Патент на изобретение №2314427

(54) АВТОНОМНЫЙ ПРИВОД

(57) Реферат:

Изобретение относится к автономным приводам авиационных и робототехнических систем. Целью изобретения является создание компактного автономного привода, минимизация габаритов, повышение коэффициента полезного действия. Автономный привод содержит газораспределительное устройство, связанное с исполнительным двигателем, выходной вал которого связан с механической передачей, и два опорных устройства. Исполнительный двигатель представляет собой роторно-волновой двигатель, в котором отсеки сжатия и расширения выполнены в виде одинаковых конусов. В камере сгорания, выполненной в виде тора, установлены две инициирующие свечи и четыре форсунки. Пары форсунок и соответствующие каждой паре форсунок инициирующие свечи, установленные по ходу движения газа в камере сгорания, смещены к отсекам сжатия и расширения симметрично относительно центра. В отсеках сжатия и расширения установлены два клапана, расположенные в вершинах конусов, каждый из которых соединен с трубой воздухозаборника и выхлопной трубой. Автономный привод содержит датчик обратной связи, выполненный в виде потенциометра, установленный на выходном валу автономного привода. Механическая передача и два опорных устройства выполнены в виде двух шариковолновых передач, состоящих из волнообразователя, сепаратора и жесткого колеса. Газораспределительное устройство выполнено в виде двух электропневмоклапанов и регулятора давления. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к автономным приводам авиационных и робототехнических систем.

Известен роторно-волновой двигатель (Патент RU, №2155272). Основной недостаток роторно-волнового двигателя с точки зрения применения его в автономных приводах является нереверсивность.

Известна шариковолновая передача (патент RU, № 2265553).

Наиболее близким по технической сути является автономный привод (авторское свидетельство СССР № 949229), содержащий газораспределительное устройство, связанное с исполнительным двигателем, выходной вал которого связан с механической передачей, два опорных устройства, в котором в качестве исполнительного двигателя используется волновой пневмодвигатель.

К числу недостатков данного автономного привода можно отнести достаточно большие габариты и массу ввиду наличия порохового газогенератора.

Целью изобретения является создание компактного автономного привода, минимизация габаритов, повышение коэффициента полезного действия.

Цель изобретения достигается тем, автономный привод содержит газораспределительное устройство, связанное с исполнительным двигателем, выходной вал которого связан с механической передачей, два опорных устройства. Исполнительный двигатель представляет собой роторно-волновой двигатель, в котором отсеки сжатия и расширения выполнены в виде одинаковых конусов, в камере сгорания, выполненной в виде тора, установлены две инициирующие свечи и четыре форсунки, причем пары форсунок и соответствующие каждой паре форсунок инициирующие свечи, установленные по ходу движения газа в камере сгорания, смещены к отсекам сжатия и расширения симметрично относительно центра, в отсеках сжатия и расширения установлены два клапана, расположенные в вершинах конусов, каждый из которых соединен с трубой воздухозаборника и выхлопной трубой.

Автономный привод содержит датчик обратной связи, выполненный в виде потенциометра, установленный на выходном валу автономного привода.

Механическая передача и два опорных устройства выполнены в виде двух шариковолновых передач, состоящих из волнообразователя, сепаратора и жесткого колеса, при этом волнообразователь одной из передач жестко связан с валом ротора роторно-волнового двигателя, а сепаратор жестко связан с выходным валом привода, волнообразователь второй шариковолновой передачи жестко связан с валом ротора роторно-волнового двигателя, а сепаратор жестко связан с валом потенциометра.

Газораспределительное устройство выполнено в виде двух электропневмоклапанов, один из которых соединен с клапанами в отсеках сжатия и расширения, а второй соединен с форсунками в камере сгорания, и регулятора давления, соединенного с воздухозаборником с одной стороны и электропневмоклапанами с другой.

На фиг.1 изображен общий вид привода;

на фиг.2 изображено продольное сечение шариковолновой передачи;

на фиг.3 изображено продольное сечение камеры сгорания роторно-волнового двигателя при вращении ротора по часовой стрелке;

на фиг.4 изображено продольное сечение камеры сгорания роторно-волнового двигателя при вращении ротора против часовой стрелки;

на фиг.5 изображено сечение расширительного отсека двигателя в момент впуска газа;

на фиг.6 изображена функциональная схема автономного привода.

Автономный привод состоит из блока управления 1, непосредственно управляющего и корректирующего работу привода, роторно-волнового двигателя 2, являющегося основным силовым элементом, шариковолновой передачи 3, выступающей в роли редуктора и опорного элемента, и потенциометра 4, необходимого для коррекции работы автономного привода.

Блок управления выполнен в виде двух электропневмоклапанов 5 и 6, один из которых соединен с клапанами 7 и 8 в отсеках сжатия и расширения, а второй соединен с форсунками 9, 10, 11, 12 в камере сгорания, и регулятора давления 13, соединенного с воздухозаборником 14 с одной стороны и электропневмоклапанами с другой. Электропневмоклапаны 5 и 6 и регулятор давления 13 образуют газораспределительное устройство.

Вал 15 роторно-волнового двигателя 2 имеет три точки опоры: две из которых – шариковолновые передачи 3, размещенные по обе стороны вала 15, одновременно являющиеся редукторами, и третья – шарнир равных угловых скоростей 16. На валу ротора имеется эксцентрик 17, являющийся генератором волн. Также на вал ротора посажен потенциометр 4, крепящийся к корпусу привода 18 посредством винтового соединения. Потенциометр и вал роторно-волнового двигателя соединены с помощью муфтового соединения. В конструкции привода также присутствует воздухозаборник 14 для питания привода воздухом. В роторно-волновом двигателе отсеки сжатия и расширения выполнены в виде одинаковых конусов, обращенных вершинами друг к другу и имеющих винтовую навивку. В камере сгорания, выполненной в виде тора, роторно-волнового двигателя, установлены две инициирующие свечи и четыре форсунки, причем пары форсунок и соответствующие каждой паре форсунок инициирующие свечи, установленные по ходу движения газа в камере сгорания, расположены ближе к отсекам сжатия и расширения симметрично относительно центра. Данное расположение свечей объясняется необходимостью обеспечить реверс автономного привода. Форсунки 9 и 10, через которые осуществляется подача топлива и воздуха в камеру сгорания, и инициирующая свеча 19, осуществляющая поджигание топливно-воздушной смеси обеспечивают вращение выходного вала привода в одном направлении, а форсунки 11 и 12 и инициирующая свеча 20 обеспечивают вращение выходного вала привода в противоположном направлении. В отсеках сжатия и расширения роторно-волнового двигателя установлены два клапана 7 и 8, расположенных в вершинах конусов, каждый из которых, соединен с трубкой воздухозаборника 14 и выхлопной трубкой. Клапаны управляются таким образом, чтобы обеспечивать подачу или сброс газа в нужный момент в процессе цикла работы привода. Зажигание свечей в камере сгорания происходит посредством электрического импульса, поступающего от блока управления 1 по проводам.

Шариковолновая передача 3 состоит из волнообразователя 21, сепаратора 22, жесткого колеса 23, шариков 24. Ведущим звеном является волнообразователь с двумя дисками, жесткое колесо заторможено, выходным звеном служит сепаратор. Шарики в сепараторе расположены в два ряда. Волнообразователь 21 одной из шариковолновых передач жестко связан с валом 15 ротора роторно-волнового двигателя 2, а сепаратор 22 жестко связан с выходным валом привода 25, а волнообразователь второй шариковолновой передачи жестко связан с валом ротора роторно-волнового двигателя, а сепаратор жестко связан с валом потенциометра 4.

Все агрегаты пневмомагистралей связаны между собой жесткими металлическими трубами, в корпусе привода сделаны монтажные отверстия, необходимые для установки соответствующих устройств и элементов.

Устройство работает следующим образом.

На вход блока управления 1 приходит сигнал в виде управляющего напряжения. Суммируя этот сигнал и сигнал обратной связи, приходящий от потенциометра 4, блок управления формирует сигнал, подаваемый либо на комбинацию – клапан 7, форсунки 9, 10 и инициирующую свечу 19, либо комбинацию – клапан 8, форсунки 11, 12 и инициирующую свечу 20. Первоначально (для начала работы привода) подается топливно-воздушная смесь, свеча 19, осуществляющая поджигание топливно-воздушной смеси, обеспечивает вращение выходного вала привода в одном направлении, а форсунки 11 и 12 и инициирующая свеча 20 обеспечивают вращение выходного вала привода в противоположном направлении. Одновременно с подачей топливно-воздушной смеси в камеру сгорания, а также сигнала на соответствующую инициирующую свечу, блок управления подает сигнал на соответствующий клапан (7 или 8), который позволяет попасть воздуху, забранному через воздухозаборник 14 и прошедшему через регулятор давления 13 и электропневмоклапан 5, в отсек сжатия. Проходя отсек сжатия, воздух сжимается до определенного давления и попадает в камеру сгорания, в этот момент прекращается подача воздуха в форсунку 9, и через нее начинается подача топлива, т.е. теперь через обе форсунки 9 и 10 осуществляется непрерывная подача топлива. Топливно-воздушная смесь поджигается с помощью инициирующей свечи 19, установленной по ходу движения газа в камере сгорания. Сгоревшие газы с высокой температурой и давлением входят в винтовые линии расширительного отсека за счет выдавливающего воздействия газов на витки ротора. Расширяясь газ, совершает работу, идущую на вращения выходного вала привода. Отработавшие газы выходят через клапан 8 и выхлопную трубку. Реверс осуществляется следующим образом. Блок управления прекращает подавать топливно-воздушную смесь через форсунки 9 и 10, начинает подавать через форсунки 11 и 12 и поджигать ее с помощью инициирующей свечи 20, одновременно подавая сигнал на закрытие клапана 7 и открытие клапана 8. За счет того, что форсунки 9 и 10 расположены противоположно форсункам 11 и 12, и происходит реверсирование. Далее работа привода проходит аналогично.

Формула изобретения

1. Автономный привод, содержащий газораспределительное устройство, связанное с исполнительным двигателем, выходной вал которого связан с механической передачей, два опорных устройства, отличающийся тем, что исполнительный двигатель представляет собой роторно-волновой двигатель, в котором отсеки сжатия и расширения выполнены в виде одинаковых конусов, в камере сгорания, выполненной в виде тора, установлены две инициирующие свечи и четыре форсунки, причем пары форсунок и соответствующие каждой паре форсунок инициирующие свечи, установленные по ходу движения газа в камере сгорания, смещены к отсекам сжатия и расширения симметрично относительно центра, в отсеках сжатия и расширения установлены два клапана, расположенные в вершинах конусов, каждый из которых, соединен с трубой воздухозаборника и выхлопной трубой.

2. Автономный привод по п.1, отличающийся тем, что содержит датчик обратной связи, выполненный в виде потенциометра, установленный на выходном валу автономного привода.

3. Автономный привод по п.1, отличающийся тем, что механическая передача и два опорных устройства выполнены в виде двух шариковолновых передач, состоящих из волнообразователя, сепаратора и жесткого колеса, при этом волнообразователь одной из передач жестко связан с валом ротора роторно-волнового двигателя, а сепаратор жестко связан с выходным валом привода, волнообразователь второй шариковолновой передачи жестко связан с валом ротора роторно-волнового двигателя, а сепаратор жестко связан с валом потенциометра.

4. Автономный привод по п.1, отличающийся тем, что газораспределительное устройство выполнено в виде двух электропневмоклапанов, один из которых соединен с клапанами в отсеках сжатия и расширения, а второй соединен с форсунками в камере сгорания, и регулятора давления, соединенного с воздухозаборником с одной стороны и электропневмоклапанами с другой.

РИСУНКИ