М-2 (двигатель) — У этого термина существуют и другие значения, см. M2. М 2 Производитель: ГАЗ №2 Годы производства: 1919 1927 Тип: 9 цилиндровый звездообразный ротативный четырёхтактный Технические характеристики Объём: 15,07 л Ход поршня: 170 мм Количество… … Википедия
Nieuport N.11 — [1915] Лётно технические характеристики • Двигатель • Авиационное артиллерийское оружие • Авиационные средства поражения • Классификаторы • Факты • Использование в иностранных ВВС • Модификации • Галерея … Военная энциклопедия
Конфигурация двигателя — Три типа двигателей: а однорядный двигатель, b V образный двигатель, с VR двигатель Конфигурация двигателя внутреннего сгорания это инженерный термин, обозначающий расположение главных компонентов поршневого двигателя… … Википедия
Caudron G.3 — [1914] Лётно технические характеристики • Двигатель • Авиационное артиллерийское оружие • Авиационные средства поражения • Классификаторы • Факты • Использование в иностранных ВВС • Модификации • Галерея … Военная энциклопедия
Sopwith Camel — У этого термина существуют и другие значения, см. Sopwith. Sopwith 2F.1 Camel … Википедия
Корню, Поль — Поль Корню Paul Cornu … Википедия
Nieuport N.24bis — [1917] Лётно технические характеристики • Двигатель • Авиационное артиллерийское оружие • Авиационные средства поражения • Классификаторы • Факты • Использование в иностранных ВВС • Модификации • Галерея … Военная энциклопедия
Sopwith 7F.1 «Snipe» — Sopwith 7F.1 «Snipe» [1918] Лётно технические характеристики • Двигатель • Авиационное артиллерийское оружие • Авиационные средства поражения • Классификаторы • Факты • Использование в иностранных ВВС • Модификации • Галерея … Военная энциклопедия
Morane-Saulnier P «Parasol» — Morane Saulnier P «Parasol» [1916] Лётно технические характеристики • Двигатель • Авиационное артиллерийское оружие • Авиационные средства поражения • Классификаторы • Факты • Использование в иностранных ВВС • Модификации • Галерея … Военная энциклопедия
Нестеров, Пётр Николаевич — В Википедии есть статьи о других людях с такой фамилией, см. Нестеров. Пётр Николаевич Нестеров … Википедия
dic.academic.ru
Этот двигатель английской фирмы «Селвуд» из Саутгемптона значительно отличается от других двигателей ротативного типа.
Продольный разрез двигателя1 - впуск топлива; 2 — стационарный вал; 3 — ротор; 4 — выход отработавших газов; 5 — поршень в одном из своих конечных положений; 6 — демонтирующаяся головка цилиндров; 7 — ведомый вал;8 - впускное отверстие; 9 — уплотнение.Продольный разрез двигателя показан на рисунке. Расположенный с левой стороны стационарный вал имеет уступ и в той части, которая входит в центральную камеру, соответственно меньший диаметр. На этом валу сидит наклонная кольцевая деталь (помечена густой штриховкой), имеющая двойной шариковый подшипник, на котором вращается шестилучевая крестовина; последняя связана при помощи шаровых шарниров с шестью дуговыми поршнями. Все это в сборе вращается в плоскости, наклоненной относительно вертикальной оси примерно на десять градусов. Покоящийся на двух конических роликовых подшипниках картер блока цилиндров может при этом вращаться вокруг стационарного вала; расположенный с правой стороны двигателя выходной вал жестко связан с блоком цилиндров.Такое устройство позволяет отдельным цилиндрам вращаться по круговой дуге, благодаря чему весь двигатель при рабочем объеме цилиндров 700 см3 представляет собой очень компактную конструкцию с соответственно небольшим весом. Как видно из рисунка, верхний поршень находится на правом конце своего цилиндра (тоже выполненного дугообразным), в то время как нижний поршень расположен на противоположном конце соответствующего цилиндра. Если повернуть этот узел на пол-оборота, то получается точно такая же картина, однако положение верхнего и нижнего поршней относительно их цилиндров изменится. Благодаря наклонному расположению кольцевой детали и крестовины, верхний поршень описывает при полуобороте от верхнего правого к нижнему левому концу цилиндра половину круговой дуги, в то время как нижний поршень совершает противоположное движение. Поскольку блок цилиндров вращается на своей жесткой оси, а узел крестовина-поршень несколько наклонен, то имеет место некоторое возвратно-поступательное движение поршня относительно соответствующего ему цилиндра.Топливо-воздушная смесь попадает в двигатель под давлением и воспламеняется попеременно у противонаправленных концов каждого отдельного цилиндра. В общей сложности имеются двенадцать камер сгорания, причем сгорание происходит соответственно в двух диаметрально расположенных камерах.Для получения наиболее простой в механическом отношении конструкции, при постройке первого опытного образца двигателя был избран двухтактный цикл работы, хотя возможно осуществить также и четырехтактный процесс.Общая конструктивная концепция нового двигателя исключает использование нижней части поршня для сжатия топлива. Приводимая клиноременной передачей воздуходувка тянет воздух через горизонтальный карбюратор и направляет топливо-воздушную смесь сквозь стационарный вал, через центральную камеру двигателя радиально к впускным каналам, расположенным во внутренних стенках цилиндров. Топливо-воздушная смесь осуществляет одновременно смазку обоих главных подшипников (коническо-роликовых), двойных шариковых подшипников крестовины, а также шарниров, которые в данном случае выполняют задачу поршневых пальцев. Выталкивание сгоревших газов осуществляется через имеющееся с наружной стороны цилиндров выходные отверстия, причем закрывание либо открывание этих каналов осуществляется возвратно-поступательно движущимися поршнями.Воспламенение топливо-воздушной смеси осуществляется двенадцатью, расположенными снаружи по обеим сторонам картера двигателя, запальными свечами. Их внешние отводы отделены маленьким воздушным зазором от стационарного электрода, работающего в качестве распределителя. Момент зажигания регулирует прерыватель, приводной вал которого, имеющий шесть кулачков, вращается с таким же числом оборотов, что и двигатель. На каждые шесть свечей имеется собственная катушка; они расположены по обе стороны двигателя. Выполненный из ковкой стали блок цилиндров состоит из двух половин, которые соединены друг с другом по периферии болтами. Все детали двигателя могут быть изготовлены на обычных серийных станках. Рабочий объем цилиндров двигателя равен 700 см3, диаметр цилиндра 44,75 мм. ход поршня 38,10 мм. Вес опытного образца, который в дальнейшем может быть снижен, составляет 27 кг. Для облегчения монтажа поршни (они выполнены из специального сплава и весят всего по 230 г), состоят из трех частей. Для устранения вращательного движения поршневые кольца удерживаются в пазах. Запуск двигателя осуществляется с помощью ременного шкива.Произведенные испытания опытного образца показали, что без нагрузки мотор равномерно работает на различных режимах оборотов. Были произведены также испытания двигателя под нагрузкой, однако, полученные с помощью тормоза результаты замера мощности не публикуются. В качестве одного из важнейших преимуществ конструкции следует назвать значительно меньший износ поршней и других деталей.Отсутствие кривошипного механизма, маховика, всей системы смазки, системы охлаждения с радиатором и водяной помпой, а также трамблера говорит о больших возможностях, заложенных в конструкции.
Двигатель «Селвуд»1 — стационарный вал; 2 — кольцевой кожух над соединением двух половин блока цилиндров; 3 — электрод высокого напряжения; 4 — выходной (ведомый) вал; 5 — двухрядный шариковый подшипник;6 — крестовина; 7 — электрод высокого напряжения.
wiki.zr.ru
Ротативный двигатель времён Первой мировой войны, мощностью 80 лошадиных сил. По медным трубопроводам топливо-воздушная смесь подаётся от картера к цилиндрам
Ротативный двигатель — звездообразный двигатель воздушного охлаждения, основанный на вращении цилиндров (обычно представленных в нечетном количестве) вместе с картером и воздушным винтом вокруг неподвижного коленчатого вала, закреплённого на моторной раме[1]. Подобные двигатели широко использовались во времена Первой мировой войны и Гражданской войны в России[1]. На протяжении этих войн ротативные двигатели превосходили по мощности на единицу массы двигатели водяного охлаждения, поэтому в основном использовались именно они (в истребителях и самолётах-разведчиках)[2].
Двухрядный ротативный двигатель Конструктивно двигатель представлял собой звезду с нечетным количеством цилиндров (обычно 7 или 9) с последовательным воспламенением в каждом из цилиндров для обеспечения повышенной плавности рабочего процесса. Двигатели с чётным количеством цилиндров, как правило имели схему двойной звезды.
ru-wiki.ru
Ротативные авиационные двигатели «Gnome» (Гном).
Двигатель «Gnome» был один из нескольких популярных роторных двигателей военных самолетов времен Первой Мировой войны. Коленчатый вал этого двигателя крепился к корпусу самолета, в то время как картер и цилиндры вращались вместе с пропеллером. Двигатель уникален тем, что его впускные клапана расположены внутри поршня. Работа данного двигателя осуществляется по всем известному циклу Отто. В каждой заданной точке каждый цилиндр двигателя находится в различной фазе цикла.
Преимущества данного двигателя:-нет необходимости в установке противовесов;-цилиндры постоянно находятся в движении, что создает хорошее воздушной охлаждения, что позволяет избегать системы жидкостного охлаждения;-вращающиеся цилиндры и поршни создают вращающийся момент, что позволяет избегать применение маховика.
Недостатки:-усложняет маневрирование самолета из-за т.н. гироскопического эффекта;-плохая система смазки, поскольку центробежные силы заставляи смазочное масло скапливать на перефирии двигателя. Масло приходилось смешивать с топливом для обеспечения надлежащего смазывания.
В дальнейшем на базе «Gnome» был разработан ротативный двигатель «Gnome Omega», имевший немалое количество модификаций и устанавливавшийся на самые различные самолеты. Известны так же другие массово производившиеся двигатели этой фирмы. Например, «Gnome 7 Lambda» – семицилиндровый, мощностью 80 л.с. и его продолжение «Gnome 14 Lambda-Lambda» (160 л.с.), двухрядный ротативный двигатель с 14-ю цилиндрами.
Фирмы «Societe des Moteurs Gnome» и «Sociеtе des Moteurs Le Rhоne» первоначально соперничали, но потом объединились и с 1915 года уже работали совместно под названием «Sociеtе des Moteurs Gnome et Rhоne».
Двигатель «Gnome» мощностью 70 л.с.
Двигатель «Gnome» мощностью 70 л.с.
Двигатель «Gnome» мощностью 70 л.с. на испытательном стенде.
Двигатель «Gnome» мощностью 70 л.с. на испытательном стенде.
Двигатель «Gnome» мощностью 70 л.с. на испытательном стенде.
Двигатель «Gnome» мощностью 70 л.с. на испытательном стенде.
Двигатель «Gnome» мощностью 50 л.с. Схема 1.
Двигатель «Gnome» мощностью 50 л.с. Схема 2.
Двигатель «Gnome 7 Omega».
Двигатель «Gnome 7 Omega Lambda» на самолете (без капота).
.
.
Список источников:В.Кондратьев. Фронтовые самолеты Первой мировой войны.Журнал «Двигатель» №№ 5-6 за 2000 г.Фотоархив Петра Заики.
xn--80aafy5bs.xn--p1ai
Поршневые биротативные авиационные двигатели АДУ-3 и АДУ-4.
Разработчик: А.Г.Уфимцев Страна: Российская Империя Год постройки: 1912
Анатолий Георгиевич Уфимцев (1880-1936) — один из талантливых русских изобретателей и конструкторов, «поэт в области научной техники», как его называл А.М.Горький.
Родился А.Г.Уфимцев в Курске. В младших классах реального училища он начал заниматься изобретательством и мечтал о двух вещах: разработать и построить летательный аппарат и поставить над домом ветряной двигатель.
Первая идея в то время не могла осуществиться из-за отсутствия достаточно легкого и мощного двигателя. Его нужно было создавать. Но А.Г.Уфимцев был слишком юн, в то же время его молодой и практический ум требовал деятельности, к тому же общественно полезной.
В Курске А.Г.Уфимцев приобщается к революционной деятельности и находит возможность применить свои технические способности. Для нелегальной типографии он изобретает быстропечатающую ротационную машину, а в 1898 году за участие во взрыве известной «чудотворной» Курской иконы был сослан в Сибирь, в Акмолинск. Здесь он жил до амнистии в 1905 году. Вернувшись из ссылки, Анатолий Георгиевич приступает к разработке и постройке оригинальных биротативных авиационных двигателей, у которых коленчатый вал и цилиндры вращаются в противоположные стороны.
Принцип биротативности обеспечивал, во-первых, более интенсивное охлаждение цилиндров как в полете, так и на земле, во-вторых, двухкратное увеличение числа оборотов, а следовательно и мощности, что позволило вдвое уменьшить количество цилиндров и снизить вчетверо центробежные силы, выбрасывающие масло из цилиндров.
В результате двигатели Уфимцева имели большое преимущество перед чисто ротативными двигателями «Gnome», «Le Rhone», «Clerget».
Вращение воздушных винтов в противоположные стороны уничтожало гироскопический момент и эффект закручивания воздуха, тем самым повышая КПД винтов, особенно при больших мощностях. Это изобретение А.Г.Уфимцева нашло применение в будущем. Соосные воздушные винты, вращающиеся в разные стороны, использованы в 1933 году на самолете Макки-Кастольди, на котором был установлен мировой рекорд скорости, а в наше время — на самом мощном двигателе в мире НК-12 конструкции Н.Д.Кузнецова для самолетов Ту-114 и Ан-22 «Антей».
Сначала А.Г.Уфимцев в своей мастерской в Курске построил двухцилиндровый двухтактный авиационный биротативный двигатель с воздушным охлаждением. Один двухлопастной воздушный винт был закреплен на коленчатом валу, а другой — на головках цилиндров. Мощность двигателя оценивалась конструктором в 15-20 л.с. при его массе с винтами около 40 кг. Двигатель был установлен на самолете «Сфероплан-1» конструкции Уфимцева. При испытании было осуществлено несколько пробежек, но взлет не состоялся.
В 1909 году конструктор проектирует четырехцилиндровый биротативный двигатель с воспламенением смеси при высокой степени сжатия в цилиндрах, диаметр которых составлял 90 мм, ход поршня — 120 мм. На это изобретение А.Г.Уфимцев получил патент.
Специального станка для замера мощности биротативного двигателя у конструктора не было. По его расчетам мощность двигателя массой 40 кг могла достигать 35-40 л.с. Для запуска двигателя предполагалось использовать сжатый воздух от баллона на борту самолета.
В Главном инженерном управлении дали отрицательное заключение на этот проект, считая невозможным запуск двигателя сжатым воздухом (в дальнейшем практика развития авиации подтвердила целесообразность воздушного запуска).
Тем не менее А.Г.Уфимцев не оставил намерения осуществить свою идею. Четырехцилиндровый двигатель с самовоспламенением не удовлетворял автора, и в новом проекте была применена электрическая система зажигания топливовоздушной смеси при меньшей степени сжатия.
Получив небольшой кредит от частных лиц, заложив дом и используя все наличные средства, изобретатель построил шести-цилиндровый биротативный двигатель. При этом диаметр цилиндра равнялся 80 мм, ход поршня — 110 мм, частота вращения — 1000 об/мин. Масса двигателя — 50 кг, расчетная мощность — 40 л.с. Изобретатель построил его в своей мастерской в Курске в начале 1910 года на собственные средства. У этого мотора коленчатый вал вращался в одну сторону, а картер в другую. По сравнению с входящими тогда в моду ротативными двигателями данная конструкция позволяла уменьшить нагрузки на подшипники и избавиться от воздействия гироскопического момента.
Этот двигатель А.Г.Уфимцев установил на самолете собственной конструкции «Сфероплан-2», который был построен в 1910 году. Во время испытаний самолет не взлетел из-за передней центровки. Кроме того, после нескольких пробежек двигатель остановился из-за дефектов в системе принудительной смазки. В настоящее время этот двигатель под обозначением АДУ-3 находится в экспозиции Центрального Дома авиации и космонавтики.
В 1912 году А.Г.Уфимцев спроектировал новый шести-цилиндровый двухтактный биротативный двигатель с улучшенной продувкой цилиндров. Были устранены недостатки предыдущих двигателей, существенно изменены параметры и конструкция основных узлов. Диаметр цилиндров составлял 100 мм, ход поршня — 120 мм, частота вращения вала и цилиндров — 1000 об/мин, расчетная мощность — в пределах 65-70 л.с. при массе 58 кг.
Двигатель был построен на Брянском паровозостроительном заводе и получил наименование АДУ-4. Его испытание, доводка не были завершены, завод отказался от производства этого двигателя. Анатолий Георгиевич оставил работы в авиации, так как экспериментальная и производственная базы не позволяли создать надежный биротативный двигатель. К тому же он не получал никакой поддержки со стороны государства. Позже А.Г.Уфимцев занимался разработкой и постройкой двигателей для сельскохозяйственных машин, а затем конструированием ветряных двигателей.
Двигатель АДУ-4 в 1912 году экспонировался на Второй международной воздухоплавательной выставке в Москве. Жюри под председательством профессора Н.Е.Жуковского за интересную идею присудило А.Г.Уфимцеву Большую серебряную медаль.
С 1960 года АДУ-4 экспонируется в музее ВВС и неизменно вызывает интерес у посетителей.
А.Г.Уфимцев у своего первого биротативного двигателя АДУ-3.
Биротативный двигатель АДУ-3 А.Г.Уфимцева на выставке «Крылатый век России».
Биротативный двигатель АДУ-3 А.Г.Уфимцева на выставке «Крылатый век России».
Двигатель АДУ-4 в музее ВВС Монино.
.
.
Список источников:Г.А.Давыдов. Авиационный двигатель А.Г.Уфимцева АДУ-4.Д.Соболев, М.Стребков. К 110-летию журнала «Двигатель». Дореволюционные авиадвигатели в отечественных музеях.
xn--80aafy5bs.xn--p1ai
Изобретение относится к машиностроению, а именно к созданию насосов, компрессоров и двигателей. Технический результат заключается в возможности создания ротативного двигателя внутреннего сгорания со сниженными вибронагруженностью и массогабаритными показателями. Согласно изобретению ротативный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус с опорами, картер, расположенные в опорах валы, которые параллельно смещены относительно друг друга, и цилиндры с поршнями. На одном валу размещены цилиндр с системами и механизмами, обеспечивающими рабочий цикл, а с другим валом связан рычаг, шарнирно соединенный с поршнем. В головке цилиндра выполнены впускной и выпускной клапаны, а картер двигателя может быть выполнен с возможностью совместного вращения с цилиндром. 21 з.п. ф-лы, 18 ил.
Область применения изобретения - машиностроение, а именно создание насосов, компрессоров, двигателей. Преимущественно изобретение направлено на создание двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с двухтактным, четырехтактным и шеститактным циклами.
Известна поршневая машина по патенту РФ №2013566 С1, МПК F01В 13/04, F02B 57/00, опубл. 30.05.1994, где имеется два параллельно смещенных вала, на каждом из которых выполнена пара цилиндров с поршнями, жестко закрепленными на крестовине между собой. Поршни смещаются посредством рычагов. Принципиально это устройство относится к карданной передаче, и смещение валов относительно крестовины создает значительную неравномерность вращения валов и трудноустранимые вибрации.
Известна поршневая машина по патенту РФ №2030593 С1, МПК F01B 13/04, опубл. 10.03.95, где один вал взаимодействует с другим валом, выполненным на крестовине с поршнями через две пары оппозитно расположенных цилиндров. При этом ось вала на крестовине совершает круговые движения, в этом механизме имеется принцип движения карданной передачи, разделенной на две части, неравномерность хода и вибрации также имеют место.
Известна поршневая машина по патенту РФ №2030594 С1, МПК F01B 13/4, опубл. 10.03.95, где, по аналогии с патентом РФ №2030593, имеется два вала, взаимодействующие через поршни и цилиндры, закрепленные жестко на крестовине. Оба устройства имеют одинаковый принцип работы, неравномерность вращения и биения не устраняются.
Известен вариатор скорости авт. свид. СССР №892059, МПК F16H 29/16, опубл. 23.12.81, где имеется два вала, которые параллельно смещены относительно друг друга. На одном валу имеются кулисы с прорезями, на другом рычаги с пальцами. Пальцы при совместном вращении перемещаются в прорезях. При вращении одного из валов второй вал вращается плавно и без вибраций при любых оборотах. Кулисы при вращении будут за каждый оборот равномерно ускоряться и равномерно замедляться. Кулиса в данном случае рассматривается в качестве цилиндра, а рычаг с пальцем в качестве поршня на коленчатом валу. При выполнении одной кулисы жестко на валу и установке маховика на одном из валов осуществляется принцип работы одноцилиндрового ротативного двигателя. Соединением валов с рычагами или валов с кулисами последовательно или параллельно с изменением направления вращения на противоположные с поворотом на 180° осуществляется принцип работы двухцилиндрового ротативного двигателя, маховик в этом случае не нужен. При этом, выполнив валы (или вал) подвижными в радиальном направлении, ротативный двигатель становится многотопливным, т.к. меняется степень сжатия.
Известен вариатор скорости авт. свид. СССР №918601, МПК F16H 29/12, опубл. 07.04.82, где имеются параллельно смещенные валы, кулисы, пальцы, центральный вал и устройство для его смещения. Здесь заложены принципиальные основы для выполнения ротативного многотопливного двигателя.
Известны одноцилиндровые двигатели для авиамоделей МК-16, МК-18, МД-5; двигатели на автомобилях "Ока" - двухцилиндровые, "ДЭУ" - трехцилиндровые, "Москвич" - четырехцилиндровые. У всех классических двигателей имеется маховик и коленвал значительной массы, т.к. поршни совершают возвратно-поступательные движения, которые через пальцы и шатун передаются на коленчатый вал, установленный в неподвижном блоке цилиндров. При больших оборотах это резко снижает эффективный коэффициент полезного действия.
Наиболее близким устройством по совокупности существенных признаков (наличие двух параллельных валов, поршней и цилиндров) является поршневая машина по патенту РФ №2013566 С1, МПК F01В 13/04, F02B 57/00, опубл. 30.05.1994.
Технический результат заключается в возможности создания ротативного двигателя внутреннего сгорания со сниженными вибронагруженностью и массогабаритными показателями, что резко повысит эффективность КПД и намного снизит расход горючего на единицу мощности.
Согласно изобретению ротативный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус с опорами, картер, расположенные в опорах валы, которые параллельно смещены относительно друг друга, и цилиндры с поршнями. На одном валу размещены цилиндр с системами и механизмами, обеспечивающими рабочий цикл, а с другим валом связан рычаг, шарнирно соединенный с поршнем. При этом цилиндр и поршень могут быть выполнены криволинейными, например, в виде сектора тора в пределах 90°. В головке цилиндра выполнены впускной и выпускной клапаны, причем оси клапанов выполнены радиально по отношению к оси вращения вала, а ось цилиндра выполнена под углом к оси клапана. Картер двигателя может быть выполнен с возможностью совместного вращения с цилиндром. При этом инерционная масса головки поршня с поршневыми кольцами может быть выполнена больше инерционной массы юбки поршня относительно оси шарнира либо инерционная масса юбки поршня может быть выполнена больше инерционной массы головки поршня с поршневыми кольцами относительно оси шарнира. Смазка поршневой группы обеспечивается радиальными отверстиями, выполненными в цилиндре, а смазка шарнира между поршнем и рычагом обеспечивается посредством отверстия, выполненного в опорах шарнира со стороны рычага. Вал цилиндра может быть выполнен полым, где размещены системы электрооборудования, смесеобразования, охлаждающей жидкости, отвода отработавших газов. На оси полого вала цилиндра может быть жестко закреплен насос высокого давления подачи топлива с возможностью совместного вращения с валом. На выхлопном патрубке может быть жестко закреплена турбина принудительного выброса отработавших газов. Диффузор подачи горючей смеси может быть выполнен на цилиндре в виде кольца. При соединении двигателей вал с рычагом и поршнем одного двигателя жестко соединяется с валом для рычага и поршня другого двигателя, а вал с цилиндром одного двигателя жестко присоединяется к валу с цилиндром другого двигателя. В одном из вариантов выполнения изобретения цилиндр и рычаг, шарнирно соединенный с поршнем, могут быть выполнены с противовесом, а противовес как цилиндра, так и рычага может быть выполнен регулируемым.
Шатуны в ротативном двигателе отсутствуют, инерционные ударные усилия от возвратно-поступательных движения поршня отсутствуют, у поршня нет положений В.М.Т. и Н.М.Т., есть верхняя точка - В.Т., нижняя точка - Н.Т., двигатель полностью уравновешен, что резко повысит эффективность КПД и намного снизит расход горючего на единицу мощности.
Изобретение поясняется чертежами, на которых изображено следующее.
На фиг.1 показана принципиальная кинематическая схема одноцилиндрового ротативного двигателя, где 1 - корпус (основание) двигателя, 2 - картер с возможностью вращения, 3 - цилиндр в виде сектора шар-тор, 4 - поршень в виде сектора шар-тор, 5 - вал поршня, 6 - рычаг, 7 - поршневой палец, 8 - регулируемый противовес поршневой группы и рычага, 9 - регулируемый противовес цилиндра с системами и механизмами, обеспечивающими рабочий цикл, 10 - впускной клапан, 11 - выпускной клапан, 12 - диффузор внутри вала, 13 - вал цилиндра, 14 - подшипники цилиндра, 15 - подшипник вала, 16 - воздушный винт.
На фиг.2 - принципиальная кинематическая схема одноцилиндрового ротативного двигателя, где 17 - маховик, остальные обозначения те же, что на предыдущей иллюстрации.
На фиг.3 - кинематическая схема сопряжения поршня и цилиндра в криволинейном исполнении. Обозначения те же, что и на предыдущих иллюстрациях.
На фиг.4 - кинематическая схема установки прямолинейного поршня и цилиндра под углом к общей вертикальной оси, где 18 - цилиндр, 19 - поршень, остальные обозначения те же, что на предыдущих иллюстрациях.
На фиг.5 - принципиальная кинематическая схема одноцилиндрового ротативного двигателя, где 20 - диффузор кольцевой, 21 - фигурное колено (рычаг), 22 - поршень радиальный в виде сектора шар-тор, 23 - цилиндр радиальный в виде сектора шар-тор, 24 - палец радиальный. Остальные обозначения те же, что на предыдущих иллюстрациях.
На фиг.6 - принципиальная кинематическая схема одноцилиндрового ротативного двигателя, обозначения те же, что на предыдущих иллюстрациях.
На фиг.7 - кинематическая схема сопряжения радиального поршня, радиального цилиндра в криволинейном исполнении, обозначения те же, что на предыдущих иллюстрациях.
На фиг.8 - кинематическая схема установки прямолинейного радиального поршня и радиального цилиндра, сечение А-А, 25 - радиальный поршень, 26 - радиальный цилиндр, остальные обозначения те же, что на предыдущих иллюстрациях.
На фиг.9 - принципиальная кинематическая схема двухцилиндрового ротативного двигателя, где 27 - коническая шестерня, 28 - выходной вал, 29 - муфта, остальные обозначения те же, что на предыдущих иллюстрациях.
На фиг.10 - принципиальная кинематическая схема четырехцилиндрового ротативного двигателя, где 30 - противовес цилиндра с системами и механизмами, обеспечивающими рабочий цикл, 31 - противовес поршневой группы с рычагом. Остальные обозначения те же, что на предыдущих иллюстрациях.
На фиг.11 - принципиальная кинематическая схема двухцилиндрового ротативного двигателя, обозначения те же, что на предыдущих иллюстрациях.
На фиг.12 - принципиальная кинематическая схема четырехцилиндрового ротативного двигателя, обозначения те же, что на предыдущих иллюстрациях.
На фиг.13 - принципиальная кинематическая схема четырехцилиндрового ротативного двигателя, состоящего из двух соединенных двигателей с поршневыми группами, расположенных оппозитно при начале рабочего хода. Обозначения те же, что на предыдущих иллюстрациях.
На фиг.14 - принципиальная кинематическая схема четырехцилиндрового ротативного двигателя, состоящего из двух соединенных двигателей с радиальными поршневыми группами, расположенных оппозитно при начале рабочего хода, где 32 - шестерня гипоидной передачи, остальные обозначения те же, что на предыдущих иллюстрациях.
На фиг.15 - схема устройства инжекторного (карбюраторного) четырехтактного одноцилиндрового ротативного двигателя с жидкостным охлаждением, где 33 - неподвижный картер, 34 - минусовая щетка массы цилиндра, 35 - прерыватель высокого напряжения, 36 - неподвижная шестерня, 37 - подвижная шестерня, 38 - распределительный вал, 39 - толкатель впускного клапана, 40 - толкатель выпускного клапана, 41 - коромысло впускного клапана, 42 - коромысло выпускного клапана, 43 - концевой патрубок выпуска, 44 - концевая турбина принудительного выпуска, 45 - высоковольтный провод, 46 - свеча зажигания, 48 - трубопровод подачи горючего, остальные обозначения те же, что на предыдущих иллюстрациях.
На фиг.16 - схема устройства инжекторного (карбюраторного) четырехтактного двухцилиндрового двигателя с воздушным охлаждением, где 49 - жалюзийная решетка забора охлаждающего воздуха, 50 - кольцевая решетка выброса нагретого воздуха и выхлопных газов, 51 - радиальный выхлопной патрубок, 52 - ребра охлаждения цилиндра, 53 - сальник картера, 54 - трубопровод подачи горючего, остальные обозначения те же, что на предыдущих иллюстрациях.
На фиг.17 - схема устройства инжекторного (карбюраторного) четырехтактного четырехцилиндрового двигателя с воздушным охлаждением, где 55 - прерыватель-распределитель, 56 - магнитопровод низкого напряжения, 57 - магнитопровод высокого напряжения, 58 - экранированный провод высокого напряжения, 59 - кольцевая решетка впуска охлаждающего воздуха, 60 - трубопровод подачи горючего, 61 - подшипник, остальные обозначения те же, что на предыдущих иллюстрациях.
На фиг.18 - схема устройства дизельного четырехтактного двухцилиндрового ротативного двигателя с воздушным охлаждением, сечение А-А на фиг.8, крепление цилиндра и направление вращения, где 62 - насос высокого давления подачи топлива с возможностью вращения, 63 - форсунка, 64 - ведущая шестерня привода механизма подачи горючего, 65 - ведомая шестерня привода механизма подачи горючего с возможностью осевого перемещения, 66 - кулачок привода механизма подачи горючего, 67 - подпружиненный кулачок привода насоса высокого давления мембранного типа, 68 - упорный подшипник, 69 - вал с возможностью осевого смещения, 70 - подшипник, 71 - педаль управления подачей топлива, 72 - трубопровод подачи топлива с возможностью вращения, 73 - сальник подачи горючего, 74 - неподвижный трубопровод подачи горючего, остальные обозначения те же, что на предыдущих иллюстрациях.
Ниже приводится сквозная нумерация обозначений всех узлов и деталей на фиг.1-18.
1 - корпус (основание), 2 - картер с возможностью вращения, 3 - цилиндр в виде сектора шар-тор, 4 - поршень в виде сектора шар-тор, 5 - вал поршня, 6 - рычаг, 7 - поршневой палец, 8 - регулируемый противовес поршневой группы и рычага, 9 - регулируемый противовес цилиндра с системами и механизмами, обеспечивающими рабочий цикл, 10 - впускной клапан, 11 - выпускной клапан, 12 - диффузор внутри вала, 13 - вал цилиндра, 14 - подшипники цилиндра, 15 - подшипники вала, 16 - воздушный винт, 17 - маховик, 18 - цилиндр, 19 - поршень, 20 - диффузор кольцевой, 21 - фигурное колено (рычаг), 22 - поршень радиальный в виде сектора шар-тор, 23 - цилиндр радиальный в виде сектора шар-тор, 24 - палец радиальный, 25 - радиальный поршень, 26 - радиальный цилиндр, 27 - коническая шестерня, 28 - выходной вал, 29 - муфта, 30 - противовес цилиндра с системами и механизмами, обеспечивающими рабочий цикл, 31 - противовес поршневой группы с рычагом, 32 - шестерня гипоидной передачи, 33 - неподвижный картер, 34 - минусовая щетка массы цилиндра, 35 - прерыватель высокого напряжения, 36 - неподвижная шестерня, 37 - подвижная шестерня, 38 - распределительный вал, 39 - толкатель впускного клапана, 40 - толкатель выпускного клапана, 41 - коромысло впускного клапана, 42 - коромысло выпускного клапана, 43 - концевой патрубок выпуска, 44 - концевая турбина принудительного выпуска, 45 - высоковольтный провод, 46 - свеча зажигания, 47 - комбинированный сальник системы охлаждения, 48 - трубопровод подачи горючего, 49 - жалюзийная решетка забора охлаждающего воздуха, 50 - кольцевая решетка выброса нагретого воздуха и отработанных газов, 51 - радиальный выхлопной патрубок, 52 - ребра охлаждения цилиндра, 53 - сальник картера, 54 - трубопровод подачи горючего, 55 - прерыватель-распределитель, 56 - магнитопровод низкого напряжения, 57 - магнитопровод высокого напряжения, 58 - экранированный провод высокого напряжения, 59 - кольцевая решетка впуска охлаждающего воздуха, 60 - трубопровод подачи горючего, 61 - подшипник, 62 - насос высокого давления подачи топлива с возможностью вращения, 63 - форсунка, 64 - ведущая шестерня привода механизма подачи горючего, 65 - ведомая шестерня привода механизма подачи горючего, 66 - кулачок привода механизма подачи горючего, 67 - кулачок привода насоса высокого давления мембранного типа, 68 - упорный подшипник, 69 - вал с возможностью осевого смещения, 70 - подшипник, 71 - педаль управления подачей топлива, 72 - трубопровод подачи топлива с возможностью вращения, 73 - сальник подачи горючего, 74 - неподвижный трубопровод подачи горючего.
Ротативный двигатель имеет восемь отличающихся модификаций по кинематическим связям: цилиндр - поршень-вал отбора мощности; поршень - цилиндр-вал отбора мощности.
Ротативные одноцилиндровые двигатели показаны на кинематических схемах фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг.4, фиг.5, фиг.6, фиг.7, фиг.8.
Общими для всех двигателей являются вал 13 в подшипнике 14 и вал 5 в подшипнике 15.
Выполняя на валу 13 цилиндр по фиг.3, фиг.4, фиг.1, получим две модификации ротативного двигателя и по фиг.7, фиг.8, фиг.5 - две модификации ротативного двигателя. Валом отбора мощности является вал 5 на фиг.1, фиг.5.
Выполняя на валу 13 цилиндр по фиг.3, фиг.4, фиг.2, получим две модификации ротативного двигателя и по фиг.7, фиг.8, фиг.6 - две модификации ротативного двигателя. Валом отбора мощности является вал 13 на фиг.2, фиг.6.
Ротативный двигатель имеет два отличительных признака по впуску горючей смеси (воздуха): диффузор 12 выполнен в полом валу 13 на фиг.15, фиг.16, фиг.18; диффузор кольцевой 20 укреплен на цилиндре, фиг.17.
Ротативный двигатель имеет два отличительных признака по выпуску отработавших газов: концевой патрубок выпуска 43 выполнен в полом валу 13 на фиг.15; радиальный выхлопной патрубок 51 выполнен в кольцевой решетке выброса нагретого воздуха и отработавших газов 50 на фиг.16, фиг.17, фиг.18.
Ротативный двигатель имеет две модификации картера: картер с возможностью вращения 2, фиг.1, фиг.2, фиг.5, фиг.6, фиг.13, фиг.14, фиг.16, фиг.17, фиг.18, выполнен на валу 13; неподвижный картер 33, фиг.15, выполнен в корпусе 1.
На фиг.9 показан ротативный двухцилиндровый двигатель, состоящий из двух одноцилиндровых ротативных двигателей на фиг.1, фиг.3 с одним общим валом 5 и смещенными рычагами на 180°, коническая шестерня 27 на валу 5 кинематически соединена с выходным валом 28 и муфтой 29.
На фиг.10 показан ротативный рядный четырехцилиндровый двигатель, который состоит из четырех последовательно соединенных двигателей по фиг.1, фиг.3, содержит противовес 30 цилиндра с системами и механизмами, обеспечивающими рабочий цикл, противовес 31 поршневой группы и рычага, общий вал 5 на все цилиндры.
На фиг.11 показан ротативный двухцилиндровый двигатель, содержащий два одноцилиндровых двигателя на общем валу 5 с фигурными коленами (рычагами) 21, развернутыми диаметрально на 180°.
На фиг.12 показан ротативный рядный четырехцилиндровый двигатель по фиг.5, фиг.7, который содержит четыре одноцилиндровых двигателя на общем валу 5.
На фиг.13 показан ротативный четырехцилиндровый двигатель, содержащий два двухцилиндровых ротативных двигателя, выходной вал 28 выполнен сбоку двигателя.
На фиг.14 показан ротативный четырехцилиндровый двигатель по фиг.7, который содержит два двухцилиндровых двигателя, кинематически связанных гипоидной передачей посредством шестерен 32, выходной вал 28 расположен с торца двигателя.
На фиг.15 показан ротативный четырехтактный одноцилиндровый двигатель жидкостного охлаждения с внешним смесеобразованием и принудительным зажиганием от электрической искры, который содержит корпус 1, неподвижный картер 33, минусовую щетку массы цилиндра 34, прерыватель высокого напряжения 35, внутри корпуса 1 неподвижно закрепленную шестерню 36, подвижную шестерню 37, выполненную на распределительном валу 38, толкатель впускного клапана 39 и толкатель выпускного клапана 40, коромысло впускного клапана 41, коромысло выпускного клапана 42, кинематически связанные с впускным клапаном 10 и выпускным клапаном 11, концевой патрубок выпуска 43, расположенный по радиальной оси вала 13, продольную ось неподвижной шестерни 36 и концевой турбины принудительного выпуска 44, вал 13 (выполнен полым), в котором последовательно расположены высоковольтный провод 45, диффузор 12 для подачи воздуха и горючего, система жидкостного охлаждения и концевой патрубок выпуска 43 с уменьшенным проходным сечением, комбинированный сальник системы жидкостного охлаждения 47 и трубопроводы подачи горючего 48, выполненные неподвижно. Вал 13 в подшипнике 14 выполнен как одно целое с цилиндром 3 в виде сектора шар-тор и регулируемым противовесом 9. Вал 5 в подшипнике 15 выполнен как одно целое с рычагом 6 поршеня 4 в виде сектора шар-тор с пальцем 7 и регулируемым противовесом 8.
На фиг.16 показан ротативный четырехтактный двухцилиндровый двигатель воздушного охлаждения с внешним смесеобразованием (инжектор) и принудительным зажиганием от электрической искры. Показан один цилиндр, второй цилиндр выполнен с поворотом на 180°. Двигатель соответствует фиг.9, фиг.4 и содержит корпус 1, картер с возможностью вращения 2, неподвижную шестерню 36, подвижную шестерню 37, кинематически связанную через блок конических шестерен с распределительным валом 38, впускной клапан 10, выпускной клапан 11, диффузор 12 в полом валу 13, подшипники 14, цилиндр 8, регулируемый противовес 9, жалюзийную решетку забора охлаждающего воздуха 49, кольцевую решетку выброса нагретого воздуха и отработавших газов 50, радиальный выхлопной патрубок 51, ребра охлаждения цилиндра 52, сальник картера 53, неподвижный трубопровод подачи горючего 54, поршень 19 с пальцем 7, регулируемый противовес 8, рычаг 6 на валу 5, подшипник 15, общий вал 5 с двумя рычагами 6.
На фиг.17 показан третий цилиндр ротативного четырехтактного четырехцилиндрового двигателя по фиг.10 с воздушным охлаждением, с внешним смесеобразованием и принудительным зажиганием от электрической искры. Двигатель содержит корпус 1, подвижный картер 2, цилиндр 3, противовес цилиндра с системами и механизмами, обеспечивающими рабочий цикл 30, поршень 4 с пальцем 7, противовес поршневой группы с рычагом 31, прерыватель-распределитель 55, магнитопровод низкого напряжения 56, установленный в корпусе 1, магнитопровод высокого напряжения, установленный на подвижном картере 2, экранированный провод высокого напряжения 58, кольцевую решетку впуска охлаждающего воздуха 59, общий вал 5 на четыре цилиндра, рычаг 6, подшипник 61 на рычаге, кольцевой диффузор 20, закрепленный на цилиндре 18.
На фиг.18 показан ротативный двухцилиндровый четырехтактный двигатель (см. фиг.11, фиг.8, сечение А-А) с внутренним смесеобразованием и воспламенением от соприкосновения с воздухом, сильно нагретым путем сжатия (дизель). Двигатель содержит общий вал 5, фигурные колена (рычаги) 21, радиальный поршень 25 в цилиндре 26, насос высокого давления подачи топлива с возможностью вращения 62, вал 13, форсунку 63, ведущую шестерню привода механизма подачи горючего 64, выполненную совместно с валом 13, ведомую шестерню привода подачи горючего с возможностью осевого смещения 65, кулачок привода подачи горючего 66, вал с возможностью осевого смещения 69 в подшипнике 70, педаль управления подачи топлива 71, подпружиненный кулачок привода насоса высокого давления 67, трубопровод подачи топлива с возможностью вращения 72, сальник подачи горючего 73, неподвижный трубопровод подачи горючего 74.
Работа одного из восьми модификаций ротативного одноцилиндрового двигателя (фиг.1, фиг.3, фиг.15) осуществляется следующим образом: поршень 4 под давлением газов, двигаясь от верхней точки (ВТ) к нижней точке (НТ) и одновременном вращаясь в пределах 180°, воздействует на рычаг 6 через поршневой палец 7. Параллельное смещение осей вала 5 и вала 13 создает крутящий момент относительно корпуса 1. Воздушный винт 16 или маховик 17 обеспечивает дальнейшее вращение вала 5. Общая инерционная масса воздушного винта 16 или маховика 17, поршня 4, рычага 6, пальца 7 и регулируемого противовеса 8 должна значительно превышать общую инерционную массу цилиндра 3 регулируемого противовеса 9 и систем, обеспечивающих рабочий цикл. При этом условии цилиндр 3 на валу 13 вращается с равномерным ускорением в пределах 180° и равномерным замедлением в пределах 180°, что приравнивается за один оборот в 360° пары цилиндр-поршень к равномерному вращению (только несколько увеличиваются потери на трение). Это наиболее экономичная модификация по кинематической схеме цилиндр - поршень-вал. Т.к. отсутствуют возвратно-поступательные движения поршня, он только равномерно вращается. Выполнение поршня в виде сектора шар-тор обеспечивает плавную безударную работу поршня в цилиндре, что увеличит КПД и моторесурс ротативного двигателя. Износ поршня и цилиндра при рабочих ходах уменьшается, т.к. они контактируют по большому диаметру сектора шар-тор, и получаемый крутящий момент плечо поршень - плечо цилиндр действует по принципу понижающей передачи при рабочем ходе. Вышеизложенное относится к кинематической схеме фиг.5, фиг.7, фиг.8, фиг.18, меняется только на обратное плечо цилиндр - плечо поршень.
Работа ротативного одноцилиндрового двигателя по фиг.2, фиг.3, фиг.4, фиг.6, фиг.7, фиг.8 осуществляется аналогично, но равномерно ускоряется и равномерно замедляется поршень, цилиндр с маховиком будет вращаться равномерно. При компоновке рядного многоцилиндрового двигателя общий вал 5 может быть выполнен неподвижным на все цилиндры, а каждый рычаг поршня размещен на отдельном подшипнике, опорой которого будет вал 5, жестко закрепленный в корпусе 1. У цилиндра, как правило, больше инерционная масса, чем у поршня, поэтому поршень будет работать в худших условиях, а КПД будет ниже, т.к. действует принцип повышающей передачи.
При двухцилиндровом, трехцилиндровом и т.д. исполнении ротативного двигателя маховик принципиально не нужен, равномерность хода выходного вала (непосредственно у двигателя) достигается взаимными погашениями равномерных ускорений и равномерных замедлений пары цилиндр-цилиндр или поршень-поршень, это резко повышает КПД и улучшает характеристики холостого хода.
При эксплуатации двухцилиндрового ротативного двигателя вращающиеся детали (поршневая группа, цилиндр, газораспределительный механизм) изнашиваются, поэтому нужны регламентные работы по балансировке двигателя (на противовесах 8 и 9 показаны стрелки - направление их перемещений) или механизмы для автоматической балансировки.
При четырех, шести, восьми и т.д. цилиндрах балансировка может производиться один раз при сборке двигателя.
На фиг.15, фиг.16, фиг.17, фиг.18 показаны схемы устройства четырехтактных двигателей, общим у них является то, что за оборот вала 5 шестерня 37 поворачивается на половину оборота, т.к. шестерня 36 закреплена неподвижно, на фиг.18 шестерня 64 поворачивается на один оборот, шестерня 65 на половину оборота.
Система впуска приобретает свойства наддува, т.к. цилиндры вращаются, появляются центробежные силы, воздух перед впускным клапаном сжимается, а в момент впуска сжимается максимально, т.к. цилиндр в этот момент заканчивает замедление. В результате давление резко увеличивается, улучшается продувка и наполняемость цилиндра.
Система выпуска также приобретает свойства принудительного центробежного выброса отработавших газов, также имеет место эффект максимальной вытяжки (вакуума) при нахождении поршня в ВТ. С этой целью на вращающийся концевой патрубок выпуска 43 устанавливается центробежная турбина 44, с ее установкой уменьшаются размеры комбинированного сальника системы охлаждения 47, т.к. уменьшается проходное сечение концевого патрубка 43 (фиг.15).
Поршень в виде сектора шар-тор 4 с поршневыми кольцами и поршень 19 с поршневыми кольцами должны быть уравновешены относительно оси поршневого пальца 7 во время вращения, т.е. инерционная масса головки поршня с поршневыми кольцами должна быть большей или равной инерционной массе юбки поршня, фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг.4.
Радиальный поршень в виде сектора шар-тор 22 с поршневыми кольцами и радиальный поршень 25 с поршневыми кольцами должны быть уравновешены относительно оси поршневого пальца 24 во время вращения, т.е. инерционная масса юбки поршня должна быть равной или больше инерционной массы головки поршня с поршневыми кольцами, фиг.5, фиг.6, фиг.7, фиг.8.
Впускные и выпускные клапаны должны выполняться по радиальной оси к оси вращения вала 13. При верхнем расположении клапанов (фиг.3, фиг.4) такое размещение клапанов обеспечит надежность работы, т.к. центробежные усилия при больших оборотах прижимают клапан к седлу. При выполнении высокооборотного ротативного двигателя это условие необходимо при нижнем расположении клапанов (фиг.7). Инерционная масса коромысла впускного клапана 41 и выпускного клапана 42 со стороны плеча носка клапана относительно оси установки коромысла должны быть равной или больше суммарной инерционной массы плеча коромысла со всеми свободными механизмами привода (толкатели, штанги или рычаги) с другой стороны относительно оси установки коромысла (фиг.15). Это условие обеспечит плотное закрытие клапана.
Для надежной работы маслосъемных колец поршня 4 в цилиндре 3 (фиг.3) поршня 19 или в цилиндре 18 (фиг.4) необходимо выполнение радиальных сквозных наклонных отверстий в стенках цилиндра от поршня для выброса масла от поршня за счет центробежных сил (фиг.3, фиг.4).
Для надежной работы компрессионных колец радиального поршня 22 в радиальном цилиндре 23 (фиг.7) радиального поршня 25 или в радиальном цилиндре 26 (фиг.8) необходимо выполнение радиальных сквозных наклонных отверстий в стенках цилиндра к поршню для подачи масла к поршню за счет центробежных сил (фиг.7 и фиг.8).
При смазке распылением масла подшипника 61 с пальцем 7 отверстие для подачи масла выполняется со стороны рычага 6 (фиг.17).
При смазке распылением масла подшипника 61 с радиальным пальцем 24 отверстие для подачи масла выполняется с противоположной стороны фигурного колена (рычага) 21 (фиг.18).
При смещении осей вала 5 и вала 13 на очень маленькую величину ротативный двигатель приобретает свойства турбинного и турбореактивного авиационного двигателя, т.к. значительно увеличатся обороты, двигатель начинает работать на себя, направив струю выхлопных газов вдоль оси вала, получим реактивную тягу.
1. Двигатель, содержащий корпус с опорами, картер, расположенные в опорах валы, которые параллельно смещены относительно друг друга, и цилиндры с поршнями, отличающийся тем, что на одном валу размещены цилиндр с системами и механизмами, обеспечивающими рабочий цикл, а с другим валом связан рычаг, шарнирно соединенный с поршнем.
2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что цилиндр выполнен криволинейным.
3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что поршень выполнен криволинейным.
4. Двигатель по п.2, отличающийся тем, что цилиндр выполнен в виде сектора тора в пределах 90°.
5. Двигатель по п.3, отличающийся тем, что поршень выполнен в виде сектора тора в пределах 90°.
6. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что в головке цилиндра выполнены впускной и выпускной клапаны, причем оси клапанов выполнены радиально по отношению к оси вращения вала.
7. Двигатель по п.6, отличающийся тем, что ось цилиндра выполнена под углом к оси клапана.
8. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что картер выполнен с возможностью совместного вращения с цилиндром.
9. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что инерционная масса головки поршня с поршневыми кольцами больше инерционной массы юбки поршня относительно оси шарнира.
10. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что инерционная масса юбки поршня больше инерционной массы головки поршня с поршневыми кольцами относительно оси шарнира.
11. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что смазка поршневой группы обеспечивается радиальными отверстиями, выполненными в цилиндре.
12. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что смазка шарнира между поршнем и рычагом обеспечивается посредством отверстия, выполненного в опорах шарнира со стороны рычага.
13. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что вал цилиндра выполнен полым, где размещены системы электрооборудования, смесеобразования, охлаждающей жидкости, отвода отработавших газов.
14. Двигатель по п.12, отличающийся тем, что на оси полого вала цилиндра жестко закреплен насос высокого давления подачи топлива с возможностью совместного вращения с валом.
15. Двигатель по п.12, отличающийся тем, что на выхлопном патрубке жестко закреплена турбина принудительного выброса отработавших газов.
16. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что диффузор подачи горючей смеси выполнен на цилиндре в виде кольца.
17. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что вал с рычагом и поршнем одного двигателя жестко соединен с валом для рычага и поршня другого двигателя.
18. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что вал с цилиндром одного двигателя жестко присоединен к валу с цилиндром другого двигателя.
19. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что цилиндр выполнен с противовесом.
20. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что рычаг, шарнирно соединенный с поршнем, выполнен с противовесом.
21. Двигатель по п.19, отличающийся тем, что противовес выполнен регулируемым.
22. Двигатель по п.20, отличающийся тем, что противовес выполнен регулируемым.
www.findpatent.ru
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к ротативным двигателям внутреннего сгорания со звездообразным расположением цилиндров, и может быть использовано для реализации термодинамического цикла Дизеля, Отто, Аткинсона, Миллера или Тринклера. Ротативный двигатель включает кольцевой блок цилиндров, размещенные в цилиндрах поршни, механизм возвратно-поступательного движения поршней и цилиндров, клапанное устройство и топливную аппаратуру. Клапанное устройство обеспечивает подачу и отвод газа из полостей, образованных между цилиндрами и поршнями. Топливная аппаратура обеспечивает подачу топлива в полости и его воспламенение. Поршни и цилиндры выполнены в виде полых стаканов, имеющих дно и обечайку, при этом поршни помещены своими открытыми торцами внутрь цилиндров с гарантированным зазором между обечайками поршней и цилиндров. В указанных зазорах и частично в указанных полостях размещена жидкость. При вращении блока цилиндров жидкость компенсирует разницу давления газа внутри поршней и давления, воздействующего на поверхность жидкости в зазорах, за счет разницы статических давлений столбов жидкости в полостях и в зазорах. Изобретение позволяет повысить механический КПД двигателя за счет уменьшения потерь на трение и термодинамический КПД за счет исключения потерь теплоты на охлаждение и за счет возможности работы двигателя при более высоких температурах. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к поршневым ротативным двигателям внутреннего сгорания со звездообразным расположением цилиндров, и может быть использовано для реализации термодинамического цикла Дизеля, Отто, Аткинсона, Миллера или Тринклера.
Из уровня техники известен двигатель, включающий кольцевой блок цилиндров, размещенные в цилиндрах поршни, механизм, обеспечивающий взаимное возвратно-поступательное движение поршней и цилиндров, клапанное устройство, обеспечивающее подачу и отвод газа из полостей, образованных между цилиндрами и поршнями, и топливную аппаратуру для подачи топлива в цилиндры и его воспламенения (см. патент GB 525983, кл. F02B 57/08, опубл. 09.09.1940). Недостатками известного устройства являются низкий механический КПД, обусловленный большими потерями на трение в парах поршень/цилиндр, и низкий термодинамический КПД, обусловленный необходимостью интенсивного охлаждения цилиндров для обеспечения смазки трущихся пар поршень/цилиндр, что приводит к потере значительного количества теплоты сжигаемого топлива.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в повышении эффективности работы двигателя. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в ротативном двигателе, включающем кольцевой блок цилиндров, размещенные в цилиндрах поршни, механизм, обеспечивающий взаимное возвратно-поступательное движение поршней и цилиндров, клапанное устройство, обеспечивающее подачу и отвод газа из полостей, образованных между цилиндрами и поршнями, и топливную аппаратуру для подачи топлива в полости и его воспламенения, поршни и цилиндры выполнены в виде полых стаканов, имеющих дно и обечайку, поршни помещены своими открытыми торцами внутрь цилиндров с гарантированным зазором между обечайками поршней и цилиндров, причем указанные зазоры и частично указанные полости заполнены жидкостью, компенсирующей за счет разницы статических давлений столбов жидкости в полостях и в зазорах, возникающей при вращении блока цилиндров, разницу давления газа внутри поршней и давления, воздействующего на поверхность жидкости в зазорах. В качестве жидкости применены вода, или расплавы, например, стекла, или растворы солей, например растворы бромида кальция, бромида цинка, хлорида цинка, или их смеси с плотностью до 2200 кг/куб.м. Двигатель снабжен подкачивающим насосом для постоянного или периодического добавления и обновления жидкости.
На чертеже представлен один из вариантов исполнения предлагаемого ротативного двигателя.
Двигатель состоит из вращающегося вокруг неподвижной оси 1 блока цилиндров 2, размещенных в цилиндрах 2 поршней 3, выполненных в виде полых стаканов, имеющих дно и обечайку, и направленных своими открытыми торцами внутрь цилиндров 2. Между обечайками поршней 3 и цилиндров 2 оставлен гарантированный зазор 4.
Зазор 4 заполнен жидкостью 5, которая при вращении блока цилиндров 2 центробежными силами прижимается к донышкам цилиндров 2. На оси неподвижного кривошипа 6 с эксцентриситетом относительно оси вращения блока цилиндров 2 установлен с возможностью вращения диск 7 с шатунами 8, которые шарнирно соединены с ползунами крейцкопфа 9. Ползуны крейцкопфа 9 соединены с поршнями 3 и установлены в блоке цилиндров 2 с возможностью возвратно-поступательного движения в подшипниках качения 10. Блок цилиндров 2 имеет окна 11, связывающие внутреннее пространство блока цилиндров с атмосферой. Каждый из цилиндров 2 имеет выхлопной канал 12 с выпускным клапаном 13, а также снабжен форсункой 14 для впрыска топлива. Каждый из поршней 3 снабжен впускным клапаном 15. Между свободной поверхностью жидкости 5 в поршнях 3 и внутренними поверхностями поршней 3 образованы полости 16, которые при возвратно-поступательном движении поршней 3 в цилиндрах 2 циклически изменяют свой объем. Для восполнения объема жидкости 5, неизбежно уменьшающейся за счет испарения и уноса с потоком выхлопных газов, предусмотрен насос, постоянно подкачивающий жидкость 5 в цилиндр 2 (на чертеже не показан). В качестве жидкости 5 может быть использована вода. Кроме того, может быть применен расплав вещества, стойкого к окислению и деструкции при высоких температурах, например расплавленное стекло или соль, или растворы солей, например растворы бромида кальция, бромида цинка, хлорида цинка, или их смеси с плотностью до 2200 кг/куб.м.
При использовании расплавов подкачивающий насос необходимо разогреть до температуры, большей, чем температура плавления применяемого вещества, с тем чтобы перекачивать жидкий расплав или не использовать насос как таковой, а передавливать расплав из какой-либо горячей буферной емкости, например, давлением сжатого воздуха.
Предлагаемый ротативный двигатель внутреннего сгорания может быть использован для реализации термодинамического цикла Дизеля, Отто, Аткинсона, Миллера или Тринклера. Ниже описана работа двигателя по четырехтактному циклу Дизеля.
Блок цилиндров 2 раскручивают до окружной скорости со по часовой стрелке. В положении «А» объем полости 16 минимален и находящийся в ней воздух сжат до высокого давления и нагрет до высокой температуры за счет сжатия и за счет теплоотдачи от нагретых поверхностей поршня 3 и горячей жидкости 5. Впускной клапан 15 и выпускной клапан 13 в этот момент закрыты. При повороте блока цилиндров 2 из положения «А» в положение «Б» через форсунку 14 в полость 16 впрыскивается топливо, топливо сгорает, и образующиеся нагретые газы начинают расширяться, производя давление на поршень и цилиндр, которое через шатуны 8 и диск 7 заставляет вращаться блок цилиндров 2. При этом часть тепла нагретых газов передается в поршень 3, цилиндр 2 и жидкость 5. Увеличение объема полости 16 и расширение в ней газа происходит до положения «В». Далее, от положения «В» через положение «Г» до положения «А», происходит уменьшение объема полости 16 и производится выхлоп отработанных газов в выхлопной канал 12 через открытый выпускной клапан 13. Таким образом, за первый полный оборот блока цилиндров 2 отработаны два такта четырехтактного цикла - рабочий ход и выхлоп. Далее, в положении «А», закрывается выпускной клапан 13 и открывается впускной клапан 15. При повороте от положения «А» через положение «Б» до положения «В» происходит увеличение объема полости 16 и производится всасывание атмосферного воздуха в полость 16. В положении «В» впускной клапан 15 закрывается и от положения «В» через положение «Г» до положения «А» происходит уменьшение объема полости 16 и производится сжатие и нагрев воздуха в полости 16. Таким образом, за второй полный оборот блока цилиндров 2 отработаны еще два такта четырехтактного цикла -всасывание и сжатие. Далее цикл работы повторяется.
При любом положении блока цилиндров 2 и при любой разнице давлений в полостях 16 и атмосферного давления эта разница давлений автоматически компенсируется разницей статического давления жидкости 5, находящейся в полости 16 и в зазоре 4, обусловленной разницей высот «Н» столбов жидкости 5, находящихся в поле действия центробежных сил.
Газ, находящийся в полостях 16, в течение цикла меняет свою температуру от минимальной во время такта всасывания до максимальной во время фазы сгорания топлива. Температура поршней 3 и жидкости 5 автоматически устанавливается на каком-то среднем уровне между максимальной и минимальной температурой газа в полости 16. При этом во время тактов всасывания и сжатия, когда температура поршней 3 и жидкости 5 превышает температуру всасываемого и сжимаемого воздуха, происходит отдача тепла от поршней 3 и жидкости 5 находящемуся в полости 16 воздуху. Во время первой фазы такта «рабочий ход», когда температура газа в полости 16 превышает температуру поршней 3 и жидкости 5, происходит теплоотдача от газа к поршням 3 и жидкости 5, а во время второй фазы такта «рабочий ход», когда температура поршней 3 и жидкости 5 превышает температуру расширившихся газов, происходит обратная теплоотдача, подогревающая расширяющийся в полости 16 газ. При работе двигателя неизбежно происходит частичное испарение и унос с потоком выхлопных газов жидкости 5. Подкачивающий насос (на чертеже не показан) постоянно добавляет новую жидкость 5 в цилиндры 2. При этом высота цилиндра 2 от донышка до открытого торца выбрана с таким расчетом, чтобы при каждом цикле сжатия излишки жидкости 5 из зазора 4 переливались через открытый торец цилиндра 2, после чего эти излишки жидкости 5 вновь поступают в подкачивающий насос. Таким образом, автоматически поддерживается конструктивно заложенный уровень жидкости 5 в цилиндрах 2, влияющий на степень сжатия газа.
Перед началом работы двигатель должен быть нагрет до высокой температуры, если предполагается, что в качестве жидкости 5 будет применено стекло (или соль) и его необходимо сильно нагреть, чтобы расплавить такую жидкость. Для этого весь двигатель может быть помещен в теплоизолированный кожух. Перед пуском в неподвижном состоянии в этот кожух подаются нагретые газы, например от бензиновой или газовой горелки. Двигатель разогревается, стекло плавится и после этого двигатель можно начинать раскручивать. Кроме того, может быть предусмотрено, что после остановки горячего двигателя, расплав полностью сливается в какую-либо буферную емкость, так чтобы при последующем холодном пуске ничто не мешало холостой работе двигателя.
В предлагаемой конструкции двигателя внутреннего сгорания отсутствует трение скольжения между поршнями и цилиндрами, что повышает механический КПД его работы. Кроме того, двигатель имеет высокий термодинамический КПД за счет исключения потерь теплоты на охлаждение и за счет возможности работы двигателя при более высоких температурах, т.к. его конструкция и принцип работы допускают использование жаропрочных материалов и подшипников, например керамических.
1. Ротативный двигатель, включающий кольцевой блок цилиндров, размещенные в цилиндрах поршни, механизм, обеспечивающий взаимное возвратно-поступательное движение поршней и цилиндров, клапанное устройство, обеспечивающее подачу и отвод газа из полостей, образованных между цилиндрами и поршнями, и топливную аппаратуру для подачи топлива в полости и его воспламенения, отличающийся тем, что поршни и цилиндры выполнены в виде полых стаканов, имеющих дно и обечайку, поршни помещены своими открытыми торцами внутрь цилиндров с гарантированным зазором между обечайками поршней и цилиндров, причем указанные зазоры и частично указанные полости заполнены жидкостью, компенсирующей за счет разницы статических давлений столбов жидкости в полостях и в зазорах, возникающей при вращении блока цилиндров, разницу давления газа внутри поршней и давления, воздействующего на поверхность жидкости в зазорах.
2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что в качестве жидкости применены вода, или расплавы, например, стекла, или растворы солей, например растворы бромида кальция, бромида цинка, хлорида цинка, или их смеси с плотностью до 2200 кг/куб.м.
3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен подкачивающим насосом для постоянного или периодического добавления и обновления жидкости.
www.findpatent.ru
