СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ МАШИНОЙ (ВАРИАНТЫ)
MACHINE CONTROL METHOD (VERSIONS)

Изобретение относится к автомобилям, машинам высокой проходимости и грузоподъемности, машиностроению и эксплуатации машин.
Общеизвестны двигатели с карбюратором, гидро-, электро-, паро-, пневмомашины. Энерго-, ресурсосбережение и КПД таких машин, трансмиссии и способы управления и использования остаются на низком уровне. Источники и потребители энергии имеют один энергопоток и узкий диапазон изменения сил и скоростей. Трансформация (изменение значений и знаков) ограничена. Совмещение типов двигателей нет. Даже теплоэлектромобили допускают много ошибок и отработок. Известен двигатель С.С. Баландина (стр 87 "Наземный транспорт будущего, А.И. Клименко, 1975 г, Электромобили, стр.79-80 кн.: Кершенбаум Фольк, Горизонты наземной техники, М "Транспорт" 1988 г. Ограничение скорости для повышения безопасности (авт.св. №1687473 A1, B60K 31/00. Общеизвестны средства силового регулирования, усилители и исполнители и делители потока энергии для автоматического управления А.С. 1079477 A, B60K 17/02, 1808233 A1, A01B 69/04; 1294646, B60K 17/10, пат. №2090028 A01B 69/04. Разобщение энергопотоков и функций, запаздывание действий остается ошибкой инновации производства.
Цель изобретения - устранение недостатков для комплексного решения проблем производства и использования техники.
Научной основой является повышение энергоэффективности и безопасности жизнеобеспечения человечества, соединение известных методов и средств, недостатки которых преобразуют в достоинства или устраняются.
Сущность изобретения
Поставленная цель достигается тем, что на машине установлены средства реализации способов теплового, пневматического, парового, электрического привода потребителей в тяговом и тормозном режимах.
Изменяют число работающих цилиндров и/или двигателей и адаптируют к условиям работы. Создают запас /потенциал/ мощности и снижают число ошибок и отработок, т.е. создают запас мощности, - стабилизируют нагрузку двигателя - облегчают управление. Пневмомотор переводят в режим компрессора при торможении и накапливают пневмоэнергию в баллоне и, подавая пневмоэнергию, вносят пневматический процесс и повышают мощность. Повышая адаптивность к условиям работы, снижают число усилителей и исполнителей - источников запаздывания действия и затрат энергии. Впрыском воды в цилиндр перегретого двигателя вносят паровой процесс и теряемую энергию утилизируют. Впуском сжатого воздуха в цилиндр поршневого двигателя без коленчатого вала вносят в процесс пневматического мотора /двигателя/ под нагрузкой, компрессора при торможении и падение температуры (отдача холода) при расширении газа используют для охлаждения теплового двигателя и утилизируют энергию охлаждения пневмомотора.
Холод от расширения сжатого воздуха используют для охлаждения перегретого двигателя теплового без системы охлаждения (радиатора, вентилятора, водяного насоса, упрощает работу в жарких странах и на севере, на полюсах, пуск, подогрев, работа летом и зимой. Избыток тепла теплового двигателя и недостаток тепла (холод) пневмодвигателя сочетают, совмещают, компенсируют и повышают КПД. Такой принцип решения проблем без обострения и обрастания их гарантирует повышение энергоэффективности.
Совмещение функций: пневмотора, пневмостартора, плавного тормоза-замедлителя, компрессора-утилизатора кинетической энергии при торможении; ограничителя скорости на уклоне; двигателя, парового двигателя при впрыске воды при перегреве для самоохлаждения переобразованием потерь /30%/ в пользу достигается изменением режимов, упрощением конструкции, повышением экономичности, зарядкой баллонов пневмоэнергией.
Совмещение функций генератора, электромотора/электротормоза, утилизатора энергии на уклоне обеспечивает зарядку электроаккумуляторов, электролиз воды перезарядкой, подачу кислорода и водорода из аккумулятора в двигатель.
Преобразование энергии воздуха в баллонах и тока в аккумуляторах включением пневмоэлектромоторов в мощность двигателя создает потенциал /запас/ адаптации к нагрузке и пуску. При электро- и пневмоторможении утилизацией энергии включаются новые связи между двигателем, генератором компрессором расширяются их функции.
Соединение аккумулятора с воздухоочистителем и отключение регулятора напряжения генератора в первом случае закрытие выхлопной трубы и соединение трубки с баллонами для работы двигателя-пневмотормоза в качестве компрессора и баллонов с системой пневмопуска осуществляются известными органами управления двигателем и тормозами.
Кинетическую энергию машины при замедлении и потенциальную энергию при опускании /шагании/ вниз плавно преобразуют энергию двигателя в пневмоэнергию компрессора, генератора - в электроэнергию.
Многоцелевая машина имеет тепловую машину - двигатель внутреннего сгорания, в цилиндре 1 (фиг.1) которого поршень 2 на штоке 3 составляют рабочие объемы для совершения термодинамических процессов. Зубчатая передача с сектром 4 составляют связь с гидромашиной 5, пневмомашиной 6, электромашиной 7, которые вместе служат системой источников энергии, потребителей, утилизаторов, тормозов в зависимости от настройки и режимов работы. Колеса 8, руки, ноги 9 для шагающего хода с рычагом 10 с храповиками 11 и нитью 12, регулятором 13 скорости /передаточного числа служат опорами и средствами надежного передвижения в нужном направлении, включая поворот нулевым радиусом. Аккумуляторами 14 можно обеспечить пневмодвигатели воздухом, электромотор током, а при торможении в режиме утилизатора накопить энергию, в режиме электролизера преобразовать ток в водород и кислород для форсирования и очистки двигателя внутреннего сгорания.
Все элементы соединены с возможностью совместной и автономной работы. в различных режимах движения, торможения, утилизации, взаимодействия, настройки, связи с потребителями энергии, движителями и рабочими органами.
Такая структура машины облегчает адаптацию и саморегуляцию. Преобразовать (конвертировать) можно механо-, тепло-, пневмо-, паро-, электро-, гидроэнергии в кинетичексую и потенциальную с учетом условий работы и сочетаемости множества режимов.
Потенциал моторности, преобразуемости, регулируемости, управляемости, режимности, экологичности, экономичности, адаптивности, применимости различных форм энергии, безопасности, быстродействия (без запаздывания) велик и можно повысить. Поэтому очувствление и сочетание элементов, выбор режимов "спелости" режима работы и "впрягаемости", интегрируемости с учетом сместимости равновесия и экономичности важно для оптимизации режимов. Энергопотоки интегрировать и создать потенциал быстродействия и надежного функционирования, снижения ошибок, работы усилителей в системах вождения, регулирования, управления, стабилизации можно совмещением функций и упрощением конструкции, повышением сил по двигателю и двигателям и технологическим сопротивлениям. Руки и ноги - движители - источники движущей силы для колес, саней, имеют шарнир поворота кисти при перемещении вперед и упоры большого сопротивления движению назад. Поэтому могут преобразовать реверсивные перемещения в движение, создать разность скоростей, т.е. могут выпрямлять движение. Для адаптации ходовой части к колесам и саням переключают режимы или обеспечивают быстросменность.
Линейное исполнение источников энергии и потребителей /саней/ снижает высоту и опасность опрокидывания, облегчает погрузку и выгрузку грузов, посадку людей. Это снижает расход металла и затраты на обслуживание и утилизацию. Очувствление деталей снижает число датчиков, усилителей и исполнителей за счет совмещения функций. Колесо-датчик курса реагирует на увод, дает сигнал - регулирует разность скоростей бортов - устраняет ошибку и формирует траекторию. Сигнал спидометра или регулятора топлива при изменении нагрузки изменяет мощность и скорость так, чтобы исчезла ошибка и за счет потенциала предотвратила возникновение. Такое устранение ошибок и причин их возникновения создает запас надежного действия.
Переход от разобщения функций и большого числа компонентов к интеграции и совмещению функций очувствлением открывает величайшие возможности для повышения уровня технологий и машин.
Общеизвестно, что при расширении газы охлаждаются, а при сжатии нагреваются. Поэтому цикл пневмодвигателя - впуск сжатого воздуха в цилиндр пневмомотора протекает со снижением температуры (выделением холода). В тепловом двигателе рабочий ход при горении топлива протекает с выделением тепла. Повышение температуры при сжатии воздуха или рабочей смеси теплового двигателя и снижение в полости пневмомотора около поршня 2 преобразует избыток и недостаток в норму - стабилизирует тепловой режим.
Пневмомотор переводят в режим компрессора при торможении машины и подают в баллон, при движении воздух подается в пневмомотор и вносят пневматический процесс - повышают мощность и экономичность. Изменяют режимы работы двигателей, создают запас мощности при перегрузке и утилизируют при торможении, т.е. адаптируют машину к условиям работы. Впуск сжатого воздуха в цилиндр теплового двигателя без коленчатого вала вносит процесс пневматического мотора под нагрузкой, компрессора при торможении и падение температуры при расширении газа используют для охлаждения теплового двигателя и утилизируют энергий охлаждения пневмомотора.
Машина содержит средства теплового, парового, пневматического и электрического привода потребителей, и реализует способы в тяговом, тормозном и пусковом режимах. Сочетание методов, средств, режимов исключает сложных радиаторов, насосов, передач, коленчатого вала. Структуру энергопотоков изменяют в тяговом, тормозном, пусковом режимах, сочетают тепловой, пневматический, паровой, электрический процессы эффективного использования топливной и кинетической энергий. Это открывает дорогу совместному использованию тепового, парового и пневматического двигателей, преобразуя их недостатки и ущерб в пользу.
В штоковой полости под поршнем работу пневмомотора можно перевести на газовое питание. Это требует газогенератор для газового питания /древесного топлива/. При этом теплонапряженность и мощность удваиваются, и можно избыточное тепло впрыском воды "впрягать" в паровой процесс.
Газовое питание, утилизация тепла выхлопных газов и внутреннего охлаждения двигателя допускает применение теряемой энергии для подогрева машин и грузов зимой и охлаждения летом, это повышает КПД и комфортность машин.
Сила давления газов на поршень с вычетом потерь на трение передается потребителям нитью и храповиком или валом. Высокая чувствительность нити к нагрузке практически не зависит от смазки и температуры, - передает энергию без бака, насоса распределителя, сложной арматуры и трений жидкости или металла. Импульсы силы лучше, чем давление жидкости и вращающий момент, передаются и трансформируются или конвертируются простой нитевой многовитковой передачей. Это на порядок повышает эффективность работы передач трением /ремнями/, угол контакта которых ниже 360 градусов.
Маховик-аккумулятор инерции может быть исполнен в виде: генератора, электростартера, привода нитей отбора мощности для привода колес и рабочих органов; тормоза-утилизатора энергии, насоса гидравлического отбора мощности датчика нагрузки. Нитевое и храповое соединение допускает раскрутку маховика и пуск двигателя силой инерции.
Важно регулирование скорости движения машины и колесной формулы при перевозке грузов - регулировании динамического фактора, с возможностью применения рабочих органов, рук, ног, саней для решения проблем мировой продовольственной безопасности.
Пневмотехника (компрессор, баллон, регулятор давления и клапан защиты) широко используются для пневмопривода тормозов автомобилей. Для эффективного торможения двигателем на уклоне двигатель переводят в режим компрессора, для чего выключают подачу топлива, и выхлоп в части цилиндров преобразуют в сжатие и подают воздух через обратный клапан в баллон, исключают компрессор и расход до 6% мощности (а.с. 1782373 A1, A01B 69/04). К этой области относятся №2047905, 2090027, 1801806. Установка поршней 2 на штоках без коленвала преобразовали тепловой двигатель и в пневмомотор, - вне в тепловой двигатель процесс пневмомотора, обратимость его в компрессора, охладителя двигателя и преобразователя пневмоэнергии в механическую энергию и, наоборот, без систем охлаждения, смазки, подогрева, пневмотора и коленчатого вала, отлично сочетает с работой тепловой и паровой машин для надежного охлаждения и в жаркой зоне. Исключение шатунов и коленчатого вала, систем и деталей вращения упрощает конструкцию, производство и применение в два раза путем совмещения процессов и функций. Баллоны со сжатым воздухом установлены и для запуска двигателя, работы в качестве пневмоаккумлятора, средств торможения, накачки шин на ходу. Пуск облегчается при отсутствии системы смазки, охлаждения, подогрева. Средства для реализации способов применения имеют новое сочетание, упрощение и совмещение функций - признак, открывающий новое явление энергоэффективности, очувствления энергопотоков для работы зимой (обработки холодоспелой почвы). Это явление (открытие) повышает эффективность использования биоклиматического потенциала и жизнеобеспечения человечества.
Без этого пути обострения и обрастания проблема касается поворота, вождения, управления, применения глонасс, средств роботизации. Это справедливо для всех стран, периодов, высот над уровнем моря. Накопление пневмоэнергии в баллонах при торможении, расход при пневмопуске и работе в режиме пневмотора при перегрузке теплового двигателя преобразует кинетическую энергию /силы инерции/ в полезную работу без затрат энергии на пневмопривод тормозов /без уничтожения энергии и ресурса/. Аналогичное торможение машины генератором-стартером, преобразование электроэнергии электролизером-аккумулятором в кислород и водород для подачи в двигатель возвращает энергию для пуска и форсажа при разгоне и перегрузке.
Адаптивное управление потенциалом, преобразованием случайной величины в закономерную упрощает конструкцию, снижает запаздывание и затраты энергии на следящее действие. Ошибки и сигналы об их возникновении в этом случае являются ниже запаса, допуска, потенциала мощности и торможения.
Длительная и глубокая разрядка аккумулятора на подъеме, при разгоне и перегрузке при совместной работе электро- и пневмо-теплового двигателя на подъеме переходит на зарядку аккумулятора торможением машины генератором /стартером в генераторном режиме/. Разрядка баллонов от сжатого воздуха на подъеме - на работу пневмомотора и зарядка на уклоне дает четыре мотора на подъеме и при перегрузке на уклоне, два мотора /дизель-компрессор и электрогенератор/ утилизирует избыточную.
Переход четырех моторов /дизель и генератор-стартера-электродвигатель в 2 тормозов - повышает экономичность гибридов, потенциал экологичности, экономичности, динамичности, динамического фактора.
Рука и нога имеют рычаги из проката высокой готовности деталей, шарнирное соединение которых с приводом и лыжами, ходулями, лапами облегчает шагание в горах, в четырех направлениях /вверх, вниз, поперек/ - быстро снимать и ставить двигатель или изменить режим /перевести в утилизатор энергии.
Управление в лесной зоне допускает поворот нулевым радиусом.
Рука и нога, в отличие от колеса, вперед перемещается без давления на почву, без уплотнения земли и образования колеи /глубокого следа/, - потерь энергии на деформацию земли и шины /более 8%/. Опорная площадь ноги об лыжу, или сани на порядок выше. Почвозацеп в почву внедряется вертикально и создает тяговую силу, превышающую силу тяжести /вес/ в несколько раз. Это решает проблемы проходимости, устойчивости, управляемости, экономичности, экологичности и т.д.
В технике вращение, в природе - шагание, мало соответствует требованиям растений и почвы. Массы, скорости, энергозатраты, влажность, плотность, безопасность, информативность, управляемость, экологичность, экономичность, адаптивность, саморегулируемость и другие качества проявляют полезность и ущербность. Без науки технологии и машины умножают проблемы и деградируют образование.
Очевидно, что канатная (нитевая) передача силы с храповиком реверса превосходит передачу крутящего момента по затратам металла в 4-5 раз и регулируемость нагрузки и скорости независимо от смазки и температуры адаптивности к шаганию.
Во всех режимах электромашины /генератора, тормоза, стартера, электродвигателя и пневмомашины /пневмостартера, двигателя, компрессора, тормоза/, тепловой машины /дизеля с вспрыском воды парового рабочего хода отбором тепла от цилиндра без системы охлаждения и затрат энергии /до 30%/ и на привод вентилятора и колеса. Использование тепла выхлопных газов для подогрева зимой, охлаждения летом без затрат энергии полезно.
Установка поршня насоса на штоке поршня двигателя преобразует его в газогидравлический генератор, упрощает гидравлический отбор мощности для питания гидроцилиндров шагающих машин-бульдозеров, грейдеров и т.д. Поршневой гидронасос с впускной и выпускной линиями и распределителем управления и автоматическим переключения обеспечивает реверсивное перемещение, а упоры против обратного хода сообщают шаговое движение машин сверхбольшой энергоемкости. Импульсы и колебания рабочих органов снижают сопротивления. Машины на сверхтяжелых работах (бульдозера, грейдера и т.д.) не могут управляться силами колес и гусениц. Здесь управляемость повышают созданием тождества сил и сопротивлений с учетом курса или созданием потенциала работы без ошибок. Технологическое сопротивление с учетом курса и защиты облегчает саморегуляцию. Очувствление по трем показателям быстродействия без запаздывания снижает число усилителей, создает потенциал саморегуляции нагрузки и курса.
При усложнении и расширении функций человека и машины ошибки нужно предотвращать устранением причин ошибок на всех этапах: науку познать, конструкцию разработать, производить, применять функционально, надежно, технологично, утилизировать экологично, на всех этапах экономично и превосходно, чем мировой уровень, можно снижением числа компонентов, совмещением функций, очувствлением, расширением связей, упреждением и применением информации - снижением запаздываний, повышением надежности всех этапов. Сила поршня и сопротивление материала (рабочего органа).
Три функции трех элементов на десяти этапах требуют 90 оценок при решении вопроса производства при использовании принципа очувствления, совмещения функций без усилителей и запаздываний действий открывает новые возможности саморегуляции, повышения адаптивности, надежности и безопасности техники, технологий и человека.
При перегреве двигателя внутреннего сгорания переключают на пневматический или паровой до внутреннего охлаждения. При этом избыточную температуру утилизируют без радиаторов, насосов, сложных систем охлаждения и смазки, совмещают циклы пневмо и паровой с циклом внутреннего сгорания.
Для совмещения функций автомобиля, электро-, пневмо-, паромобилей без сложных систем пуска, подогрева, смазки, охлаждения, шатунов, коленчатого и распределительного валов, коробки скоростей, конических, карданных передач, дифференциалов передают энергию колесам и/или рукам шагающего и санного хода.
При работе в режиме электромобиля или электропривода импульсы линейного электромотора преобразуют в движение колесной машины или электроход саней. В режиме питания потребителей электроэнергии электромотор переводят в режим генератора с приводом от теплового двигателя для работы в качестве мобильной и стационарной электростанции. Для питания пневмопотребителей штоковые полости двигателя переводят в решим компрессора клаппанами управляет разность давлений воздуха и механически отключают от электромашины. При электроприводе соединяют и включают механизм декомпрессии (открывают клапан).
Двигатель тепловой, компрессор, мневмомотор, электромотор, генератор соединены с потребителями своей энергии или с рабочими органами, или руками колесного или санного хода.
Число известных цилиндров, двигателей, мощность и способы питания и функции источников и потребителей регулируют.
Эффективная мощность многоцелевого двигателя - депо двигателей-машин:
e
n
УО
ЭО
Ne=P·Vin/30τ+N+N,
e
n
где P, V - эффективное давление и рабочий объем цилиндра,
n, i - числа оборотов и цилиндров, τ - коэффициент тактности,
УО
ЭО
N, N - мощности утилизации и экономии энергии при внутреннем охлаждении.
Число ошибок, случайных величин, следящих управляющих действий усилителей с запаздыванием снижают повышением потенциала управляемости совмещением функций двигателя, компрессора, пневмомотора, генератора, тормоза, электродвигателя и гидромашины.
Изменением режимов работы и числа цилиндров двигателя и мощности в широких пределах создают эффект саморегуляции, малоэнергозатратности и закономерной саморегуляции нагрузки.
Соединяют тепло-, пневмогидро- и электромашины в тяговом и тормозном режимах, расширяют диапазон изменения потенциала сил и сопротивлений. Число цилиндров и/или двигателей и ведущих колес согласовывают и изменяют в широких пределах потенциал динамичности на транспортной работе. Секции рабочих органов и цилиндры двигателя соединяют с возможностью: изменения ширины захвата или числа рук, прицепов или саней без нарушения соответствия мощности и производительности. Силы инерции поршней и штоков преобразуют в ток,  кинетическую энергию поршней и штоков преобразуют в потенциальную, смягчают удар в крайнем положении и используют для разгона при обратном ходе или преобразуют в энергию питания потребителей. В каждом случае повышают энергоэффективность.
Число параметров контроля и управления (сила, скорость, сопротивление рабочих органов при шагании вдоль и поперек - глубина и ширина курс) определяют степень использования энергетического и технологического потенциалов для саморегуляции.
Преобразование зависимости производительности машин от массы, сил тяги, стоимости и давления на почву, КПД тракторов от тяговой силы и степени осушения земли в нулевую тяговую силу создает потенциал экологичности, эффективности решения проблем развития.
Управление газораспределением и топливоподачей без кулачков упрощает конструкцию, повышает "ВРЕМЯ-СЕЧЕНИЕ", степень наполнения, унификацию узлов, регулируемость числа цилиндров, мощности двигателя, пусковых, тормозных средств и утилизаторов.
Регулирование: степени сжатия, хода поршня без боковых сил и перекладки поршня, сортности топлива и чистоты выхлопа - полезно.
Исключение сложных трансмиссий, проблем автоматизации управления, стабилизации потенциала управления в тяговом и тормозном режимах, очевидно, повышает эффективность и безопасность.
Соединение линейного электрогенератора, электродвигателя, теплового, пневматического и парового с возможностью перевода в режим утилизации при торможении облегчается упрощением плавного регулирования передаточного числа в широких пределах.
Нить связи поршня с колесом пропущена через рычаги подвески с возможностью преобразования сил тяжести и тяги, создания сигналов об их изменении и пуска двигателя силой тяжести, для чего имеет фиксацию массы в поднятом положении / в заряженном состоянии такого механического аккумулятора энергии. Синхронизация сил тяжести и тяги, их тождественное равенство означает согласование сил оцепления и тяги, преобразование энергии колебаний. Эти силы достаточны для шагания колес и рабочих органов. При этом подъем массы пропорционален сопротивлению рабочих органов и гарантирует их защиту при перегрузке, повышение плавности хода, автоматическое силовое регулирование скорости. Такая нить очувствляет ее, делает датчиком и стабилизатором нагрузки, так как, сигнал без усилителя регулирует скорость и нагрузку, мощность, высоту /глубину/ почвообработки.
Такой принцип управления создает потенциал управляемости и защиты, повышает эффективность преобразования энергии колебаний сил вертикальных, тяги и торможения - создает потенциал робота. Соединяют тепло-, пневмо-, гидро-, электромашины в различных режимах, расширяют диапазон изменения сил и сопротивлений машины.
Изменением режимов работы и числа цилиндров или двигателей и мощности в широких пределах, создают эффект саморегуляции, адаптации к условиям эксплуатации.
Число ошибок, случайных величин, следящих управляющих действий усилителей с запаздыванием снижают повышением потенциала управляемости совмещением функций двигателя, пневмомотра, компрессора, газогидравлического генаратора, тормоза, гидромашины и электромашины.
Число параметров контроля и управления (сила, скорость, сопротивление, глубина и ширина...) определяют и используют для повышения энергетического и технологического потенциалов, саморегуляции и адаптации к условиям работы.
Двигатель внутреннего сгорания переводят в режим внутреннего охлаждения и теряемую энергию используют в паровом цикле, а теряемую энергию выхлопных газов используют для подогрева машин и грузов зимой и охлаждения летом.
Расширением связей источников и потребителей энергии очувствлением, получением и применением упреждающей информации снижают запаздывание действий и создают потенциал робота.
Перегрев двигателя внутреннего сгорания и охлаждение пневмодвигателя сочетают и в режиме торможения пневмомотор используют для пневмоторможения и накопления пневмоэнергии в баллонах.
Традиционные технологии и машины, а также методы их использования не могут компенсировать недостатки друг друга, повысить энергоэффективность и решить проблем экологии, потенциалов саморегуляции и адаптации к роботизации без сочетания функций.
При использовании изобретения энергоэффективность возрастает. Подогрев воздуха в кабине зимой и охлаждение летом без затрат энергии на кондиционер создает комфорт человеку зимой и летом на колесах и санях. Соединяют и совмещают полозок саней с выхлопной трубой для снижения трения скольжения и очистки выхлопа снегом. Это адаптирует тепло-пневмо-электро-паро машины друг к другу и к условиям: теплой зоны без систем охлаждения и холодной зоны без подогрева, без смазки везде и всегда при использовании нитевой передачи и храпового привода ног, рук, рабочих органов и саней.