РОТОРНОЕ СТУПЕНЧАТОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2013 года по МПК F01C11/00 F01C1/356 B64C15/02 

Изобретение относится к области энергетического и транспортного машиностроения, в частности к роторным двигателям и одновременно к транспортным средствам без изменения основных конструктивных элементов.

Изобретение позволяет значительно увеличить максимальное количество оборотов вала движителя для стационарных целей и различных транспортных средств, а также использовать устройство непосредственно в качестве летательного или подводного аппарата, без дополнительных движущихся деталей и различных соединительных узлов, при уменьшении металлоемкости изделия.

Роторное ступенчатое устройство состоит из нескольких роторно-шаровых двигателей таким образом, что корпус первого внутреннего двигателя является ротором для второго, а корпус второго двигателя является ротором для последующего. Последний (внешний) корпус ротора не вращается постоянно вокруг оси, а, являясь статором, меняет свое положение только при изменении направления движения транспортного средства.

Количество роторных ступеней ограничивается назначением изделия и зависит, прежде всего, от необходимого максимального количества оборотов. Кроме того, в многоступенчатом агрегате расходуется меньше энергии на его запуск и происходит более полное сгорание топлива.

Каждая ступень автономна и может подключаться или отключаться, ускорять или замедлять вращение, а также менять направление вращения в зависимости от поставленных задач. При этом возможен переход рабочего тела и отработавших газов из одной ступени в другую, что очень важно не только для более полного сгорания топлива с вытекающими последствиями, но и для ускорения движения и улучшения системы управления устройством при его перемещении в пространстве.

Отработавшие газы через сопла используются в качестве реактивной силы для передвижения транспортного аппарата в водном, воздушном или космическом пространстве. При этом изменением направления выхода отработавших газов регулируется направление движения устройства, включая вертикальные и наклонные подъемы и спуски. Такая система позволяет резко менять направление движения устройства. Это особенно важно для подводных аппаратов.

Для ускорения движения роторное ступенчатое устройство может комплектоваться известными реактивными двигателями.

Корпус внешней ступени любой формы, с учетом наличия отсеков, может использоваться для любых грузов, а также для размещения в нем людей. Внутренние цилиндрические вращающиеся корпусы-роторы и шары могут использоваться в качестве контейнеров для сжатого воздуха или других газов. Жидкими фракциями их можно загружать только при условии их полного заполнения или полной разгрузки на непрерывное время работы устройства. Каждый корпус может использоваться в качестве ресивера для возвратной энергии отработавших газов.

С учетом нелимитируемого числа параллельных рабочих камер, как в ступенях, так и между ними, за счет формы оболочки внешнего корпуса, устройству можно придать наиболее эффективные аэродинамические очертания, например летающей тарелки, юлы и даже сферы. Такие формы имеют несомненные преимущества перед известными летательными и подводными аппаратами. С учетом ранее перечисленных преимуществ и относительно низкой себестоимости изготовления предлагаемое изобретение получит широкое распространение.

Известны роторные двигатели различных конструкций.

Патенты:

US 5479887 A 02.01.1996 г.

RU 2229610 C2 27.05.2004 г.

RU 2251007 C2 27.04.2005 г.

US 6935300 B2 30.08.2005 г.

РОТОРНО-ШАРОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ (Заявка) - ПРОТОТИП

Но не известны многоступенчатые двигатели, роторные элементы которых используются в качестве ускорителей числа оборотов вала, а внешний корпус любой внешней конфигурации, но с непременной внутренней цилиндрической расточкой, по которой при наличии рабочих камер сегментарного профиля скользит корпус-ротор предпоследней ступени устройства.

Известны также многочисленные транспортные средства, летательные и подводные аппараты. Но не известны земные устройства в форме «летающих тарелок» с двигателями, в элементах которых размещаются различные грузы, топливо и располагаются люди.

Недостатками всех известных устройств является громадное число комплектующих, большая металлоемкость и недостаточные аэродинамические качества.

Целью настоящего изобретения является увеличение максимального числа оборотов, уменьшение металлоемкости и улучшение аэродинамических качеств.

Таким образом роторное ступенчатое устройство, состоящее из корпуса с вращающимися в нем роторными элементами, отличается тем, что роторно-шаровые элементы образуют автономные роторные ступени, которые с учетом их взаимодействия облегчают запуск устройства и увеличивают максимальное число оборотов вала.

Роторное ступенчатое устройство можно использовать не только в качестве двигателя с высоким количеством оборотов, но и в качестве летательных и подводных аппаратов, без изменения основных конструктивных элементов устройства, при уменьшении металлоемкости изделия.

Во внешнем корпусе и во внутренних элементах роторных ступеней можно размещать различные грузы, ГСМ, людей, а также использовать их в качестве ресиверов для отработавших газов.

Изменением диаметра шаров и количества параллельных камер, с помощью конфигурации оболочки внешнего корпуса создаются ступени с параметрами, необходимыми для получения внешних форм устройства с улучшенными аэродинамическими характеристиками.

Роторное ступенчатое устройство, содержащее рабочие камеры и камеры выхода отработавших газов, сообщающиеся между собой каналами и известными устройствами, отличается тем, что отработавшие газы через сопла обеспечивают реактивное движение устройства и изменяют его направление в пространстве.

На валу роторного ступенчатого устройства можно монтировать вертолетные винты, а внутри внешнего корпуса размещать реактивные двигатели.

На чертеже изображен разрез предлагаемого роторного двухступенчатого устройства с двумя рабочими камерами. С увеличением количества ступеней и количества рабочих камер в них увеличивается мощность, максимальное количество оборотов, улучшается ритмичность работы и создается возможность для изготовления аппаратов с необходимыми аэродинамическими характеристиками.

Устройство работает следующим образом. Вначале производится запуск первой (внутренней) ступени. Рабочее тело под давлением через клапан 6 подается в камеру 8. Под его давлением шар 5 прижимается к выточке 11 ротора 2. Одновременно рабочее тело через канал 9 действует на шар 10, и под его давлением он, плотно обкатываясь по выточке 12 корпуса 1, вращает вал 13 до канала выхода отработавших газов 3. Отработавшие газы выходят через сопло 4.

В момент выхода отработавших газов с их помощью известными способами прекращается подача рабочего тела через клапан 6, и шар 10 выталкивает шар 5 в камеру 8. Шары в мертвой точке свободно расходятся под действием центробежных сил и за счет углового смещения параллельных камер выхода отработавших газов, при их наличии. И цикл повторяется.

После того как первая внутренняя ступень наберет обороты, подключается следующая ступень. На чертеже в двухступенчатом устройстве она является внешней, а в многоступенчатом она будет очередной, внутренней.

Рабочее тело через клапан 19 подается в камеру 21 и шар 18 под давлением рабочего тела плотно прижимается к выточке 14 в корпусе 1. Рабочее тело через канал 22 оказывает давление на шар 23, и он, обкатываясь по выточке 15 в корпусе 24, вращает корпус 1, соответственно, ускоряя вращение вала 13.

Рабочее тело выходит из канала 16 и через сопло 17 обеспечивает реактивное движение агрегата в необходимом направлении.

Известными регуляторами с помощью каналов и труб через сопла осуществляется изменение направления выхода отработавших газов из других ступеней. Таким способом производится изменение направления в пространстве без рулевых механизмов.

Роторное ступенчатое устройство может комплектоваться дополнительными известными устройствами и механизмами, в частности, вертолетными винтами на валу и (или) реактивными двигателями внутри внешнего корпуса в зависимости от назначения агрегата.

Роторное ступенчатое устройство обладает высокой степенью надежности в эксплуатации, что очень важно для летательных и подводных аппаратов. При повреждении или прекращении работы одной или даже нескольких автономных ступеней многоступенчатое устройство будет продолжать движение. Надежность в эксплуатации обеспечивают также отсеки внешнего корпуса.

Изобретение относится к машиностроению. Роторное ступенчатое устройство состоит из корпуса с вращающимися в нем роторными элементами. Роторно-шаровые элементы образуют автономные роторные ступени. Роторные ступени с учетом их взаимодействия облегчают запуск устройства и увеличивают максимальное число оборотов вала. Роторное ступенчатое устройство можно использовать не только в качестве двигателя с высоким количеством оборотов, но и в качестве летательных и подводных аппаратов, без изменения основных конструктивных элементов устройства, при уменьшении металлоемкости изделия. Во внешнем корпусе и во внутренних элементах роторных ступеней можно размещать различные грузы, ГСМ, людей, а также использовать их в качестве ресиверов для отработавших газов. Изменением диаметра шаров и количества параллельных камер, с помощью конфигурации оболочки внешнего корпуса создаются ступени с параметрами, необходимыми для получения внешних форм устройства с улучшенными аэродинамическими характеристиками. Роторное ступенчатое устройство по второму варианту содержит рабочие камеры и камеры выхода отработавших газов, сообщающиеся между собой каналами и известными устройствами. Отработавшие газы через сопла обеспечивают реактивное движение устройства и изменяют его направление в пространстве. На валу роторного ступенчатого устройства можно монтировать вертолетные винты. Внутри внешнего корпуса можно размещать реактивные двигатели. Изобретение направлено также на повышение надежности устройства. 2 н. и 4 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Роторное ступенчатое устройство, состоящее из корпуса с вращающимися в нем роторными элементами, отличающееся тем, что роторно-шаровые элементы образуют автономные роторные ступени, которые с учетом их взаимодействия облегчают запуск устройства и увеличивают максимальное число оборотов вала.

2. Роторное ступенчатое устройство по п.1, отличающееся тем, что его можно использовать не только в качестве двигателя с высоким количеством оборотов, но и в качестве летательных и подводных аппаратов, без изменения основных конструктивных элементов устройства, при уменьшении металлоемкости изделия.

3. Роторное ступенчатое устройство по п.2, отличающееся тем, что во внешнем корпусе и во внутренних элементах его роторных ступеней можно размещать различные грузы, ГСМ, людей, а также использовать их в качестве ресиверов для отработавших газов.

4. Роторное ступенчатое устройство по пп.2 и 3, отличающееся тем, что изменением диаметра шаров и количества параллельных камер с помощью конфигурации оболочки внешнего корпуса создаются ступени с параметрами, необходимыми для получения внешних форм устройства с улучшенными аэродинамическими характеристиками.

5. Роторное ступенчатое устройство, содержащее рабочие камеры и камеры выхода отработавших газов, сообщающиеся между собой каналами и известными устройствами, отличающееся тем, что отработавшие газы через сопла обеспечивают реактивное движение устройства и изменяют его направление в пространстве.

6. Роторное ступенчатое устройство по п.5, отличающееся тем, что на его валу можно монтировать вертолетные винты, а внутри внешнего корпуса размещать реактивные двигатели.