ТУРБОРЕВОЛЬВЕРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ РОГАЧЕВА Российский патент 1997 года по МПК F02B53/00 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, используемым в автомобилестроении, авиации, флоте в стационарных и передвижных установках, где механическая энергия получается за счет сжигания жидкого, газообразного или твердого топлива. Предлагаемый двигатель является разновидностью газовой турбины и может быть использован в любой из вышеперечисленных областей техники.

Для получения механической энергии от газотурбинных установок используется следующий принцип работы:
1. Компрессор (осевой, центробежный, роторный и т.п.) создает давление воздуха, равное или несколько большее, чем в камере сгорания, и подает сжатый воздух в камеру сгорания, куда впрыскивается топливо и зажигается.

2. Камера сгорания, где газы увеличиваются в объеме при сгорании.

3. Сопловой аппарат, где энергия газов при расширении превращается в энергию давления на лопатки.

4. Лопаточный аппарат, где энергия давления газов преобразуется в крутящий момент.

Наиболее близким техническим решением по своей сущности и достижению результата является газотурбинный двигатель внутреннего сгорания, принятый в качестве прототипа. Двигатель США по принципу работы ничем не отличается от известных газотурбинных двигателей и отличается только оригинальностью конструкции, где осевой компрессор заменен на роторный, позволяющий несколько уменьшить первоначальную раскрутку осевой турбины.

Основными недостатками указанного принципа работы являются:
двигатель не может работать на малых оборотах, так как для создания давления в камере сгорания компрессором требуются большие обороты;
затраты энергии на сжатие воздуха в компрессоре достигают 70% от мощности двигателя;
для заводки двигателя требуется мощное пусковое устройство, чтобы раскрутить компрессор до больших скоростей;
как правило, режим работы газотурбинного двигателя это несколько десятков тысяч об/мин, тогда как для привода рабочего механизма требуется несколько сотен об/мин, следовательно, необходим большой понижающий редуктор.

Присутствие в газотурбинной установке трех громоздких механизмов, таких как раскручивающее устройство, компрессор и редуктор, значительно уменьшают преимущество газотурбинных двигателей перед другими двигателями (например, поршневыми, роторными и т.п.).

Техническим результатом изобретения является создание простого, компактного и дешевого двигателя внутреннего сгорания.

Сущность предлагаемого двигателя состоит в том, что в его работе заложен новый принцип. В нем воздух не сжимается компрессором, а в продутые чистым воздухом цилиндры подается топливо, поджигается и горит в постоянном объеме цилиндра, что приводит к увеличению объемов газов в 6-8 раз, чем определяется степень "сжатия" двигателя. На сжатие газов в цилиндре не расходуется энергия компрессора. Энергия сжатых газов затем в сопловом и лопаточном аппаратах реализуется в крутящий момент.

На чертеже изображен предлагаемый двигатель.

Двигатель состоит из корпуса 5, вращающегося барабана револьверного типа (БРТ) 3, в котором расположены цилиндры с соплами 4. На одном валу с БРТ расположен вентилятор и стартер генератор (для упрощения не показан).

Принцип работы двигателя поясняется схемой (см чертеж). В секторе В происходит продувка цилиндров вентилятором через сквозное отверстие в корпусе. В секторе Г наполнение их свежим воздухом. В секторе А происходит подача топлива в цилиндры, наполненные свежим воздухом и смешение. В секторе Б - воспламенение рабочей смеси электрической искрой 1 в камере сгорания 2, сжатие смеси при взрыве, а также "рабочий ход", реализующий энергию газов из соплового аппарата цилиндров ротора на лопатки корпуса 6, за счет чего появляется крутящий момент. Далее газы, расширяясь, направляются к выхлопному отверстию сектора В, где удаляются вентилятором, и цилиндры наполняются свежим воздухом. Далее цикл повторяется. Если в камеру сгорания подать готовую рабочую смесь и поджечь, то двигатель начнет работать "с места". Конфигурация цилиндров может быть различной формы (круглой, квадратной, наклонной и т. п.). Режим работы двигателя регулируется электронной аппаратурой.

Наилучшим применением турборевольверного двигателя, по мнению заявителя, является область авиации, где число оборотов двигателя изменяется незначительно, а показатель веса на единицу мощности позволит применять его в сверхлегких летательных аппаратах.

Использование: турборевольверный двигатель внутреннего сгорания относится к двигателям внутреннего сгорания, используемым в авиации, автомобилестроении, морском флоте в стационарных и передвижных установках. Сущность изобретения: двигатель состоит из корпуса 5, в котором вращается ротор круглой формы в виде револьверного барабана 3 с находящимися в нем цилиндрами 4, оборудованными сопловыми аппаратами. В корпусе находится лопаточный аппарат 6. Каждый цилиндр периодически совмещается при вращении ротора с камерами подачи топлива, камерой сгорания, расширения и выхлопа. На одном валу с барабаном вращается вентилятор и стартер-генератор. Подача топлива производится дозирующим устройством, поджиг смеси обеспечивается электрической свечой 1. Рабочий ход осуществляется за счет взаимодействия соплового и лопаточного аппаратов. Продувка цилиндров производится вентилятором через сквозное отверстие в корпусе. 1 ил.

Турборевольверный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с установленным в нем ротором в виде барабана с рабочими цилиндрами, размещенными по его окружности, камеры подачи топлива, сжатия, сгорания, расширения и выхлопа, отличающийся тем, что в каждом цилиндре выполнен перепускной канал, размещенный с возможностью периодического сообщения с камерами подачи топлива, сжатия, сгорания, расширения и выхлопа, расположенными между корпусом и ротором, при этом направление канала выполнено противоположно направлению вращения ротора.