Патент на изобретение №2238416
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к двигателям внутреннего сгорания с качательным движением рабочих органов. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания осуществляется между качающимися лопастями. Процесс сгорания происходит при постоянном объеме, в момент максимального давления газов в камере сгорания открываются сопла и происходит мгновенный вылет-выстрел этих газов, импульсы силы реакции газов передаются на корпус, вызывая поступательное прямолинейное движение двигателя. 5 ил.
Изобретение относится к машиностроению и может быть применено в качестве реактивного двигателя и реактивной подвески на транспортных средствах, а также летательных аппаратах. Известны двигатели ротационного типа с ротором и четырьмя клиновидными камерами, работающим по четырехтактному циклу (патент Германии №4201993, опубл. 1993). В известном двигателе внутреннего сгорания топливо, смешанное с воздухом, сгорает в цилиндре двигателя в небольшом замкнутом пространстве, где возникает высокое давление и температура, при этом выделяемая тепловая энергия преобразуется в механическую работу, которая передается через поршень, коленчатый вал на трансмиссию и колеса транспортного средства. Процесс сгорания в двигателе с кривошипно-шатунным механизмом (КШМ) происходит не при постоянном объеме, так как поршень не задерживается возле В.М.Т, при движении поршня к Н.М.Т по углу поворота коленчатого вала на 90 Недостатком аналога низкая эффективность сжигания топливного заряда. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы двигателя. Поставленная задача достигается тем, что реактивный двигатель внутреннего сгорания состоит из закрываемых с обоих торцов цилиндрического корпуса с осесимметрично установленным валом, в корпусе выполнены отверстия для подвода смеси топлива с воздухом, отверстия для установки свечей зажигания и отверстия для отвода отработавших газов, на валу внутри корпуса установлены две части, которые образуют ротор с четырьмя клиновидными камерами переменного объема. Согласно изобретению, он состоит из двух систем, каждая система состоит из разъемного корпуса с внутренней сферической или цилиндрической поверхностью, ротора, опорного вала, маховика с кулисой, механизма привода ротора, фазового диска с шестернями привода, газовых сопел, уплотнений лопастей и ротора, крестовин корпуса, форсунок топлива, свечей зажигания, механизмов и узлов инфраструктуры двигателя, в корпусе установлены четыре радиальные перегородки, образующие четыре рабочие полости, в каждой рабочей полости размещена лопасть, которая делит эту полость на две камеры изменяемых объемов, ротор цилиндрический, пустотелый с четырьмя лопастями и венцом привода установлен в корпусе на скользящих подшипниках и одновременно на шариковом подшипнике на опорном валу, маховик установлен на опорном валу, на торцевой плоскости маховика выполнена кулиса, два зубчатых сектора привода ротора с двумя роликами расположены на общих осях и находятся в зацеплении с венцом ротора, фазовый диск установлен на опорном валу на шариковом подшипнике и на выступе корпуса на скользящем подшипнике и плотно закрывает торцевой плоскостью сопла, соединенные с камерами сгорания, приводится во вращение планетарной передачей, при вращении маховика кулиса поворачивает зубчатые секторы и венец с ротором на некоторый угол, и ротор совершает маятниковое движение, при повороте ротора по часовой стрелке лопасти занимают крайнее правое положение возле перегородок, воздух в камерах сгорания сжимается на величину установленной степени сжатия, в это время в левых камерах объемы увеличиваются, происходит всасывание воздуха через пластинчатые клапаны перегородок, в камеры сгорания впрыскивается форсунками топливо, которое воспламеняется от свечей зажигания, движение ротора и лопастей на некотором углу поворота кулисы замедляется, в камерах сгорания происходит процесс сгорания при постоянном объеме, резко нарастает давление газов, в конце сгорания фазовый диск открывает сопла и происходит мгновенный вылет-выстрел продуктов сгорания, импульсы силы реакции передаются на корпус, вызывают его прямолинейное движение, после закрытия сопел ротор поворачивается против часовой стрелки, объемы камер сгорания увеличиваются, происходит процесс расширения оставшихся газов и продувка камер сгорания воздухом через окна из полости ротора и окна в корпусе, при этом в левых камерах объемы уменьшаются, воздух вытесняется через пластинчатые клапаны лопастей в полость ротора, создавая избыточное по сравнению с атмосферным давление и охлаждая лопасти, в результате камеры сгорания выполняют функции двигателя, работающего в режиме двухтактного двигателя по сокращенному циклу, а левые камеры – функции нагнетателя воздуха объемного типа, системы объединены в один блок, где силы инерции движущихся деталей взаимно уравновешиваются. В предлагаемом реактивном роторном двигателе смесь топлива с воздухом сгорает при постоянном объеме, которое обеспечивается замедлением движения лопастей в конце сжатия воздуха в камерах сгорания, в конце горения отработавшие газы, находящиеся в камерах сгорания под высоким давлением, с большой скоростью вылетают-выстреливаются в боковые сопла корпуса двигателя, создавая реактивную силу, вызывающую прямолинейное движение двигателя. Изобретение поясняется при помощи чертежей. На фиг.1 представлен продольный разрез двигателя; на фиг.2 – поперечный разрез; на фиг.3 – поперечный разрез по зубчатым секторам; на фиг.4 – поперечный разрез по соплам; на фиг.5 – компоновка двигателя из двух систем. Реактивный двигатель состоит из двух систем Д (фиг.5), каждая система состоит из разъемного корпуса 1 с внутренней сферической поверхностью, ротора 2 с четырьмя лопастями 3, опорного вала 4, маховика 5 с кулисой К, механизма привода ротора 3, фазового диска 6 с планетарным механизмом привода, газовых сопел 7, уплотнителей 8 лопастей 3 и ротора 2, крестовин 9 корпуса 1, форсунок 10 подачи топлива, свечей 11 зажигания, механизмов и узлов инфраструктуры двигателя. В корпусе 1 установлены четыре радиальные перегородки 12, образующие рабочие полости Н, каждая рабочая полость Н разделена лопастью 3 на две камеры изменяемых объемов, на периметре корпуса 1 выполнены продувочные окна “а”, на лопастях 3 по периметру установлены уплотнительные полукольца 8, с одной стороны корпуса 1 параллельно оси ротора 3 выполнены четыре газовых сопла 7 с кольцевыми уплотнениями 29. Ротор 2 пустотелый с полостью С, продувочными окнами “в” и венцом 14 привода установлен на скользящем подшипнике 15 в корпусе 1, внутри ротора 2 на цилиндрической вставке 16 и шариковом подшипнике 17 установлен опорный вал 4, на вставке 16 выполнен зубчатый венец 14 привода ротора 2. Маховик 5 установлен на опорном валу 4, на торцевой плоскости выполнены пазы кулисы К, на периметре установлен зубчатый венец 19 для соединения систем Д и привода их стартером. Механизм привода ротора 2 включает два зубчатых сектора 20 с роликами 21, установленных на осях 22 на корпусе 1 и входят в зацепление с зубчатым венцом 14 ротора 2. Фазовый диск 6 установлен на наружном кольцевом выступе 23 корпуса 1 на скользящем подшипнике 24 и шариковом подшипнике 17 на опорном валу 4, приводится во вращательное движение от планетарной передачи, состоящей из зубчатого венца 25, шестерни 26, установленной на опорном валу 4 (промежуточная шестерня на чертежах не показана), на торцевой плоскости фазового диска 6 выполнены четыре отверстия 28 для вылета газов из сопел 7, газовые сопла 7 соединены с камерами сгорания, в корпусе 1 с торца сопла 7 имеют кольцевые уплотнения 29 и плотно прижаты боковой плоскостью фазового диска 6. Боковые крестовины 9 служат для жесткости корпуса 1 и установки механизмов и узлов инфраструктуры двигателя. Работа реактивного двигателя (фиг.1, 2, 3, 4). При вращении маховика 5 кулиса К перемещает ролики 21с зубчатыми секторами 20 в направлении центра оси ротора 2 и обратно, одновременно поворачивается зубчатый сектор 20, зацепленный с зубчатым венцом 14 ротора 2, на некоторый угол, при этом ротор 2 с лопастями 3 совершает маятниковое движение, угол поворота ротора 2 в четыре раза меньше угла поворота маховика 5. При повороте ротора 2 по часовой стрелке лопасти 3 занимают крайнее правое положение возле перегородок 12, сжимая воздух в камерах сгорания J до величины степени сжатия. Одновременно в левых камерах полостей Н, относительно лопастей 3, объемы увеличиваются, происходит всасывание воздуха через пластинчатые клапаны 30 с пружинами 33 перегородок 12. В правых камерах полостей Н в конце сжатия, форсунки 10 впрыскивают топливо в камеры сгорания, которое воспламеняется свечами 11, в этот период кулиса К замедляет движение лопастей 3, происходит сгорание смеси при постоянном объеме и нарастание давления газов до максимальной величины. В конце сгорания фазовый диск 6, вращающийся в два раза медленнее маховика 5, своими отверстиями 28 открывает сопла 7, происходит мгновенный вылет-выстрел отработавших газов, их импульсы реакции силы передаются на корпус 1, вызывают его поступательное прямолинейное движение. После закрытия сопел 7 ротор 2 поворачивается против часовой стрелки, объемы камер сгорания увеличиваются, происходит процесс расширения оставшихся отработавших газов, продувка камер сгорания через окна “в” в роторе 2 и окна “а” в корпусе 1. Одновременно в левых камерах объемы уменьшаются, воздух вытесняется через плоские клапаны 31 с пружинами 32 лопастей 3 и окна f в полость С ротора 2, создавая там избыточное давление и охлаждая лопасти 3. В результате правые камеры сгорания выполняют функции двигателя внутреннего сгорания, левые камеры-функции нагнетателя воздуха объемного типа. Две системы Д объединены в блок (фиг.5), центробежные силы и силы моментов инерции движущихся деталей взаимно уравновешиваются. Формула изобретения
Реактивный двигатель внутреннего сгорания, который состоит из закрываемого с обоих торцов цилиндрического корпуса с осесимметрично установленным валом, в корпусе выполнены отверстия для подвода смеси топлива с воздухом, отверстия для установки свечей зажигания и отверстия для отвода отработавших газов, на валу внутри корпуса установлены две части, которые образуют ротор с четырьмя клиновидными камерами переменного объема, отличающийся тем, что он состоит из двух систем, каждая система состоит из разъемного корпуса с внутренней сферической или цилиндрической поверхностью, ротора, опорного вала, маховика с кулисой, механизма привода ротора, фазового диска с шестернями привода, газовых сопел, уплотнений лопастей и ротора, крестовин корпуса, форсунок топлива, свечей зажигания, механизмов и узлов инфраструктуры двигателя, в корпусе установлены четыре радиальные перегородки, образующие четыре рабочие полости, в каждой рабочей полости размещена лопасть, которая делит эту полость на две камеры изменяемых объемов, ротор цилиндрический, пустотелый с четырьмя лопастями и венцом привода установлен в корпусе на скользящих подшипниках и одновременно на шариковом подшипнике на опорном валу, маховик установлен на опорном валу, на торцевой плоскости маховика выполнена кулиса, два зубчатых сектора привода ротора с двумя роликами расположены на общих осях и находятся в зацеплении с венцом ротора, фазовый диск установлен на опорном валу на шариковом подшипнике и на выступе корпуса на скользящем подшипнике и плотно закрывает торцевой плоскостью сопла, соединенные с камерами сгорания, приводится во вращение планетарной передачей, при вращении маховика кулиса поворачивает зубчатые секторы и венец с ротором на некоторый угол, и ротор совершает маятниковое движение, при повороте ротора по часовой стрелке лопасти занимают крайнее правое положение возле перегородок, воздух в камерах сгорания сжимается на величину установленной степени сжатия, в это время в левых камерах объемы увеличиваются, происходит всасывание воздуха через пластинчатые клапаны перегородок, в камеры сгорания впрыскивается форсунками топливо, которое воспламеняется от свечей зажигания, движение ротора и лопастей на некотором углу поворота кулисы замедляется, в камерах сгорания происходит процесс сгорания при постоянном объеме, резко нарастает давление газов, в конце сгорания фазовый диск открывает сопла и происходит мгновенный вылет-выстрел продуктов сгорания, импульсы силы реакции передаются на корпус, вызывают его прямолинейное движение, после закрытия сопел ротор поворачивается против часовой стрелки, объемы камер сгорания увеличиваются, происходит процесс расширения оставшихся газов и продувка камер сгорания воздухом через окна из полости ротора и окна в корпусе, при этом в левых камерах объемы уменьшаются, воздух вытесняется через пластинчатые клапаны лопастей в полость ротора, создавая избыточное по сравнению с атмосферным давление и охлаждая лопасти, в результате камеры сгорания выполняют функции двигателя, работающего в режиме двухтактного двигателя по сокращенному циклу, а левые камеры – функции нагнетателя воздуха объемного типа, системы объединены в один блок, где силы инерции движущихся деталей взаимно уравновешиваются. РИСУНКИ
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 10.01.2008
Извещение опубликовано: 27.08.2009 БИ: 24/2009
|
||||||||||||||||||||||||||
происходит быстрое увеличение объема цилиндра потому, что поршень проходит 60% пути до Н.М.Т, давление отработавших газов резко снижается и при выпуске газы выталкиваются поршнем из цилиндра. Из-за несовершенства конструкций КШМ для полной очистки цилиндра от продуктов сгорания начало их выпуска производится задолго до конца процесса расширения и значительная часть тепловой энергии выталкиваются поршнем в трубопровод и работает вхолостую.