ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2001 года по МПК F02C5/04 

Предлагаемое изобретение относится к двигателям, а более точно к двигателю внутреннего сгорания, в котором реактивная отдача в момент взрыва является основным способом преобразования энергии.

Известен двигатель внутреннего сгорания, применяемый для передачи вращения газовой турбине (см. статью Пикуля В.Н., журнал "Техника молодежи" N 6 за 1983 г., стр. 48 - 49). Этот двигатель содержит четырехкамерный контур, образованный камерами взрывного сгорания, расположенными диаметрально противоположно, и газопоршневыми клапанами, охватывающими попарно торцевые стороны камер, при этом двигатель содержит два параллельных клапано-гребных челнока, а через центр замкнутого контура проходит вал турбины.

Этот известный двигатель работает следующим образом.

С помощью пусковой системы в камерах взрывного сгорания образуется воздушно-солярная смесь, которая затем подвергается ударному сжатию и воспламенению. Один из гребных челноков, смещаясь к соответствующей камере, гребной лопастью посылает порцию воздуха в ее полость, тарель челночного клапана плотно закрывает воздухоподвод этой камеры, в то время как другой челнок, передвигаясь в противоположном направлении, подает воздух в соответствующую ему камеру и своим клапаном садится на седло другой камеры. Сжатие горючей смеси носит ударный характер, поэтому она не сгорает, а взрывается. В процессе взрыва большая часть газов, накопившись в камерах, расширяясь, направляется в газопоршневые каналы. По одному из этих каналов "газовый поршень" устремляется к камере, примыкающей к этому каналу, а по другому каналу - к другой примыкающей к нему камере. Происходит один рабочий такт. Другая часть продуктов взрыва проходит через диаметрально противоположные конфузоры на лопатки турбины, создавая на ней "чистый" момент вращения. При этом в момент работы двигателя все его конструктивные элементы, а именно: камеры взрывного сгорания, гребни и газопоршневые каналы находятся в неподвижном состоянии.

Этот двигатель имеет следующие недостатки.

При распылении топлива через дюзы, а также при соприкосновении газового поршня с разреженной воздушнотопливной смесью происходит значительное загрязнение этой смеси отработанными газами, что снижает эффективность работы двигателя. Конструкция сложна в производстве и ограничена в применении к существующим транспортным средствам.

В основу изобретения была положена задача разработать двигатель, имеющий простую конструкцию и дающий возможность применять его в различных транспортных средствах.

Поставленная задача решается тем, что в предложенном двигателе, содержащем четыре камеры взрывного сгорания, расположенные диаметрально противоположно и охватываемые с торцевых сторон попарно газопоршневыми каналами с образованием замкнутого четырехкамерного контура, согласно изобретению он содержит корпус, свободно установленный с возможностью поворота на валу, и внутри этого корпуса размещены названные камеры взрывного сгорания и газопоршневые каналы, при этом двигатель дополнительно содержит механизм регулировки подачи воздуха и топлива, преобразующий энергию реактивной отдачи в момент взрыва в механическое движение.

Такое конструктивное выполнение позволяет передать крутящий момент на движитель посредством различных кинематических схем соединения предлагаемого двигателя с ведущим валом движителя, при этом двигатель прост в изготовлении и позволяет преобразовать энергию реактивной отдачи в момент взрыва в механическое движение без использования поршней.

В дальнейшем изобретение будет подробно раскрыто в описании со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает предлагаемый двигатель, вид сверху, продольный разрез А-А;
фиг. 2 - вид сбоку на фиг. 1;
фиг. 3 - сечение B-B на фиг. 2;
фиг. 4 - разрез C-C на фиг. 2.

Предлагаемый двигатель содержит корпус 1 (фиг. 1), состоящий из двух частей 2 и 3 (фиг. 2), соединенных между собой крепежными элементами 4 (фиг. 1) и внутри этого корпуса расположены камеры 5, 6, 7, 8 взрывного сгорания, расположенные диаметрально противоположно и охватываемые с торцевых сторон газопоршневыми каналами 9 и 10, имеющими конфигурацию, подобную реактивному соплу, и в которых роль поршня выполняет газ, выходящий из камер взрывного сгорания. Выхлоп газов из каналов 9 и 10 осуществляется через окна 11. Две воздушные камеры 12 и 13 снабжены клапанами 14 для удержания повышенного давления и соединены каналами 15 с камерами взрывного сгорания через клапан 16.

Корпус 1 установлен посредством подшипников 17 (фиг. 2) на валу 18 с возможностью поворота, при этом вал 18 имеет канал 19 для топлива. Поворот корпуса 1 условно показан на чертеже стрелками D и D₁ (фиг. 1).

Двигатель содержит воздухозаборники 20 (фиг. 2) с обеих сторон корпуса 1 и инерционный топливный насос 21, подающий топливо в камеры сгорания.

Насос 21 имеет кольцевой канал 22 (фиг. 3), образованный канавками на фланце 23 вала 18 и на части 3 корпуса 1, причем фланец 23 и часть 3 корпуса соединены между собой крепежными элементами 24. Из канала 19 топливо поступает в кольцевой канал 22 через радиальный канал 25 и клапан 26. Насос имеет форсунку 27 для закачивания топлива.

Двигатель имеет механизм регулировки подачи воздуха и топлива, состоящий из кольца 28 (фиг. 4) с упором 29, в котором зубчатый сегмент 30 зацеплен с винтом 31 регулировки форсунки, а тяга 32 - с воздухозаборником 20.

Двигатель работает следующим образом.

В момент взрыва в камерах 6 и 7 двигатель резко повернется на валу 18 по стрелке D₁, при этом в камеры 5 и 8 сгорания, куда ранее закачан воздух, через форсунку 27 из кольцевого канала 22 впрыскивается топливо. В камеры сгорания 6 и 7 через воздушный канал 15 и клапан 16 из воздушных камер 12 и 13 нагнетается воздух, как только его давление превысит остаточное давление газов. При движении двигателя по стрелке D₁ воздушнотопливная смесь в камерах сгорания 5 и 8 подвергается инерционному сжатию. Удар подошедшего газового поршня останавливает движение двигателя и окончательно сжимает воздушнотопливную смесь. Первый такт закончен. В камерах сгорания 5 и 8 происходит взрыв, двигатель резко поворачивается на валу 18 по стрелке D - второй такт.

Уходящие из газопоршневых каналов 9 и 10 через окно 11 выхлопа по стрелкам "E" отработавшие газы могут быть использованы на турбине, как связанной кинематически с двигателем, так и независимой от него, в частности, работающей на генератор.

Расход топлива и воздуха регулируется воздействием внешнего упора на упор 29 кольца 28, при вращении которого зубчатый сегмент 30 поворачивает винт 31 форсунки, а тяга 32 поворачивает воздухозаборник 20.

Инерция воздуха, топлива и воздушнотопливной смеси в момент резкого поворота двигателя позволяет достичь необходимого сжатия в воздушных камерах 12 и 13, кольцевом канале 22 топливного насоса и камерах сгорания 5, 6, 7, 8. Давление газового поршня является дополнительным средством сжатия воздушнотопливной смеси.

Таким образом, основным способом преобразования энергии является движение двигателя на валу вследствие реактивной отдачи в момент взрыва в камерах взрывного сгорания.

Такой двигатель прост по конструкции и может быть использован в различных транспортных средствах.

Двигатель содержит корпус с камерами взрывного сгорания, расположенными диаметрально противоположно и охватываемыми с торцевых сторон газопоршневыми каналами с образованием замкнутого четырехкамерного контура. Корпус установлен на валу с возможностью свершения качательного движения и состоит из двух частей, соединенных между собой с образованием камер сгорания и газопоршневых каналов. Фланец вала и одна из частей корпуса имеют канавки, при соединении которых между собой образуется кольцевой канал топливного насоса. Двигатель дополнительно содержит механизм регулировки и подачи воздуха и топлива. Такое выполнение двигателя приводит к упрощению его конструкции. 4 ил.

Двигатель, содержащий корпус с камерами взрывного сгорания, расположенными диаметрально противоположно и охватываемыми с торцевых сторон газопоршневыми каналами, с образованием замкнутого четырехкамерного контура, отличающийся тем, что корпус установлен на валу с возможностью свершения качательного движения и состоит из двух частей, соединяемых между собой с образованием камер сгорания и газопоршневых каналов, а фланец вала и одна из частей корпуса имеют канавки, при соединении которых между собой образуется кольцевой канал топливного насоса, при этом двигатель дополнительно содержит механизм регулировки и подачи воздуха и топлива.