ТЕПЛОВОЙ ЛАЗЕРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ В.С.ГРИГОРЧУКА Российский патент 1999 года по МПК F02B47/02 

Настоящее изобретение относится к области машиностроения и может найти применение в качестве двигателя.

Известен четырехцилиндровый бензиновый двигатель автомобиля Ваз-2121 "Нива", содержащий блок цилиндров с картером, внутри которого размещен кривошипно-шатунный механизм, газораспределительный механизм, системы питания, охлаждения, смазки, зажигания и запуска. Мощность 80 л.с., рабочий объем 1,57 л., степень сжатия 8,5 /В.А. Вершигора и др. Автомобиль Ваз-2121 "Нива". - М.: Транспорт, 1980, с. 5-66/.

Недостатками известного бензинового двигателя являются: загрязнение окружающей среды выхлопными газами, большие тепловые потери, большой расход органического топлива, значительный шум.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией двигателя.

Известен также двухтактный дизельный двигатель 37Д, содержащий блок цилиндров с картером, внутри которого размещены кривошипно-шатунный механизм, газораспределительный механизм, механизм наддува воздуха в цилиндры, системы питания, охлаждения, смазки, запуска, пост управления / С.Н.Прасолов, М.Б. Амитин. Устройство подводных лодок. - М.: Военное издательство Министерства обороны СССР, 1973, с. 231-242, рис. 99/.

Известный двухтактный дизельный двигатель 37Д, как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому полезному результату, принят за прототип.

Недостатки настоящего изобретения является повышение эксплуатационных характеристик теплового двигателя.

Указанная цель, согласно изобретению, обеспечивается тем, что глушитель и рабочее тело /дизтопливо/ заменены циклоном-регенератором, соединенным пневматически с впускным и выпускным коллекторами, системой нагрева рабочего тела, представляющей собой высоковольтный блок с коммутирующими и сканирующим электронными устройствами, электрически соединенными с полупроводниковыми лазерами, по одному на каждый цилиндр, выполненными на основе гетероструктур и размещенными в головке блока, каждый из которых открывается внутрь соответствующего цилиндра, двумя распределителями-регуляторами, электрически соединенными с коммутирующими устройствами и источником тока, валы которых через шестерню масляного насоса соединены с коленчатым валом, а приводы кинематически связаны с системой регулирования подачи топлива в цилиндры, поршнями, на наружной торцевой поверхности которых выполнены пазы, в которые вставлены металлокерамические пластины, рабочим телом, представляющим собой очищенную от механических примесей дистиллированную воду.

Сущность изобретение поясняется чертежами, где на фигуре 1 изображен общий вид двигателя; на фигуре 2 - вид на двигатель сверху; на фигуре 3 - вид на двигатель со стороны высоковольтного блока; на фигуре 4 - вид на двигатель спереди; на фигуре 5 - кинематическая схема двигателя; на фигуре 6 - схема устройства двигателя; на фигуре 7 - устройство циклона-регенератора в разрезе; на фигуре 8 - устройство поршня; на фигуре 9 - вид на поршень сверху; на фигуре 10 - устройство распределителя-регулятора в разрезе; на фигуре 11 - вид на распределитель-регулятор сверху; на фигуре 12 - вид на распределитель-регулятор сверху при снятой верхней крышки; на фигуре 13 - устройство лазера и схема основных электрических цепей; на фигуре 14 - устройство насоса высокого давления с частичным разрезом; на фигуре 15 - устройство форсунки; на фигуре 16 - диаграмма работы двигателя; на фигуре 17 - схема системы управления двигателем.

Четырехцилиндровый двухтактный тепловой лазерный двигатель содержит кривошипно-шатунный механизм, системы воздухоподготовки, питания, охлаждения, смазки, электрооборудования, запуска и управления. Основной частью двигателя является блок 1 с рубашкой охлаждения 2 и верхним картером 3, к которому болтами привернут нижний картер 4 и головка блока 5, закрытая крышкой 6. Внутри картеров и блока размещен кривошипно-шатунный механизм, содержащий коленчатый вал 7, установленный в подшипниках верхнего и нижнего картеров, который посредством шатунов 8 соединен с поршнями 9, вставленными в цилиндры 10 и имеющие в верхней торцевой части паз, в который вставлены маталлокерамические пластины 11.

На носке коленчатого вала закреплен маховик 12, в его средней части шестерня 13, которая входит в зацепление с шестерней 14, закрепленной на валу масляного насоса 15 системы смазки, а в его задней части закреплена задняя шестерня 16, являющаяся ведущей шестерней привода вспомогательных узлов и механизмов. Каждая пара кривошипов смещена относительно друг друга на 180^o, а каждая последующая смещена относительно предыдущей на 90^o. В нижней части каждый цилиндр имеет продувочные окна 17 и 18, связанные с впускным 19 и выпускным 20 коллекторами, которые пневматически соединены с выпускным фланцем нагревателя воздуха и впускным фланцем циклона-регенератора 21, представляющего собой цилиндрический корпус 22, сужающийся к нижней части и оканчивающийся фланцем 23 для соединения со сливным баком 24.

На наружной части корпуса выполнены две кольцевые полости 25 и 26, оканчивающиеся выпускным 27 и впускным 28 фланцами и соединенные между собой трубками 29, установленными внутри цилиндрического корпуса. Верхняя часть цилиндрического корпуса закрыта и имеет выхлопной фланец 30 и выхлопную трубу 31, имеющую спираль 32. Впускной фланец циклона-регенератора соединен с корпусом нагнетателя воздуха 33, на валу которого закреплена шестерня 34, входящая в зацепление с зубчатым венцом маховика и крыльчатка 35.

Нагнетатель воздуха имеет также воздушную заслонку 36. Система питания содержит топливный бак 37, который посредством трубопроводов соединен с топливоподкачивающим насосом 38, фильтром 39 и насосом высокого давления 40, установленным с левой стороны блока двигателя, вал которого посредством шестерни 41 связан с задней шестерней коленчатого вала через промежуточную шестерню 42. На корпусе насоса высокого давления закреплены топливный подкачивающий насос и регулятор 43 частоты вращения коленчатого вала, оба механически связаны с валом насоса высокого давления, содержащего корпус 44, соединенный с четырьмя цилиндрами 45, внутрь которых вставлены поршни 46, соединенные с толкателями 47, имеющими ролики 48, опирающимися на кулачки переменного сечения 49, выполненными на валу 50, установленном в подшипниках корпуса с возможностью продольного перемещения, нагруженного пружиной 51 и имеющего колесо с желобом 52, в который входит вилка, закрепленная на конце рычага 53 управления насосом высокого давления. Поршни нагружены пружинами 54, вставленными внутрь цилиндров, каждый из которых через впускной клапан 55 соединен с подводящей магистралью 56, а через выпускной клапан 57 с соответствующей форсункой 58.

Форсунка содержит корпус 59 с гибкой и резьбой, в который сверху ввернута головка 60 с центральным отверситем и наканечником, а снизу ввернута внутренняя втулка 61 с клапаном 62 и пружиной 63, оканчивающаяся распылителем 64 с прокладкой 65. В качестве топлива использована очищенная от механических примесей дистиллированная вода. Система охлаждения содержит рубашку охлаждения, которая трубопроводами соединена с водяным насосом 66, который посредством шестерни 67 связан с задней шестерней коленчатого вала и одной из секций водомасляного радиатора 68, установленного в задней части двигателя и обдуваемого вентилятором 69, закрепленным в подшипнике блока двигателя, вал которого имеет шестерню 70, входящую в зацепление с шестерней водяного насоса. Кроме того система охлаждения имеет термостат, не показанный на чертеже, и залита охлаждающей жидкостью. Система смазки стандартная и содержит все необходимые узлы, присущие данному типу двигателя, и на чертежах не показана.

Система электрооборудования содержит аккумуляторную батарею 71, электрически соединенную с генератором 72, на валу которого закреплена шестерня 73, входящая в постоянное зацепление с зубчатым венцом маховика, подключенную через включатель 74 с распределителями-регуляторами 75 и 76, валы которых соединены с валом масляного насоса системы смазки, электрически соединенными с коммутирующими устройствами 77, 78, 79, 80, которые электрически соединены с лазерами 81, 82, 83, 84, установленными в головке блока цилиндров, причем коммутирующие устройства соединены также электрически с высоковольтным блоком 85 и сканирующим генератором 86, подключенным к аккумуляторной батарее.

Оба распределителя-регулятора имеют одинаковое устройство, и каждый из них обслуживает два цилиндра, поршни которых соединены с кривошипами коленчатого вала, развернутыми на 180^o относительно друг друга. Каждый из них содержит корпус 87, в котором в подшипнике установлен вертикальный вал 88, имеющий в середине вырез, в верхней части которого закреплена втулка 89 и имеется четырехугольник 90, входящий в прямоугольный паз подвижной планки 91, установленной с возможностью вращения и продольного перемещения в горизонтальной плоскости, выполненной из электроизоляционного материала. Сверху к подвижной планке прикреплена упругая металлическая пластина 92, которая одной стороны своим контактом касается изоляционного диска 93, закрепленного на корпусе, внутрь которого впрессованы четыре треугольных пластины 94, оканчивающиеся упругими контактами 95, контактирующими со штырями 96, впрессованными в изоляционную крышку 97, удерживаемую защелками 98.

С другой стороны упругая пластина контактирует с угольным стержнем 99, прижимаемым пружиной 100, установленным внутри центрального контакта 101, также впрессованного в крышку. Шестерня 102, установленная свободно на оси внутри вертикального вала, имеет рычаг 103 с вилкой на конце, охватывающей стержень 104, размещенный на кронштейне подвижной планки, входит в зацепление с зубчатой рейкой 105, выполненной заодно с колесом 106, имеющим желоб, в который входит вилка 107 рычага управления 108, удерживаемого пружиной 109, которое может перемещаться в вертикальной плоскости по шлицу вертикального вала. Все четыре лазера имеют одинаковое устройство, и выход каждого из них открывается внутрь соответствующего цилиндра. Каждый из них представляет собой твердотельный квантовый генератор на полупроводниках, выполненный на основе гетероструктур с накачкой электронным пучком и непрерывной генерацией излучения.

Предпочтение отданное этому типу лазеров, определяется их низкими пороговыми плотностями тока при T = 300 K и достаточно высокой выходной мощностью. Каждый из лазеров состоит из корпуса, электронного прожектора и полупроводникового элемента. Электронный прожектор содержит катод 110 с подогревателем 111, модулятор 112, ускоряющий электрод 113, первый анод 114, второй анод 115 и горизонтальные отклоняющие пластины 116. Полупроводниковый элемент содержит верхнее оптическое зеркало 117, нижнее оптическое зеркало 118 и заключенный между ними активный элемент 119, которые образуют два гетероперехода, один типа p - n, инжектирующий электроны /эммитер/, и другой типа p - p, ограничивающий диффузное растекание носителей заряда из активного слоя.

В качестве материала для лазеров могут быть использованы многокомпонентные твердые растворы с одинаковым периодом кристаллической решетки. Такие, как AlCaAs, GaInP, AlGaAsP, AlGaAsSb, GaInPAs, /широкозонные эмиттеры/ и GaPAs, GaInPAs, AlGaAsSb, PbSnTe, AlGaAs/ активный слой /и другие. /Физический энциклопедический словарь под ред. А.М.Прохорова. - М.: Советская энциклопедия, 1983, с. 570-572/, /В.А. Батушев, Электронные приборы. - М. : Высшая школа, 1980, с. 332-337/. На электронный прожектор поступает напряжение U = 2 кВ, которое посредством делителей 120 и 121 распределяется следующим образом: катод - второй анод - 2 кВ, на первый анод 0,7 - 0,8 от общего напряжения, на модулятор 5 - 10 В отрицательного напряжения относительно катода. Образующееся между электродами электрическое поле представляет собой фокусирующие линзы, которые фокусируют электронный пучок в тонкий луч. Наконечник 122 ограничивает зону излучения. Высоковольтный блок предназначен для получения высокого напряжения 2 кВ и питания лазеров. Он содержит преобразователь 123 постоянного тока аккумуляторной батареи в переменный ток, включенный в первичную цепь повышающего трансформатора 124, куда также подключены через резисторы /не показанные на чертеже/ подогреватели катодов всех четырех лазеров.

Вторичная обмотка повышающего трансформатора подключена к выпрямителю 125 и фильтру 126. К выходу высоковольтного блока через коммутационные устройства подключены все четыре лазера. Сканирующий генератор представляет собой электронный генератор переменного тока, питающийся от аккумуляторной батареи, выход которого через коммутирующие устройства соединен с горизонтальными отклоняющими пластинами каждого лазера.

Все четыре коммутирующие устройства сходны по конструкции, и каждый из них содержит плату, на которой размещены три оптрона 127, 128, 129: первый содержит источник излучения 130 и приемник излучения 131, второй содержит источник излучения 132 и два приемника излучения 133 и 134, третий содержит источник излучения 135 и два приемника излучения 136 и 137. В качестве источников излучения могут быть использованы светодиоды на основе арсенида гелия AsGa или арсенид фосфида галия GaAsP, спектрально согласованные с кремниевыми фотоприемниками, в качестве которых могут быть фотодиоды, фоторезисторы, фототриоды. Все источники излучения одного коммутирующего устройств соединены последовательно и через распределитель-регулятор подключены к аккумуляторной батарее. Приемник излучения первого оптрона подключен к положительному выводу высоковольтного блока и положительному выводу делителя электронного прожектора. Приемники излучения второго оптрона подключены к выходу сканирующего генератора и к горизонтальным отклоняющим пластинам электронного прожектора. Приемники излучения третьего оптрона подключены к аккумуляторной батарее и к оптическим зеркалам полупроводникового элемента лазера. /В. А. Батушев. Электронные приборы. - М.: Высшая школа, 1980, с. 362-371/.

Три других коммутирующих устройства подключены к высоковольтному блоку, сканирующему генератору, распределителю-регулятору и аккумуляторной батарее также. Система запуска двигателя состоит из вышеупомянутого генератора постоянного тока, который при запуске двигателя работает в режиме электродвигателя, получая питание от аккумуляторной батареи.

Система управления двигателем включает в себя механизм управления подачей рабочего тела в цилиндры, механизм управления излучением лазеров и регулятор частоты вращения коленчатого вала. Система управления двигателем содержит шестерню 138, закрепленную на неподвижной оси и имеющую рукоятку 139 со стопором 140, входящим в углубление полукруглого сектора 141. Шестерня входит в зацепление с зубчатой рейкой 142 скобы 143, установленной в направляющих с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости. Внутрь скобы входит конец рычага управления насосом высокого давления, удерживаемый в среднем положении пружинами 144 и 145. Регулятор частоты вращения коленчатого вала содержит пустотелый вал 146, закрепленный в подшипниках и имеющий внутренние шлицы, в который входит, с возможностью продольного перемещения, шлицевой конец вала насоса высокого давления. К выступам пустотелого вала шарнирно прикреплены грузики 147 и 148, нагруженные пружиной 149, пропущенной через отверстие этого вала. Оба грузика имеют вилки 150, охватывающие стержень 151, установленный на хвостовике втулки 152, свободно надетой на пустотелый вал и имеющей диск 153, входящий в вилку выходного рычага 154, закрепленного на оси. Посредством продольных тяг 155, 156, вертикальных тяг 157, 158, 159, 160 и 161, рычагов 162, 163, 164, 165, 166, 167 и 168 рычаг управления подачей топлива насоса высокого давления, выходной рычаг регулятора частоты вращения коленчатого вала и рычаги управления излучением лазеров распределителей-регуляторов связаны между собой. Степень сжатия двигателя 15.

Работа теплового лазерного двигателя.

Принцип действия теплового лазерного двигателя состоит в разогреве /без сгорания/ рабочего тела в цилиндрах за счет теплоты, получаемой в процессе сжатия воздуха и нагрева металлокерамических пластин излучением лазеров, его разширением с совершением полезной работы, дальнейшим охлаждением в регенераторе и раздельным выбросом отработанного рабочего тела и воздуха.

Для запуска двигателя следует установить необходимую подачу рабочего тела, путем перемещения рукоятки 139 на некоторый угол влево, включить включатель 74, открыть воздушную заслонку 36 нагнетателя 33 и включателем / не показанным на чертеже/ подключить генератор 72 к аккумуляторной батарее 71. Генератор станет работать в режиме электронагревателя, его вал придет в движение и станет раскручивать маховик 12, а вместе с ним и коленчатый вал 7. При этом нагнетатель 33 станет подавать заряд воздуха в цилиндр 10 через продувочные окна 17 и 18. Поршень 9, первого от носка коленчатого вала цилиндра, станет перемещаться от НМТ вверх, перекроет продувочные окна и начнет сжимать находящийся в цилиндре воздух, нагревая его до температуры 550-600^oC и совершая такт сжатия. Как только поршень 9 достигнет ВМТ, кулачок 49 насоса высокого давления 40 приподнимает толкатель 47 и поршень 46, сжимая пружину 54, через клапан 57, форсунку 58 станет выпрыскивать рабочее тело /дистиллированную воду/ внутрь цилиндра 10 на металлокерамическую пластину 11 поршня 9. Одновременно с этим вал 88 распределителя-регулятора 75, вращаясь, повернет подвижную планку 91 и вместе с ней контакт 92, который при соприкосновении с пластиной 94 замкнет электрическую цепь.

Ток от аккумуляторной батареи 71 пойдет через упомянутые контакты распределителя-регулятора 75, источники излучения 130, 132, 135 коммутирующего устройства 77. Излучение, поступившее на приемники 131, 133, 134, 136, 137, делает их проводниками электрического тока. Напряжение от высоковольтного блока 85 станет поступать на электронный прожектор, сканирующий генератор соединится с отклоняющими пластинами 116, а источник тока 71 соединится с верхним и нижним зеркалами 117 и 118 полупроводникового элемента лазера 81. В результате электронный луч прожектора начнет попадать на активный слой 119 и, перемещаясь по нему в горизонтальной плоскости в ту и другую сторону, станет генерировать непрерывное когерентное излучение, направленное внутрь цилиндра на металлокерамическую пластину 11, сильно ее разогревая.

При этом вода, поступающая в тот же самый момент в цилиндр, нагревается, понижая несколько температуру сжатого воздуха, и, попадая на раскаленную металлокерамическую пластину 11, испаряется, расширяется и с силой давит на поршень 9, заставляя его перемещаться вниз к НМТ и совершать рабочий ход, приводя в движение коленчатый вал 7. Маховик 12 аккумулирует энергию вращения коленчатого вала и выводит поршни из мертвых точек. Время действия лазера соответствует времени впрыскивания рабочего тела в цилиндр, а непрерывность излучения лазера обеспечивается перемещением /сканированием/ пятна излучения электронного прожектора по поверхности активного слоя 119 в ту и другую сторону со скоростью два миллиметра в одну нс, путем изменения полярности электрического поля между пластинами 116, на которые подается переменное напряжение от сканирующего генератора 86.

Как только поршень 9 достигнет НМТ, открываются продувочные окна 17 и 18 и отработанная водовоздушная смесь, охлажденная примерно до 60^oC выбрасывается в выпускной коллектор 20, из которого попадает через фланец 30 в циклон-регенератор 21. Водовоздушная смесь, проходя через спираль 32, приобретает вращательное движение и, обтекая трубки 29, отдает оставшееся тепло воздуху, циркулирующему в этих трубках и направляющемуся в цилиндры. Сконденсировавшиеся капли воды под действием центробежной силы попадают на стенки циклона-регенератора и стекают в сливной бак 24, а очищенный от воды воздух через выхлопную трубу 31 выходит в атмосферу. Как только поршень 9 первого цилиндра достигнет НМТ, подвижная планка 91 распределителя-регулятора 75 повернется на 180^o и коснется треугольной пластины 94, подключив тем самым коммутирующее устройство 78 к аккумуляторной батарее 71 и включив лазер 82 второго цилиндра 10, в который в этот момент впрыскивается рабочее тело, и начинается рабочий ход.

Далее все происходит, как описано выше. В третьем и четвертом цилиндрах 10 все происходит так же, но управление лазерами 83 и 84 с помощью коммутирующих устройств 79 и 80 осуществляется посредством распределителя-регулятора 76, у которого также используются только два противолежащих контакта 96, которые смещены относительно таких же контактов распределителя-регулятора 75 на 90^o. Когда двигатель наберет необходимые обороты, генератор 72 отключается от аккумуляторной батареи 71 и подключается к ней же через реле-регулятор, не показанный на чертеже, и начинает выполнять функции генератора постоянного тока, подзаряжая аккумуляторную батарею 71 и питая электрические цепи. При увеличении или уменьшении количества, подаваемого в цилиндры рабочего тела, увеличивается или уменьшается и время поступления последнего.

В соответствии с этим время работы лазеров, в зависимости от количества подаваемого рабочего тела, также изменяется и регулируется следующим образом. При работе двигателя на малых оборотах, когда подача рабочего тела минимальна, время работы лазеров также минимально. Это достигается наименьшим временем соприкосновения контакта 92 и треугольных пластин 94 / на фиг.12 траектория движения контакта 92 показана в виде малого пунктирного круга/, из-за небольшой ширины пластин 94 в этом месте. При увеличении частоты вращения коленчатого вала 7 соответственно увеличивается подача рабочего тела в цилиндры поворотом рукоятки 139 влево. Скоба 143 перемещается вправо и через продольные тяги 155, 156, вертикальные тяги 158, 159, 160, 161, рычаги 162, 164, 165, 166, 167, 168 перемещает вниз рычаги управления 108 распределителей-регуляторов 75 и 76. Вилки 107 перемещаются вверх и передвигают вверх колеса 106 с зубчатыми рейками 105, поворачивая шестерни 102, а вместе с ними и рычаги 103 против часовой стрелки и через стержни 104 передвигают дальше от центра вращения подвижную планку 91 и контакт 92, увеличивая тем самым время работы лазеров потому, что время соприкосновения подвижных контактов 92 с неподвижными пластинами 94 увеличивается от центра вращения к периферии. Максимальное время действия лазеров соответствует максимальной трассе движения подвижных контактов 92 / на фиг.12 большой круг/.

Таким образом, обеспечивается полное испарение рабочего тела и его максимальное воздействие на поршень при изменении количества подаваемого рабочего тела. Чтобы получить наибольшую мощность от двигателя, впуск рабочего тела начинается в момент, когда поршень находится в ВМТ, и заканчивается через 15^o/что соответствует максимальной подаче, на фиг.16 закрашено черным сверху/. Рабочий ход продолжается от 0^o до 140^o/на фиг.16 показано штриховкой/. За 40^o до НМТ открываются продувочные окна, которые закрываются за 40^o после НМТ.

Таким образом, выпуск отработанной смеси и наполнение цилиндра новым зарядом воздуха происходит при повороте коленчатого вала на 80^o/ на фиг.16 закрашено черным снизу/. После закрытия поршнем продувочных окон происходит такт сжатия до момента прихода в ВМТ, который соответствует повороту коленчатого вала на 140^o/ на фиг. 16 не заштриховано/. Заданная рукояткой 139 частота вращения коленчатого вала поддерживается регулятором 43. Перемещением рукоятки 139 влево устанавливаются необходимые обороты двигателя, сила действия пружины 144 увеличивается, а если действия пружины 145 уменьшается. Если по каким-либо причинам частота вращения коленчатого вала 7 возрастет, то также возрастет частота вращения вала 50 насоса высокого давления 40 и вала 146 центробежного регулятора. Центробежная сила, действующая на грузики 147 и 148, увеличится, и они, преодолевая сопротивление пружины, 149 станут удаляться от центра вращения и посредством вилок 150 передвинут вправо стержень 151 и вместе с ним и втулку в ту же сторону.

Перемещаясь вместе со втулкой 152 вправо, диск 153 повернет рычаг 154, который передвинет вертикальную тягу 157 вверх и повернет рычаг 163, который передвинет вниз вертикальную тягу 158, а та повернет рычаг 162 и через горизонтальную тягу 155 повернет рычаг 53 по часовой стрелке, преодолев увеличенное сопротивление пружины 144. Вал 50 насоса высокого давления 40 передвинется вправо и уменьшит подачу рабочего тела в цилиндры, что приведет к уменьшению частоты вращения коленчатого вала 7 до необходимой величины. При уменьшении частоты вращения коленчатого вала 7 уменьшится частота вращения вала 50 насоса высокого давления 40 и вала 146 регулятора. Грузики 147 и 148 станут приближаться к центру вращения под действием пружины 149 и посредством вилок 150 передвинут втулку 152 и диск 153 влево, поворачивая рычаг 154 против часовой стрелки, передвигая вертикальную тягу 157 вниз, которая повернет рычаг 163, который через тяги 158, 155, рычаг 162 повернет по часовой стрелке под действием пружины 144 рычаг 53 управления подачей рабочего тела насоса высокого давления 40. Увеличится подача рабочего тела в цилиндры, и частота вращения коленчатого вала возрастет до необходимой величины.

Одновременно с этим центробежный регулятор 43 посредством рычагов 164, 165, 166, 167, 168 и тяг 159, 161, 156 производит регулирование времени действия лазеров в зависимости от количества рабочего тела, подаваемого в цилиндры. В случае повышения температуры охлаждающей жидкости выше необходимой нормы, жидкость насосом 66 пропускается через одну из секций водомасляного радиатора 68, где и охлаждается до необходимой величины. Работа системы смазки ничем не отличается от работы подобной системы в других двигателях, но масло, которое может быть использовано при работе данного двигателя, не должно оказывать влияния на работу лазеров, засорять их или уменьшать интенсивность излучения, в случае его попадания в камеру сжатия.

Для остановки двигателя необходимо передвинуть рукоятку 139 вправо, при этом скоба 143 переместится влево и через пружину 145 повернет рычаг 53 против часовой стрелки, уменьшив до минимальной величины количество рабочего тела, подаваемого в цилиндр, переведя таким образом двигатель на минимальные обороты. После этого поворотом выключателя 74 аккумуляторная батарея 71 отключается от системы электрооборудования и двигатель останавливается. Экстренная остановка двигателя осуществляется путем закрытия воздушной заслонки 36, которая перекрывает доступ воздуха в двигатель и останавливает его.

Предлагаемый четырехцилиндровый двухтактный лазерный двигатель может быть использован в местах, куда затруднена доставка органического топлива.

Положительный эффект предлагаемого изобретения: не требует органического топлива, не загрязняет окружающую среду, создает меньше шума, более низкие тепловые потери, не расходует кислород из окружающей атмосферы.

Изобретение относится к области энергомашиностроения и позволяет повысить эксплуатационные характеристики теплового двигателя. Тепловой лазерный двигатель содержит блок цилиндров с картером, внутри которого размещен кривошипно-шатунный механизм, системы питания, охлаждения, смазки, запуска и электрооборудования. Имеется также лазерная система разогрева рабочего тела, содержащая полупроводниковые лазеры на основе гетероструктур с накачкой электронным лучом и электростатическим сканированием, установленные в головке блока, по одному на каждый цилиндр, подключенные через коммутирующие устройства к высоковольтному блоку и источнику тока, два распределителя-регулятора, кинематически связанные с коленчатым валом и системой регулирования подачи рабочего тела в цилиндры, а электрически подключенные к коммутирующим устройствам и источнику тока, циклон-регенератор, пневматически соединенный с впускным и выпускным коллекторами, внутренняя полость которого соединена с атмосферой и сливным баком, поршни, на наружной поверхности которых закреплены металлокерамические пластины. 5 з.п. ф-лы, 17 ил.

1. Тепловой лазерный двигатель, содержащий блок цилиндров с картером, внутри которых установлен кривошипно-шатунный механизм, нагнетатель воздуха, пневматически связанный с впускным коллектором, системы смазки, питания, охлаждения, запуска, электрооборудования и механизм управления, отличающийся тем, что впускной коллектор через регенератор соединен с нагнетателем воздуха, а выпускной коллектор соединен с циклоном, внутренняя полость которого соединена с атмосферой и сливным баком, причем циклон и регенератор выполнены в одном блоке, система нагрева рабочего тела подключена к электрооборудованию через распределители-регуляторы, которые кинематически связаны с коленчатым валом и системой подачи рабочего тела в цилиндры, а электрически подключены к источнику тока и коммутирующим устройствам. 2. Тепловой лазерный двигатель по п.1, отличающийся тем, что система нагрева рабочего тела представляет собой полупроводниковые лазеры на основе гетероструктур с накачкой электронным лучом и электростатическим сканированием, установленные в головке блока, по одному на каждый цилиндр, каждый из которых через приемники излучения диодных оптронов коммутирующих устройств подключен к высоковольтному блоку, сканирующему генератору и источнику тока. 3. Тепловой лазерный двигатель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что высоковольтный блок содержит преобразователь постоянного тока в переменный, повышающее устройство, выпрямитель с фильтром, подключенный через приемники излучения оптронов коммутирующих устройств к электронным прожектором лазеров. 4. Тепловой лазерный двигатель по пп.1-3, отличающийся тем, что сканирующий генератор представляет собой электронный генератор переменного тока, питающий от аккумуляторной батареи и через приемники излучения оптронов коммутирующих устройств подключен к горизонтальным отклоняющим пластинам электронным прожекторов лазеров. 5. Тепловой лазерный двигатель по пп.1-4, отличающийся тем, что каждый из поршней имеет в верхней торцевой части паз, в которой запрессована металлокерамическая пластина. 6. Тепловой лазерный двигатель по пп.1-5, отличающийся тем, что в качестве рабочего тела использована очищенная от механических примесей дистиллированная вода.