговор. Кроме того, хрупкие аэромобили слишком долго разгонялись, были неустойчивы и с трудом маневрировали на высокой скорости. Всё это и определило их незавидную судьбу: сколь-нибудь серьезные конструкции можно пересчитать по пальцам.
Рождение аэромобилей состоялось в начале ХХ века, когда аэропланы едва отрывались от земли, а первые безлошадные экипажи легко давали обогнать себя пешеходам. Считается, что их истоки ведут к работам американского инженера Эдварда Пеннингтона, который в 1896 году представил легкий мотоцикл с пропеллером. А через 10 лет инженер и гонщик Алессандро Анзани установил его на свой велосипед с моторчиком.
 |
| Аэромобиль для патрулирования пустынных районов Марокко. 1909 год |
Первые аэромобили были чем-то средним между автомобилем и… нет, не самолетом, а ветряной мельницей. Их основой являлось обычное легковое шасси, на котором сзади открыто устанавливали пропеллер с приводом от мотора автомобиля или собственного силового агрегата. Такие машины строили авиаторы, автогонщики и создатели авиамоторов и воздушных винтов, которые испытывали их на отдаленных дорогах.
Один из первых аэромобилей в мае 1911-го построил англичанин Брэдшоу, служивший в компании All-British Engine Company, аббревиатура которой АВС стала названием машины. Она имела простейшее шасси с деревянными обтекателями, на котором сзади стоял испытуемый авиамотор V8 с двухлопастным пропеллером и радиатором, весивший более тонны. При испытаниях на треке она достигала скорости более 100 км/ч.
 |
| Аэромобиль ABC для испытания авиамоторов (фото Hulton Archive) |
В 1912 году авиатор граф де Лессеп на базе обычной легковушки продемонстрировал в Париже аэромобиль Auto-Aero, у которого за задним сиденьем был смонтирован воздушный винт с приводом от мотора шасси. На нем граф совершил пробег в 400 километров, но потом следы этой машины затерялись.
 |
| Аэромобиль Auto-Aero Бертрана де Лессепа (из фондов Beaulieu Museum) |
По такой же схеме свои аэромобили строили французский авиатор Гарбаччо и американский механик Пондер, заявлявший, что его машина достигала скорости 136 км/ч.
 |  |
| Опытная машина Siders конструкции Гарбаччо. 1913 год | Скоростной аэромобиль механика Б. Пондера из Джорджии |
В Америке для участия в автогонках изобретатель Джон Томас представил машину Wind Wagon на 40-сильном легковом шасси Overland с задним вспомогательным пропеллером, который включался в помощь основному силовому агрегату. Ее скорость составляла 85 км/ч.
 |
| Гоночный аэромобиль Wind Wagon для соревнований в Индианаполисе |
В 1920-е годы особое место заняли работы Марселя Лейя (Marcel Leyat), работавшего в своей мастерской близ Дижона. Став летчиком в 1911 году, он попал в аварию и лишился возможности подняться в небо, но умудрился построить собственный самолет, а затем увлекся легкими двухместными машинами, движимыми силой воздушного потока, не задумываясь об их недостатках, практическом или коммерческом значении.
Свой первый простейший аэромобиль Helicocycle изобретатель построил и запатентовал в 1913 году. Он был похож на легкий аэроплан без крыльев и стабилизатора, поставленный на три велосипедных колеса. Где-то в области крыши помещался двухцилиндровый оппозитный авиамотор ABC рабочим объемом около литра и налоговой мощностью 8CV. Спереди по-самолетному без какой-либо защиты стоял воздушный винт, также созданный стараниями Лейя. Через год второй вариант получил пропеллер в защитном кольце с диагональными тросиками, препятствовавшими засасыванию крупных предметов. Эту машину изобретатель предложил военным, но сведений об ее боевых заслугах не сохранилось.
 |  |
| Первый аэромобиль Helicocycle конструкции Марселя Лейя. 1913 год | Второй образец с передним оппозитным авиамотором. 1914 год |
В 1919 году Лейя приступил к выпуску «причесанных» открытых четырехколесных аэромобилей Helica (Элика) для продажи таким же сумасшедшим людям, каким все окружавшие считали его самого. Они оснащались короткими задними крылышками, низким ветровым стеклом, пониженным размещением мотора и передними четырехлопастными винтами.
 |
| Современная копия аэромобиля Helica 1919 года (фото Lane Museum) |
В самом удачном 1921 году Лейя предлагал две улучшенные модели. В деревянном несущем кузове популярной спортивной версии Helica-2Е без дверей, напоминавшим глубокое корыто, два сиденья располагались друг за другом — тандемом. Спереди помещался довоенный мотор V2 в 20 сил. Передние неуправляемые колеса крепились к кузову посредством четвертьэллиптических рессор. Неразрезная задняя ось без подвески поворачивалась целиком вокруг вертикальной оси при помощи двух тросиков, намотанных на шкив рулевой колонки. Барабанные тормоза стояли только на задних колесах и приводились ножной педалью.
 |
| Открытый спортивный аэромобиль Helica-2Е с деревянным кузовом. 1921 год |
 |
| Двухместная Helica-2Е с кузовом в форме аэропланного фюзеляжа (фото автора) |
Более удобные закрытые машины Helica-2Н с двухлопастными винтами в защитных кольцах и двумя фарами снабжались основанием кузовов от открытой версии, которые сверху накрывали легкими колпаками с лобовым и боковыми окошками и двумя дверцами — передней и задней. На них устанавливали двух- и трехцилиндровые моторы Anzani мощностью до 30 л.с.
 |
| Закрытый аэромобиль Лейя Helica-2Н с двухдверным кузовом. 1921 год |
Все версии имели единый размер колесной базы — 3,3 метра. Благодаря использованию специальной хорошо просушенной древесины и легких узлов, они весили всего 250–300 кг и развивали скорость 70–80 км/ч. Средний расход топлива составлял восемь литров на 100 км.
Сохранившиеся до сих пор хрупкие эфемерные сооружения марки Helica выглядят необычными реликтами. При легком прикосновении их деревянные кузова громко скрипят, а весь экипаж начинает раскачиваться на высоком шасси, то ли пытаясь взлететь, то ли готовясь тут же развалиться.
 |
| С 1931 года эта спортивная Элика хранится в парижском Музее искусств и ремесел (фото автора) |
 |
| Крытая Элика 1921 года — постоянный экспонат съездов старинной автотехники (фото автора) |
Через тусклые слюдяные окошки видны два иссохшихся сиденья, багажничек в заостренном «хвосте», неказистые органы управления и круглый руль с привязанными к нему тросиками управления.
 |  |
| Простейшие органы управления и сиденье водителя аэромобиля | Аскетичное место пассажира машины Helica образца 1921 года |
Построив в 1925 году узкоколейную дрезину, Лейя прекратил изготовление своих удивительных сооружений. Лишь через пару лет он испытал приземистый трехколесный гоночный аэромобиль с мотором 8CV, показавший рекордную скорость 171 км/ч.
 |
| Рекордный аэромобиль Helica на французском треке Монлери. 1927 год |
На том подвижническая деятельность Марселя Лейя завершилась, и он вернулся к аэропланам.
В 1921 году французская компания La Traction Aerienne решила поставить выпуск «воздушных автомобилей» Eolia (Эолиа) и Helama (Элама) на промышленную основу. Базовой была модель с закрытым обтекаемым кузовом, весившая 304 кг. В отличие от конструкций Лейя ее оборудовали оппозитным 1,5-литровым мотором, мягкой рессорной подвеской и передними управляемыми колесами. Из-за мизерного спроса в 1926-м фирма прогорела.
 |
| Удобная и комфортная машина фирмы La Traction Aerienne. 1921 год |
В январе 1923-го французский изобретатель Полэн Ратье, экспериментируя с воздушными винтами, построил прототип гоночного аэрокара с сигаровидным корпусом, тормозами на всех колесах и передним воздушным винтом. Для его привода служил авиамотор в 60–70 сил. Масса машины достигала одной тонны, максимальная скорость — 130 км/ч.
 |
| Опытный сигарообразный гоночный аэромобиль француза Ратье. 1923 год |
К другим известным аэромобилям того времени относились элегантная городская машина Adel неизвестного немецкого изобретателя, микроскопический одноместный аэрокар американца Шелдона и легкий «сухопутный истребитель» А. Рассела с декоративными крыльями, стабилизатором и передним пропеллером.
 |
| Сверхлегкий двухместный аэромобиль-такси для Берлина. 1922 год |
 |
| Аэромобиль американца Рассела в облике легкого самолета. 1924 год |
Эту гамму завершал необычный аэромобиль инженера Джорджа МакЛоглина из канадской компании McLaughlin, базировавшийся на шасси американского легкового автомобиля Buick.
 |
| Эффектная канадская машина с шестицилиндровым авиамотором. 1926 год |
Малоизвестно, что в 1926 году, поддавшись модной идее «воздушных аэрокаров», в московском Научном автомоторном институте построили опытную повозку НАМИ-36 с авиационным звездообразным пятицилиндровым мотором для привода пропеллера, смонтированным на деревянной четырехколесной тележке.
 |  |
| Незаконченный проект советского аэромобиля НАМИ-36. 1926 год | Единственное фото венгерской машины авиатора Асбота. 1932 год |
В начале 1930-х аэромобильная эпопея успешно развивалась. В сентябре 1932 года венгерский авиаконструктор Оскар Асбот на специальном низкопрофильном трубчатом шасси собрал машину с обтекаемыми передком с кабиной и задним винтом с приводом от мотоциклетного мотора. История не сохранила каких-либо упоминаний об ее достижениях.
 |
| Копия французского спортивного аэромобиля Helicron (фото Lane Museum) |
Одновременно во Франции на базе легковушки Rosengart был построен спортивный вариант Helicron с передним тяговым винтом и приводом от собственного двухцилиндрового мотора. В память о нем осталась удачная копия с мотором от Citroёn GS, которая хранится в Америке.
 |
| Самый необычный и большой американский аэромобиль. 1932 год |
В декабре 1932-го в США развернулась бурная рекламная кампания самого мощного, крупного и «таинственного» 3,5-метрового аэромобиля с передним пропеллером, закрытым восьмиместным салоном и четырьмя опорными колесами-катками. И только недавно стало известно, что 100-сильную машину разработал и запатентовал инженер E. Юргенс из Детройта. Ее масса составляла 680 кг, максимальная скорость — 130 км/ч.
К середине 1930-х ажиотаж с аэромобилями быстро сошел на нет, и следующая немецкая конструкция с советскими мотором и пропеллером появилась на свет совершенно случайно. Всё началось с макетного образца Schloerwagen вагонной компоновки работы профессора Карла Шлёра. Война забросила его в Ригу, где Шлёр увидел аэросани НКЛ-16 с пятицилиндровым звездообразным мотором и задним толкающим винтом, которые зачем-то сняли, перевезли в Германию и установили на машину Schloerwagen. Следы этой несуразной конструкции утеряны.
 |
| Уникальный конгломерат немецкого автомобиля и советских аэросаней. 1939 год |
В послевоенные времена заслуживал внимания разве что аргентинский Aerocar с задним 170-сильным двигателем Chevrolet, разработанный в 1953 году молодыми энтузиастами Эуженио Гросовичем и Джанфранко Бриччи из Института аэронавтики и механики. Это была солидная спортивная машина с приземистым кузовом, показавшая на испытаниях скорость 264 км/ч. Вполне естественно — она заслужила титул последнего «настоящего» сухопутного аэромобиля.
 |
| Аргентинский скоростной двухместный заднемоторный Aerocar. 1953 год |
Технический прогресс поставил точку на «воздушных машинах» профессиональной разработки. В последующие годы память о них поддерживали лишь самодельные творения энтузиастов разных стран мира, которые создавали для себя оригинальные «игрушки» для передвижения по бездорожью и снегу, для туризма и автогонок.
 |  |
| Аэромобиль-вездеход минского автомеханика Василия Курункова. 1966 год | Самодеятельное творчество из Америки — мощный мотор-пропеллер с кабиной от микролитражки BMW |
Чтобы не завершать статью на пессимистичной ноте, обратим внимание на революционный летающий аэромобиль Pegase конструкции Жерара Дофи из французской фирмы Vaylon, открывший новые способности такой техники. С первого взгляда это обычный автомобиль-багги с 100-сильным двигателем и пропеллером. Главная же его особенность заключается в том, что из разогнавшейся на суше машины выбрасывается планирующий парашют (параплан), позволяющий ей взлететь, перемещаться в воздухе и приземляться в нужном месте. В июне 2017 года новый образец Пегаса пролетел 59 километров над проливом Ла-Манш.
1 / 3
Презентация аэромобиля Pegase на салоне в Париже. 2014 год (фото автора)
2 / 3
Динамический показ аэромобиля-багги Pegase компании Vaylon (фото автора)
3 / 3
Второй вариант машины Vaylon Pegase с кузовной облицовкой. 2016 год (фото автора)
О «настоящих» летающих автомобилях вы узнаете из следующей статьи.
На заглавной фотографии — Скоростной аэромобиль механика Б. Пондера из Джорджии
www.kolesa.ru
Изобретение относится к двигателестроению, а именно к роторным двигателям. Техническим результатом является повышение удельных габаритных и весовых показателей. Сущность изобретения заключается в том, что двигатель состоит из цилиндра, в концах которого установлены две головки с системой газораспределения и с отверстиями по центру, в которых с возможностью вращения установлен коренной вал. Через шлицы в середине вала с ним подвижно соединена внутриполая ось, несущая жестко укрепленный сплошной пропеллерообразный двусторонний поршень, поверхности сплошных лопастей которого абсолютно сопрягаются с пропеллерообразными сплошными поверхностями двух противолежащих головок. Расстояние между головками обеспечивает вращательное и возвратно-поступательное движение поршня между ними. Причем каждая вторая грань противоположных лопастей головок имеет чашевидное углубление, образующее камеру сгорания, соединенную желобом с гранью следующей (по ходу вращения) лопасти. 4 з.п. ф-лы, 22 ил.
Изобретение относится к моторостроению и может быть использовано для изготовления двигателей внутреннего сгорания (ДВС) автомобилей, тракторов, самолетов и т.п.Известны различные типы ДВС: поршневые с шатуном [1], бесшатунные поршневые [2], роторные [3] и роторно-поршневые [4], подобные ДВС по патенту [5] и другие [6].Недостатками некоторых типов ДВС является большие размеры и вес, у других - сложность конструкции, трудности в массовом производстве, малый рабочий ресурс и т.п.Ближайшим к изобретению является ДВС с центральным (относительно системы поршень - цилиндр) расположением коренного вала и с преобразованием поступательного движения поршня во вращательное движение коренного вала через систему роликов и криволинейной направляющей [7].Недостатком ДВС такого типа является большие размеры, сложность конструкции, недолговечность и хрупкость сопряжения поршня через ролики и криволинейную направляющую с коренным валом.Целью изобретения является уменьшение размеров и упрощение конструкции ДВС.Это достигается тем, что двусторонний поршень, соединенный через шлицы с коренным валом, имеет сплошную пропеллерообразную форму, абсолютно сопрягающуюся с такими же сплошными пропеллерообразными внутренними поверхностями головок цилиндра.На фиг.1 представлена схема пропеллерного ДВС, на фиг.2 - пропеллерообразный двусторонний поршень, вид сбоку, на фиг.3 - то же, промежуточный вид, на фиг.4 - то же, вид спереди, на фиг.5 - разворот в ленту одного из концентрических сечений пропеллерного ДВС в момент начала первого такта, на фиг.6 - то же, в середине первого такта, на фиг.7 - то же, конец первого и начало второго такта, на фиг.8 - то же, середина второго такта, на фиг.9 - то же, конец второго и начало третьего такта, на фиг.10 - то же, середина третьего такта, на фиг.11 - то же, конец третьего и начало четвертого такта, на фиг.12 - разворот в ленту одного из концентрических сечений пропеллерного ДВС в момент середины четвертого такта, на фиг.13 - вид сбоку на фрагмент поршня, снабженного канавками под кольца, на фиг.14 - общий вид компрессионного зигзагообразного кольца, на фиг.15 - фрагмент поршня с канавками под кольцо и под компрессионный брусок, на фиг.16 - общий вид компрессионного бруска, на фиг.17 - фрагмент зигзагообразного кольца с проточкой под замок бруска, на фиг.18 - поршень в сборе с внутриполой осью и коренным валом, на фиг.19 -впускной клапан в сборе, на фиг.20 - вид спереди на левую головку цилиндра со вставленными впускными и выпускными клапанами и двумя рычагами. на фиг.21 - вид сзади на газораспределительный диск, на фиг.22 - сопряжение газораспределительного диска с коренным валом через планетарный механизм.На чертежах обозначено: стрелками - впуск топливной смеси и выпуск отработанных газов, точками - сжимаемая рабочая смесь, звездочкой - воспламененная рабочая смесь, двойная линия на фиг.4 - это след на поршне от концентрического сечения двигателя, утолщенная стрелка показывает направление вращения поршня.На фиг.1 в цилиндре 1 укреплены левая 2 и правая 3 головки, по оси которых с возможностью вращения укреплен коренной вал 4, с которым через шлицы 5 подвижно соединена внутриполая ось 6, на которой жестко укреплен двусторонний пропеллерообразный сплошной поршень 7. Головки установлены так, что поршень имеет возможность вращательно-возвратно-поступательного движения с минимальными зазорами между сопрягаемыми сплошными пропеллерообразными поверхностями поршня и головок цилиндра. Высота h (фиг.2) лопастей 8 (фиг.3) постоянна относительно плоскости, проходящей через все ребра 9 (фиг.4) лопастей 8, количество которых больше 1 и теоретически неограниченно. Каждая вторая грань взаимопротивостоящих лопастей головок имеет чашевидное углубление 10 (фиг.5), соединенное желобом 11 со смежной (по ходу вращения поршня) гранью лопасти 8 головки.Двигатель работает следующим образом. Рассмотрим любое концентрическое сечение двигателя (например, сечение по следу на поршне, обозначеному двойной линией на фиг.4), развернутое на плоскость из кольца в ленту.1. На фиг.5 к началу первого такта в половине из всех камер сгорания (образованных чашевидными углублениями 10) левой стороны (головка 2) происходит воспламенение сжатой рабочей смеси, что заставляет переместиться поршень между лопастями левой 2 и правой 3 головок сначала в промежуточное (фиг.6), а затем в конечное положение первого такта (фиг.7). При этом через открывшиеся впускные клапана 12 второй половины рабочих камер левой стороны одновременно происходит всасывание топливной смеси, а также в одной половине рабочих камер 13 правой стороны происходит сжатие рабочей смеси и ее нагнетание по желобам 11 из рабочих камер 13 в камеры сгорания 10, а в оставшихся камерах происходит выпуск отработавших газов через открывшиеся выпускные клапана 14.На фиг.7 к началу второго такта в половине камер сгорания правой стороны происходит воспламенение сжатой рабочей смеси, что заставляет переместиться поршень сначала в промежуточное (фиг.8), а затем в конечное положение второго такта (фиг.9). При этом одновременно через открывшиеся впускные клапана второй половины рабочих камер правой стороны происходит всасывание топливной смеси, а также в одной половине рабочих камер левой стороны происходит сжатие рабочей смеси и ее нагнетание по желобам из рабочих камер в камеры сгорания, а в оставшихся рабочих камерах происходит выпуск отработавших газов через открывшиеся выпускные клапана.На фиг.9 к началу третьего такта в половине камер сгорания левой стороны происходит воспламенение сжатой рабочей смеси, что заставляет переместиться поршень сначала в промежуточное (фиг.10), а затем в конечное положение третьего такта (фиг.11). При этом одновременно через открывшиеся впускные клапана второй половины рабочих камер левой стороны происходит всасывание топливной смеси, а также в одной половине рабочих камер правой стороны происходит сжатие рабочей смеси и ее нагнетание по желобам из рабочих камер в камеры сгорания, а в оставшихся камерах происходит выпуск отработавших газов через открывшиеся выпускные клапана.На фиг.11 к началу четвертого такта в половине камер сгорания правой стороны происходит воспламенение сжатой рабочей смеси, что заставляет переместиться поршень сначала в промежуточное (фиг.12), а затем в конечное положение четвертого такта, подобное начальному положению первого такта (фиг.5). При этом одновременно через открывшиеся впускные клапана второй половины рабочих камер правой стороны происходит всасывание топливной смеси, а также в одной половине рабочих камер левой стороны происходит сжатие топливной смеси и ее нагнетание по желобам из рабочих камер в камеры сгорания, а в оставшихся камерах происходит выпуск отработавших газов через открывшиеся выпускные клапана.Таким образом, в каждой камере происходят все четыре такта рабочего цикла, а поршень 7 на фиг.1 совершает вращательно-возвратно-поступательное движение между головками 2 и 3, при этом через шлицевое соединение придает коренному валу 4 вращательное движение, причем за один такт вал проворачивается на часть полного оборота, кратную половине количества лопастей.В изобретении используется меньшее количество деталей и узлов, чем в любом из современных четырехтактных ДВС, и компоновка деталей такова, что все свободное пространство используется только функционально, в отличие от любых других ДВС, где обязательно есть пространства, занятые просто воздухом. Поэтому пропеллерный ДВС имеет более простую конструкцию и меньшие габариты и вес.2. При работе двигателя по пункту 1 из-за неплотности между поршнем и стенкой цилиндра обязательно происходит сообщение между рабочими камерами левой и правой стороны, а это нарушает работу двигателя.С целью обеспечения компрессии и изоляции рабочих камер левой и правой стороны поршня 7 друг от друга, поршень снабжен канавками 15 (фиг.13), в которые установлен набор подпружиненных компрессионных и маслосъемных колец (фиг.14), зигзагообразная форма которых в сжатом состоянии абсолютно повторяет форму боковой поверхности поршня, а диаметр сжатых с функциональным зазором и замком 16 колец равен внутреннему диаметру цилиндра 1.При движении поршня кольца за счет пружинных свойств прилегают к внутренней стенке цилиндра, чем обеспечивают компрессию и изоляцию рабочих камер левой и правой стороны поршня друг от друга.3. При работе двигателя по пункту 2 из-за неплотности между гранями лопастей поршня и головки, а также из-за неплотностей в центрально-осевой части двигателя обязательно происходит сообщение между смежными (через ребро лопасти) камерами, а это нарушает работу двигателя.С целью обеспечения компрессии и изоляции соседних камер друг от друга поршень снабжен канавками (фиг.15) по ребрам лопастей, продолжеными по кратчайшему пути до канавки 15 компрессионных колец. В реберные канавки вставлены подпружиненные Г-образные бруски (фиг.16), имеющие замки 17 для подвижного соединения с компрессионным кольцом. Соответственно, компрессионные кольца имеют ответный паз 18 (фиг.17) в области сопряжения с компрессионным бруском, образуя при этом систему обеспечения изоляции и компрессии между смежными камерами.С целью обеспечения компрессии и изоляции рабочих камер друг от друга в центрально-осевой части двигателя внутриполая ось 6, сопряженная шлицами с коренным валом 4, снабжена набором зигзагообразных компрессионных и маслосъемных колец 19 (фиг.18), установленных по наружному диаметру, на расстоянии от ребер поршня большим, чем h, в зонах подвижного сопряжения внутриполой оси с центральными отверстиями головок цилиндра. Кроме того, по краю внутренней поверхности центрального отверстия в головке, в месте сопряжения головка - поршень - внутриполая ось, установлено дополнительное зигзагообразное обратноподпружиненное компрессионное кольцо (подобное кольцу на фиг.14), с которым контактирует Г-образный брусок.При движении поршня подпружиненные бруски прилегают к поверхностям головок и к стенкам цилиндра, тем самым обеспечивают компрессию и изоляцию друг от друга смежных рабочих камер, а при перемещении внутриполой оси (с поршнем) внутри центрального отверстия головки (в малом цилиндре) зигзагообразные кольца прилегают одни соответственно к внутренней поверхности малого цилиндра, другие - к наружной поверхности внутриполой оси и к кончикам брусков, и тем самым обеспечивают компрессию и изоляцию в центрально-осевой части двигателя.4. Для изолирования смежных (через ребро лопасти) камер в ДВС по пункту 2, необходима система компрессионных колец и брусков (фиг.15 - 17), что усложняет двигатель и представляет сложную для изготовления конструкцию, а тем более затруднено изготовление зигзагообразного, обратноподпружиненного компрессионного кольца в теле головок цилиндра.С целью упрощения конструкции за счет устранения самой причины, по которой двигатель усложняется, а именно за счет устранения необходимости изолирования друг от друга смежных через ребро лопасти камер, в двигателе по пункту 2 установлена такая система газораспределения, что во всех рабочих камерах левой стороны происходит один и тот же такт, например сжатие. Соответственно в камерах правой стороны также происходит один и тот же такт, например всасывание, и двигатель является первым блоком блочного пропеллерного двигателя, в котором все блоки согласованно сопряжены через вращение единого рабочего вала, и, соответственно, в одном из этих блоков происходит такт воспламенения рабочей смеси во всех камерах правой стороны (что приводит во вращение в том числе и коренной вал первого блока), а в рабочих камерах левой стороны - такт выхлопа.В таком двигателе нет необходимости изолировать смежные (через ребро лопасти) камеры одной стороны друг от друга, что приводит к упрощению конструкции за счет отсутствия канавок, компрессионных брусков и обратноподпружиненного, зигзагообразного кольца по пункту 3.5. Для нормальной работы двигателя необходим механизм газораспределения, обеспечивающий подвод топливной смеси в соответствующую рабочую камеру и отвод выхлопных газов из соответствующей рабочей камеры.С этой целью в каждой головке установлены комплекты впускных и выпускных, подпружиненных через тарелки и сухарики клапанов, на которые через регулируемые рычаги 20 оказывают давление кулачки 21 [8] (фиг.19). Верхние оконечности впускных 22 и выпускных 23 клапанов образуют два концентрических кольца, отдельно для каждого вида клапанов (фиг.20), перпендикулярно которым расположены оси вращения 24 рычагов 20 рядом с каждым клапаном. Кулачки впускных 25 и выпускных 26 клапанов образуют на диске два отдельных кольца (фиг.21), идентичных кольцам на фиг.20, а диск через планетарный механизм 27 сопряжен с коренным валом (фиг.22). Коэффициент передачи планетарного механизма равен 0,5.Таким образом, при правильном расположении кулачков на диске каждой головки в двигателе обеспечивается нормальное газораспределение.Источники информации1. Марчук О.Н. Устройство двигателей внутреннего сгорания. Киев: Вища Школа, 1975.2. Баландин С.С. Бесшатунные двигатели внутреннего сгорания. М.: Машиностроение, 1972.3. Ястржембский В. Вот это кажется переворот. Знание-сила, 1964, N 7, с.26-27.4. Маджуга Г.С. Роторно-поршневые двигатели внутреннего сгорания. М.: Знание, 1964.5. Патент США N 4480528, кл. F 01 B 3/04, 1984.6. Бирюков Б.Н. От водяного насоса до квантового ускорителя. М.: Машиностроение, 1990.7. Патент РФ N 2145666, кл. F 02 B 75/26, 1998.8. Богатырев А.В. и др. Автомобили. М.: Колос, 2001, стр.66.Формула изобретения
1. Двигатель внутреннего сгорания с центральным расположением коренного вала, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, с коренным валом в его середине через шлицы подвижно соединена внутриполая ось, несущая жестко укрепленный сплошной пропеллерообразный двусторонний поршень, поверхности сплошных лопастей которого абсолютно сопрягаются с пропеллерообразными сплошными поверхностями двух противолежащих головок, расстояние между которыми обеспечивает вращательно-возвратно-поступательное движение поршня между головками с минимальными зазорами между ними, причем каждая вторая грань взаимопротивостоящих лопастей головок имеет чашевидное углубление, образующее камеру сгорания, соединенное желобом с гранью следующей (по ходу вращения) лопасти.2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что, с целью устранения сообщения между противолежащими рабочими камерами, снабжен зигзагообразными компрессионными и маслосъемными кольцами, установленными на поршень, форма которых повторяет форму боковой поверхности поршня.3. Двигатель по п.2, отличающийся тем, что, с целью устранения сообщения между смежными рабочими камерами, снабжен Г-образными подпружиненными брусками, установленными по ребрам лопастей поршня и подвижно сопряженными с его компрессионными зигзагообразными кольцами, также снабжен компрессионными и маслосъемными кольцами, установленными на внешней поверхности внутриполой оси на расстоянии от ребер поршня больше, чем высота выпуклости лопастей, а центральное отверстие головок снабжено обратно подпружиненными зигзагообразными компрессионными кольцами, по краю отверстия, в зоне сопряжения головка - поршень - внутриполая ось.4. Двигатель по п.2, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, имеет систему газораспределения такую, что во всех смежных рабочих камерах происходит одновременно один и тот же такт рабочего цикла, а в противолежащих, смежных между собой рабочих камерах, происходит одновременно другой такт рабочего цикла.5. Двигатель по п.4, отличающийся тем, что, кроме прочего, имеет на каждой грани головок подпружиненные через тарелки и сухарики соответственно впускные и выпускные клапана, приводимые в движение кулачками через регулируемые рычаги, отличающийся тем, что кулачки расположены на диске, по двум концентрическим окружностям образуя кольцо соответственно впускных и кольцо выпускных клапанов, который через планетарный механизм установлен на левом и правом конце коренного вала, причем передаточное число планетарного механизма равно 0,5, а количество кулачков по каждому кольцу равно количеству лопастей поршня.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22www.findpatent.ru
