СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В МЕХАНИЧЕСКУЮ РАБОТУ И УСТРОЙСТВО ДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

1. Способ преобразования в механическую работу теплоты, подведенной к рабочему телу (водяной пар) в процессах подогрева конденсата рабочего тела в регенеративных теплообменниках отработавшим паром и продуктами сгорания топлива, подогретый конденсат затем испаряют и перегревают, полученный свежий пар подают в цилиндр попеременно с разных сторон поршня, в процессе расширения к пару подводят теплоту от стенок цилиндра, обогреваемого горячими газами, и от регенератора (тепловая «губка»), установленного в рабочих камерах цилиндра, аккумулирующего тепло при обратном ходе поршня, в конце расширения часть отработавшего пара, через регенеративный теплообменник подогрева конденсата, нагнетаемого в парогенератор, вытесняют в конденсатор, после закрытия выпускного отверстия, в оставшийся в цилиндре мятый пар, впрыскивают конденсат рабочего тела, который за счет теплоты, не преобразованной в работу в предыдущем цикле (Q2), и теплоты, подводимой от стенок цилиндра, испаряют, примерно 0,9 теплоты, оставшейся в рабочем теле аккумулируют в тепловой «губке», при положении поршня в мертвой точке в рабочую камеру впускают цикловую дозу свежего пара, который смешивают с поджатым паром и осуществляют процесс расширения, отличающийся тем, что цикловую дозу конденсата рабочего тела подают в парогенератор под давлением 10-100 МПа, а оставленный в цилиндре отработавший пар, и пар, полученный из впрыснутого конденсата, в процессе сжатия вытесняют в вынесенные из цилиндра камеры сжатия (ВКС), в которых, а также в трубках парогенератора и ресивере свежего пара, осуществляют каталитическую реакцию диссоциации части молекул воды, при достижении поршнем мертвой точки из ресивера свежего пара в ВКС под высоким давлением подают цикловую дозу частично диссоциированного свежего пара, который в ВКС смешивают с поджатым и перегретым паром, и с осредненными параметрами подают в рабочую камеру цилиндра, где за счет высокого давления пара и теплоты, поступающей от стенок цилиндра, от тепловой «губки», и теплоты, выделяющейся при сгорании водорода с образованием воды в паровой фазе, осуществляют изотермический процесс расширения.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что теплоту к рабочему телу подводят непрерывно на всех тактах цикла через оребренные стенки ВКС и цилиндра, теплоту, подводимую при обратном ходе поршня, используют внутри цилиндра и ВКС для формирования рабочего тела очередного цикла из отработавшего пара и впрыскиваемого в полость сжатия конденсата.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что конденсат, используемый для охлаждения уплотнительных манжет поршневого штока и клапанных стержней, и для впрыска в объем сжатия цилиндра, предварительно охлаждают, пар, прорвавшийся через первый пояс уплотнений, конденсируют в потоке охлажденного конденсата и возвращают в пароводяной контур.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что скрытую теплоту парообразования (Qскр) регенерируют с помощью теплового насоса и теплообменника подогрева сжатого конденсата, нагнетаемого в трубки парогенератора.
5. Способ по п.3, отличающийся тем, что в части цилиндров двигателя рабочим телом является вода/пар, а в остальных цилиндрах низкокипящее вещество, например двуокись углерода, причем источником теплоты для ее испарения является теплота водяного пара, не преобразованная в работу, теплота выделяющаяся при конденсации водяного пара Qскр, и не использованная теплота продуктов сгорания топлива.
6. Способ по п.4, отличающийся тем, что температуру горения топлива понижают ниже порога интенсивного образования окислов азота, для чего в камеру сгорания подают избыточный воздух, и реверсируют до 50% отработавших газов (ОГ), для чего ОГ сепарируют с помощью вихревой трубы на охлажденную и подогретую фракции, первую отводят во внешнюю среду, а вторую смешивают с воздухом, нагнетаемым в камеру сгорания парогенератора.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что высокое качество уплотнения рабочих камер при без касательном движении поршня, достигается за счет организации в процессе расширения в кольцевых проточках лабиринтного уплотнения вихревых «шнуров» встречного направления вращения рабочего тела относительно движения его в зазоре между поршнем и цилиндром, а также за счет поддержания минимального рабочего зазора между поршнем и цилиндром за счет системы автоматического восстановления зазоров в парах трения.
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что смазку поршня и центровку его относительно оси цилиндра осуществляют паром, поступающим в зазор между цилиндром и поршнем под повышенным давлением из проточек лабиринтного уплотнения и полости расширения.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что пар из ВКС в рабочие камеры цилиндра впускают двумя противоположно направленными тангенциальными потоками и организуют в полости расширения цилиндра два вихря, попутных в центре цилиндра, а для поддерживания вихрей в процессе расширения, пар из проточек лабиринтного уплотнения выпускают в полость расширения также двумя противоположно направленными тангенциальными потоками.
10. Способ по п.9, отличающийся тем, что в качестве рабочего тела используют низкокипящее вещество, для испарения которого используют теплоту водной или/и воздушной среды, геотермальную или/и теплоту солнечного излучения, теплоту, запасенную в аккумуляторе теплоты, бросовую теплоту энергоемких производств или/и части энергии, вырабатываемой ТМ-двигателем, теплоту, вырабатываемую в генераторе теплоты любого типа, работающего за счет части энергии ТМ-двигателя, с использованием или без использования добавочной коммерческой теплоты, функцию теплоприемника выполняет «морозный» воздух, водная среда, холод верхних слоев атмосферы, или холодильник любого типа, работающий за счет теплоты отработавшего рабочего тела, скрытой теплоты рабочего тела, выделяющейся при конденсации, и неиспользованной теплоты сгоревшего топлива в ТМ-двигателе, в котором в качестве рабочего тела используют воду.
11. Способ преобразования тепловой энергии в механическую работу, отличающийся тем, что при работе двигателя без впуска свежего пара, без конденсации отработавшего пара, и без впрыска в каждом цикле в объем сжатия цилиндра конденсата рабочего тела, впрыск конденсата в объем сжатия производят периодически с помощью системы автоматического слежения за утечками пара.
12. Регенеративный тепломеханический двигатель, содержащий средства формирования рабочего тела, средства преобразования энергии рабочего тела в поступательное движение поршня, и во вращательное движение вала съема мощности, средства регенерации теплоты рабочего тела не преобразованной в цикле в работу (Q2), средства регенерации неиспользованной теплоты продуктов сгорания топлива, и средства регенерации теплоты излучающих агрегатов, отличающийся тем, что каждая рабочая камера цилиндра снабжена одной, или несколькими оребренными снаружи камерами, являющимися частью объема камер сжатия цилиндра (ВКС), вынесенными в зону потока греющей среды и сообщающимися через впускной клапан с ресивером свежего пара,
13. Тепломеханический двигатель по п.12, отличающийся тем, что он снабжен воздушным компрессором, воздушным ресивером, воздушной вихревой трубой (ВВТ), подключенной по входу к ресиверу, а по холодному» выходу к полости охладителя конденсата (ОК), сообщающейся с полостью внешнего кожуха двигателя, змеевик ОК по входу подключен к конденсатному насосу низкого давления, по выходу соединен с системой охлаждения уплотнительных манжет поршневого штока и стержней клапанов, а через устройство управления впрыском охлажденного конденсата с форсунками впрыска конденсата в полость сжатия цилиндра.
14. Тепломеханический двигатель по п.13, отличающийся тем, что он снабжен газовой вихревой трубой, вход которой подключен к выходу внутреннего кожуха двигателя, "холодный" выход ГВТ соединен с окружающей средой, а "горячий" соединен с входом нагнетателя газовоздушной смеси в камеру сгорания парогенератора.
15. Тепломеханический двигатель по п.14, отличающийся тем, что ресивер свежего пара снабжен наружными ребрами, и заполнен пористым телом, аккумулирующим теплоту от сжатия рабочего тела в процессе торможения транспорта двигателем, пористое тело выполняет также функцию катализатора реакции диссоциации молекул воды.
16. Тепломеханический двигатель по п.15, отличающийся тем, что в камере сгорания (КС), ресивере свежего пара и ВКС установлены усилители диссоциации - искровые свечи электронной системы, формирующей высоковольтный разряд, содержащий емкостную и индуктивную составляющую энергии искры.
17. Тепломеханический двигатель по п.16, отличающийся тем, что в нем, уплотнение поршневого штока и стержней клапанов, выполнено из двух манжет, установленных последовательно с зазором, включенным в поток охлажденного конденсата рабочего тела.
18. Тепломеханический двигатель по п.17, отличающийся тем, что он снабжен кондиционером смесительного типа, соединенным через автоматически управляемые клапаны с «холодным» и «горячим» выходами воздушной вихревой трубы.
19. Тепломеханический двигатель по п.17, отличающийся тем, что он снабжен тепловым насосом-регенератором теплоты Qскр, выделяющейся при конденсации пара.
20. Тепломеханический двигатель по п.18, отличающийся тем, что в качестве источника теплоты в нем используют высокотемпературную теплоту биогаза, получаемого из древесных отходов, при этом ТМ-двигатель выполняет функцию охладителя биогаза, заменяя в конструкции биогазогенератора громоздкую систему охлаждения, охлажденный биогаз может использоваться в ТМ-двигателе или в других целях.