КОЛЕСНОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО Российский патент 2002 года по МПК B62D63/00 B60K17/00 

Изобретение относится к колесным транспортным средствам (КТС): автомобилям, автобусам, автопоездам, автофургонам, авторефрижераторам, тракторам, тягачам, автономным железнодорожным вагонам, сельскохозяйственным, дорожно-строительным, другим специальным машинам, мотоциклам, мопедам.

Известные КТС в большинстве оснащены поршневыми двигателями внутреннего сгорания с низким КПД, являются одними из основных источников загрязнения окружающей среды. Многим из них необходимо дорогое высококачественное топливо. Для их эксплуатации необходимы дорогостоящие дороги с твердым покрытием. На мокрых скользких грунтовых дорогах они буксуют, вязнут. Для сложных дорожных условий продолжают создаваться сложные и дорогие материалоемкие КТС с несколькими ведущими валами колес.

Известен роторный двигатель внутреннего сгорания лопаточного типа по патенту РФ на изобретение 2028476. Двигатель с ротором диаметром 120 мм, длиной 100 мм при частоте вращения 6000 об/мин, массе 12 кг имел мощность 24 кВт, то есть 0,5 кг/кВт мощности, что в 2-8 раз легче и компактнее поршневых ДВС. По удельным материалоемкости, мощности и коэффициенту полезного действия это лучше, чем у поршневых двигателей внутреннего сгорания, которые имеют эффективный КПД 30-42%. См. Г. Н. Алексеев "Общая теплотехника" Москва, Издательство "Высшая школа", 1980 г. стр. 477. Применяемые в отдельных двигательных установках КТС газотурбинные двигатели (ГТД) имеют полный КПД примерно 27-35%. В связи с низким КПД, очень большой частотой вращения ротора, например ГТД мощностью 40 кВт имеет 60000 об/мин, соответственно большой массой редуктора их применяют крайне редко.

Известны роторно-цилиндровые (РЦ) нагнетатели текучей среды, РЦ вакуумнасосы, РЦ двигатели непрерывного сжигания топлива, по патентам РФ наизобретения 2143078, 2143570, 2153088, которые позволяют снизить токсичность продуктов сгорания и повысить КПД до 45-48% при одной РЦ газовоздушной машине и довести КПД до 70-83% при использовании в двигательной установке КТС дополнительно РЦ парогазовой и РЦ паровой расширительных машин.

Прототипом предлагаемого изобретения является КТС по патенту США на изобретение 5848664, В 60 К 17/356. Недостатки прототипа: повышенный удельный расход топлива повышенного качества, высокие удельная материалоемкость и трудоемкость изготовления, незначительные маневренность, грузоподъемность и скорость в пути, затруднения при передвижении по грунту с низкой несущей способностью.

Указанные недостатки устранены в предлагаемом КТС.

Задача изобретения направлена на сокращение удельных расхода топлива на транспортировку грузов, материалоемкости, трудоемкости изготовления, эксплуатации КТС, увеличение грузоподъемности, проходимости, маневренности, скорости, улучшение амортизации, повышение безопасности движения, применение более дешевых видов топлива.

Задача изобретения достигается выполнением КТС, включающего раму, колеса, по крайней мере, один двигатель, предназначенный для вращения вала, по крайней мере, одного колеса при подводе энергоносителя, нагнетатель энергоносителя с приводом от двигателя, выполненного с возможностью работы при подводе топлива, и напорные трубопроводы, предназначенные для циркуляции энергоносителя между упомянутым двигателем, предназначенным для вращения вала, и упомянутым нагнетателем, снабженным:
- упомянутым двигателем, предназначенным для вращения вала, выполненным в виде роторно-цилиндрового двигателя (РЦД), который имеет цилиндрический корпус с торцовыми крышками, подшипники, цилиндрический ротор с ребрами, эксцентрично размещенный в упомянутом корпусе, и уплотнителями для упомянутого ротора в виде цилиндрических тел вращения;
- лопастным или шестеренчатым, или центробежным, или турбинным, или роторно-цилиндровым (РЦ) нагнетателем энергоносителя, который электротрансблоком или муфтой сцепления соединен с двигателем, выполненным с возможностью работы при подводе топлива, при этом роторно-цилиндровый (РЦ) нагнетатель имеет цилиндрический корпус с торцовыми крышками, подшипники, эксцентрично размещенный в упомянутом корпусе цилиндрический оребренный ротор с уплотнителями в виде цилиндрических тел вращения. Электротрансблок (ж. За рулем. , 9/98, патент РФ на изобретение 2143570) - это комплексное устройство, содержащее автоматическую муфту сцепления, стартовый электродвигатель и генератор;
- выполненным с возможностью работы при подводе топлива, РЦ двигателем, включающим, по крайней мере, один цилиндрический корпус с патрубками для каналов ввода топлива или топливовоздушной смеси и вывода продуктов сгорания, эксцентрично размещенным в упомянутом корпусе на полом валу цилиндрическим ротором, торцовыми крышками с подшипниками, в которых установлен упомянутый вал, уплотнения и уплотнители в виде цилиндрических тел вращения;
- выполненным с возможностью работы при подводе топлива, РЦ двигателем, снабженным первым, вторым и третьим цилиндрическими корпусами, первым вторым и третьим полыми цилиндрическими роторами, подшипниками, причем первый, второй и третий упомянутые роторы выполнены с ребрами и полыми с рубашками охлаждения, размещены эксцентрично соответственно в упомянутых первом, втором и третьем цилиндрических корпусах, а упомянутые уплотнители выполнены в виде цилиндрических тел вращения;
- выполненным с возможностью работы при подводе топлива, РЦ двигателем с одной воздухонагнетательной машиной, по крайней мере, одной газовоздушной расширительной машиной, одной парогазовой и, по крайней мере, одной паровой расширительной машиной с индивидуальными валами, электрическим генератором или гидравлическим нагнетателем, и промежуточным теплообменником для высокотемпературного теплоносителя, упомянутый полый вал выполнен с одним воздушным винтом, при этом упомянутая парогазовая расширительная машина предназначена для использования парогазовой смеси, нагреваемой от тепла корпуса и ротора упомянутой газовоздушной расширительной машины, а упомянутая паровая машина предназначена для использования пара, который образуется в упомянутом промежуточном теплообменнике от тепла высокотемпературного теплоносителя, полученного при охлаждении корпусов упомянутых газовоздушных расширительных машин и воздухонагнетательной машины;
- выполненным с возможностью работы при подводе топлива, двигателем с оребренными радиаторами для охлаждения рабочих тел из газовоздушной и паровой расширительных машин, редуктором с валом отбора мощности;
- поршневым или роторно-поршневым двигателем внутреннего сгорания, выполненным с возможностью работы при подводе топлива;
- амортизатором-энергопоглотителем из оребренных воздушной камеры и гидроцилиндра, оснащенного двумя подпружиненными поршнями и штоками, соединяющими упомянутые двигатели валов колес между собой, при этом двигатели валов колес соединены с рамой шарнирами, рама выполнена полой и ее отсеки использованы в качестве емкостей для топлива, антифриза, масла, промежуточного энергоносителя, воды, аммиака, фреона, воздуха.

Описание изобретения составлено в последовательности, позволяющей лучше понять устройство, работу и преимущества роторно-цилиндровых (РЦ) двигателей и нагнетателей. Каждый РЦ двигатель и/или РЦ нагнетатель имеет цилиндрический корпус с торцовыми крышками, подшипники, эксцентрично размещенный в упомянутом корпусе цилиндрический оребренный ротор с уплотнителями в виде цилиндрических тел вращения.

Схематично показано: на фиг. 1 - технологическая схема РЦД внутреннего сгорания с тремя цилиндрическими корпусами, роторами и уплотнительными элементами; на фиг. 2 - поперечный разрез цилиндрического корпуса РЦ газовоздушной расширительной машины двигателя; на фиг. 3 - продольный разрез РЦ двигателя с тремя цилиндрическими корпусами; на фиг. 4 - фрагмент поперечного разреза цилиндрических корпуса и ротора РЦД с предохранительным клапаном и ограничителем подачи топлива; на фиг. 6 - узел А на фиг. 3; на фиг. 6 - фрагмент сечения ребра цилиндрического ротора РЦД по I-I на фиг. 4; на фиг. 7 - в разрезе РЦ двигатель с редуктором, снабженным валом отбора мощности, размещенным между воздушным винтом и цилиндрическим корпусом; на фиг. 8 - в плане схема реверсивного привода множества РЦ двигателей, например колес, винтов, других рабочих органов; фиг. 9 - в разрезе РЦ гидронагнетатель и РЦ гидродвигатель с фрагментом гидравлической схемы прямого и обратного вращения гидродвигателей валов колес; на фиг. 10 - совмещенная кинематическая и гидравлическая схемы КТС с двигателем, состоящим из РЦ газовоздушной, РЦ парогазовой и РЦ паровой расширительных машин и размещенным на валу РЦ газовоздушной расширительной машины электротрансблоком, передающим крутящий момент РЦ гидронагнетателю, который трубопроводами соединен с РЦ гидродвигателями, имеющими общие валы с колесами; на фиг. 11 - соединение пары колес КТС амортизатором-энергопоглотителем в виде гидроцилиндра с оребренной воздушной камерой и двумя подпружиненными поршнями и штоками.

Каждый упомянутый РЦ двигатель может изготавливаться одно или многосекционным, с общим и раздельными валами. Возможны разные варианты комплектации и компоновки двигателя/ей и двигательных установок из предложенных РЦД внутреннего сгорания, РЦ пневмо и гидронагнетателей, РЦ пневмо и РЦ гидродвигателей в зависимости от назначения и условий эксплуатации КТС.

Примеры: Двигатель мопеда, мотоцикла, малолитражного автомобиля может комплектоваться одной РЦ воздухонагнетательной машиной 1.1 и одной РЦ газовоздушной расширительной машиной 1.3, одним гидронагнетателем 67.3, электротрансблоком 29.

КТС может быть снабжено одним или несколькими двигателями одинаковой или разной мощности. На фиг. 10 показан вариант КТС с двумя РЦД и двумя РЦ гидронагнетателями. Каждый РЦД состоит из одного РЦ нагнетателя 1.3 воздуха, двух последовательно соединенных РЦ газовоздушных 1.1 и 1.2 расширительных машин, электротрансблока 29 и РЦ гидронагнетателя. От общего напорного трубопровода с предохранительным клапаном может быть отведено несколько напорных трубопроводов к гидроцилиндрам подъема или опускания с усилием рамы, колес, кузова, ножа бульдозера, грейдера, ковша скрепера, экскаватора, лестницы, платформы, других рабочих органов машин и механизмов, а также для открывания или закрывания створок, захватов, клещей, окон, дверей, капота. Каждый РЦ пневмо или гидродвигатель может приводить во вращение или тормозить одно колесо или пару колес, размещенных на его валу, рабочий инструмент, барабан лебедки и тому подобный механизм.

Двигательная установка КТС, например большого грузового автомобиля, контейнеровоза, автономного железнодорожного вагона, бульдозера, скрепера, тягача, трактора и других, может быть укомплектована двумя и более последовательно или параллельно и последовательно или только параллельно работающими РЦД (фиг. 2, 10), каждый из которых состоит из РЦ газовоздушных 1.1 и 1.2, РЦ воздухонагнетательной 1.3, РЦ парогазовой 21 и РЦ паровой 16 расширительных машин с размещенным на валу газовоздушной 1.1 расширительной машины воздушным винтом 6.1 и электротрансблоком 29, передающим крутящий момент гидронагнетателю, который трубопроводами соединен с РЦ гидродвигателями, имеющими общие валы с колесами. Перед РЦ воздухонагнетателем 1.1 (фиг. 1, 2) на валу РЦ двигателя может быть установлен воздушный винт 6.1, перед которым размещены радиаторы 17 и 23 или части их, соответственно РЦ паровой 16 и РЦ парогазовой 21 расширительных машин. Радиаторы 17, 20 и 23, теплообменник 14 двигателя/ей могут быть использованы одновременно в качестве силовых элементов рамы, кузова и отопительных приборов кабины и кузова; в частности в качестве обогреваемого пола, стен кузова автобуса, самосвала либо другого автомобиля, вагона для перевозки замерзающих грузов.

В КТС типы, мощность, количество РЦ двигателей, РЦ воздухонагнетателей, РЦ пневмо или гидродвигателей и соединенных с ними валов колес, конфигурация системы соединений пневмо или гидропривода могут варьироваться и уточняются расчетами и технико-экономическими требованиями к каждому конкретному изделию. Можно создавать малолитражные, спортивные, средние, большие, особо крупные автономные многоосные автопоезда и железнодорожные вагоны и даже секции, тягачи, КТС многофункционального назначения, например самодвижущиеся грузоподъемные дорожно-строительные, сельскохозяйственные и другие машины "вседорожники" известной и значительно большей грузоподъемности, скорости, проходимости, маневренности со всеми ведущими колесами и меньшими радиусами разворотов. Конфигурация сочетания РЦД рабочих органов, систем двигательных установок из них и других двигателей с применением гидропривода обладает большой гибкостью.

Размещенный в КТС двигатель (фиг. 1-7) может содержать только первый цилиндрический корпус 1.1 с патрубками для каналов ввода топлива (стрелка М), или топливовоздушной смеси (стрелка М), и вывода продуктов сгорания (стрелка Г), эксцентрично размещенный в упомянутом корпусе 1.1 на полом валу 11 первый цилиндрический ротор 4.1, торцовые крышки 2.1 и 2.2 с опорными подшипниками 3.1, в которых установлен вал 11, уплотнения 1.15 и уплотнители 5.

Он может быть снабжен только одним первым 1.1 или первым 1.1 и вторым 1.2, и третьим 1.3 цилиндрическими корпусами, соответственно только первым 4.1 или первым 4.1 и вторым 4.2, и третьим 4.3 полыми цилиндрическими роторами, опорными 3.1 и упорными 3.2 подшипниками, по крайней мере, одним винтом 6.1, который установлен на упомянутом валу 11, соответственно одним или несколькими предохранительными клапанами 7, ограничителями 8 подачи топлива, каждый из которых имеет заслонку 8.2, расположенную в одном из упомянутых каналов ввода топлива или топливовоздушной смеси и управляемую рычагом 8.4 подачи топлива, и сильфоны 8.5 и 8.6, связанные между собой подвижным штоком 8.3, который соединен с пружиной 8.7. Причем первый 4.1, второй 4.2 и третий 4.3 упомянутые роторы выполнены с ребрами и полыми с рубашками охлаждения 4.4, 4.5, 4.6, размещены эксцентрично соответственно в упомянутых первом 1.1, втором 1.2 и третьем 1.3 цилиндрических корпусах, а упомянутые уплотнители 5 выполнены в виде цилиндрических тел вращения. Он может применяться для преобразования энергии топлива в энергию вращающегося вала и/или местного производства энергоносителя.

РЦ двигатель КТС (фиг. 7) может быть снабжен трубой 25 с входным коническим патрубком 25.1 и выходным теплоизолированным коническим патрубком 25.2 с отверстиями 25.7 и кольцевой камерой 25.3, которая соединена с патрубком 25.4 вывода продуктов сгорания, и оболочкой- обтекателем 25.5. На упомянутом валу 11 могут быть установлены передний 6.1, а, при необходимости, и задний 6.2 воздушные винты. При этом передний воздушный винт 6.1 размещен в указанном входном коническом патрубке 25.1, задний воздушный винт размещен в указанном выходном коническом патрубке 25.2, перфорированная часть которого охвачена упомянутой кольцевой камерой 25.3. Упомянутая труба 25 может быть размещена в оболочке 25.5, предназначенной для отделения теплоизолированного выходного патрубка 25.2 от непосредственного контакта с наружным воздухом. Он может одновременно использоваться по основному назначению и для отопления и вентиляции, кондиционирования воздуха в салоне КТС.

РЦ двигатель КТС (фиг. 1, 2, 3, 7) может быть снабжен одной РЦ воздухонагнетательной машиной 1.3, по крайней мере, одной РЦ газовоздушной расширительной машиной 1.1, одной РЦ парогазовой расширительной машиной 21, по крайней мере, одной РЦ паровой расширительной машиной 16, каждая из которых имеет индивидуальный вал с воздушным винтом 6.1, 6.2, 6.3, 6.4 и/или с электрогенератором 22 и 16.1, и промежуточным теплообменником 14. При этом упомянутая парогазовая расширительная машина 21 предназначена для использования парогазовой смеси, нагреваемой теплом от упомянутых первого 1.1 и второго 1.2 цилиндрических корпусов и роторов 4.1 и 4.2, а паровая расширительная машина 16 предназначена для использования пара, образующегося в упомянутом промежуточном теплообменнике 14 от тепла высокотемпературного теплоносителя, предназначенного для охлаждения упомянутых корпусов газовоздушных машин 1.1 и 1.2 и воздухонагнетательной машины 1.3. Он предназначен для более полного использования тепла топлива, может одновременно использоваться для привода рабочих органов машин, отопления и вентиляции, кондиционирования воздуха, выработки электроэнергии.

РЦ двигатель КТС (фиг. 2, 7) может быть снабжен оребренными радиаторами 20 и 17, и 23 для охлаждения рабочих тел из упомянутых РЦ газовоздушной 1.1, РЦ паровой 16 и РЦ парогазовой 21 расширительных машин, редуктором 28 с валом 28.1 отбора мощности, который размещен между упомянутым передним воздушным винтом 6.1 и упомянутым цилиндрическим корпусом. При этом, по крайней мере, часть упомянутых оребренных радиаторов 17, 20, 23 установлены перед упомянутым передним воздушным винтом 6.1. Вал отбора мощности 28.1 может использоваться для привода лебедок, других механизмов.

РЦ двигатель КТС (фиг. 1, 2) может быть снабжен одной РЦ воздухонагнетательной машиной 1.3, по крайней мере, одной РЦ газовоздушной расширительной машиной 1.1, одной РЦ парогазовой 21 расширительной машиной и, по крайней мере, одной РЦ паровой 16 расширительной машиной и промежуточным теплообменником 14, причем упомянутые воздухонагнетательная 1.3, газовоздушная 1.1, парогазовая 21 и паровая 16 расширительные машины снабжены каналами 16.2 и 16.4 ввода пара третьего рабочего тела и 21.1 и 21.2 ввода парогазовой смеси, а каналы для ввода соответственно воздуха 1.5 - 1 и 1.5 - 2, топлива 1.4 - 1 и 1.4 - 2 или топливовоздушной смеси 1.4 - 1 и 1.4 - 2 и воды 1.9 - 1 и 1.9 - 2 для охлаждения изнутри каждого цилиндрического корпуса и ротора, которые зеркально размещены по отношению к плоскости, проходящей через центры O₁ и О₂ упомянутых цилиндрических корпусов 1.1 и 1.2, и 1.3 и цилиндрических роторов 4.1, и 4.2, и 4.3. Это позволяет изменять направление вращения валов двигателей КТС с колесами путем изменения направления вращения валов РЦ двигателей.

РЦ двигатель КТС (фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 11) может быть снабжен одной РЦ воздухонагнетательной машиной 1.3, по крайней мере, одной РЦ газовоздушной 1.1 расширительной машиной, одной РЦ парогазовой 21 и, по крайней мере, двумя РЦ паровыми 16 расширительными машинами с индивидуальными валами, электрическим/ми генератором/ами 16.1 или 22, или РЦ гидравлическим или пневматическим нагнетателем/ям и 67.3, и промежуточным теплообменником 14 для высокотемпературного теплоносителя. При этом упомянутая парогазовая 21 расширительная машина предназначена для использования парогазовой смеси, нагреваемой от тепла корпуса 1.1 и ротора 4.1 упомянутой газовоздушной 1.1 расширительной машины, а упомянутая паровая 16 машина предназначена для использования пара, который образуется в упомянутом промежуточном теплообменнике 14 от тепла высокотемпературного теплоносителя, полученного при охлаждении корпусов упомянутых газовоздушных 1.1 и 1.2 расширительных машин и воздухонагнетательной 1.3 машины. Валы упомянутых газовоздушных 1.1 и парогазовых 21 и паровых 16 расширительных машин соединены с валами упомянутых РЦ гидравлических или пневматических нагнетателей 67.3, муфтами сцепления 29 или электротрансблоками 29. Помимо основного назначения он может использоваться также для выработки электроэнергии.

Ограничители 8 подачи топлива имеются во всех или нескольких РЦ расширительных машинах двигателя. Каждый из них (фиг. 4) состоит из системы "сопло 8.1 - заслонка 8.2" или "клапан 8.2 - седло 8.8", управляемой рычагом 8.4 подачи топлива и сильфонами 8.5 и 8.6, связанными между собой подвижным штоком 8.3 соединенным с пружиной 8.7. Для регулировки положения упорных подшипников 3.2 и создания торцовых опор вал 11 снабжен гайками 3.3 и контргайками 3.4. Топливная система состоит из насоса 13, бака 13.1, редукционного клапана 13.2, электромагнитного клапана 13.3, топливопроводов 13.4, 13.5 и 13.6, воздухопроводов 13.7 и 13.8. Ограничитель 8 подачи топлива и предохранительный клапан 7 подсоединены к корпусу через канал 1.16. Подача топлива (стрелка М) осуществляется в канал 1.4, сжатого воздуха (стрелка Л) - в канал 1.5, отвод продуктов сгорания (стрелка Г) через канал 1.6. Цилиндрические корпуса 1.1, 1.2, 1.3 и роторы 4.1, 4.2, 4.3 снабжены рубашками охлаждения. Охлаждающая цилиндрические корпуса 1.1, 1.2 и 1.3 жидкость или промежуточный теплоноситель, например высокотемпературный органический теплоноситель (ВОТ), под давлением насоса 9 подается в рубашку охлаждения через канал 1.7 (стрелка Т), выводится нагретым из канала 1.8. Вода (стрелка В), для охлаждения изнутри цилиндрических корпусов 1.1 и 1.2 под давлением насоса 10 подается в канал 1.9 - 1, а образовавшийся пар и часть газов (парогазовая смесь - стрелка ПГ) под давлением отводится из канала 1.10 - 1 в расширительную парогазовую машину 21. Жидкость, охлаждающая изнутри промежуточные стенки 1.11 и 1.12, роторы 4.1, 4.2 и 4.3, торцовые крышки 2.1 и 2.2, например тасол (стрелка С), под давлением постороннего насоса проходит по каналам 1.13 и выходит по каналам 1.14. Параллельно, по полому валу 11 с перегородками, она циркулирует через полости роторов 4.1, 4.2 и 4.3, а также полости торцовых крышек 2.1 и 2.2. Вход в полости торцовых крышек через каналы 2.3 и 2.4, выход по каналам 2.5 и 2.6. Выход жидкости из полостей роторов осуществляется по каналу 2.6 или специальное устройство на валу 11 в охладитель и/или систему отопления салона к циркуляционному насосу и обратно (условно не показано). Размеры и форма подводящих и отводящих каналов и охлаждающих полостей 4.4, 4.5, 4.6 внутри валов, роторов, промежуточных стенок 1.11 и 1.12, корпусов 1.1, 1.2 и 1.3 (фиг. 4), виды антифризов, ВОТ могут быть различными, определяются и уточняются расчетами, конструктивными соображениями, испытаниями. Ребра роторов 4.1, 4.2 и 4.3 для охлаждения могут быть снабжены каналами 4.7, 4.8 (фиг. 6). Герметизация соединения вала 11 и роторов 4.1, 4.2 и 4.3 (фиг. 5) может осуществляться с помощью термостойких паст и/или уплотнительных колец, дисков 12. Цилиндрические уплотнительные элементы 5 могут быть сплошными или полыми с закрытыми торцами. Уплотнительные элементы 5, диски 12, роторы 4.1, 4.2 и 4.3 могут быть изготовлены из металла, в том числе тугоплавкого монокристаллического, углерод-углеродного композиционного материала или термостойкой керамики (карбид кремния, окись циркония и других). Возможность охлаждения изнутри водой или паром цилиндрических корпуса, ротора и уплотнительных элементов 5 позволяет значительно поднять температуру непрерывного сжигания топлива и соответственно КПД РЦД.

В зависимости от технико-экономических требований двигатель может изготавливаться в разной комплектации, в частности с одним или несколькими нагнетателями воздуха 1.3, с одной или несколькими газовоздушными 1.2, 1.1, парогазовыми 21 и паровыми 16 расширительными машинами (фиг. 1,3). В последнем варианте двигатель имеет промежуточные стенки 1.11 и 1.12 с подшипниками 3.1, уплотнительными кольцами 1.15. Двигатели могут иметь общий вал 11 и несколько корпусов и роторов (фиг. 3) или каждая машина может иметь собственный вал, корпус, ротор, уплотнители, рубашки охлаждения.

РЦ двигатели могут проектироваться со свечами накаливания в корпусе, торцовой крышке или предусматривать давления топлива и воздуха, достаточные для самовоспламенения топливовоздушной смеси внутри корпуса или во внешней камере сжигания топлива, соединенной с корпусом. РЦ нагнетатели (насосы) для подачи под давлением в газовоздушные расширительные машины газа или жидкого топлива 13 (керосина, дизельного топлива, бензина, бензола, лигроина, газолина, газойля, сырой нефти, мазута), воды 10, теплоносителя 9 (ВОТ), тасола могут встраиваться в РЦ двигатель на общий вал 11 с промежуточными стенками или могут устанавливаться отдельно и иметь привод от вала 11 или от посторонних источников. Каждый из них может быть выполнен роторно-цилиндровым.

Наибольшее сокращение удельного расхода топлива на транспортировку грузов может быть достигнуто при выполнении КТС (фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10), включающего раму 69, колеса 68.5, . . . 68.8, по крайней мере, один двигатель, например 68.1 или 68.2, или. . . предназначенный для вращения вала, по крайней мере, одного колеса, например 68.5, 68.6, . . . 68.8, при подводе энергоносителя, нагнетатель, например 67.2 или 67.3, . . . энергоносителя с приводом от двигателя, например 68.1 или 68.2, или. . . , выполненного с возможностью работы при подводе топлива, и напорные трубопроводы, например 70.1, 70.2, 70.3, предназначенные для циркуляции энергоносителя между упомянутым двигателем, предназначенным для вращения вала колеса, и упомянутым нагнетателем, снабженным:
- упомянутым двигателем, например 68.1, предназначенным для вращения вала колеса, например 68.5, . . . , . . . . , выполненным в виде РЦД, который имеет цилиндрический корпус 1.1 с торцовыми крышками 2.1 и 2.2, подшипники 3.1 и 3.2, цилиндрический ротор 4.1 с ребрами, эксцентрично размещенный в упомянутом корпусе 1.1, и уплотнителями 5 для упомянутого ротора в виде цилиндрических тел вращения;
- лопастным или шестеренчатым, или центробежным, или турбинным, или РЦ нагнетателем, например 67,2 или 67.3, . . . энергоносителя, который электротрансблоком 29 или муфтой сцепления соединен с двигателем, например 68.1 или 68.2, или. . . , выполненным с возможностью работы при подводе топлива, при этом РЦ нагнетатель имеет цилиндрический корпус 1.1 с торцовыми крышками 2.1 и 2.2, подшипники 3.1 и 3.2, эксцентрично размещенный в упомянутом корпусе 1.1 цилиндрический оребренный ротор 4.1 с уплотнителями в виде цилиндрических тел вращения;
- выполненным с возможностью работы при подводе топлива, РЦ двигателем, включающим, по крайней мере, один цилиндрический корпус, например 1.1 или 1.2, с патрубками для каналов ввода топлива или топливовоздушной смеси (стрелка М) и вывода продуктов сгорания (стрелка Г), эксцентрично размещенным в упомянутом корпусе на полом валу цилиндрическим ротором, например 4.1, или 4.2, торцовыми крышками 2.1 и 2.2 с подшипниками 3.1 и 3.2, в которых установлен упомянутый вал 11, уплотнения 1.15 и уплотнители 5 в виде цилиндрических тел вращения;
- выполненным с возможностью работы при подводе топлива, РЦ двигателем, снабженным первым 1.1, вторым 1.2 и третьим 1.3 цилиндрическими корпусами, первым 4.1, вторым 4.2 и третьим 4.3 полыми цилиндрическими роторами, подшипниками 3.1 и 3.2, причем первый 4.1, второй 4.2 и третий 4.3 упомянутые роторы выполнены с ребрами и полыми с рубашками 4.4 охлаждения, размещены эксцентрично соответственно в упомянутых первом 1.1, втором 1.2 и третьем 1.3 цилиндрических корпусах, а упомянутые уплотнители 5 выполнены в виде цилиндрических тел вращения;
- выполненным с возможностью работы при подводе топлива, РЦ двигателем с одной РЦ воздухонагнетательной 1.3 машиной, по крайней мере, одной РЦ газовоздушной 1.1 расширительной машиной, одной РЦ парогазовой 21 и, по крайней мере, одной РЦ паровой 16 расширительной машиной с индивидуальными валами, электрическим генератором 22 и/или 16.1 или гидравлическим или пневматическим нагнетателем 67.2 или 67.3, и промежуточным теплообменником 14 для высокотемпературного теплоносителя. Упомянутый полый вал 11 может быть выполнен с одним воздушным винтом 6.1. При этом упомянутая парогазовая 21 расширительная машина предназначена для использования парогазовой смеси, нагреваемой от тепла корпуса и ротора упомянутой газовоздушной 1.1 расширительной машины, а упомянутая паровая 16 машина предназначена для использования пара, который образуется в упомянутом промежуточном теплообменнике 14 от тепла высокотемпературного теплоносителя, полученного при охлаждении корпусов упомянутых газовоздушных 1.1 расширительных машин и воздухонагнетательной 1.3 машины, валы упомянутых газовоздушных 1.1, парогазовых 21 и паровых 16 расширительных машин соединены с валами упомянутых РЦ гидравлических нагнетателей 67.2 или 67.3, муфтами сцепления или электротрансблоками 29.

Гидравлические или пневматические нагнетатели 67.3 РЦ газовоздушных 1.1, РЦ парогазовых 21 и РЦ паровых 16 и других расширительных машин могут быть соединены между собой последовательно или параллельно, или последовательно и параллельно (фиг. 8,10), а общий напорный трубопровод 70.1 соединен с РЦ гидравлическими или пневматическими или другими двигателями 68.1, 68.2, 68.3, 68.4, имеющими общие валы с колесами 68.5, 68.6, 68.7, 68.8, причем напорные трубопроводы 70.2 и 70.3 от нагнетателей 67.3 и 67.2 к двигателям 68.1, 68.2, 68.3, 68.4 валов колес 68.5, 68.6, 68.7, 68.8 снабжены реверсивными клапанами 71.2 и 71.3, перекрывающими напорные трубопроводы 70.2, 70.3, 70.1 к двигателям 68.1, 68.2, 68.3, 68.4 и силовому гидравлическому или пневматическому цилиндру 69.2. Каждый РЦ двигатель 68.1, 68.2, 68.3, 68.4, РЦ нагнетатель жидкости 67.3, 67.2, воздуха 1.3, РЦ газовоздушная 1.1 и 1.2, РЦ парогазовая 21 и РЦ паровая 16 расширительные машины могут содержать цилиндрический корпус с торцовыми крышками 2.1 и 2.2, опорными и упорными подшипниками 3.1 и 3.2, эксцентрично размещенный в корпусе цилиндрический оребренный ротор с уплотнителями 5 в виде цилиндрических тел вращения. В отдельных случаях РЦД могут быть снабжены зеркально расположенными относительно нейтральной плоскости входными патрубками 68.3П (прямой ход) и 68.3Р (реверс - обратный ход).

При использовании в качестве нагнетателей энергоносителей РЦ гидравлических нагнетателей 67.3, они должны быть снабжены каналами 67.3К (фиг. 9) в цилиндрическом корпусе 67.3 для выпуска несжимаемой жидкости под давлением. Гидро и пневмонагнетатели 67.3, 67.2 могут иметь рубашки охлаждения корпусов и роторов.

Колесное транспортное средство используется следующим образом. Запуск РЦД внутреннего сгорания осуществляется от постороннего источника тока или привода. При этом одновременно приводятся во вращение вал 11, насосы 9 и 10, 13 (фиг. 1, 2, 3, 10). РЦ или другой нагнетатель воздуха 1.3 подает сжатый воздух (стрелка Л) в канал 1.5 газовоздушной машины 1.2. В канал 1.4 насос 13, через ограничитель 8 подачи топлива, подает под давлением топливо (стрелка М). Предварительно сжатые до заданного давления воздух и топливо внутри цилиндра 1.2 с цилиндрическим оребренным ротором самовоспламеняются или зажигаются от калильной свечи. Температура и давление продуктов сгорания внутри цилиндрического корпуса 1.2 возрастают. Давление распространяется на цилиндрический оребренный ротор 4.2 и прилегающие к корпусу, за счет действия сил тяжести, уплотнители 5 в виде цилиндрических тел вращения. За счет разницы площадей ребер ротора с уплотнителями 5 и сил (стрелка А на фиг. 4), действующих на них, ротор 4.2 и вал 11 с роторами 4.1 и 4.3, воздушными винтами 6.1 и/или 6.2 или электротрансблоком 29 начинают вращаться. Центробежные силы, прижимающие уплотнители 5 в виде цилиндрических тел вращения к каждому корпусу, увеличиваются, качество уплотнения улучшается. Уплотнители 5 вращаются за счет трения (стрелка Б) о внутреннюю поверхность каждого цилиндрического корпуса и ребра ротора. В газовоздушной машине 1.2 устанавливается процесс непрерывного сжигания топлива, расширения продуктов сгорания и вращения ротора 4.2. При запуске РЦ двигателя разнонаправленные силы давления топлива на сильфоны 8.5 и 8.6 уравновешивают друг друга, заслонка 8.2 свободно занимает нужное положение под воздействием рычага 8.4 управления подачей топлива или топливовоздушной смеси. По мере увеличения давления внутри корпуса газовоздушной расширительной машины 1.2, давление на сильфон 8.5 увеличивается. Возникает и увеличивается сила давления на шток 8.3, который стремится закрыть заслонку 8.2, но ему противодействует сила пружины 8.7. При достижении заданного давления сила давления сильфона 8.5 на подвижный шток 8.3 превышает силу сопротивления растяжению пружины 8.7, шток 8.3 перемещается в сторону закрытия щели и уменьшает пропуск топлива. Регулирование предельно допустимого давления внутри каждого корпуса осуществляется подбором и силой натяжения пружин 8.7. В случае превышения давления внутри любого корпуса, например 1.2, выше допустимого, его предохранительный клапан 7 открывается и часть избыточного давления сбрасывается в атмосферу. Продукты сгорания из расширительной машины 1.2 под давлением поступают в расширительную машину 1.1, где завершается процесс расширения. Энергия топлива преобразуется в энергию вращающегося вала 11 и/или передается ведущему валу электротрансблока 29.

Ограничители 8 подачи топлива во всех расширительных машинах 1.1 и 1.2 и воздухонагнетателях 1.3 автономно отслеживают давление в своих корпусах и при превышении заданного давления воздействуют на заслонку 8.2, не допуская увеличения давления выше предельно допустимого. Регулирование соотношения топлива и воздуха может осуществляться известными инжекторными, карбюраторными устройствами или регулятором стехиометрического соотношения топлива и воздуха по патенту РФ на изобретение 2143078. Частота вращения валов 11 и роторов 4.1 и 4.2 на них регулируется изменением подачи топлива и воздуха. РЦ газовоздушная расширительная машина 1.2 может работать с избытком воздуха. В этом случае в последующую РЦ газовоздушную машину 1.1 по трубопроводу 13.6 можно подавать дополнительное топливо и проводить сжигание топлива и расширение газовоздушной смеси последовательно в двух РЦ расширительных машинах 1.1 и 1.2 одновременно. Газы через отверстия 25.7 (фиг. 7) под давлением поступают в выходной расширяющийся патрубок 25.2, где смешиваются с частью холодного воздуха от воздушного винта 6.1. Температура смеси становится ниже, чем температура выходящих продуктов сгорания. Выпуск горячих продуктов сгорания через отверстия 25.7 в выходной патрубок 25.2 перед вторым винтом 6.2 позволяет равномерно перемешать холодный воздух и горячие продукты сгорания, предохранить винт 6.2 от перегрева и разрушения, увеличить давление воздуха после двигателя. В случае комплектации двигателя РЦ парогазовой расширительной машиной 21, насосом 10 подают воду под давлением в канал 1.9 - 1 (фиг. 2). Охлаждая изнутри корпус и ротор, вода превращается в пар, соединяется с остаточными газами в роторе 4.2 и в виде парогазовой смеси под давлением поступает в расширительную машину 21, где расширяется и приводит во вращение ее цилиндрический оребренный ротор 4 с уплотнителями в виде цилиндрических тел вращения 5 и вал.

При комплектации двигателя РЦ паровой расширительной машиной 16, включают насос 19, который подает под давлением жидкий аммиак или фреон в теплообменник 14, где фреон отбирает тепло от ВОТ и превращается в пар. Фреоновый пар под давлением поступает в паровую расширительную машину 16, где расширяется и приводит во вращение ее цилиндрический оребренный ротор 4 с уплотнителями 5 в виде цилиндрических тел вращения и вал, который может быть соединен с гидронагнетателем или электрогенератором.

Применение электротрансблока 29, например в двигателях КТС, позволяет начинать вращать РЦ двигатели валов колес 68.1, . . . 68.4 автоматически, но только после того, как двигатель внутреннего сгорания набрал требуемое число оборотов вращения выходного вала 11, что регулируется подачей топлива или топливовоздушной смеси. В случае остановки вращения вала 11 двигателя с электротрансблоком 29, вал отбора мощности 28.1 автоматически выходит из зацепления с валом 11 двигателя. Такой вариант двигателя часто целесообразен для машин, использующих часть мощности двигателя посредством вала отбора мощности для привода насосов, лебедок, сменных и других рабочих органов.

Для изменения направления вращения валов РЦ расширительных машин и РЦ нагнетателей или колес на них, производят переключение потоков энергоносителей в зеркально размещенные каналы (фиг. 2, 9). В РЦ газовоздушной машине 1.1, и при комплектации газовоздушной машиной 1.2, переключение потоков сжатого воздуха (стрелка Л) производят трехходовым краном 1.5-3Р (реверс), топлива (стрелка М) - трехходовым краном 1.4-3Р (реверс), парогазовой смеси (стрелка ПГ) из газовоздушной машины 1.2 - трехходовым краном 1.10-3Р (реверс), воды (стрелка В) - трехходовым краном 1.9-3Р (реверс). После переключения (фиг. 2) сжатый воздух поступает в канал 1.5-2, топливо - в канал 1.4-2, вода - в канал 1.9-2, парогазовая смесь - в канал 21.2, пар третьего рабочего тела, например фреон, - в канал 16.2. На входе в РЦ парогазовую машину 21 переключение потока парогазовой смеси (стрелка ПГ) для изменения направления вращения ротора производят трехходовым краном 21.3-Р (реверс). На входе в РЦ паровую расширительную машину 16 переключение потока пара третьего рабочего тела, например фреона (стрелка Ф) производят трехходовым краном 16.3-Р (реверс). Изменение направления вращения валов, рабочих органов транспортных средств, других машин, например роторно-цилиндровых двигателей валов колес может осуществляться также с помощью клапанов 70.2 и 70.3 или 71.4 и 71.5, перекрывающих напорные каналы с энергоносителями (фиг. 8, 9, 10). При этом отпадает необходимость изменять направление вращения вала двигателя/ей.

После разогрева двигателя и достижения заданной частоты вращения ротора на холостых оборотах для начала движения с места добавляют подачу топлива и воздуха или толивовоздушной смеси. Частота вращения ротора увеличивается под действием центробежных сил, муфта сцепления электротрансблока 29 сжимает диски сцепления и начинает вращать вал 11.2 гидронагнетателя 67.3 (фиг. 9), который подает под давлением жидкость, например масло, в гидродвигатели 68.1, 68.2, 68.3 и 68.4 валов колес 68.5, 68.6, 68.7, 68.8. Под давлением жидкости роторы 4 и валы 11.3 каждого гидродвигателя и соединенные с ними колеса 68.5, 68.6, 68.7 и 68.8 начинают вращаться. Частота вращения валов колес и соответственно скорость движения транспорта регулируются подачей топливовоздушной смеси в газовоздушные машины 1.1 и 1.2 РЦ двигателя или в поршневой двигатель внутреннего сгорания.

Изменение направления движения КТС может быть достигнуто также включением одной из пар электромагнитных клапанов 71.4 и 71.7 или 71.5 и 71.6. При этом часть жидкости под напором гидронагнетателя 67.3 поступает в соответствующую полость силового гидроцилиндра 69.2, поршень и шток которого устанавливают поперечную тягу 69.1 рулевого управления и передние колеса 68.6 и 68.7 в нужном положении.

Для движения назад подачу топливовоздушной смеси ставят в положение холостого хода, трехходовой кран 71.1 переключают. Увеличивают подачу топливовоздушной смеси и частоту вращения вала газовоздушных машин 1.1 и 1.2. При достижении заданной частоты вращения вала двигателя под действием центробежных сил муфта сцепления электротрансблока 29 сжимает диски сцепления и передает вращение валу гидронагнетателя 67.3. При этом жидкость под напором поступает в каналы 68.3Р (реверс) гидродвигателей 68.1, 68.2, 68.3 и 68.4, их роторы 4, валы и соединенные с ним колеса 68.5, 68.6, 68.7 и 68.8 начинают вращаться в обратную сторону. Изменение скорости и направления движения осуществляется как описано. При оснащении КТС несколькими двигателями управление ими осуществляется параллельно с общего пульта управления.

КТС с поршневым или РПД внутреннего сгорания, электротрансблоком 29, РЦ гидронагнетателем 67.3, который содержит цилиндрический корпус с торцовыми крышками 2.1 и 2.2, подшипниками 3.1 и 3.2, эксцентрично размещенный в корпусе цилиндрический оребренный ротор с уплотнителями 5 в виде цилиндрических тел вращения, и лопастными или другими гидродвигателями 68.1, 68.2, 68.3, 68.4 валов колес используются аналогично.

КТС, выполненное с поршневым или РПД внутреннего сгорания, муфтой сцепления или электротрансблоком 29, состоящим из муфты сцепления, стартового электродвигателя и электрогенератора, лопастным или шестеренчатым, или центробежным 67.3 гидронагнетателем и РЦ гидродвигателями 68.1, 68.2, 68.3, 68.4 валов колес, каждый из которых содержит цилиндрический корпус с торцовыми крышками 2.1 и 2.2, опорными 3.1 и упорными 3.2 подшипниками, эксцентрично размещенный в корпусе цилиндрический оребренный ротор с уплотнителями 5 в виде цилиндрических тел вращения, используются аналогично.

КТС с амортизатором-энергопоглотителем из оребренных воздушной камеры 68.9 и гидроцилиндра 68.10 с двумя пружинами 68.5, поршнями 68.6 и штоками 68.11, соединяющими гидродвигатели 68.2 и 68.3 колес 68 между собой, используется аналогично. Настройка амортизатора-энергопоглотителя производится на стенде, после заливки порции масла в гидроцилиндр 68.10 через ниппель 68.8, путем создания от насоса избыточного давления воздуха в воздушной камере 68.9. Регулировочными гайками 68.7 несколько раз поджимают пружины 68.5, создают импульсные силовые нагрузки на раму 69, фиксируют время успокоения системы, выбирают минимальное время для расчетной нагрузки. Колебания, возникающие при наезде колеса 68 КТС на препятствие или провале в яму, вызывают изменение длины между шарнирами, соединяющими концы штоков 68.11 гидроцилиндра 68.10 и гидродвигателей 68.2 и 68.3 колес 68. Гашение колебаний происходит за счет упругих сил пружин 68.5, дросселирования части сжимаемой поршнями 68.6 жидкости в щелях между поршнями и цилиндром 68.10, сжатия и нагрева жидкости и воздуха в оребренных воздушной камере 68.9 и гидроцилиндре 68.10. При этом энергия толчков частично превращается в тепловую энергию сжатия воздуха, жидкости и пружин, которая через развитую поверхность охлаждения в виде ребер отводится в окружающую среду, предотвращает возникновение резонансных колебаний и уменьшает амплитуду возвратного хода колеса.

Преимущества предложенного КТС в сочетании с РЦД, выполненного с возможностью работы при подводе топлива, и РЦД валов колес:
- автоматическое поддержание стехиометрического соотношения топлива и воздуха и полное сжигание топлива в РЦД с камерами внутреннего и камерами внешнего сжигания топлива и соответствующее повышение КПД;
- отпадает необходимость в оснащении РЦД каталитическими устройствами для дожигания остатков несгоревшего топлива;
- возможность применения более дешевых видов углеводородного топлива, например сырой нефти, моторного масла, дизельного топлива, керосина, . . . ;
- снижение удельного расхода топлива на транспортировку грузов на 10-25%;
- отпадает необходимость в сложном картере с большим запасом масла для смазки РЦД без коленчатого вала;
- простота и легкость запуска РЦД при низких температурах окружающей среды;
- простота унификации РЦД и соответственно уменьшения материалоемкости, трудоемкости изготовления КТС на 5-15%;
- замена механических редукторов на гидравлические;
- отпадает необходимость в применении дифференциала для вращения колес с разной окружной скоростью при поворотах КТС во время движения;
- все колеса одной стороны КТС могут поворачиваться одновременно, что обеспечивает минимальный радиус поворота всего КТС;
- легкость управления полноприводных КТС с гидроприводом, меньшая утомляемость водителей и соответственно повышенная безопасность;
- повышенная грузоподъемность, маневренность, проходимость на грунтовых дорогах низкой несущей способности с малыми радиусами разворота полноприводных КТС.

Изобретение относится к самоходным транспортным средствам. Средство включает двигатель для вращения вала колеса при подводе энергоносителя, нагнетатель энергоносителя с приводом от двигателя, выполненного с возможностью работы при подводе топлива, и напорные трубопроводы для циркуляции энергоносителя. Двигатель для вращения вала колеса выполнен в виде роторно-цилиндрового двигателя внутреннего сгорания с воздухонагнетательной машиной и расширительными машинами с индивидуальными валами, электрическим генератором или гидравлическим нагнетателем, промежуточным теплообменником для высокотемпературного теплоносителя. Каждый роторно-цилиндровый двигатель имеет цилиндрический корпус с торцовыми крышками, подшипники, эксцентрично размещенный в упомянутом корпусе цилиндрический оребренный ротор с уплотнителями в виде цилиндрических тел вращения. РЦД может работать на любом жидком или газовом углеводородном топливе. Предусмотрено использование гидронагнетателя и электротрансблока. Изобретение направлено на сокращение удельного расхода топлива материалоемкости и трудоемкости изготовления. 7 з. п. ф-лы, 11 ил.

1. Колесное транспортное средство, включающее раму, колеса, по крайней мере, один двигатель, предназначенный для вращения вала, по крайней мере, одного колеса при подводе энергоносителя, нагнетатель энергоносителя с приводом от двигателя, выполненного с возможностью работы при подводе топлива, и напорные трубопроводы, предназначенные для циркуляции энергоносителя между упомянутым двигателем, предназначенным для вращения вала, и упомянутым нагнетателем, отличающееся тем, что упомянутый двигатель, предназначенный для вращения вала, выполнен в виде роторно-цилиндрового двигателя, который имеет цилиндрический корпус с торцовыми крышками, подшипники, цилиндрический ротор с ребрами, эксцентрично размещенный в упомянутом корпусе, и уплотнителями для упомянутого ротора в виде цилиндрических тел вращения. 2. Колесное транспортное средство по п. 1, отличающееся тем, что снабжено лопастным, или шестеренчатым, или центробежным, или турбинным, или роторно-цилиндровым упомянутым нагнетателем энергоносителя, который электротрансблоком или муфтой сцепления соединен с двигателем, выполненным с возможностью работы при подводе топлива, при этом роторно-цилиндровый нагнетатель имеет цилиндрический корпус с торцовыми крышками, подшипники, эксцентрично размещенный в упомянутом корпусе цилиндрический оребренный ротор с уплотнителями в виде цилиндрических тел вращения. 3. Колесное транспортное средство по п. 1, отличающееся тем, что снабжено выполненным с возможностью работы при подводе топлива упомянутым двигателем, включающим, по крайней мере, один цилиндрический корпус с патрубками для каналов ввода топлива или топливовоздушной смеси и вывода продуктов сгорания, эксцентрично размещенным в упомянутом корпусе на валу цилиндрическим ротором, торцовыми крышками с подшипниками, в которых установлен упомянутый вал, уплотнения и уплотнители в виде цилиндрических тел вращения.

4 Колесное транспортное средство по п. 1, отличающееся тем, что снабжено выполненным с возможностью работы при подводе топлива упомянутым двигателем, снабженным первым, вторым и третьим цилиндрическими корпусами, первым, вторым и третьим полыми цилиндрическими роторами, подшипниками, причем первый, второй и третий упомянутые роторы выполнены с ребрами и полыми с рубашками охлаждения, размещены эксцентрично соответственно в упомянутых первом, втором и третьем цилиндрических корпусах, а упомянутые уплотнители выполнены в виде цилиндрических тел вращения.