МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Полезная модель относится к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания лопастного типа с вращающимся ротором.
Известен роторный двигатель внутреннего сгорания (патент США US 2003047158), состоящий из корпуса, смещенного относительно оси вращения ротора. Лопатки присоединены к ротору шарнирно и создают отдельные камеры в двигателе. Всасывание, сжатие, рабочий ход и выхлоп осуществляются за 720 градусов поворота ротора двигателя. Каждая камера обладает свечей зажигания и клапанами впуска и выпуска, которые позволяют всасывать свежую смесь и удалять отработавшие газы. Недостатком двигателя является низкая мощность двигателя, поскольку один рабочий ход совершается за 720 градусов поворота ротора. Кроме того, сжатие и расширение рабочего тела происходит в одинаковых объемах, что не позволяет обеспечить полное расширение в процессе рабочего хода и дополнительно снижает мощность двигателя.
Известен роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания (патент РФ №2589882). Двигатель состоит из корпуса, внутри корпуса размещен ротор с пазами, в которых помещены лопасти. Двигатель имеет пульсирующую систему впрыска топлива, зону сжатия горючей смеси, зажигание горючей смеси производят от свечи, находящейся в полости сжатия, и далее следует зона расширения и зона выхлопа. Достоинством двигателя является быстроходность. Двигатель за один оборот ротора совершает четыре рабочих хода, что увеличивает его мощность.
Недостатком данного двигателя является низкая надежность двигателя, поскольку силовое взаимодействие между лопастями и ротором происходит в зоне сгорания топлива. Это приведет к быстрому выходу двигателя из строя.
За прототип принят быстроходный двигатель (патент на полезную модель РФ№187136). Быстроходный двигатель состоит из корпуса с полостью, в которую помещен ротор, снабженный радиальными прорезями с размещенными в них направляющими элементами и пластинами/образующими рабочие камеры переменного объема, сообщающиеся с камерой сгорания. Быстроходный двигатель содержит двигательную часть, компрессорные части и направляющие части, которые разделены между собой стенками и имеют общую пластину.
Недостатком прототипа является низкая мощность.
Задачей настоящей полезной модели является создание двигателя, обладающего большой мощностью.
Поставленная задача решается тем, что многоступенчатый двигатель, состоит из корпуса, камеры сгорания, ротора, снабженного радиальными прорезями, с размещенными в них пластинами, которые образуют рабочие камеры переменного объема. Кроме того, двигатель содержит двигательную часть, компрессорные части, также направляющие части, в которые помещены направляющие элементы. Причем, двигательная часть, компрессорные части, также направляющие части разделены между собой стенками. Кроме того, двигательная часть содержит двигательные ступени, снабженные рабочими камерами, в которых находится рабочее тело различных параметров. Причем двигательные ступени соединены между собой, кроме того, вход в двигательную ступень, в которой самая высокая величина давления рабочего тела соединен с выходом рабочего тела из камеры сгорания. Также выход из ступени двигательной части, в которой самая низкая величина давления рабочего тела соединен с атмосферой. Кроме того, в той двигательной ступени, в которой самое высокое давление рабочего тела, суммарный объем рабочих камер меньше, чем суммарный объем рабочих камер в каждой двигательной ступени с более низким давлением рабочего тела. Кроме того, компрессорные части также содержат компрессорные ступени снабженные рабочими камерами, в которых находится воздух различных величин давления. Причем компрессорные ступени соединены между собой, также выход из той компрессорной ступени, в которой самая высокая величина давления воздуха, соединен с входом в камеру сгорания. Также вход в компрессорную ступень, в которой самые низкие величины давления воздуха, соединен с атмосферой. Кроме того, в той компрессорной ступени, в которой самое высокое давление воздуха, суммарный объем рабочих камер в ступени меньше, чем суммарный объем рабочих камер каждой ступени с более низким давлением воздуха в компрессорной части. Причем число двигательных ступеней также число компрессорных ступеней не имеет ограничений в большую сторону. Также двигательная часть разделена стенками на три части. Причем в центре размещена двигательная ступень высокого давления рабочего тела, вход в которую соединен с выходом рабочего тела из камеры сгорания. Кроме того, ступень низкого давления двигательной части также разбита на две одинаковые части, которые размещены по краям ступени высокого давления. Причем выхлопной патрубок ступени высокого давления также разделен на две части, которые соединены с входом в двигательные ступени низкого давления. Кроме того, выход из каждой двигательной ступени низкого давления соединен с атмосферой. Кроме того, каждая компрессорная часть разделена стенкой на компрессорную ступень низкого давления воздуха, также на компрессорную ступень высокого давления воздуха. Причем вход воздуха в компрессорную ступень низкого давления соединен с атмосферным воздухом, выход из компрессорной ступени низкого давления воздуха соединен с входом в компрессорную ступень высокого давления. Кроме того, выход воздуха из ступени высокого давления компрессорных частей соединен с входом в камеру сгорания. Также количество компрессорных ступеней в двигателе больше, чем количество двигательных ступеней. Кроме того, двигатель состоит из нескольких корпусов, в каждом из которых размещены, как двигательные части с двигательными ступенями, так и компрессорные части с компрессорными ступенями. Кроме того, двигательные ступени каждого корпуса соединены с другими корпусами трубопроводами, содержащими рабочее тело. Причем компрессорные ступени каждого корпуса также соединены с другими корпусам трубопроводами, содержащими сжатый воздух. Кроме того, корпус, в котором размещена ступень высокого давления двигательной части, соединен на входе в данную ступень с камерой сгорания. Причем по краям данной двигательной части размещены ступени низкого давления компрессорной части, которые соединены на входе в ступень с атмосферой. Также между корпусами на трубопроводах, соединяющих компрессорные ступени, размещены охладители воздуха.
На фиг. 1 представлен многоступенчатый двигатель.
На фиг. 2 представлена двигательная ступень высокого давления.
На фиг. 3 показана направляющая часть двигателя.
На фиг. 4 показан многоступенчатый двигатель, состоящий из нескольких корпусов.
Многоступенчатый двигатель на фиг. 1 состоит из двигательной части, которая включает ступень высокого давления 1, по бокам которой размещены одинаковые ступени низкого давления 2. В каждую ступень высокого давления двигательной части поступает рабочее тело из камеры сгорания по стрелке 3, выход рабочего тела из двигательной ступени высокого давления соединен с входом в каждую ступень низкого давления двигательной части по стрелке 4. Выход рабочего тела из ступеней низкого давления соединен с атмосферой, стрелка 5. Сплошной линией обозначены стрелки рабочего тела, штриховой линией обозначены стрелки воздуха. За пределами двигательной части в осевом направлении размещены компрессорные части, которые состоят из ступени низкого давления 6 и ступени высокого давления 7. В ступень низкого давления компрессорных частей поступает воздух из атмосферы, стрелка 8, выход из данной ступени соединен с входом в ступень высокого давления по стрелке 9. Выход из ступени высокого давления компрессора в каждой компрессорной части соединен с камерой сгорания, стрелка 10. За пределами компрессорных частей в осевом направлении размещены направляющие части 11.
На фиг. 2 представлена двигательная ступень высокого давления многоступенчатого двигателя. Подвод воздуха из компрессорных ступеней высокого давления осуществляется в камеру сгорания 12, через ресивер 13 по стрелке А1 в рабочие камеры 14, которые образованы пластинами 15 и размещены в роторе 16. Выхлопной патрубок 17 выполнен раздвоенным и по стрелкам Б1 рабочее тело поступает в ступени низкого давления, которые размещены по краям ступени высокого давления. Для предотвращения утечек в роторе размещены уплотняющие элементы 18. Направление вращения ротора обозначено стрелкой С.
На фиг. 3 показана направляющая часть двигателя. Направляющие части размещены у боковых стенок двигателя, и именно в направляющих частях осуществляется контакт ротора с пластинами посредством направляющих элементов 19. В боковых стенках двигателя выполнена выточка 20, в которой размещен башмак 21, закрепленный на шарнире 22. Шарнир закреплен на каждой пластине, выточка выполняет функции копира в данном двигателе. Направление вращения ротора обозначено стрелкой С.
На фиг. 4 показан многоступенчатый двигатель, состоящий из нескольких корпусов. Корпуса соединены между собой трубопроводами, по которым перемещают рабочее тело (рабочее тело обозначено сплошными линиями) и воздух, который обозначен штриховой линией. Кроме того, в корпусе, где размещена двигательная ступень высокого давления, и которая по рабочему телу соединена на входе с камерой сгорания, по краям данной двигательной части размещены ступени низкого давления компрессорной части, соединенные на входе с атмосферой. Также между корпусами на трубопроводах, соединяющих в корпусах ступени по воздуху, размещены охладители воздуха.
При работе многоступенчатого двигателя на фиг. 1, 2 воздух из атмосферы поступает в ступень низкого давления 6 компрессора по стрелке 8 и после сжатия, направляется в ступень высокого давления 7 компрессорной части двигателя по стрелке 9. Далее сжатый воздух поступает в камеру сгорания по стрелке 10, из камеры сгорания рабочее тело поступает в ступень высокого давления 1 двигательной части данного двигателя по стрелке 3. После расширения в ступени высокого давления рабочее тело направляется в две одинаковые ступени низкого давления 2 рабочего тела по стрелке 4. Эти ступени размещены по краям ступени высокого давления, далее из ступеней низкого давления следует выхлоп в атмосферу по стрелкам 5. Воздух на стрелках обозначен штриховой линией, рабочее тело обозначено сплошной линией. Применение двух ступеней, как на сжатие воздуха, так и на расширение рабочего тела позволяет увеличить мощность двигателя. Контакт между пластинами и ротором происходит в направляющей части двигателя (фиг. 3). Поскольку направляющая часть размещена у боковых стенок двигателя, это упрощает смазку и повышает надежность двигателя. На фиг. 4 показано размещение двигателя в нескольких корпусах, что позволяет увеличить число ступеней расширения и ступеней сжатия, это значительно увеличивает мощность двигателя. Охладители воздуха позволяют уменьшить работу сжатия в компрессорах, и дополнительно увеличить мощность многоступенчатого двигателя.