В Москве прошла выставка-форум «Высокие технологии ХХI века». В центре большого павильона на Краснопресненской набережной, где выставлялись многочисленные экспонаты, находился персональный стенд Михаила Кузнецова. Такой чести он удостоился не зря. Михаил Иванович, как считают многие специалисты, совершил революцию в двигателестроении.
Прежде, чем рассказать о его открытии, нужно сделать одно уточнение. Потенциал классических двигателей внутреннего сгорания с кривошипно-шатунным механизмом, как считается, практически исчерпан. В то же время, сложилось твердое убеждение, что ничего лучшего создать все равно не удастся.Михаил Кузнецов уже многие годы пытается доказать, что это не так. И не на словах, а на деле. Им разработан объемно-струйный двигатель, названный «Перун». Подобно древнему языческому божеству, повелевавшему молниями и громом, его поистине огненная машина соединяет в себе все лучшее, что есть в поршневых моторах, в газотурбинных и даже в ракетных двигателях. О том, что совершено действительно революционное открытие, говорят не только скрупулезные расчеты, но и оценки очень солидных экспертов.Экспериментальные исследования макета сферической роторной машины объемно-струйного типа Кузнецова проведены в Центральном институте авиационных моторов, в двигателестроительном НПО «Сатурн», получены положительные заключения специалистов «Исследовательского центра им. Келдыша», МГТУ им. Н.Э. Баумана, МАИ им. С. Орджоникидзе.«Перун» обладает действительно удивительными характеристиками. Ему нет равных по удельной мощности на единицу объема. Под капотом «Лады», к примеру, свободно уместился бы объемно-струйный мотор мощностью в несколько сот лошадиных сил, а в моторно-трансмиссионном отсеке танка Т-90 двигатель в десятки тысяч лошадиных сил. Сейчас там едва помещается дизель в тысячу «лошадей». Выхлоп супермотора по своей токсичности соответствует стандартам EURO-5. В силу особенностей конструкции двигатель Кузнецова прекрасно сбалансирован, обладает низким уровнем шума и вибраций, работает на любом жидком и газообразном топливе, прекрасно запускается при низких температурах. Обладает он и другими преимуществами перед классической кривошипно-шатунной схемой, перечень которых занимает не одну страницу машинописного текста.Этот мотор идеально подходит для использования в наземном, железнодорожном, водном транспорте, в авиации, в автономных энергоустановках. Существенное уточнение: ничего подобного нигде в мире кроме России пока еще нет. Появление двигателя «Перун» можно сравнить с началом эпохи газотурбинных двигателей. Это был революционный скачок в моторостроении. И хотя ГТД были значительно дороже бензиновых и дизельных моторов, требовали принципиально новых технологий для своего производства, их разработку и выпуск, пойдя на огромные финансовые затраты, освоить ведущие индустриальные страны мира. Впрочем, лишь пять стран: Великобритания, Германия, США, Франция и Советский Союз сумели удержать пальму первенства в проектировании и выпуске авиационных газотурбинных силовых установок. Объемно-струйный двигатель Кузнецова - тоже революция и нужен он, повторимся, всем: авиаторам, автомобилистам, танкистам. Его производство и дальнейшее усовершенствование неизбежно приведет к ускоренному развитию самых высокотехнологичных отраслей науки и промышленности. Точно так же, как получилось при освоении ГТД.Не случайно, наверное, Председатель Совета Федерации Сергей Миронов, ознакомившись с этим изобретением, сразу обратился вФедеральное агентство по промышленности с поручением рассмотреть проект Кузнецова. Комитет по обороне и безопасности Совета Федерации обратился в Министерство обороны с такой же просьбой - оценить проект. Пытается поддержать Кузнецова и правительство Москвы.Вполне естественно, что для подготовки нового двигателя к серийному производству необходимо проведение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ на предприятии полного цикла – там, где можно разработать проектно-конструкторскую документацию, где есть опытное производство, где можно обеспечить качественное научно-техническое и технологическое сопровождение. И вот здесь все упирается в глухую стену чиновничьего бюрократизма — тот самый почти непреодолимый барьер для любых инновационных проектов, о котором совсем недавно с сожалением говорил Дмитрий Медведев. Чиновники Роспрома даже не стали разбираться по существу поручения Сергея Миронова. Чиновники минобороны сославшись на якобы высокую стоимость НИОКР, тоже отфутболили запрос Совета Федерации. Рассуждали бы так наши генералы в послевоенные годы, отечественная авиация до сих пор состояла бы из фанерных самолетов с дешевыми поршневыми моторами.Свой объемно-струйный двигатель инженер Кузнецов запатентовал в 1999 году. Скоро будет десять лет, как он пытается убедить высокие оборонно-промышленные инстанции, что его «Перун» способен создать прорыв в двигателестроительной отрасли. Но пока воз, как говорится, и ныне там. Ни положительные заключения ведущих технических специалистов, ни политическая поддержка проекта сдвинуть его с места не могут.
Источник - http://yablor.ru/blogs/dvigateli-kuznecova-i-vulya/712215
Российские власти всерьёз взялись за Беларусь. Медведев делает всё чтобы президент Белоруссии Александр Лукашенко не был избран на следующий срок.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в роторных двигателях внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение надежности двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что двигатель содержит разъемный корпус с установленными в нем двумя валами, оси которых пересекаются в центре сферической полости двигателя. Внутри полости размещены два закрепленных на валах ротора и расположенная между ними подвижная дисковая перегородка. Первый ротор является выходным, а второй ротор закреплен с возможностью вращения на конце другого вала, выполненного эксцентрическим и закрепленного в расточке корпуса с возможностью поворота. Причем роторы и дисковая перегородка составляют внутри корпуса шарнир Гука, образуя со стенками сферической полости камеры переменного объема. Согласно изобретению, сферическая полость выполнена на внутренней поверхности гильзы, размещенной внутри корпуса с возможностью вращения вместе с выходным валом, на котором она жестко закреплена вместе с первым ротором. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
, где r - плечо силы F. Ротор компрессора 7 и рабочий ротор 5 с выходным валом 3 при этом вращаются, а вращающийся вместе с ними диск 6 совершает к тому же колебательные движения, изменяя объемы камер, заключенных между ним и роторами. Горячие газы в первой рабочей камере при этом расширяются, совершая полезную работу. В другой рабочей камере в это время происходит выпуск отработавших газов через выпускное окно 12 и выпускной канал 13 в выходной канал рубашки охлаждения 14, выполняющей роль глушителя. В это же время через открытые окна 15 и 16 продувочного канала свежий заряд поступает из компрессорной в рабочую камеру, осуществляя продувку. Поворачиваясь, диск 10 закрывает выпускное окно 12 и продувочное окно 16. При повороте выходного вала на 180° все камеры меняются местами. Таким образом, рабочий ход в двигателе совершается за один оборот выходного вала дважды, по разу для каждой пары камер. Впуск в компрессорную камеру осуществляется через впускное окно 10, открывающееся ротором 7 также через каждые пол-оборота (фиг.2). Развернутая фазовая диаграмма работы одной пары камер представлена на фиг.3. Штриховкой обозначено изменение рабочего объема камер в результате поворота эксцентрического вала 2, изменяющего угол между осями вращения роторов, а с ним и угол колебаний диска, определяющий рабочий объем и степень сжатия в камерах. Таким образом можно регулировать степень сжатия двигателя на разных режимах работы, начиная от максимальной во время пуска работы на холостом ходу и малой нагрузке вплоть до минимальной при наибольшей мощности. Благодаря этому обеспечиваются оптимальные параметры рабочего процесса во время эксплуатации, высокие кпд, экономичность и экологичность двигателя.На фиг.4 изображен вариант двигателя, интегрированного с турбокомпрессором (турбокомпаундный двигатель). На наружной поверхности гильзы 4 выполнены лопатки центробежного компрессора 17, вход которого соединен с атмосферой каналом 18. Выход компрессора через канал 19 и впускное окно 10 соединяется с компрессорными камерами двигателя. Кроме того, выход компрессора через регулируемый золотник 20 и кольцевой канал 21 в корпусе двигателя сообщается с выпускными каналами 13 в гильзе 4. Выпускные каналы 13 в гильзе выходят к лопаткам турбины 22, напротив которых в корпусе размещаются лопатки реактора 23 и выходной канал 24.В процессе работы сжатый воздух от центробежного компрессора 17 поступает в компрессорные камеры, увеличивая степень наполнения двигателя. Кроме того, часть сжатого воздуха, регулируемая золотником 20 в зависимости от режима работы, подается через кольцевой канал 21 в выпускные каналы 13, где смешивается с выпускными газами, понижает их температуру и увеличивает массу рабочего тела, подаваемого на лопатки турбины 22. Создавая дополнительный крутящий момент на выходном валу 3, связанном с турбиной через гильзу 4, поток рабочего тела тормозится реактором 23 и выходит через канал 24.На фиг.5 изображен двигатель, интегрированный с обратимой электрической машиной (гибридный двигатель). Вращающаяся гильза двигателя 4 несет на себе ротор электрической машины, содержащий две обмотки 25 и магнитную систему с северными полюсами 26 и южными полюсами 27 между ними. В корпусе выполнены статорные обмотки 28 и магнитная система 29. Каналы воздушного охлаждения 30, выполненные в гильзе-роторе наклонно по отношению к ее оси вращения, выходят в выпускной канал двигателя 13, образуя центробежный вентилятор.Во время работы двигателя на обмотки ротора 25 подается ток через коллекторный узел на валу 3. Этот ток создает в магнитной системе вращающийся вместе с ротором магнитный поток, который наводит в обмотках статора переменную ЭДС индукции, вызывающую ток нагрузки в режиме генератора. При необходимости увеличить крутящий момент на выходном валу 3 двигателя обмотки статора запитываются от инвертора тока, и электрическая машина переходит в режим электродвигателя. Охлаждается гильза 4 воздухом, проходящим по каналам воздушного охлаждения 30, который затем смешивается с выхлопными газами в выпускном канале 13, снижая их температуру и предохраняя всю машину от перегрева. Разделение ротора электрической машины на две части, магнитные системы которых направлены встречно друг другу, позволяет избежать намагничивания деталей двигателя, уменьшает длину магнитных линий, уменьшает индуктивность машины, увеличивает ее Cos
и кпд.Формула изобретения
1. Роторный сферический двигатель внутреннего сгорания, содержащий разъемный корпус, два вала, установленные в расточках корпуса, оси которых пересекаются под углом друг к другу в центре сферической полости внутри двигателя, в которой размещены два закрепленных на валах ротора и расположенная между ними подвижная дисковая перегородка, первый ротор закреплен на валу, опирающемся на подшипники в расточке корпуса и являющемся выходным, второй ротор закреплен с возможностью вращения на конце другого вала, выполненного эксцентрическим и закрепленного в расточке корпуса с возможностью поворота, причем ось части вала, несущей ротор, и ось части вала, закрепленной в расточке, пересекаются в центре сферической полости таким образом, что роторы и дисковая перегородка составляют внутри корпуса шарнир Гука, образуя со стенками сферической полости камеры переменного объема, сообщающиеся посредством окон и каналов, отличающийся тем, что сферическая полость выполнена на внутренней поверхности гильзы, размещенной внутри корпуса с возможностью вращения вместе с выходным валом, на котором она жестко закреплена вместе с первым ротором.2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что на наружной поверхности гильзы выполнены лопатки компрессора, вход которого соединен с атмосферой, а выход соединяется каналом в корпусе с впускным окном, а также через регулируемый золотник - с выпускными каналами в гильзе, которые, в свою очередь, выходят к турбине, напротив которой в корпусе размещается реактор.3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что вращающаяся гильза несет на себе ротор электрической машины, содержащий две обмотки и магнитную систему с северными и южными полюсами, в корпусе выполнены статорные обмотки и магнитная система, а в гильзе выполнены каналы воздушного охлаждения, которые выходят в выпускные каналы.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5www.findpatent.ru
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания. Изобретение позволяет повысить удельные показатели, надежность двигателя и упростить его конструкцию. Двигатель внутреннего сгорания содержит корпус с внутренней сферической камерой и окнами системы газораспределения. В камере размещен диск, представляющий собой шаровой слой, центр которого совпадает с центром камеры, делящий ее на две не сообщающиеся между собой части, рабочую и нагнетающую, имеющий взаимно перпендикулярные пазы по обе стороны диска, оси которых лежат в плоскости диска и пересекаются в его центре, из-за этого один паз сплошной, а другой состоит из двух частей. Диск расположен между двумя роторами, оси вращения которых находятся под углом друг к другу и проходят через центр камеры. Роторы представляют собой части сферы определенной конфигурации с осями, у одного ось сплошная, а у другого состоит из двух частей, которые входят в пазы диска и позволяют ему поворачиваться на определенный угол. При вращении диска с роторами в каждой части камеры создаются по две полости переменного объема, в которых происходят циклы работы двигателя с периодом 
. 2 ил.
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания.
Известен двигатель внутреннего сгорания, авторское свидетельство СССР N 1295017, кл. F 02 B 53/00, опубликован 07.03.87 г., бюл. N 9, содержащий корпус со сферической рабочей камерой, выходной вал с наклонной шейкой, ось которой проходит через центр сферической камеры и на которой установлен ползун, размещенный в пазу поршневого элемента, снабженного цилиндрическим пальцем, закрепленным в корпусе параллельно пазу ползуна и проходящим через центр сферической камеры, систему уплотнительных пластин поршневого элемента и узел уплотнений, контактирующий с поршневым элементом. Недостатки: недостаточно надежен. Известен двигатель внутреннего сгорания, авторское свидетельство СССР N 1746009, F 02 B 57/00, опубликован 07.07.92 г., бюл. N 25, содержащий неподвижный корпус с внутренней сферической камерой и опорами для двух установленных в ней под углом один к другому роторов - ведущего со сферическими поршневыми элементами, выполненными в виде секторов, и ведомого с цилиндрами соответствующей формы для образования полостей переменного объема, систему газораспределения с окнами и каналами газообмена, систему топливоподачи и нагнетатель. Недостатки: низкие удельные показатели, достаточно сложен конструктивно. В основу изобретения положена задача создания надежного, высокооборотистого двигателя внутреннего сгорания. Поставленная задача решается следующим образом. В корпусе с внутренней сферической камерой и окнами системы газораспределения размещен диск, представляющий собой шаровой слой, центр которого совпадает с центром камеры, делящий ее на две не сообщающиеся между собой части, рабочую и нагнетающую, имеющий взаимно перпендикулярные пазы по обе стороны диска, оси которых лежат в плоскости диска и пересекаются в его центре, из-за этого один паз сплошной, а другой состоит из двух частей. Диск расположен между двумя роторами, оси вращения которых находятся под углом друг к другу и проходят через центр камеры. Роторы представляют собой части сферы определенной конфигурации с осями, у одного ось сплошная, а у другого состоит из двух частей, которые входят в пазы диска и позволяют ему поворачиваться на определенный угол. Рабочий ротор имеет сплошную ось и в нем, а также в диске с его стороны, сделаны конструктивные выемки для создания определенной степени сжатия. Роторы и диск имеют уплотнительные элементы. При вращении диска с роторами в каждой части камеры создаются по две полости переменного объема, в которых происходят циклы работы двигателя. Объем полостей определяется углом между осями роторов. На фиг. 1 изображено крайнее положение нагнетающего ротора и диска с расположением окон системы газораспределения. Вращение ротора против часовой стрелки. На фиг. 2 изображено крайнее положение рабочего ротора и диска с расположением окон системы газораспределения. Вращение ротора по часовой стрелке. Корпус двигателя, уплотнительные элементы роторов и диска, выемки в рабочем роторе и диске, канал перепуска, соединяющий окна перепуска N 1 и 2, в целях упрощения рассмотрения принципа действия не показаны. Рассмотрим работу нагнетающей, левой, части двигателя. На фиг. 1 показан такт, когда диск занимает крайнее положение к нагнетающему ротору, при этом с одной стороны ротора в верхней полости происходит всасывание смеси, с другой - в нижней полости ее вытеснение в канал перепуска и далее в рабочую часть камеры через окно перепуска N 1, которое в конце такта закрывается ротором. При дальнейшем повороте ротора открывается окно всасывания для нижней полости и окно N 1 перепуска для верхней. Окно всасывания для верхней полости закрывается с некоторым опозданием для продления поступления смеси в полость. На фиг. 2 - вид Б, показано положение, при котором в нижней полости происходит всасывание смеси, а в верхней - ее вытеснение в канал перепуска, которые закончатся, когда ротор и диск займут крайнее положение. Далее цикл повторится. Рассмотрим работу рабочей правой части двигателя. На фиг. 1 - вид А, показан такт расширения в нижней полости и такт сжатия в верхней, при этом смесь в рабочую камеру поступила из канала перепуска через окно перепуска N 2, окно выпуска закрыто диском. При дальнейшем вращении ротора окно перепуска N 2 закрывается ротором, происходит сжатие смеси. Когда ротор повернется на угол/2, диск займет к нему крайнее положение, закончится такт сжатия, фиг. 2. Одновременно в другой полости происходит процесс расширения до момента открытия диском окна выпуска, после чего осуществляется выход отработанных газов. Когда ротор и диск займут крайнее положение, открывается окно перепуска N 2, осуществляется продувка полости до момента закрытия окна выпуска диском. Далее циклы работы повторяются с периодом . В рассмотренном двигателе окна системы газораспределения показаны ориентировочно, их окончательные размеры и месторасположение определятся при изготовлении двигателя. Двигатель надежен, имеет эффективную систему газораспределения, хорошо балансируется.Формула изобретения
Двигатель внутреннего сгорания, содержащий неподвижный корпус с внутренней сферической камерой и опорами для двух установленных в ней под углом один к другому роторов, оси вращения которых проходят через центр камеры, отличающийся тем, что корпус имеет окна системы газораспределения, в камере размещен диск, представляющий собой шаровой слой, центр которого совпадает с центром камеры, делящий ее на две не сообщающиеся между собой части, рабочую и нагнетающую, имеющий взаимно перпендикулярные пазы по обе стороны диска, с осями, лежащими в плоскости диска и пересекающимися в его центре, из-за этого один паз сплошной, а другой состоит из двух частей, диск расположен между двумя роторами, представляющими собой части сферы определенной конфигурации с осями, у одного ось сплошная, а у другого состоит из двух частей, которые входят в пазы диска и позволяют ему поворачиваться на определенный угол, при вращении диск с роторами перекрывают окна системы газораспределения и создают в каждой части камеры по две полости переменного объема, в которых происходят циклы работы двигателя с периодом.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2Похожие патенты:
Изобретение относится к двигателестроению, а именно к роторно-поршневым двигателям
Изобретение относится к двигателестроению и предназначено для использования в транспортной технике наземного и воздушного сообщения
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторно-поршневым двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано в конструкциях самоходной техники
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателестроению, и может быть использовано на транспорте
Изобретение относится к энергомашиностроению, касается усовершенствования двигателя внутреннего сгорания и может быть использовано в авиации и на транспорте
Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в качестве силовой установки на воздушных, водных или сухопутных транспортных средствах
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано в автотракторной технике
Изобретение относится к энергетическому машиностроению и может быть использовано в винтовых двигателях
Изобретение относится к области энергетического машиностроения
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания и может быть использовано для привода транспортных средств
Изобретение относится к двигателестроению, а именно к роторным машинам объемного расширения, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания
Изобретение относится к автомобильному и тракторному машиностроению и к другим областям техники, где в качестве силовых агрегатов применяются двигатели внутреннего сгорания
Изобретение относится к энергомашиностроению и может использоваться как в качестве двигателя, так и в качестве пневмо- или гидромашины для привода вспомогательных механизмов
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания с качающимися поршнями
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к транспортным роторным двигателям внутреннего сгорания
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания
Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в качестве привода транспортных средств
Изобретение относится к области техники, а именно к двигателестроению, и предназначено для повышения эффективности существующих поршневых и роторно-поршневых двигателей, упрощения их конструкции, а также улучшения эксплуатационных характеристик, повышения экономичности
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания
www.findpatent.ru
Несмотря на постоянное повышение цен на топливо, автомобили с двигателями внутреннего сгорания не собираются никуда исчезать в ближайшее время. Конечно, появляется все больше и больше альтернативных решений, большинство которых основано на использовании электрических двигателей и аккумуляторных батарей.
Но технологии производства аккумуляторных батарей безнадежно отстают и вряд ли в скором времени получат широкое распространение. Поэтому, самым оптимальным вариантом является использование гибридных технологий, комбинации компактного двигателя внутреннего сгорания с электрическим генератором. Несколько месяцев назад мы рассказывали об одном из возможных кандидатов на использование в качестве двигателя для гибридных автомобилей — дисковом двигателе на основе ударных волн, а теперь расскажем еще об одном кандидате. Этим кандидатом является сферический двигатель Huttlin Kugelmotor, гениальная конструкция которого разрабатывалась доктором Гербертом Хюттлином (Dr. Herbert Huttlin) около 20 лет.
Доктор Герберт Хюттлин — гениальный инженер с огромным опытом. В его 67 лет он имеет более 150 патентов, зарегистрированных на его имя, в основном в области машин и механизмов для фармацевтической промышленности. В 1991 году он начал уделять пристальное внимание двигателям внутреннего сгорания, а целью его исследований было повышение эффективности этих двигателей. После двадцати лет трудов и разработки трех вариантов прототипов двигателя, Герберт Хюттлин при участии специалистов Фрайбургского университета создал компактную сферическую комбинацию двигателя внутреннего сгорания и электрогенератора, конструкция которого радикально отличается от конструкции современных двигателей, помимо этого, сферическая конструкция имеет значительно меньшее количество движущихся и трущихся частей.
Основой двигателя являются две изогнутые двухпоршневые головки, раскачивающиеся на одной оси. Когда два поршня разных головок сведены вместе, то два других поршня разведены на максимальное расстояние. Двигатель работает как обычный четырехтактный двигатель, раскачивая обе головки. Но самым интересным, можно сказать гениальным, решением является способ преобразования колебательно-поступательного движения во вращательное. На вершине каждого из четырех поршней находится большой титановый шар, выполняющий роль шарикоподшипника. Этот шар движется по каналу сложной формы. В одной плоскости канал имеет форму круга, а в другой — синусоидальную форму. Раскачивание головок заставляет шары двигаться по каналу, совершая вращательное движение, «плавая» по каналу. Конечно, описать принцип действия этого двигателя словами достаточно сложно, поэтому лучше все увидеть, просмотрев видеоролик, приведенный внизу.
Канал для движения шаров-подшипников выточен в сферическом алюминиевом корпусе. На другой стороне этого корпуса расположен ряд постоянных магнитов, ориентированных вдоль оси вращения. Кольцо неподвижных электромагнитных катушек, расположенное поверх движущейся конструкции, взаимодействуя с движущимся магнитным полем, вырабатывает электроэнергию.
Опытный образец сферического двигателя Huttlin Kugelmotor, объемом 1.18 литра будет готов к испытаниям в течение нескольких последующих месяцев. Его мощность при таком объеме будет составлять 100 лошадиных сил при частоте вращения 3000 оборотов в минуту. Крутящий момент на этих оборотах будет равен 290 нм. Доктор Хюттлин ожидает, что эффективность сферического двигателя может быть увеличена еще на 40 процентов благодаря использованию специальных материалов, уменьшающих трение, и оптимизации режимов горения топлива. Опытный образец двигателя весит 62 кг и состоит из 62 деталей, в то время как обычные двигатели состоят, по крайней мере, из 240 деталей.
В настоящее время доктор Хюттлин организовал компанию Innomot AG, которая займется патентованием и лицензированием нового двигателя.
f-tehno.com
Изобретение относится к двигателестроению, а именно к роторным двигателям внутреннего сгорания.Известна роторная объемная машина (патент США № 4631011 от 23.12.1986), которая состоит из подвижного корпуса со сферической внутренней поверхностью, дисковой мембраной посередине и двумя противоположными отверстиями, через которые в середину корпуса проходят два вала, заканчивающиеся роторами в виде сферических сегментов. Снаружи валы подвижно закреплены в станине под углом друг к другу. От валов отходят вилки, которые посредством пальцев подвижно соединены с корпусом таким образом, что вилка и ротор на каждом из валов расположены в одной плоскости, а по отношению к вилке и ротору другого вала они развернуты перпендикулярно. Роторы образуют с корпусом и мембраной четыре камеры переменного объема. При помощи золотников, расположенных в роторах, и каналов в валах, роторах и мембране в этих камерах организуется рабочий процесс, в течение которого попарно противоположные камеры соединяются между собой через мембрану. Объемная машина, выполненная по такой схеме, имеет следующие недостатки. Во-первых, вилки и подвижный корпус машины следует защищать от повреждений дополнительным кожухом. Во-вторых, технологически тяжело изготовить вал воедино с ротором и вилкой, расположить золотники в роторах, а роторы в корпусе. В-третьих, консольно закрепленные валы испытывают значительные нагрузки. Однако самый главный недостаток - наличие избыточных кинематических связей, количество которых достигает 13. Это накладывает чрезвычайно высокие требования к точности изготовления и сборки машины, а также может привести к значительным силам трения и деформации во время ее работы. Если с целью изменения рабочего объема машины выполнить станину с возможностью изменения угла между осями закрепленных в ней валов, вероятность поломки еще более увеличится.Задачей изобретения является уменьшение длины уплотнений рабочих камер роторного сферического двигателя и устранение вращательного движения его деталей относительно сопрягаемых с ними поверхностей трения путем размещения их во вращающейся гильзе, закрепленной на выходном валу.Поставленная задача достигается тем, что в роторном сферическом двигателе внутреннего сгорания, содержащем разъемный корпус, два вала, установленные в расточках корпуса, оси которых пересекаются под углом друг к другу в центре сферической полости внутри двигателя, в которой размещены два закрепленных на валах ротора и расположенная между ними подвижная дисковая перегородка, первый ротор закреплен на валу, опирающемся на подшипники в расточке корпуса и являющемся выходным, второй ротор закреплен с возможностью вращения на конце другого вала, выполненного эксцентрическим и закрепленного в расточке корпуса с возможностью поворота, причем ось части вала, несущей ротор и ось части вала, закрепленной в расточке, пересекаются в центре сферической полости таким образом, что роторы и дисковая перегородка составляют внутри корпуса шарнир Гука, образуя со стенками сферической полости камеры переменного объема, сообщающиеся посредством окон и каналов, согласно изобретению, сферическая полость выполнена на внутренней поверхности гильзы, размещенной внутри корпуса с возможностью вращения вместе с выходным валом, на котором она жестко закреплена вместе с первым ротором.Поставленная задача достигается также тем, что на наружной поверхности гильзы могут быть выполнены лопатки компрессора, вход которого соединен с атмосферой, а выход соединяется каналом в корпусе с впускным окном, а также через регулируемый золотник - с выпускными каналами в гильзе, которые, в свою очередь, выходят к турбине, напротив которой в корпусе размещается реактор.Поставленная задача достигается также тем, что вращающаяся гильза может нести на себе ротор электрической машины, содержащий две обмотки и магнитную систему с северными и южными полюсами, в корпусе выполнены статорные обмотки и магнитная система, а в гильзе выполнены каналы воздушного охлаждения, которые выходят в выпускные каналы.На фиг.1 изображен роторный сферический двигатель в начале рабочего хода в одной рабочей камере (соответствует ВМТ) и выпуска в другой (соответствует НМТ).На фиг.2 показан тот же двигатель во время впуска в одну камеру компрессора и выпуска из другой (соответствует 90° поворота выходного вала относительно положения на фиг.1).На фиг.3 приведена развернутая фазовая диаграмма работы двигателя.На фиг.4 изображен вариант двигателя, интегрированного с турбокомпрессором (турбокомпаундный двигатель).На фиг.5 представлен вариант двигателя, интегрированного с обратимой электрической машиной (гибридный двигатель).Двигатель, изображенный на фиг.1, содержит разъемный корпус 1, валы 2 и 3, установленные в расточках корпуса, оси которых пересекаются под углом друг к другу в центре сферической полости, которая выполнена на внутренней поверхности гильзы 4, размещенной внутри корпуса с возможностью вращения вместе с выходным валом, на котором она жестко закреплена вместе с ротором 5. Внутри гильзы также размещены подвижная дисковая перегородка (далее диск) 6 и ротор 7, закрепленный с возможностью вращения на конце вала 3, выполненного эксцентрическим и закрепленного в расточке корпуса с возможностью поворота, причем ось части вала 3, несущей ротор 7 и ось части вала, закрепленной в расточке, пересекаются в центре сферической полости. Роторы 5 и 7 вместе с расположенным между ними диском 6 составляют внутри гильзы сферический шарнир Гука посредством полуцилиндрического вала 8, расположенного на одной стороне диска 6 и совмещающегося с пазом в вершине ротора 7, и пальца 9, размещенного в пазах, выполненных на другой стороне диска 6 и в вершине ротора 5, причем продольные оси полуцилиндрического вала 8 и пальца 9 перпендикулярны друг другу. Сам палец 9 состоит из двух полуцилиндров, продольные оси которых О и O1 параллельны и не совпадают. Диск 6 делит сферическую полость гильзы между роторами на четыре камеры переменного объема. Две камеры между диском 6 и ротором 7 являются компрессорными. Впуск в них осуществляется через впускное окно 10 в корпусе, перекрываемое ротором 7. Две камеры между диском 6 и ротором 5 являются рабочими, в каждый из них имеются камеры сгорания, образованные карманами 11 в роторе 5. В гильзе 4 выполнены два выпускных окна 12 из рабочих камер, сообщающихся через выпускные каналы 13 с рубашкой воздушного охлаждения 14 между наружной оребренной поверхностью гильзы и корпусом. Компрессорные камеры сообщаются с рабочими через продувочные каналы с окнами 15 и 16 в гильзе 4.Работает двигатель следующим образом. В камере сгорания, образованной карманом 11 рабочего ротора 5, воспламеняется предварительно сжатая рабочая газовая смесь, фиг.1. Будет это самовоспламенением или принудительным искровым воспламенением зависит от конкретной реализации двигателя. Равнодействующая сила давления горящих газов, воспринимаемая диском 6 и перпендикулярная его плоскости, передается через полуцилиндрический вал 8 на ротор компрессора 7 и эксцентрический вал 2. При положении, изображенном на фиг.1 и соответствующем ВМТ такта сжатия, линия действия этой силы параллельна оси вращения ротора компрессора 7 ОС и вызывает только осевую нагрузку на эксцентрический вал 2, не создавая крутящего момента. При отклонении от этого положения линия действия силы уже не параллельна оси вращения ротора 7, относительно которой создается нескомпенсированный крутящий момент, передаваемый диском 6 через палец 9 рабочему ротору 5 и выходному валу 3. Так, в положении, изображенном на фиг.2, линия действия сил давления газов параллельна оси выходного вала ОР и составляет с осью вращения ОС ротора 7 угол γ, создавая момент М=r F Sinγ, где r - плечо силы F. Ротор компрессора 7 и рабочий ротор 5 с выходным валом 3 при этом вращаются, а вращающийся вместе с ними диск 6 совершает к тому же колебательные движения, изменяя объемы камер, заключенных между ним и роторами. Горячие газы в первой рабочей камере при этом расширяются, совершая полезную работу. В другой рабочей камере в это время происходит выпуск отработавших газов через выпускное окно 12 и выпускной канал 13 в выходной канал рубашки охлаждения 14, выполняющей роль глушителя. В это же время через открытые окна 15 и 16 продувочного канала свежий заряд поступает из компрессорной в рабочую камеру, осуществляя продувку. Поворачиваясь, диск 10 закрывает выпускное окно 12 и продувочное окно 16. При повороте выходного вала на 180° все камеры меняются местами. Таким образом, рабочий ход в двигателе совершается за один оборот выходного вала дважды, по разу для каждой пары камер. Впуск в компрессорную камеру осуществляется через впускное окно 10, открывающееся ротором 7 также через каждые пол-оборота (фиг.2). Развернутая фазовая диаграмма работы одной пары камер представлена на фиг.3. Штриховкой обозначено изменение рабочего объема камер в результате поворота эксцентрического вала 2, изменяющего угол между осями вращения роторов, а с ним и угол колебаний диска, определяющий рабочий объем и степень сжатия в камерах. Таким образом можно регулировать степень сжатия двигателя на разных режимах работы, начиная от максимальной во время пуска работы на холостом ходу и малой нагрузке вплоть до минимальной при наибольшей мощности. Благодаря этому обеспечиваются оптимальные параметры рабочего процесса во время эксплуатации, высокие кпд, экономичность и экологичность двигателя.На фиг.4 изображен вариант двигателя, интегрированного с турбокомпрессором (турбокомпаундный двигатель). На наружной поверхности гильзы 4 выполнены лопатки центробежного компрессора 17, вход которого соединен с атмосферой каналом 18. Выход компрессора через канал 19 и впускное окно 10 соединяется с компрессорными камерами двигателя. Кроме того, выход компрессора через регулируемый золотник 20 и кольцевой канал 21 в корпусе двигателя сообщается с выпускными каналами 13 в гильзе 4. Выпускные каналы 13 в гильзе выходят к лопаткам турбины 22, напротив которых в корпусе размещаются лопатки реактора 23 и выходной канал 24.В процессе работы сжатый воздух от центробежного компрессора 17 поступает в компрессорные камеры, увеличивая степень наполнения двигателя. Кроме того, часть сжатого воздуха, регулируемая золотником 20 в зависимости от режима работы, подается через кольцевой канал 21 в выпускные каналы 13, где смешивается с выпускными газами, понижает их температуру и увеличивает массу рабочего тела, подаваемого на лопатки турбины 22. Создавая дополнительный крутящий момент на выходном валу 3, связанном с турбиной через гильзу 4, поток рабочего тела тормозится реактором 23 и выходит через канал 24.На фиг.5 изображен двигатель, интегрированный с обратимой электрической машиной (гибридный двигатель). Вращающаяся гильза двигателя 4 несет на себе ротор электрической машины, содержащий две обмотки 25 и магнитную систему с северными полюсами 26 и южными полюсами 27 между ними. В корпусе выполнены статорные обмотки 28 и магнитная система 29. Каналы воздушного охлаждения 30, выполненные в гильзе-роторе наклонно по отношению к ее оси вращения, выходят в выпускной канал двигателя 13, образуя центробежный вентилятор.Во время работы двигателя на обмотки ротора 25 подается ток через коллекторный узел на валу 3. Этот ток создает в магнитной системе вращающийся вместе с ротором магнитный поток, который наводит в обмотках статора переменную ЭДС индукции, вызывающую ток нагрузки в режиме генератора. При необходимости увеличить крутящий момент на выходном валу 3 двигателя обмотки статора запитываются от инвертора тока, и электрическая машина переходит в режим электродвигателя. Охлаждается гильза 4 воздухом, проходящим по каналам воздушного охлаждения 30, который затем смешивается с выхлопными газами в выпускном канале 13, снижая их температуру и предохраняя всю машину от перегрева. Разделение ротора электрической машины на две части, магнитные системы которых направлены встречно друг другу, позволяет избежать намагничивания деталей двигателя, уменьшает длину магнитных линий, уменьшает индуктивность машины, увеличивает ее Cosϕ и кпд.
1. Роторный сферический двигатель внутреннего сгорания, содержащий разъемный корпус, два вала, установленные в расточках корпуса, оси которых пересекаются под углом друг к другу в центре сферической полости внутри двигателя, в которой размещены два закрепленных на валах ротора и расположенная между ними подвижная дисковая перегородка, первый ротор закреплен на валу, опирающемся на подшипники в расточке корпуса и являющемся выходным, второй ротор закреплен с возможностью вращения на конце другого вала, выполненного эксцентрическим и закрепленного в расточке корпуса с возможностью поворота, причем ось части вала, несущей ротор, и ось части вала, закрепленной в расточке, пересекаются в центре сферической полости таким образом, что роторы и дисковая перегородка составляют внутри корпуса шарнир Гука, образуя со стенками сферической полости камеры переменного объема, сообщающиеся посредством окон и каналов, отличающийся тем, что сферическая полость выполнена на внутренней поверхности гильзы, размещенной внутри корпуса с возможностью вращения вместе с выходным валом, на котором она жестко закреплена вместе с первым ротором.2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что на наружной поверхности гильзы выполнены лопатки компрессора, вход которого соединен с атмосферой, а выход соединяется каналом в корпусе с впускным окном, а также через регулируемый золотник - с выпускными каналами в гильзе, которые, в свою очередь, выходят к турбине, напротив которой в корпусе размещается реактор.3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что вращающаяся гильза несет на себе ротор электрической машины, содержащий две обмотки и магнитную систему с северными и южными полюсами, в корпусе выполнены статорные обмотки и магнитная система, а в гильзе выполнены каналы воздушного охлаждения, которые выходят в выпускные каналы.
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 12.07.2005
Извещение опубликовано: 10.06.2006 БИ: 16/2006
bankpatentov.ru
