РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНЕШНЕГО И ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2003 года по МПК F02B53/00 F02B43/00 

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в области энергетики транспортных средств, а также в силовых элементах управляющих систем.

Известен роторный двигатель внешнего и внутреннего сгорания, содержащий рабочее колесо, полый вал с вращающимся на нем рабочим колесом и двумя дисками, взаимовходящими друг в друга (см. патент РФ 2021909, опубл. 30.10.1994).

Недостатками известного двигателя являются сложность передачи момента вращения, сложность синхронизации включения сцепления, сложность системы охлаждения и смазки, недостаточная экономичность и экологичность.

Задачей изобретения является устранение указанных выше недостатков, возможность работы на твердом топливе, уменьшение веса поршней и улучшение уплотнений для практического использования двигателя, например в шагающем лыжном вездеходе.

Поставленная задача достигается за счет того, что в роторном двигателе внешнего и внутреннего сгорания, содержащем рабочее колесо, полый вал с вращающимся на нем рабочим колесом и двумя дисками, взаимовходящими друг в друга, рабочие цилиндры выполняются в корпусе с блоком поршней через сцепление для переменного соединения с исполнительными механизмами, с вхождением блока рабочих цилиндров и пневмоцилиндров в силовой герметичный контур из камеры сгорания с подачей туда реагентов горения и подачей после выхода реагента охлаждения и расширения, с последующей подачей через регулирующие краны в рабочие цилиндры и снабжен устройством конденсации реагентов охлаждения для последующего использования их в герметичном контуре за счет эжектирования пневмоцилиндрами.

На рабочем колесе выполнены углубления, а на элементах штока поршней выполнена шпонка, например, поворотная для вхождения в углубления для сцепления в момент синхронной скорости движения контролирующим блоком синхронизации, где скорость рабочего колеса относительно поршней обусловлена скольжением магнитного башмака по поверхности колеса, шарнирно соединенного с вращающимися рычагами элементов поршня, через рычаги спускается пусковая защелка шпонки для сцепления.

Рабочие цилиндры могут быть соединены кранами для регулировки подачи реагентов расширения и параллельно обратными клапанами выхода отработанных реагентов.

На поршнях выполняется уплотнение с формированием закрытой зоны смазки между дном уплотнительной канавки поршня и разъемными пластинами, в нижней части которых они опираются через трехгранные призмы на плоские пружины, например Ω-образные, и составлены S-образными боковыми изгибами, опирающимися на углубления в дне канавки, а внутренние выступы уплотнительных пластин являются направляющими для плоских пружин и призм.

В качестве силового элемента контура выполнен герметичный котел на твердом топливе с бункером для угля, поворотной колосниковой зоной горения, с зажиганием электродуговой горелкой с подачей сжатого воздуха в зону горения и устройством удаления шлаков из этой зоны.

На штоках головок поршней могут быть выполнены колесные подшипники продольного качения по поверхности цилиндра.

Камера сгорания может быть выполнена шаровой с зеркальным покрытием внутри с электропроводящим слоем, с трубками, подающими реагенты сгорания к центру шара, где к трубкам подключается ток высокого напряжения, положительным потенциалом к трубке топлива, отрицательным потенциалом - к трубке окислителя; зеркальная поверхность шара подключается также к положительному потенциалу для отталкивания сажи для догорания.

Шаровая поверхность камеры сгорания выполнена как концентратор ультразвука в месте выхода тепловых реагентов и входа реагентов испарения и охлаждения, например воды, с дальнейшей их подачей через управляющие элементы в рабочие цилиндры.

Для получения повышенного давления воздуха в замкнутом силовом контуре пневмоцилиндры работают по тандемной схеме: в начале воздух сжимается в одном пневмоцилиндре, затем в другом, спаренного блока пневмоцилиндров.

Блок цилиндров может быть выполнен в салазках с воздействием при рабочем ходе поршней на грузовую платформу, по которым катится грузовая платформа, и одновременно по выполненному копиру управляющего ролика, воспринимающего часть веса платформы, через рычаг опускаются опоры на грунт, а в конце опускания опоры на грунт выполненное сцепление удерживает салазки от обратного хода с последующим подъемом опоры от грунта действием обратного рабочего хода; в конце рабочего хода поршня платформа вместе с салазками возвращается в исходное положение для совершения следующего шага.

Вездеходная машина сформирована с силовым герметичным контуром шаговыми движителями, с пассажирской кабиной, оборудованной механизмом передвижения кабины без колебаний.

Для передвижения пассажирской кабины без колебаний опорная балка кабины опирается на ролики рабочей платформы и во время рабочего хода то одной, то другой поднятой грузовой соседней платформы с постоянным по длине соединением в горизонтальном положении и вертикального взаимного перемещения во взаимонаправляющем устройстве для выполнения участка совместного сцепления обеих соседних рабочих платформ с опорной балкой кабины для ее передвижения с попеременной опорой на ролики, катящиеся по опорной балке во время опускания платформ обратным ходом рабочего поршня и установления в исходное для рабочего хода положение.

Электромеханическая система сцепления, управляющая включением сцепления, выполнена с датчиками синхронизации электромагнитной индукции.

Для поворота, например, машины из двух секционных движителей между секциями по центру тяжести машины выполнена грунтовая опора с пневмопоршнем, поворачиваемым рулевым механизмом машины, а в хвостовой части опоры выполнено колесо.

Для передвижения в воде движущиеся части машины снабжены плавниками-ластами, качающимися на выносных кронштейнах в возвратно-поступательном движении.

Задача может также достигаться выполнением кольцевых элементов, занимающих для работы 360^o.

При этом цилиндры каждой пары выполнены на половине диаметрального пространства в корпусе двигателя с кольцевым сдвигом сопряженной пары на 180^o, а свободные от вхождения концы поршней соединены жесткой дугой, огибающей внешнюю цилиндрическую часть на 180^o, и через эту дугу передают силовой момент сцеплению, управляемому сопряженным блоком синхронизации, вращающемуся рядом диску рабочего колеса для его поворота около 180^o. А для дальнейшего вращения аналогичная цилиндропоршневая пара выполнена по другую сторону рабочего диска со сдвигом на корпусе на 180^o. Для одновременного получения сжатого воздуха выполнены кольцевые, спаренные в основании с рабочими цилиндры на меньшем диаметре. Головки их поршней снабжены всасывающими воздух клапанами. При этом сжатый воздух из одного цилиндра подается в другой цилиндр для увеличения давления и далее через обратный клапан подается к ресиверу. Из ресивера - к топливным форсункам, к топке котла твердого топлива, к герметичному топливному баку, баку для реагента парообразования. Управление клапанами выполнено поршневыми толкателями дугового соединения поршней. Сцепление движущихся поршней через выступы соединительной дуги осуществляется шпонками, входящими в углубления рабочего колеса. Управление вхождением шпонок производится выполненным блоком синхронизации от выполненного датчика сравнения скоростей механического устройства, в котором выполнен башмак, скользящий с трением по внутренней части кольцевого рабочего колеса на одном из концов рычага. Другой же конец рычага через ось соединяется с рычагом, колеблющемся по хорде рабочего колеса на оси, параллельной оси вращения двигателя. Оба эти рычага выполнены в корпусе поршня и соединены пружиной, запасающей энергию растяжения по экспоненте, убывающей во время синхронизации до нуля. При этом рычагом толкателя сравнения снимается защелка, отводящая толкатель подачи шпонки на сцепление до окончания хода поршня. В конце хода толкатель шпонки сдвигается в дежурное состояние на защелку, сжимая пружину. При аварийном состоянии, если толкатель не дойдет до защелки, то перейдет в храповое воздействие по наклонной к образующей поверхности вращения.

С целью получения некоторой гибкости цилиндров и штоков поршней при вибрации колесные подшипники изготовлены для продольного качения по поверхности поршня.

С целью увеличения объема цилиндров они выполняются прямоугольными с выносными блоками клапанов.

Для более полного сгорания топлива камера сгорания выполняется шаровой формой, концентрирующей горение и одновременно являющейся концентратором ультразвука, уменьшающим энергию испарения реагента парообразования в месте концентрации выхода высокой температуры реагентов горения и охлаждения с последующим входом в подпоршневую зону.

Главная цель (защита от потерь силовых реагентов, снижение температуры большинства узлов и механизмов, экологичность, уменьшение количества узлов механизмов) выполняется вхождением двигателя в герметичный тепловой и силовой контур, состоящий из камеры сгорания, парообразователя, ресивера сжатого воздуха или окислителя, топливного бака, герметичных баков для топлива и смазки с дальнейшим выходом в систему конденсации. Входными элементами контура являются трубки, всасывающие воздух через фильтры и эжектирующие скондесированную жидкость с ее последующим отстаиванием среди сжатого воздуха.

Двигатель может начинать работу без стартера подачей сжатого воздуха и топлива в камеру сгорания.

В двигателе легко компонуются элементы индукции электрического тока для его получения на собственные нужды.

Предлагается электромеханический вариант синхронизации поршней и рабочего колеса с примерной электрической схемой воздействия на включение шпонки сцепления.

Выполнение тормоза осуществляется, например, механизмом сцепления, углублением шпонки в момент сцепления с рабочим колесом.

Шаровая камера сгорания выполнена с зеркальным внутренним покрытием с теплоизоляцией, с наружным кожухом, проводящим звук. В камеру подводятся реагенты сгорания (жидкие, газообразные, твердые, пылевидные взвеси с горючей или инертной жидкостью) подключением положительного потенциала к топливной трубке, а отрицательного - к окислителю для зажигания в центре шара. К внутреннему зеркальному покрытию подключается положительный потенциал для отталкивания пыли.

К кожуху шаровой камеры сгорания примыкает магнитопровод генератора ультразвука.

С целью использования твердого топлива для горения выполнен герметичный котел, состоящий внутри из бункера для угля с заслонкой осыпания, колосниковым вращающимся колебательным поддоном топки, с подачей воздуха и с выполнением дугового электрического разжигания угля, с механизмами управления шторок заслонки угля, шторок колосников для шлака и возможностью перемешивания в топке.

С целью получения повышенного давления в рабочих цилиндрах предлагается уплотнение с формированием закрытой зоны смазки между дном уплотнительной канавки поршня и поршневыми составными пластинами, которые в нижней части разъема опираются отжимающей пружиной через трехгранную плоскую призму на дно канавки поршня. Пружина выполняется, например, О-образной формы, составленной боковым изгибом З-образной формы. Внутренние выступы уплотнительных пластин, входящих в углубления каналов пластин, являются направляющими для пружин и призм.

Для надежной работы предлагается схема управления работой поршней рабочих цилиндров и пневмоцилиндров. С целью получения повышенного давления сжатого воздуха выполнено тендемное включение пневмоцилиндров.

С целью регулирования скорости хода рабочих поршней в канале, подводящем топливные реагенты расширения, выполнен кран, регулирующий подачу реагентов, а для свободного выхода отработанных реагентов выполнен обратный клапан, параллельный регулирующему клапану.

С целью использования герметичного теплового контура, схемы управления поршнями, возможности изготовления длинных поршней, получения высокого давления в поршнях выполнен двигатель, сочетающий преимущества рельсового и шагающего транспорта. Во время рабочего хода, совершающегося перемещением грузовой платформы по салазкам с опорой на стопы грунта, происходит быстрое возвращение салазок при поднятых опорных стопах или лыжах при обратном ходе рабочего поршня.

В итоге получается транспортное средство высокой проходимости при отсутствии вертикальных и горизонтальных колебаний во время движения.

Предлагается ходовая лыжа для человека, выполняемая из основных узлов вездехода для любого пути с рулевым устройством поворота в центре тяжести.

Для движения в воде движущиеся части машины снабжены плавниками-ластами.

Сопоставительный анализ соответствует критерию "новизна", так как увеличенная длина поршней увеличивает мощность и упрощает конструкцию. Выполнение герметичного контура из двигателя, камеры сгорания или котла, герметичной пневмосистемы с ресивером, герметичного бака для топлива и смазки с выходом в систему конденсации, с входными элементами воздуха и сконденсированной жидкости позволяет сэкономить топливо и уменьшить количество узлов. Выполнение сцепления рабочего колеса с поршнями во время синхронной скорости с помощью синхронизатора позволяет увеличить скорость двигателя. Изготовление колесных подшипников на штоках поршней позволяет увеличить их длину при уменьшении веса. Выполнение герметизированного блока пластинчатого уплотнения с вхождением трехгранных плоских призм в места разъема уплотнительных пластин, подпружиненных плоскими пружинами, позволяет увеличить давление внутри системы. Изложенная схема роторного двигателя в плоскостном изготовлении гибких цилиндров с поршневыми гибкими штоками, например, при вибрации может быть выполнена в шагающем транспорте с эластичным покрытием опоры, сочетающем преимущества рельсового и шагающего транспорта, в том числе непосредственно для ног человека.

Выполнение шаровой формы камеры сгорания с концентраторами горения и выполнение эжектора после конденсации во всасывающие каналы пневмоцилиндров и далее в ресивер, позволяющие вновь использовать для реагентов рабочие смеси, соответствует критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 изображен пространственный трехмерный рисунок выполнения цилиндров и поршней, расположение их опорных элементов, где кольцевой цилиндр 1 выполнен в корпусе с закрытым дном 2. Другой конец цилиндра открыт вхождением кольцевого поршня 3, на одном конце которого выполнена головка 4. Другой конец поршня 3 жестко соединен поршневой дугой 5 с поршнем 6, рядом расположенной цилиндропоршневой пары на диаметрально противоположной стороне цилиндру 1 выполнен цилиндр 7, в который на рисунке полностью введен его поршень 6. На поршневой дуге 5 выполнено основание для сцепления 8.

На фиг. 2 показана левая часть вертикального разреза двигателя 9, где изображены поршни и цилиндры в парном исполнении. Под левым цилиндром 7 выполнен цилиндр 10 для получения сжатого воздуха с поршнем 11, жестко соединенным с поршнем 6. На меньшем диаметре под цилиндром 1 выполнен цилиндр 12, исполненный для хода в них поршней 3 и 13, которые жестко соединены между собой. На валу 14 корпуса двигателя 9 скользяще посажено рабочее колесо 15 с наружным выходом вала 16 и его диском 17, выполненным для сцепления по окружности прямоугольными зубцами 18.

На фиг.3 выполнено сцепление вхождением в углубление рабочего колеса поворотной шпонки 19, расположенной ориентированно на половине дуги 8.

На фиг.3 дополнительно выполнено устройство электромеханического выбора направления вращения роторного двигателя, где электромагнит 157 с возвратной пружиной 159 и штоком 158 управляет тормозом в корпусе двигателя в механизме сцепления углублением шпонки на кулисе 161 оси 162.

На фиг. 4 выполнено продольное изображение двигателя с сцеплением, где поворотная шпонка 19 выполнена на качающей кулисе 161 с осью качания 162 параллельно оси вращения шпонки 19. Полное вхождение шпонки в паз между зубцами 18 обеспечивается воздействием выдвигаемого толкателя 206 в корпусе двигателя для торможения рабочего колеса в конце хода поршня. Для сравнения оборотов рабочего колеса 15 с диском 17 с движущимся поршнем и выходной дугой 8 по внутренней поверхности обода колеса рабочего колеса 20 скользит башмак 21, например магнитный, через рычаги шарниров 22 и 23 соединенный с вращающейся дугой 8. Эти рычаги 22 и 23 пружиной 24 стягиваются и снабжены шарнирным толкателем 25 для воздействия на пусковой шток 26, снимая его подъемом защелки 27, пружиной 28 двигая толкатель 26 с возвратной пружиной 29. Рычаг 30 с пружиной 31 удерживает шпонку от колебаний.

Упор 32, установленный на корпусе двигателя, возвращает пусковой шток 26 в исходное положение.

На фиг.5 изображена головка поршня 4, удерживающая уплотнение в сборе.

На фиг. 6 изображены все элементы уплотнения для одной плоскости. В пластине 34 выполнены углубления для пружины 33 и отверстия 35 для доступа смазки. Уплотнительная призма 36 торцами входит в закругленные внутренние кромки уплотнительной пластины 37. Внутренние выступы пластин формируют боковую поверхность для направляющих плоских пружин.

На фиг.7 изображена одна плоскость сбора уплотнения.

На фиг.8 изображена соседняя плоскость сбора.

На фиг. 9 изображено аналогичное уплотнение для цилиндров и поршней круглой формы в головках поршней 38, снабженное призмами 36 с пружинами 33 и дугообразными уплотнительными пластинами.

На фиг.10 изображено подшипниковое колесо для длинных и даже гибких, например, при вибрации поршневых штоков в несколько гибких поршнях 40, исполненных, например, тавровым профилем, с выполнением окон в поперечной полке для подшипникового колеса 41, с осью 42 для катания по внутренней поверхности наружной дуги цилиндра.

На фиг.11 изображено подшипниковое колесо для трубчатого поршня 43 с запрессованной втулкой 44 для оси 45, смещенной с диаметра трубы подшипникового колеса 46, вращающегося в продольном вырезе для колеса трубчатого штока поршня, для качения по одной из внутренних стенок цилиндра, с выполнением других колес со сдвигом по окружности сечения поршня.

На фиг.12 изображена шаровая камера сгорания 47, например, с зеркальным внутренним покрытием, с входящими трубками воздуха от ресивера 48, с подключением минуса высокого напряжения для зажигания смеси с топливом по трубке 49 для подачи топлива, с подключением положительного потенциала высокого напряжения к трубке и зеркальной поверхности шара.

По каналу 50 реагенты сгорания выходят в смеситель с охлаждающей жидкостью по трубке 51 и входят по трубке 52 к двигателю для совершения работы.

Шаровая камера 47 теплоизолирована покрытием 53 и кожухом 54, проводящим звук, так верхняя полуокружность образует входную полость концентратора ультразвукового генератора с магнитопроводом 55 и электрической катушкой 56. В зоне концентрации ультразвука уменьшается энергия испарения жидкости, что дает возможность образования водорода и кислорода при наличии пузырьков высокого давления и высокой температуры.

На фиг. 4 дополнительно показаны элементы, генерирующие электрический ток, где постоянные магниты 57 укреплены к вращающейся поршневой дуге. К торцевому круговому основанию 58 корпуса двигателя 9 крепится магнитопровод 59 с электроиндукционной катушкой 60.

На фиг. 13 изображена схема электрического управления синхронизатором сцепления рабочего колеса с цилиндром, где датчик электромагнитной индукции 60 выполнен, например, электрической катушкой на постоянном магните, закрепленном на вращающемся поршне. Датчик получает сигнал о синхронной скорости по скорости выступов рабочего колеса. При уменьшении индукции он подает сигнал на блок инвертирования и усиления 61, получая питание от блока 62, от которого также питается блок формирования импульсов 63 с выходом сигнала на блок сравнения 64, далее на срабатывание электромагнита происходит включение сцепления 65 со штоком шпонки 66. Шпонка снабжена пружиной возврата 67, которая работает после отключения сцепления в конце хода поршня. Шток шпонки 68, скользящий диамагнитной частью в штоке 66, электромагнитной катушкой 69 включает тормоз, сжимая пружину возврата 70 во время сцепления.

На фиг. 14 и 15 изображена система одного блока силовых поршней и цилиндров роторного двигателя в развернутом виде. Подпоршневая зона пневмоцилиндра 13 по трубке 71 сообщается с подклапанной зоной 72, где клапан 73 является впускным клапаном воздуха через всасывающую трубку 74 и воздухоочиститель 75. Клапан 76 является впускным для сжатого воздуха. Клапан 77 открывается для воздуха двойным сжатием поршня 62 со штоком 78 через обратный клапан 80 в ресивер 81 и по трубке 48 сжатый воздух поступает в шаровую камеру сгорания (фиг.12), а также в бак для топлива 82, который выжимает топливо по трубке 49 в шаровую камеру, а по трубке 83 смазывающую жидкость. Клапан 84 подает сжатый воздух первой ступени сжатия спаренным поршнем через ресивер 85. Клапаны блокированы штангами 86 и 87, которые переключаются в конце хода поршней от взаимодействия с корпусом двигателя. В подклапанной зоне 88 происходит переключение сжатого воздуха второй ступени. Эжектором 97 втягивается охлаждающая жидкость после конденсации.

На фиг. 15 изображена система рабочих цилиндров в плоскостном варианте, где сцепление 19 является приближенным аналогом воздействия рабочего хода поршней на движение. Поршень 6 цилиндра 7 (фиг.1) сообщается с подклапанной зоной 90, где по трубке 52 из шаровой камеры сгорания (фиг.12) сжатые реагенты горения поступают в подклапанную зону 90. При открытом клапане 92 под поршень 3 (фиг.2). Клапаны 93 и 94 служат выхлопными для направления отработанных газов на конденсацию по трубке 95 в конденсатор 96 с охлаждающей жидкостью, где по трубке 97 жидкость подается инжектированием обратно в контур. Клапаны каждой подклапанной зоны 98 и 90 сблокированы качающимися штангами 99 и 100, которые переключаются от взаимодействия с корпусом двигателя. Регулирование скорости движения поршней выполнено кранами 101 и 102 с параллельным сообщением обратными клапанами 103 и 104 для обхода кранов отработанными газами на конденсирование.

На фиг. 16 и 17 изображен котел твердого топлива в герметичном исполнении, где в корпусе 105 выполнен бункер для угля 106 и заслонкой 107, управляемой через шарнирные тяги 108 и 109 штоком управления 110. Колосник 111 изготовлен поворотным через рычаг управления 125, а колосниковые заслонки 112 и 113 выполнены поворотными на осях 114 и 115, которые управляются вынесенными рычагами 116 и 117. Зажигание угля производится электрической дугой между электродом 118 и дугообразной пластиной колосника 129. Электрод 118 скользяще выполнен в корпусе 119, который через цапфу 123 может поворачиваться по окружности опорой дуги корпуса 122 и подниматься сдвигом рычага 124 и подъемом электрода 118.

Подвод электричества к электроду производится по проводу 126, а охлаждающая вода для испарения подводится по трубке 127 и отводится к рабочим цилиндрам по каналу 128. Электрод изолирован слоем 130.

На фиг. 18 и 19 изображена передняя, аналогично задней, часть шагового двигателя, где на салазку 131 опирается грузовая платформа 132 через колесо 133, в которой выполнен цилиндропоршневой блок с рабочим поршнем 134 с двигающим шарнирным рычагом 135 через ось 136 с другой осью 137, несущую на себе ролик 138 управления рычагом 139, и через ось 140 соединен кронштейном 141 с платформой 132 и далее через ось 142 с опорной стопой 143. Кронштейн 144 с осью 145 выполнен для удержания салазки 131 через ролик 146 для удержания с грузовой платформой. Гистерезисная управляющая платформа 147 удерживается через ось 148 с рычагом 149 на оси 150 салазок 131. На салазках 131 выполняется, кроме цилиндропоршневой группы, блок 151 герметичных элементов: камеры сгорания, ресивера, охлаждающей жидкости, топливного бака и управляющих кранов. Конденсатор отработанных реагентов сгорания может быть использован для отопления.

От блока 151 реагенты сгорания подаются по каналу 152. Для опорной стопы 143 выполнены направляющие кронштейны 153, эластичное покрытие 154 снизу днища, а сверху поплавковое покрытие опорной стопы и колесо 155.

Тормозной конус 156 удерживает салазки от движения до окончания рабочего хода и подъема рабочей стопы.

На фиг. 20 изображен вездеход с шагающими двигателями, которые с целью исключения вертикальных колебаний кабины на платформе блока 157 с одной стороны машины выполнены двумя салазками 158 и 159, которые сдвинуты взаимными направляющими для одновременного рабочего хода, ограничивающего и начинающего движение по опорам грунта. Для этого выполнена кабина водителя, катящаяся по колесам 161, 162, 163, 164 попеременно на вертикальных кронштейнах 165, 166, 167, 168 салазок в момент их верхнего положения при обратном ходе рабочего поршня. Блоки 157 и 160 выполнены для поворота механизмом на оси 170 и с рулем поворота 169 (фиг.22).

На фиг. 21 выполнен вариант механизма, обеспечивающего параллельное к грунту движение в каждой секции левой и правой стороны машины, где площадка 171 крепится к грузовой платформе, например секции 59, а площадка 72 - к грузовой платформе соседней секции 158. Между ними выполнена опорная балка 173 кабины водителя. На площадке 171 выполнены кронштейн 174 и 178 с ограничительными роликами качения 175 и 179 кабины водителя. В верхнем положении рабочего хода по нему катится платформа водителя от воздействия сцепления 176 одностороннего действия на оси 177 в балке кабины для движения ее влево. На площадке 172 выполнен кронштейн 178 с ограничительным роликом 179 и сцеплением 180 на сквозной общей оси 177 для взаимодействия грузовой платформы, поднятой над салазками во время рабочего хода с удержанием балки всегда в верхней позиции. При этом взаимонаправляющие штоки 181 и 182 скользяще удерживают площадки от горизонтального смещения, а через них и салазки с поршнями с постоянным горизонтальным размером соединения балок между ними для установления совместного рабочего хода соседних салазок и передвижения их холостого хода на новую исходную позицию шага рабочего хода. Такое устройство позволяет каждую секцию из двух салазок использовать как машину, только с переносом центра тяжести колебательно поочередно к рабочему движению. Катки 183 и 184 - ограничительные, разгружающие вес салазок с грузовой платформой для свободной подготовки к новому шагу.

На фиг. 22 изображен механизм поворота машины вокруг осевого штока 170. Он может быть, например, пневмоцилиндром с рычагом на оси 191, на котором выполнено катящееся колесо по грунту. На руле поворота выполнено зубчатое колесо 169 с входящей осью в днище секции 160 и входящее в зубчатый сектор 175 с одной стороны и в зубчатый сектор 176 секции платформы 157 с другой стороны. На оси 191 удерживается опорная лыжа 185 с упором 186, жестко соединенная для рулевого управления с одним из секторов платформы; для передвижения в воде выполнен плавник-ласта 187, колеблющийся на осях 188 кронштейна 189. Плавник движется на возвратно-поступательных элементах корпуса машины (фиг.21).

Двигатель работает следующим образом.

Двигатель является связующим звеном герметичного теплового контура с камерой сгорания, с подачей в камеру топлива. Предлагается два варианта камер: шаровая - для жидкого, газообразного топлива и взвеси твердого топлива с горючей и нейтральной жидкостью; и герметичный котел для твердого топлива и торфа. Они создают реагенты теплового расширения для цилиндропоршневых групп, где цилиндры, например, выполнены в корпусе двигателя. Наиболее наглядно установка цилиндров показана на фиг.14 и 15 аналога роторному исполнению. На фиг.1 поршень 6 начинает движение вправо, а поршень 4 входит в цилиндр 1. Поршни 4 и 6 сдвинуты по окружности на 180^o, что ограничивает длину дуги, соединяющей поршни. В плоскостном варианте длина соединения поршней не ограничена. В цилиндре 1 вытесняются продукты сгорания реагентов. Под пневматический поршень 13 по каналу 71 фиг.14 начинает всасываться воздух через всасывающий клапан 73 и воздухоочиститель 75. Через обратный клапан 85 сжатый воздух сообщается с поршневым цилиндром для двойного увеличения давления ходом поршня 62. При достижении скорости поршневой группы скорости рабочего колеса происходит шпоночное сцепление блоком синхронизации, выполненным в корпусе блока поршней.

За счет трения (магнитного притяжения) башмака 21 (фиг.3), скользящего по внутренней поверхности, создается натяжение пружины 24 между расходящимися рычагами 22 и 23, движущимися по траектории хорды рабочего колеса, поэтому при синхронизации рычаги 22 и 23 сходятся и через толкатель 25 снимается защелка 27 пускового штока 26 на вхождение шпонки 19 и происходит сцепление с рабочим колесом, которое снимается в конце хода поршня упором 32 корпуса двигателя, сжимая пружину 29 для следующего соединения. Шпонка может выходить из сцепления храповым уклоном шпонки при обгоне рабочим колесом.

Для получения повышенного давления в рабочих цилиндрах смазка уплотняется в канавках поршня разрезными уплотнительными пластинами 32 (фиг.5) с закругленными внутренними углами разреза для вхождения в разрез трехгранной плоской призмы 36, например с некоторыми овальными углублениями гранью призмы. Третьей гранью призма опирается через выполненную омегаобразную плоскую пружину бокового изгиба З-образной формы с опорой на канавки поршня. В уплотнительных пластинах выполнены внутренние выступы для создания направляющих поверхностей плоских пружин и призм при сборе уплотнения. Дно канавок поршня может быть изготовлено из пластин для формирования зазора между уплотнительными пластинами стягиванием через головку поршня. Для получения возможности изготовления длинных дуговых и прямых, например, трубчатых поршней в них выполнены подшипниковые колеса в продольных прорезях штоков поршней, которые опираются на поверхность поршня и выполнены в продольных прорезях поршней (фиг.10, 11).

Шаровая форма камеры сгорания (фиг.12) является тепловым концентратором горения в центре шара, а также концентратором ультразвука в точке, противоположной входу ультразвука к поверхности шара, являющегося обкладкой фильтра от пыли на внутренней поверхности шара при подключении положительного потенциала высокого напряжения. Внутрь шара по трубке 48 сжатый воздух подается от ресивера пневмосистемы. По трубке 49 подводится топливо с направлением к центру шара. При этом к трубке 48, подводящей воздух, подключается отрицательный потенциал высокого напряжения. К трубке 49 с топливом подается положительный потенциал для зажигания смеси и положительный потенциал к зеркальной поверхности для отталкивания пыли. К выходу шара 50 подводится жидкость для испарения и смесь реагентов горения и пара по трубке 52 подается к цилиндрам для совершения рабочего хода. При этом в месте концентрации ультразвука уменьшается энергия испарения жидкости, например, с образованием водорода и кислорода в точках кавитации. Канал 53 дополнительный, исполняющий отвод ультразвука по волноводу и дающий возможность подавать лазерный луч. Ультразвуковой генератор выполнен с магнитопроводом 55 и катушкой электрического генератора 56 с противоположной стороны от выхода. Теплоизоляция 53 шарового котла является и электрической изоляцией, а кожух 54 выполнен звукопроводящим.

Для автономного существования двигателя он снабжен генератором электричества, где постоянные магниты 57 (фиг.4) крепятся к вращающимся частям поршней или рабочего колеса, а электромагнитные катушки 60 с магнитопроводом 59 закреплены по окружности корпуса, соосного оси двигателя.

Как аналог выполнена схема электрического синхронизатора для сцепления рабочего колеса с цилиндром и тормозом, где датчик электромагнитной индукции (фиг. 13) выполнен, например, электрической катушкой на постоянном магните, закрепленном на вращающемся поршне. Датчик получает сигнал о синхронной скорости по скорости движения выступов рабочего колеса. При уменьшении индукции датчик подает сигнал на блок инвертирования и усиления 61, получающего питание от блока питания 62, от которого также питается блок 63 формирования импульсов с выходом сигналов на блок сравнения 64 с инвертированным сигналом блока 61. При равенстве сигналов подается электрический ток на срабатывание электромагнита 65 для включения сцепления со штоком сцепляющей шпонки 66 храпового воздействия при обгоне рабочим колесом. Шпонки, входящие в углубления сцепления, сжимают пружину возврата сцепления 67 после отключения сцепления в конце хода поршня. Шток шпонки 68, скользящей диамагнитной частью в штоке 66 электромагнитной катушки 69, включает ток из блока питания на тормоз рабочего колеса штоком 68, сжимая пружину возврата 70. Тормоз производится во время сцепления поршней с рабочим колесом.

В двигателе для рабочего хода, изображенного в развернутом плоскостном изображении (фиг.15) для шагающего транспорта, работа пневмосистемы производится по схеме, где подпоршневая зона пневмопоршня 13 по трубке 71 сообщается с подклапанной зоной 72 (фиг.14). Клапан 73 является впускным клапаном воздуха через всасывающую трубу 74 и воздухоочиститель 75.

С рабочим ходом пневмопоршня 62 через клапан 84 (фиг.14) и обратный клапан 85 при открытом клапане 76 сжатый воздух поступает под двойное сжатие и клапаном 77 подается через обратный клапан 80 в ресивер 81, а по трубке 48 поступает к камере сгорания, например, шаровой (фиг.12), а также в баки для топлива и другие баки. Сконденсированная вода из ресивера по трубке 51 опять подает воду к камере сгорания. Схема движения тепловых реагентов выполнена в развернутом плоскостном изображении, где сцепление 19 является приближенным аналогом воздействия в роторном двигателе, где поршень 6 цилиндра 7 (фиг.1) сообщается с подклапанной зоной 90, где по трубке 52 из шаровой камеры сгорания (фиг. 12) при открытом клапане 92 реагенты сгорания поступают под поршень 3 (фиг.2). Клапаны 93, 94 служат выхлопными и по трубке 95 поступают в конденсатор 96. По трубке 97 подается сконденсированная жидкость на инжектирование пневмосистемой для ее сжатия. Клапаны каждой подклапанной зоны 98 и 90 сблокированы качающимися штангами 99 и 100, которые переключаются от взаимодействия с корпусом двигателя. Регулирование скорости движения производится кранами 101 и 102 с параллельным соединением обратных клапанов 103 и 104 для обхода кранов отработанными реагентами.

Котел 105, работающий на твердом топливе, например торфе или угле, работает подачей топлива из бункера 106 (фиг.16 и 17), открытием заслонки 107 на колосники 111 топки котла. При подаче воздуха из трубки 120 в горелку 119 при опускании электрода 118 источника тока производится зажигание дугой электротока. Перемещением горелки с помощью рычагов 121 и тяги 124 горящая масса может перемешиваться. Колосники поворачиваются по окружности для увеличения зоны горения рычагом 125. Тепловые реагенты по трубке 128 сообщаются с подпоршневыми зонами рабочих цилиндров. По трубке 127 подаются охлаждающие реагенты для испарения.

Шаговый движитель, входящий в схему работы роторного двигателя, работает так (фиг.18, 19).

При ходе рабочего поршня через шарнирный рычаг 135 производится воздействие на управляющий ролик 138, который поднимается по уклону гистерезисной платформы 147, при этом грузовая платформа через рычаг 139 и кронштейн 141 катится по салазкам 131, опираясь на грунт опорной стопы 143 через рычаг 139 на оси 140 кронштейна 141.

Пройдя рабочий ход по верхней площадке платформы 147, ролик 138 опускается на нижнюю плоскость движения и при возвратном движении поршня опорная стопа резко поднимается относительно перемещенной грузовой платформы. Она остается на месте и удерживается тормозным элементом, например конусом 156, взаимодействуя с опорными стопами 143 (фиг.19). Машина непрерывного движения с шагающими движителями (фиг. 20) выполнена как транспортное средство на салазках, сопряженных попарно в одной колее движения. Когда по одной салазке катится грузовая платформа, другая салазка перемещается по платформе с возвратным движением рабочего поршня, возвращаясь в исходное положение для рабочего хода. В момент опоры на грунт рабочий цилиндр вместе с салазкой удерживается тормозным элементом, например конусом 156, взаимодействия с опорными стопами 143 (фиг.19). Выбор направления движения машины производится, например, поворотом вокруг общей оси и уменьшением скорости движения в сторону поворота.

Передвижение кабины вездехода (фиг.20) с уменьшением вертикальных колебаний производится так. Площадка 171 грузовой платформы салазок в верхнем положении заканчивает движение, скользит по ролику 175. Балка 173 получает движение через сцепление 176. Площадка 172 начинает движение, прижимаясь к ролику 179 через сцепление 180, двигает опорную балку кабины 173.

Во взаимных направляющих 181 и 182 кронштейны 174 и 178 удерживаются на одинаковых расстояниях. В конце хода площадка 171 опускается на разгрузочный ролик 183 платформы салазками, а площадка 172 опускается на ролик 184. При этом возвратным движением силового поршня площадка приходит в исходное положение начала нового шага. Передвинутая на величину шага площадкой 172 опорная балка 173 удерживается постоянно попеременно рычагами сцепления и колесами 161, 162, 163, 164 на кронштейнах 165, 166, 167, 168 салазок в момент их верхнего положения при обратном ходе рабочего цилиндра. Описание работы одной секции из двух салазок позволяет изготовить машину с установлением механизма поворота с катящимся по грунту колесом, выполненным между салазками по центру тяжести (фиг. 22), например выполнением зубчатого колеса 169 с входящей осью в днище секции 160 и входящей зубцами в зубчатый сектор 175 с одной стороны и зубчатый сектор 176 секции платформы 157 с другой стороны.

Зубчатый сектор 174 жестко соединен с опорной лыжей 175, качающейся на оси 191 с ограничительным упором 186. С подъемом пневмопоршня 170 грузовая платформа поднимается над грунтом и на лыже поворачивается при остановке движения машины вращением рулевого зубчатого колеса 169 между зубчатыми секторами платформ 175 и 176, а движение по воде возможно герметичным корпусом салазок.

Снабжение подвижных частей машины ластами-плавниками позволяет ей двигаться в воде надежнее, чем при использовании винтов.

Устройство в целом может быть использовано для прокладки и контроля глубоководных сооружений.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания. Изобретение направлено на упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей. Роторный двигатель внешнего и внутреннего сгорания содержит рабочее колесо, полный вал с вращающимися на нем рабочим колесом и двумя дисками, взаимовходящими друг в друга. Рабочие цилиндры выполняются в корпусе с блоком поршней через сцепление для переменного соединения с исполнительными механизмами, с вхождением блока рабочих цилиндров и пневмоцилиндров в силовой герметичный контур из камеры сгорания с подачей туда реагентов горения и подачей после выхода охлаждения и расширения, с последующей подачей через регулирующие краны в рабочие цилиндры. Двигатель снабжен устройством конденсации реагентов охлаждения для последующего использования их в герметичном контуре за счет эжектирования пневмоцилиндрами. 14 з.п. ф-лы, 22 ил.

1. Роторный двигатель внешнего и внутреннего сгорания, содержащий рабочее колесо, полый вал с вращающимся на нем рабочим колесом и двумя дисками, взаимовходящими друг в друга, отличающийся тем, что рабочие цилиндры выполняются в корпусе с блоком поршней через сцепление для переменного соединения с исполнительными механизмами, с вхождением блока рабочих цилиндров и пневмоцилиндров в силовой герметичный контур из камеры сгорания с подачей туда реагентов горения и подачей после выхода реагента охлаждения и расширения с последующей подачей через регулирующие краны в рабочие цилиндры и снабжен устройством конденсации реагентов охлаждения для последующего использования их в герметичном контуре за счет эжектирования пневмоцилиндрами. 2. Роторный двигатель внешнего и внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что на рабочем колесе выполнены углубления, а на элементах штока поршней выполнена шпонка, например, поворотная для вхождения в углубления для сцепления в момент синхронной скорости движения контролирующим блоком синхронизации, где скорость рабочего колеса относительно поршней обусловлена скольжением магнитного башмака по поверхности колеса, шарнирно соединенного с вращающимися рычагами элементов поршня, через рычаги спускается пусковая защелка шпонки для сцепления. 3. Роторный двигатель внешнего и внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что рабочие цилиндры соединены кранами для регулировки подачи реагентов расширения и параллельно обратными клапанами выхода отработанных реагентов. 4. Роторный двигатель внешнего и внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что на поршнях выполняется уплотнение с формированием закрытой зоны смазки между дном уплотнительной канавки поршня и разъемными пластинами, в нижней части которых они опираются через трехгранные призмы на плоские пружины, например, Ω-образные и составлены S-образными боковыми изгибами, опирающимися на углубления в дне канавки, а внутренние выступы уплотнительных пластин являются направляющими для плоских пружин и призм. 5. Роторный двигатель внешнего и внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что в качестве силового элемента контура выполнен герметичный котел на твердом топливе с бункером для угля, поворотной колосниковой зоной горения, с зажиганием электродуговой горелкой с подачей сжатого воздуха в зону горения и устройством удаления шлаков из этой зоны. 6. Роторный двигатель внешнего и внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что на штоках головок поршней выполнены колесные подшипники продольного качения по поверхности цилиндра. 7. Роторный двигатель внешнего и внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что камера сгорания выполнена шаровой с зеркальным покрытием внутри с электропроводящим слоем, с трубками, подающими реагенты сгорания к центру шара, где к трубкам подключается ток высокого напряжения, положительным потенциалом к трубке топлива, отрицательным потенциалом - к трубке окислителя; зеркальная поверхность шара подключается также к положительному потенциалу для отталкивания сажи для догорания. 8. Роторный двигатель внешнего и внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что шаровая поверхность камеры сгорания выполнена как концентратор ультразвука в месте выхода тепловых реагентов и входа реагентов испарения и охлаждения, например воды, с дальнейшей их подачей через управляющие элементы в рабочие цилиндры. 9. Роторный двигатель внешнего и внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что для получения повышенного давления воздуха в замкнутом силовом контуре пневмоцилиндры работают по тандемной схеме: вначале воздух сжимается в одном пневмоцилиндре, затем в другом, спаренного блока пневмоцилиндров. 10. Роторный двигатель внешнего и внутреннего сгорания по пп.1, 3, 5 и 6, отличающийся тем, что блок цилиндров выполнен в салазках с воздействием при рабочем ходе поршней на грузовую платформу, по которым катится грузовая платформа, и одновременно по выполненному копиру управляющего ролика, воспринимающего часть веса платформы, через рычаг опускаются опоры на грунт, а в конце опускания опоры на грунт выполненное сцепление удерживает салазки от обратного хода с последующим подъемом опоры от грунта действием обратного рабочего хода; в конце рабочего хода поршня платформа вместе с салазками возвращается в исходное положение для совершения следующего шага. 11. Роторный двигатель внешнего и внутреннего сгорания по пп.1 и 10, отличающийся тем, что вездеходная машина сформирована с силовым герметичным контуром шаговыми движителями с пассажирской кабиной, оборудованной механизмом передвижения кабины без колебаний. 12. Роторный двигатель внешнего и внутреннего сгорания по п.11, отличающийся тем, что для передвижения пассажирской кабины без колебаний опорная балка кабины опирается на ролики рабочей платформы и во время рабочего хода то одной, то другой поднятой грузовой соседней платформы с постоянным по длине соединением в горизонтальном положении и вертикального взаимного перемещения во взаимонаправляющем устройстве для выполнения участка совместного сцепления обеих соседних рабочих платформ с опорной балкой кабины для ее передвижения с попеременной опорой на ролики, катящиеся по опорной балке во время опускания платформ обратным ходом рабочего поршня и установления в исходное для рабочего хода положения. 13. Роторный двигатель внешнего и внутреннего сгорания по п.2, отличающийся тем, что электромеханическая система сцепления, управляющая включением сцепления, выполнена с датчиками синхронизации электромагнитной индукции. 14. Роторный двигатель внешнего и внутреннего сгорания по п.11, отличающийся тем, что для поворота, например, машины из двух секционных движителей, между секциями по центру тяжести машины выполнена грунтовая опора с пневмопоршнем, поворачиваемым рулевым механизмом машины, а в хвостовой части опоры выполнено колесо. 15. Роторный двигатель внешнего и внутреннего сгорания по п.11, отличающийся тем, что для передвижения в воде движущиеся части машины снабжены плавниками-ластами, качающимися на выносных кронштейнах в возвратно-поступательном движении.