ИНЕРЦИОННЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ-ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1998 года по МПК F03G3/00 F02B59/00 F02B65/00 B60K17/30 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве силовой тяговой установки в аппаратах и транспортных средствах, движение которых не зависит от окружающей среды, под действием этой силы.

Известен инерционный движитель, содержащий подвижный корпус, внутри которого располагается система инерционных масс, состоящая из укрепленного на валу круга с подвижно закрепленными на нем инерционными массами. В этой конструкции инерционного движителя недостаточно эффективно развивается энергия инерционных масс, незначителен эффект нейтрализации противодействующей силы, нерационально используется приложенная энергия относительно полученной рабочей силы.

Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства, способного значительнее развивать энергию инерционных масс и более эффективно использовать накапливающуюся инерционную энергию инерционных масс, более рационально использовать приложенную энергию для получения прямолинейной, равномерной, постоянно действующей инерционной рабочей силы с возможностью изменять ее по величине и направлению в условиях отсутствия или незначительных сил противодействия.

В этом состоит новый технический результат, находящийся в причинно-следственной связи с существенными признаками.

Существенными признаками являются:
подвижный корпус эллиптической формы, выполнен из двух одинаковых половинок, жестко соединенных между собой. Внутри подвижного корпуса находится цилиндр, состоящий из корпуса и двух головок на обоих его концах. Из средней части цилиндра в разные стороны выходят валы, имеющие одну общую ось. Валы жестко присоединены к корпусу цилиндра. Ось валов перпендикулярна продольной оси цилиндра и имеет с ней общую точку пересечения в середине цилиндра. Валы проходят через половинки подвижного корпуса, с которыми они связаны подшипниками, а сами валы в своих подшипниках через подшипниковые опоры жестко связаны с платформой, на которой эти опоры установлены.

Внутри корпуса цилиндра находится поршень, на боковой поверхности которого через определенное расстояние проточены канавки для поршневых компрессионных колец. Поршень жестко, неподвижно закреплен на середине штанги, с обеих сторон поршня длина ее одинаковая. Штанга проходит через весь цилиндр и имеет выходы в головках цилиндра через уплотнения в них. На концах штанги подвижно установлены башмаки, которые упираются на ролики, встроенные в планки управления движением поршня, находящегося внутри цилиндра. Обе планки управления, описывая траекторию по специальному замкнутому эллипсу симметрично и жестко крепятся на внутренней поверхности обоих половинок корпуса. На одной из половинок его установлен топливный насос высокого давления, соединенный с головками цилиндра через топливные трубки с топливной муфтой подачи, установленной на валу цилиндра и закрепленной к этой же половине корпуса, и топливопровод внутри вала, от которого осуществляется и привод этого насоса. На второй половине с наружной стороны жестко закреплено кольцо с шестеренчатыми зубьями по большому кругу с центром на оси валов цилиндра, в зацепление с которым входит шестерня, насаженная на выходном валу червячного редуктора, являющимся приводом подвижного корпуса движителя-двигателя, который путем своего положения в пространстве по кругу с осью вращения, находящейся на оси валов цилиндра, изменяет направление рабочей силы движителя-двигателя на любой градус по этому кругу.

На подшипниковой опоре установлен стартер, осуществляющий функции пускового механизма устройства через зубчатое колесо, жестко насаженное на валу цилиндра.

На фиг. 1,2 изображен движитель-двигатель, состоящий из подвижного корпуса 1, который собран из двух половинок 2, 3 жестко соединенных между собой по большому кругу /эллипсу/ болтовыми соединениями 4.

Внутри подвижного корпуса находится цилиндр, состоящий из корпуса 5 и двух головок цилиндра на его концах 6, 7. Середина корпуса цилиндра 5 жестко /неподвижно/ закреплена между двумя валами 8, 9, имеющими одну общую ось, которая имеет общую точку в середине продольной оси цилиндра 5.

Валы 8, 9 проходят через середины обеих половинок 2, 3 корпуса 1, которые опираются на эти валы подшипниками 10, 11, на концах валов 8, 9 имеются выходы 12, 13 для снятия крутящего момента. Сами валы через свои подшипники 14, 15 и подшипниковые опоры 16, 17 связаны жестко с платформой 18. Внутри корпуса 5 цилиндра находится поршень 19, который жестко закреплен на середине штанги 20, с обеих сторон поршня длина штанги одинакова. Штанга 20 проходит через весь цилиндр 5 и имеет выходы с уплотнениями 21 в головках 6, 7. На обоих концах штанги подвижно крепятся башмаки 22, опирающиеся на ролики 23, встроенные в планки управления 24 поршнем. Обе планки управления, на которые упираются башмаки 22 жестко и симметрично закреплены по специальному эллипсу /показана одна планка/ на внутренней поверхности обоих половинок корпуса 1 движителя-двигателя.

Цилиндр 5 с головками 6, 7 на его концах и поршень 19 внутри его - это элементы, составляющие 2-х тактный двухцилиндровый /двухсторонний/ двигатель внутреннего сгорания. Движение цилиндра 5 и движение поршня 19 внутри него имеют непосредственную механическую связь через штангу 20, башмаки 22 на концах ее, ролики 23, на которые опираются башмаки и планки управления 24 поршнем, траекторию которых описывают прокатываясь башмаки, то есть осуществляется взаимозависимое движение между вращательным движением цилиндра 5 вокруг своей оси, лежащей на оси валов 8, 9, и поступательным движением поршня 19 внутри этого цилиндра.

Иначе говоря, любому конкретному положению цилиндра по кругу его вращения соответствует вполне определенное, конкретное /единственное/ место положения поршня внутри его. Достигается это траекторией планок управления 24 поршнем, которую описывают планки, закрепленные на половинках корпуса 1. Эта траектория эллипса, на вершине конической части которой находится мертвая точка двигателя внутреннего сгорания, лежащая на генеральной оси корпуса движителя Д-Д, делящей его на две равные части. Фиг.4.

Поршень 19 и штанга 20, на которой он закреплен, являются инерционными массами движителя-двигателя.

На половинке 3 корпуса 1 устанавливается топливный насос 25 высокого давления, привод которого осуществляется от вала цилиндра через цепную передачу 26. Топливный насос через топливопровод 27 связан с невращающейся топливной муфтой 28 подачи топлива с головками 6, 7 цилиндра 5 через топливный канал 29, проходящий внутри вала 9 цилиндра 5. Топливная муфта крепится к корпусу 1 и двигается вместе с ним.

На валу 9 имеется еще одна муфта подачи 30, отводящая выхлопные газы от головок 6, 7 цилиндра через отводящий трубоканал 31, проходящий внутри вала и четыре газоотводящие трубы 32 от головок к валам 8, 9.

На валу 8 установлены еще две муфты 33, 34 для подачи на движитель-двигатель смазочного масла и сжатого воздуха, которые подаются также через трубоканалы внутри вала 8 соответственно 35, 36. Муфты крепятся к опоре 16 и платформе 18. Все муфты подачи соединены с валом через соответствующие уплотнения.

На наружной стороне половинки 2 корпуса 1 жестко закреплено кольцо 37 с шестеренчатыми зубьями по наружному кругу кольца, центр которого находится на оси валов 8, 9.

В зацепление с зубьями кольца 37 входят зубья шестерни 38, насаженной на выходном валу червячного редуктора 39, который крепится к платформе 18, фиг. 1. Червячным редуктором 39 осуществляется вращение корпуса 1 в подшипниках 10, 11 по кругу, центр которого находится на валах 8, 9, на 360^o и обеспечивает удержание корпуса в необходимом положении. фиг.7 /А, Б/.

На подшипниковой опоре 17 крепится стартер 40, который зубьями своей шестерни бендекса взаимодействует с зубьями зубчатого колеса 41, жестко закрепленного на валу 9 цилиндра 5, и является пусковым механизмом движителя-двигателя.

В приплюснутой части устройства установлен балансировочный груз 42 /противовес/.

Инерционный движитель-двигатель устанавливается на платформе с горизонтальной осью вращения или с вертикальной осью вращения.

Рабочая сила устройства зависит от:
1. Веса общей инерционной массы в кг, в тоннах;
2. Скорости вращения цилиндра или скорости поступательного движения всей инерционной массы внутри цилиндра;
3. Величины хода поршня в цилиндре в м.

Устройство работает следующим образом:
Движитель-двигатель запускается как и любой двигатель внутреннего сгорания стартером 4, фиг.2. Предварительно на топливном насосе 25 устанавливается расход топлива, обеспечивающий работу движителя-двигателя чуть больше минимальных оборотов вращения цилиндра 5. Цилиндр 5 начинает вращаться по кругу, центр которого находится на оси валов 8, 9. Вращаясь внутри корпуса 1, который остается неподвижным, цилиндр 5 увлекает за собой штангу 20 поршня 19, башмаки 22 которой, прокатываясь по роликам 23, встроенным в планки 24 управления поршнем 19, и, описывая траекторию их, перемещают поршень 19 внутри цилиндра 5.

Дальше все происходит как в двигателе внутреннего сгорания. Поршень 19, подходя к мертвой точке, производит сжатие содержимого в этой области внутрицилиндрового пространства, и в установленный момент происходит взрыв топлива в камере сгорания, например, головки 6 цилиндра 5, фиг.5 /А/. Этот момент совпадает с моментом прохода поршнем мертвой точки, то есть башмаки 22 прокатываются через вершину конуса эллипса планок управления 24, лежащей на генеральной оси Д-Д движителя-двигателя. И теперь уже взрыв топлива в камере сгорания головки 6 начинает двигать поршень 19 в противоположном от головки 6 направлении.

Давление башмаков 22 на ролики 23 планок управления 24 увеличивается и вынуждает их прокатываться, и теперь уже штанга увлекает за собой цилиндр 5. В результате поршень 19 приобретает прямолинейное движение внутри цилиндра 5, а цилиндр - самостоятельное вращение. Фиг.5 /Б/. Под действием взрыва поршень разгоняется внутри, приобретая энергию движения vm, где v - скорость прямолинейного движения общей инерционной массы внутри цилиндра 5, m - инерционная масса движителя-двигателя в кг или т, куда входит масса поршня 19 плюс масса штанги 20.

Поршень 19 разгоняется внутри цилиндра 5, а цилиндр под его действием через штангу 20 увеличивает скорость вращения. Когда поршень 19 проходит центр цилиндра 5, цилиндр поворачивается на 90^o по кругу своего вращения от мертвой точки после взрыва топлива, фиг.6 /В/, и теперь уже головка 7 цилиндра 5 приближается к мертвой точке устройства под действием инерционной энергии, накопленной инерционными массами, и инерции вращающегося цилиндра 5, фиг.6 /Г/. В установленный момент механизм двухтактного двигателя внутреннего сгорания должны обеспечить условия для снижения сопротивления движению поршня 19 со стороны головки 6 и нормального сгорания топлива в камере сгорания головки 7 цилиндра 5, а сжатие содержимого внутрицилиндрового пространства в камере сгорания головки 7 цилиндра 5 обеспечивается инерционной силой, равной vm, приобретенной поршнем под действием взрыва топлива в камере сгорания головки 6.

С силой F = vm поршень 19 осуществляет сжатие в камере сгорания головки 7, это значит цилиндр 5 повернулся на оси своего вращения по кругу на 180^o и опять в установленный момент происходит взрыв топлива уже в камере сгорания головки 7, но теперь топливу необходимо затратить энергию взрыва на то, чтобы остановить движение поршня 19, то есть погасить приобретенную им инерционную энергию движения, равную vm, но и энергией этого же взрыва отправить поршень с такой же скоростью в обратном направлении от головки 7, то есть поршень 19 должен получить как минимум энергию взрыва, равную 2mv, чтобы цилиндр 5 имел равномерное /стабильное/ вращение или 2F=2vm= F_р и опять поршень, получив от взрыва топлива в камере сгорания головки 7 эту силу, разгоняется в противоположном направлении от головки 7, накапливая инерционную энергию движения инерционных масс, при этом вращая цилиндр 5 по его кругу на оси вращения. И так с каждым поворотом цилиндра на 180^oC все повторится. Движитель-двигатель начинает работать самостоятельно.

Сила F_р - рабочая сила устройства всегда направлена от центра вращения цилиндра 5, который лежит на оси валов 8, 9, к вершине эллипса /конусу/ планок управления 24, проходит через точку взрыва горячей смеси в камере сгорания головок цилиндра 5 и прикладывается через жесткую связь: цилиндр 5, валы 8, 9, подшипники 14, 15, подшипниковые опоры 16, 17 к платформе 18, на которой устанавливается движитель-двигатель, фиг.3.

Рабочая сила F_р изменяется изменением расхода топлива на насосе высокого давления 25, увеличивая расход топлива, увеличивается сила, уменьшая расход топлива, уменьшается сила - так сила F_р регулируется по величине. Изменение силы F_р по направлению осуществляется путем изменения положения корпуса 1 в подшипниках 10, 11 по кругу, центр которого находится на оси валов 8, 9. Изменяя положение корпуса 1 в пространстве, меняется с ним положение мертвой точки двухтактного двигателя внутреннего сгорания в пространстве, что и приводит к изменению направления силы.

Изменение направления инерционной рабочей силы F_р на любой градус из 360^o по кругу осуществляется червячным редуктором 39, фиг.7 /А Б/ через зубчатое колесо 38, насаженное на его выходном валу и которое своими зубьями входит в зацепление с зубьями кольца 37, закрепленного на корпусе 1, центр которого находится на оси валов 8, 9 фиг.1.

Использованная литература
Патент России N 2002108, кл.F 03 3/00, 1993.

Заявка N 95117367/06, 1995.

Движитель-двигатель может быть использован в качестве силовой тяговой установки в аппаратах и транспортных средствах, движение которых под действием этой силы не зависит от окружающей среды. Подвижный корпус эллиптической формы выполнен из двух половинок, внутри которых размещен цилиндр с головками, из средней части которого в разные стороны выходят валы, жестко скрепленные с ним и имеющие общую ось, перпендикулярную оси цилиндра, и выходы для снятия крутящего момента. Внутри цилиндра находится поршень, жестко укрепленный на середине штанги (они являются инерционными массами движителя-двигателя); концы штанги имеют выходы в головках цилиндра, на них же подвижно укреплены башмаки, опирающиеся на ролики, встроенные в планки управления поршнем, осуществляющие взаимозависимую механическую связь между вращением цилиндра вокруг своей оси с центром на оси валов и поступательным движением поршня внутри цилиндра. На одной половинке (снаружи) имеется зубчатое кольцо с центром на оси валов, в зацепление с которым входит шестерня червячного редуктора, установленного на платформе и являющегося приводом корпуса движителя-двигателя. Изобретение позволяет развивать значительную энергию инерционных масс, эффективно накапливать ее и рационально использовать для получения силовой тяги. 7 ил.

Инерционный движитель-двигатель, содержащий подвижный корпус, систему инерционных масс, отличающийся тем, что подвижный корпус эллиптической формы выполнен выполнен из двух жестко соединенных между собой половинок, внутри которых размещен цилиндр с головками на его концах, из средней части которого в разные стороны от него отходят валы, жестко скрепленные с ним, имеющие одну общую ось, перпендикулярную продольной оси цилиндра и с которой она имеет общую точку пересечения в середине цилиндра, валы проходят через обе половинки корпуса, которые к валам крепятся через подшипники, на концах валов имеются выходы для снятия крутящего момента, сами же валы в своих подшипниках установлены на подшипниковые опоры, которые крепятся к платформе, внутри цилиндра находится поршень, жестко укрепленный на середине штанги, они являются инерционными массами движителя-двигателя, концы штанги, равные по величине с обеих сторон поршня, имеют выходы в головках цилиндра через уплотнения, на них же подвижно крепятся башмаки, опирающиеся на ролики, встроенные в планки управления поршнем, осуществляющие взаимозависимую механическую связь между вращением цилиндра вокруг своей оси с центром на оси валов цилиндра и поступательным движением поршня внутри цилиндра, планки управления жестко симметрично закреплены по эллипсу на внутренней поверхности обеих половинок корпуса, на одной из которых установлен топливный насос высокого давления, соединенный с головками цилиндра топливными трубками через топливную муфту подачи, установленную на валу цилиндра и скрепленную с той же половинкой корпуса, и топливопровод, находящийся внутри вала цилиндра, от него же осуществляется привод насоса, на другой половинке с наружной стороны имеется кольцо с шестеренчатыми зубьями по большому кругу, жестко закрепленное на ней, с центром на оси валов цилиндра, в зацепление с которыми входят зубья шестерни, насаженной на выходном валу червячного редуктора, установленного на платформе и являющегося приводом корпуса движителя-двигателя, для изменения направления рабочей силы, на подшипниковой опоре устанавливается стартер, осуществляющий функции пускового механизма движителя-двигателя, через зубчатое колесо жестко установлено на валу цилиндра.