ДВИГАТЕЛЬ ТЕПЛОВОЙ Российский патент 1997 года по МПК A63H29/10 A63H23/10 

Изобретение относится к отрасли легкой промышленности, выпускающей игрушки и сувениры, а также может быть использовано в школе в качестве наглядного пособия по физике.

Известен двигатель тепловой, содержащий герметичные камеры, симметрично и попарно расположенные вокруг геометрической оси вращения двигателя, и заполненные легкоиспаряющимися теплоносителем, например, эфиром, и каналы для соединения каждой пары симметрично расположенных камер [1]
Данный двигатель является ближайшим аналогом предлагаемого изобретения по технической сущности. Однако известный двигатель является довольно сложным по конструкции.

Технический результат, достигаемый в заявленном изобретении заключается в упрощении конструкции.

Для получения данного технического результата в двигателе тепловом, содержащем герметические камеры, симметрично и попарно расположенные вокруг герметической оси вращения двигателя, и заполненные легкоиспаряющимися теплоносителем, например, эфиром, и каналы для соединения каждой пары симметрично расположенных камер, он имеет охватывающий камеры водонепроницаемый корпус, преимущественно цилиндрической формы, внутренние стенки которого контактируют с камерами, и расположенные на наружной стороне корпуса выступы для создания крутящего момента.

Корпус двигателя может быть выполнен в виде свободного плавающего тела.

В связи с наличием нескольких камер двигатель имеет довольно сложную конструкцию.

Цель изобретения упрощение конструкции двигателя, для чего известный тепловой двигатель, содержащий герметические камеры, заполненные эфиром, снабжен водонепроницаемым охватывающим камеры корпусом, например, цилиндрической формы, стенки которого изнутри контактируют с камерами, а снаружи имеют выступы для создания крутящегося момента за счет приложенной к ним выталкивающей силы воды. Это обеспечивает работу двигателя только на двух камерах, в прототипе же минимальное количество камер четыре.

Выполнение корпуса в виде свободного плавающего тела еще более упрощает двигатель, так как освобождает его от подшипников и подставки.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1а изображен двухкамерный плавающий двигатель с выступами в виде накладок, вид с боку, на фиг. 1б то же, вид спереди, на фиг. 2 вариант выполнения выступов за счет овальности корпуса, на фиг. 3 а,б,в схемы, поясняющие работу двигателя.

Двигатель тепловой содержит герметические камеры 1, которые попарно соединены каналом 2 и симметрично расположены вокруг геометрической оси вращения двигателя. Камеры 1 заполнены легкоиспаряющими теплоносителем, например, эфиром. Двигатель снабжен водонепроницаемым охватывающим камеры корпусом 3, стенки которого внутри контактируют с камерами для обеспечения теплопередачи. Корпусу 3 придается в большинстве вариантов исполнения цилиндрическая форма, но может быть использована также форма эллипсоида вращения, шара, многогранной призмы и др.

Смачиваемость корпуса достигается известным способом, например, обмоткой его гигроскопической бумагой. Двигатель может быть установлен в подшипниках на какой-либо подставке, что не требует графического пояснения, или выполнен в виде свободно плавающего тела (фиг. 1), что более эффективно.

На боковых поверхностях корпуса двигателя имеются выступы 4, выполненные в виде накладок (фиг. 1), либо образованные овальностью корпуса (фиг. 2).

Двигатель предназначен для работы в комнатных условиях, в интервале температур приблизительно от 18^oC до 30^oC. В этих условиях поверхность верхней камеры, находящаяся в воздухе, за счет испарения на 1-2 градуса холоднее поверхности нижней камеры, находящейся в воде. Для увеличения температурного перепада между камерами, что ускоряет вращение двигателя, вода может быть подогрета. Соответственно температурному перепаду давления паров эфира в нижней камере становится больше, чем в верхней, и жидкий эфир из нижней камеры выдавливается в верхнюю.

В начальный момент, показанный на фиг. 1 и 3а, камеры смещены относительно вертикальной оси в сторону вращения, поэтому эфир сливается в правую часть верхней камеры, создавая своим весом G, крутящий момент, поворачивающий двигатель по часовой стрелке. Если бы не было выступов, после перетечки примерно половины массы эфира в верхнюю камеру двухкамерный двигатель занял "мертвое" положение, как показано на фиг. 3в. В этом положении температуры камер выравниваются, и дальнейшее вращение двигателя становится невозможным. Выступы же задерживают поворот двигателя, поскольку создают тормозной момент за счет выталкивающей силы ("Архимедовой" силы) F_I, которая при повороте возрастает по сравнению с уменьшающейся силой F₂. Это происходит потому, что при повороте по часовой стрелке заглубляемый объем правого выступа увеличивается, а левого уменьшается. Таким образом, за счет выступов удается перекачать в верхнюю камеру большее количество эфира, вес которого G₁ оказывается достаточным для преодоления силы F₁ и силы C₂ от веса остатков эфира в бывшей нижней камере, которая перемещается вверх.

После пересечения вертикальной оси нижним выступом (см. фиг. 3б) "Архимедова" сила F₃ создает крутящий момент, содействующий повороту. Под действием двух сил G₁ и F₃ двигатель быстро заканчивает поворот до 180^o, занимая положение фиг. 3а, и цикл повторяется.

По изобретению изготовлен действующий образец, скорость вращения которого в зависимости от условий окружающей среды (температуры воды, воздуха и влажности) составляет 1-8 об/мин.

Использование: в качестве игрушечного "вечного двигателя", который свободно плавает в сосуде с водой и постоянно вращается, требуя лишь периодической доливки воды. Двигатель предназначен для работы в комнатных условиях и имеет переменную скорость вращения от 1 до 3 оборотов в минуту в зависимости от температуры воды, воздуха и влажности. Двигатель может быть использован в качестве учебной модели для демонстрации законов физики, в частности, закона сохранения энергии. Сущность изобретения: корпус двигателя выполнен, преимущественно, в виде цилиндрической формы, который охватывает камеры. В корпусе предусмотрены участки, контактирующие путем теплопередачи с камерами, что обеспечивает протекание термодинамического процесса по перемещению внутри камер эфира. На наружной стороне корпуса двигателя имеются выступы, создающие крутящий момент. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Двигатель тепловой, содержащий герметичные камеры, симметрично и попарно расположенные вокруг геометрической оси вращения двигателя и заполненные легкоиспаряющимся теплоносителем, например эфиром, и каналы для соединения каждой пары симметрично расположенных камер, отличающийся тем, что он имеет охватывающий камеры водонепроницаемый корпус преимущественно цилиндрической формы, внутренние стенки которого контактируют с камерами, и расположенные на наружной стороне корпуса выступы для создания крутящего момента. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде свободно плавающего тела.