ВРАЩАТЕЛЬНО-ТОЛКАТЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
ROTARY-PUSHER ICE

Изобретение относится к машиностроению, двигателестроению и теплоэнергетике, а именно к вращательно-толкательным двигателям внутреннего сгорания роторно-поршневого типа, работающим на разных химических и биологических топливах.
Известны двигатели-аналоги:
RU п. №2084639 С1, 19.05.1994 г. Роторный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус с выемками, ротор в виде полого параболоида, по центру полости корпуса, вершиной навешенный на вертикальную ось. Ротор имеет основание в форме кольца с гнездами, в которые подвижно установлены вытеснительные шары, выполняющие функции поршней. Многопоршневой двигатель, с большим до нескольких метров радиусом вращения, обладает большим плечом момента силы и большой механической выгодой.
К недостаткам двигателя относится не эффективная форма рабочих поверхностей поршней, которая создает внутренние, собственные потери тепловой энергии. Не регулируемый, большой объем рабочих камер уменьшает компрессию.
RU п. №2086785 C1, 30.09.1994 г. Вращательный двигатель внутреннего сгорания с большим радиусом вращения содержит ротор-ворот в виде вертикального кабестана. Ротор, со смещенным центром инерции вниз, от точки его опоры, верхней, центральной частью навешен на вертикальную ось. Спицы в виде рычагов, составляющие ротор, на внешних концах содержат передвигающиеся поршни-каретки, которые взаимодействуют с технологическими машинами подготовки компонента топлива и с камерами сгорания составляющими корпус. Может быть изготовленным разного, большого и маленького размера. К недостаткам двигателя относится: не эффективная форма поршней в виде шара, создает не рациональную, рабочую площадь поверхности, вызывает внутренние потери энергии рабочего тела и перерасход топлива. Не регулируемые, обладающие большим объемом пространства, камеры сгорания создают пониженную компрессию.
RU п. №2379529 С2, 02.08.2007 г. Универсальная силовая установка, включающая роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, с большим радиусом вращения, со многими поршнями, расположенными по внешней окружности ротора и большое, горизонтально расположенное, ведущее колесо. Ведущее колесо через ведомые колеса передает вращательный момент нескольким потребителям механической энергии одновременно.
К недостаткам двигателя, используемого в силовой установке, относится отсутствие механизмов регулирования объема пространства рабочих камер и регулирования времени продолжительности рабочих циклов. Не рациональная геометрическая форма рабочих поверхностей поршней вызывает пониженную компрессию.
Наиболее близким к изобретению является RU п. №2172850 С2, F02B 53/00, 28.09.1999 г. Двигатель внутреннего сгорания вращательно-толкательного действия с большим радиусом вращения. Многопоршневой и многокамерный двигатель, содержащий корпус, ротор и толкательные сферические поршни, установленные на концы рычагов, в виде спиц, составляющих ротор. Центр инерции ротора смещен вниз, от точки опоры его на вертикальную ось. Обладает большой инерционностью. Поршни ротора совершают относительное, нутационно-колебательное движение, альтернативное планетарному движению ротора современного роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания. Вектора центростремительной и центробежной сил; действующих на поршни, направлены под углом, вверх вдоль вертикальной оси. Противоположно силам гравитации.
Все указанные аналоги имеют общие достоинства, в них отсутствует кривошипно-шатунный механизм и планетарное движение ротора. Однако указанные аналоги, а также более близкий прототип двигателя внутреннего сгорания вращательно-толкательного действия, см. RU п. 2172850 С2, имеют общий недостаток - не достаточно эффективная поверхность сфер, той части поршней, которая взаимодействует с газами высокого давления, сгораемого рабочего тела. Не оказывает максимального, полного сопротивления, поэтому энергия топлива используется не достаточно эффективно. Отсутствие механизмов регулирования объема пространства рабочих камер и регулирования времени продолжительности рабочих циклов.
Цель изобретения.
Создание энергосберегающего, повышающего экологическую безопасность, мощного, с хорошей динамикой, обладающего, за счет большого радиуса вращения и более эффективного использования тепловой энергии, большой вращательной силой, двигателя внутреннего сгорания новой принципиальной схемы, с длительными по времени, рабочими циклами и большими ходами поршней, предназначенного для широкого разностороннего применения. Может быть изготовленным в двух вариантах. Скоростного, обладающего большей скоростью вращения и двигатель, создающий супербольшой, вращательный момент, с оптимальной, невысокой скоростью вращения, предназначенный для широкого, разностороннего, применения.
Достижение поставленной цели осуществляется следующими средствами:
1. Для создания двигателя внутреннего сгорания новой принципиальной схемы отказываемся от кривошипно-шатунного механизма, создающего вращение, современного двигателя внутреннего сгорания и используем для преобразования поступательного движения поршня во вращательное движение ротора рычаг, создающий момент силы. Чем больше плечо рычагов, спиц, составляющих радиус ротора, тем больший создается вращательный момент. Используя рычаг, в виде спиц, ротора, используем выгодный способ преобразования прикладываемой к поршням силы в значительно большую вращающую силу. Меньшая прикладываемая к поршням сила будет преодолевать значительно большую силу сопротивления потребителя энергии. Применение большого плеча рычага для создания момента силы в двигателе внутреннего сгорания, новой принципиальной схемы, вызовет эффективность освоения тепловой энергии. Рациональное потребление топлива, вызовет энергосбережение и значительно меньший, в сравнении с современными двигателями, выброс продуктов сгорания. Разработка и внедрение данного изобретения значительно снизит окружающий нас шум.
2. Отказываемся от малоэффективного, планетарного движения ротора современного роторно-поршневого двигателя и переходим к созданию роторных двигателей вращательно-толкательного действия с относительным, нутационно-колебательным движением, только спутников, ротора, его поршней, которые, движутся неразлучно, рядом с ротором и совершают значительно большее, сложное движение, не нарушая сбалансированной динамики ротора. Дополнительно к энергии топлива создают маховой, инерционный импульс тела поршней, передаваемый телу ротора.
3. Для создания супербольшой вращающей силы, при необходимости создания более мощного двигателя, увеличиваем длину спиц до нескольких сот сантиметров и увеличиваем количество рабочих циклов за один оборот вращения ротора, которое будет равно произведению числа поршней на количество образуемых камер сгорания.
4. Для повышения компрессии, для увеличения времени продолжительности рабочего цикла, для увеличения длины рабочего хода поршня и для более эффективного и рационального использования тепловой энергии топлива, а также для повышения динамических качеств двигателя устанавливаем на него комплекс механизмов образования переменных поверхностей, полостей камер сгорания минимального объема. Комплекс включает в себя вращательно-распределительные механизмы, установленные на ротор и толкательно-исполнительные механизмы составляющие корпус.
5. Для создания двигателя супербольшой мощности с оптимальной небольшой скоростью вращения, для повышения его компрессии, на двигатель устанавливаем воздухозаборник и компрессорные с поршневыми элементами нагнетатели, составляющими вместе топливно-технологическую установку, в которых будет производиться параллельное сжатие воздуха, что позволяет двигателю работать на разных химических и биологических топливах.
6. Для более рационального использования тепловой энергии топлива сферическим поршням придаем новую, более рациональную геометрическую форму с большей и более эффективной рабочей поверхностью, миделевого сечения полусферы или части сферы. Радиус внешней поверхности части сферы соотносителен, кратный радиусу полости корпуса.
7. Для повышения вращательной инерционности, за счет уменьшения трения путем снижения гравитационной зависимости, и уменьшения отрицательных центробежных сил действующих на поршни, ротору двигателя придана новая геометрическая форма, параболоида или приближенная к параболоиду, при которой центр тяжести ротора смещен вниз от точки опоры его на вертикальную ось.
8. Создаем двигатели 2-х вариантов:
1) - Двигатель, первого варианта, скоростного вращения содержит комплекс вращательно-распределительных и толкательно-исполнительных механизмов, образующих переменные камеры сгорания минимального объема, увеличивающих продолжительность рабочих циклов и увеличивающих длину рабочего хода поршней. Корпус содержит, симметрично замкнутый вокруг вертикальной оси, кольцевой канал, с пазами и задвижками-планками толкательно-исполнительных механизмов. Сечение канала кратно сечению поршней. Внешний радиус поршней кратный радиусу кольцевого канала и полости ротора. Ротор содержит поршни или лопасти, имеющие форму полусферы или части сферы миделевого сечения, и комплекс вращательно-распределительных механизмов образования камер сгорания, воздухозаборное, нагнетательное колесо. Период времени рабочего цикла соответствует периоду времени взаимодействия толкателя с бабкой задвижки-планки. Для работы в условиях отсутствия атмосферы двигатель комплектуется расходным баком компонента топлива.
2) - Двигатель, второго варианта, большой мощности, с поршнями в виде миделевого сечения сферы или полусферы, совершающими относительное, нутационно-колебательное движение, с оптимальной, невысокой скоростью вращения, содержит комплекс вращательно-распределительных и толкательно-испонительных механизмов образования переменных камер сгорания, увеличивающих продолжительность времени действия рабочего цикла. Увеличивающих за счет продолжительности времени, длину дуги рабочего хода поршней и радиальный угол поворота, ротора. Период времени рабочего цикла соответствует периоду взаимодействия толкателя с бабкой задвижки - планки. Корпус, внутри полости, содержит симметрично расположенный вокруг вертикальной оси канал, меньшего сечения, симметрично разделенный выемками с пазами и установленными в них задвижками-планками толкательно-исполнительных механизмов.
Для повышения компрессии и многократного увеличения степени сжатия воздуха, окислителя (компонента топлива), поступающего с воздухозаборника, снижения отрицательного влияния центробежных сил в полостях спиц, установлены компрессорные, с поршневыми элементами, нагнетатели, приводимые в действие поршнями двигателя, через кареточные устройства, составляющих вместе технологические машины. Увеличен диаметр внутренней цилиндрической полости рычага - спицы ротора и соответственно диаметр поршня компрессора. Создастся многократная разница диаметров цилиндра компрессора и воздушного, соплового канала спицы.
9. Для устранения залпового рабочего такта, все толкательные поршни многопоршневого двигателя, по фазе переменного, функционального действия, чередуясь через один поршень, делятся на две или более группы. Одна группа взаимодействует с раскаленными газами топливной смеси, получая толчковый импульс от взаимодействия газов с образующими камеру, глухими задвижками. Другая группа или группы поршней в этот момент находятся в состоянии потенциальной, инерционной энергии. Затем группы поршней, перемещаясь по каналу (первого варианта двигателя) или канальной дорожке (второго варианта), меняются функциями, переходят в другие, переменные фазы взаимодействия с корпусом. Поршни, после получения резкого толчка, вытолкнутые давлением вспыхнувших и раскаленных до высокой температуры газов топливной смеси, взаимодействуя с поверхностями камеры сгорания, составляющими корпус, и спицами совершают поступательное движение вперед, по замкнутому кольцевому каналу или канальной дорожке.
10. Для обеспечения возможности работы в условиях отсутствия атмосферы на двигатель устанавливается расходный бак для кислорода.
11. Для преобразования скорости вращательного движения и передачи механической энергии одному или нескольким потребителям механической энергии к двигателю подключается большое ведущее колесо снизу или сверху ротора, или два ведущих колеса, установленные снизу и сверху.
12. Возможность установки разных движителей сверху или снизу ротора.
13. Используя новую, принципиальную схему двигателя и большое плечо рычага, для создания момента, можем создать по упрощенной схеме поршневую машину, работающую без сжигания топлива, за счет перепада давлений перед поршнем и после поршня сжатого воздуха, газа, пара или напора воды.
Сущность изобретения.
Вращательно-толкательный двигатель внутреннего сгорания включает в себя корпус, ротор, составленный из рычагов в виде спиц, выполненный с центром инерции, смещенным вниз от точки его опоры.
Двигатель отличается тем, что
толкательные, сферические поршни или лопасти, установленные на концы рычагов, составляющих спицы ротора, установленного на вертикальную ось, имеют форму полусферы или части сферы миделевого сечения, вогнутой стороной сечения они обращены к задвижкам камер сгорания.
Поршни или лопасти, через рабочее тело, взаимодействуют с переменными поверхностями камер сгорания минимального объема, образуемыми комплексом вращательно-распределительных механизмов, включающих вращательные толкатели с колесами, и толкательно-исполнительных механизмов, включающих пазы кольцевого канала или канала с выемками корпуса, в которые установлены задвижки-планки с бабками.
Толкатели с колесами установлены на роторе. Задвижки-планки с бабками расположены в пазах кольцевого канала или канала с выемками корпуса.
Поршни или лопасти совершают по дугообразным линиям хода рабочих циклов. Период времени цикла соответствует периоду времени взаимодействия толкателя вращательно-распределительного механизма с бабкой, задвижки-планки, толкательно-исполнительного механизма.
Миделевое сечение поршней или лопастей есть наибольшее по площади и более эффективное сечение, составленное плоскостью, перпендикулярной направлению движения, для взаимодействия с рабочим телом.
Комплекс создания переменных камер сгорания включает в себя вращательно-распределительные механизмы, расположенные на роторе, которые включают в себя вращательные толкатели и их роликовые колеса, и толкательно-исполнительные механизмы, расположенные на корпусе двигателя, которые состоят из задвижек-планок, установленных в пазы, пересекающие кольцевой канал или выемку канала, и бабок установленных сверху задвижек. Бабки, подвижно установленные в пазы корпуса, при вращении ротора, совмещаясь, взаимодействуют с колесами его толкателей и передвигают задвижку, перекрывая канал или выемку.
Сферические поршни или лопасти ротора, навешенного на вертикальную ось, установлены на концы рычагов, составляющих спицы, и как его спутники движутся вместе с ротором.
Механизмы комплекса, образующие переменные поверхности камер сгорания, минимального объема, регулируют продолжительность времени действия на поршни высокого давления, раскаленных газов, рабочего тела, за счет увеличения длины, дуги, хода рабочих циклов, увеличивают угол поворота ротора. Период времени рабочего цикла соответствует периоду времени взаимодействия толкателя с бабкой задвижки-планки.
Двигатель будет создавать момент силы, времени, действующей на спицу для создания вращения, который будет равен произведению силы тепловой энергии на площадь поршня на длину спицы и на время продолжительности действия рабочего хода. За больший промежуток времени действия тепловой энергии поршень совершает гораздо большую полезную работу, поворачивает спицу на большее расстояние и разворачивает ротор на больший угол.
Поршни или лопасти, получив импульс толчкового движения в образованной, переменными поверхностями, камере сгорания, совершают круговое движение в первом скоростном варианте исполнения двигателя по каналу корпуса, а во втором варианте по каналу в виде канавки с симметрично расположенными выемками.
Сечение каналов и выемок кратно поршням или лопастям. Поршни или лопасти, подвижно установленные на концах спиц, совершая длинные по дугообразным линиям и продолжительные по интервалам времени хода рабочих циклов, перемещают вокруг оси вращения рычаги-спицы, составляющие, в обеих вариантах, ротор-ворот в виде вертикального кабестана.
В виду создания в данном универсальном, вращательно-толкательном двигателе внутреннего сгорания более длительных, по продолжительности времени, рабочих циклов и преодоления, при рабочем цикле, поршнями большего расстояния, составляющего длину хода, для технологического анализа, происходящих процессов, рабочего цикла, вводим новое, более короткое измерение мгновенных интервалов времени.
Новые, локальные, мгновенные интервалы времени, кратные минутам и секундам, назовем мигами и алками. Один миг составляет 1/60 часть секунды. Одна алка составляет 1/60 часть мига. Одна секунда равна 3600 алкам.
Зная заданное число оборотов вращения ротора и его поршней или лопастей в одну минуту, определяем скорость движения их в сантиметрах в одну секунду, в один миг и, если необходимо, в одну алку. По скорости движения поршней мы можем определить за какое локальное время, мгновенных интервалов, измеряемых в мигах или алках, поршни преодолевают длину дуги, локального участка окружности или угол поворота ротора. Имея такие исходные данные, для разработки и конструирования нового двигателя, можно, более быстрее и точнее, достичь определенных результатов, высококачественной динамики каждого, разного в диаметре двигателя, с разной скоростью вращения.
Вращательно-толкательный двигатель данного изобретения обладает следующими новыми, динамическими качествами:
1. Создает вращательный момент силы времени, который будет равен произведению силы (давления) тепловой энергии на площадь поршня, на длину рычагов-спиц, на время продолжительности действия тепловой энергии на поршни (время длительности рабочего цикла) и на количество рабочих циклов совершаемых за один оборот вращения ротора.
2. Создает импульс силы времени тела (поршней), равный произведению масс поршней на скорость их передвижения, на время продолжительности действия импульса тела, на длину рычагов-спиц, на количество рабочих циклов, совершаемых за один оборот.
3. В варианте исполнения мощного или сверх мощного двигателя, в котором происходит относительное нутационно-колебательное движение поршней создается маховой импульс масс поршней, переходящий в инерционный импульс. Маховой инерционный импульс создает дополнительный момент вращения ротора, равный произведению массы на ускорение, на длину спицы, на количество рабочих циклов, совершаемых за один оборот вращения ротора.
Простым примером создания такого импульса является вращение балерины, опираясь на пальцы одной ноги. Второй ногой, составляющей подвижную часть массы тела, она делает резкое движение коленом, с разворотом вокруг оси, обходя ее. Таким быстрым, ускоренным движением маленькой массы, имеющей гибкую связь с основной большой массой, создается импульс силы на основную массу. Основная масса под действием этого импульса силы, созданного зависимой, малой массой, находящейся в гибкой пространственной связи с основной большой массой, приходит в движение, без участия других внешних сил.
4. За счет установки на двигатель комплекса механизмов образования переменных камер сгорания, минимального объема, значительно увеличивается длина хода поршня, за счет полного сгорания топлива в камере, увеличивается продолжительность рабочих циклов, увеличивается время длительности действия вращающего момента силы и импульса тела. Период времени длительности рабочего цикла соответствует периоду времени взаимодействия колеса толкателя вращательно-распределительного механизма с бабкой задвижки-планки вращательно-исполнительного механизма.
Поэтому, для определения длительности такого быстрого и значимого интервала времени, происходящего динамического процесса на локальных участках окружности движения поршней, следует применять новые, пропорциональные интервалам истинного времени, короткие интервалы времени миги и алки.
5. Для повышения инерционности, за счет уменьшения трения вызываемого гравитационной силой, для уменьшения центробежной силы, действующей на поршни, для уменьшения скорости движения и изменения направления вектора центробежных сил, центр инерции ротора опускаем вниз от центра его вращения. Для этого ротору придана новая геометрическая форма в виде контура параболоида или другая приближенная к параболоиду.
Поршни, сохраняя длину связи, расстояние от центра вращения до центров поршней, приближены к вертикальной оси. Принята, ассиметричная относительно горизонтальной оси и симметричная относительно вертикальной оси, форма ротора. При вращении ротора и сложном движении его спутников поршней, на поршни будет действовать центробежная сила, стремящаяся переместить их из асимметрии в плоскость полей динамической симметрии.
Поэтому при вращении ротора вектор центростремительной силы будет направлен к точке опоры (центру вращения), а вектор центробежной силы будет направлен под углом меньшим 90 градусов, относительно вертикальной оси, вверх, к плоскости движения поршней в поле динамической симметрии. Состояние движения, когда центр вращения вектора центростремительной и центробежной сил находится в одной плоскости, в плоскости поля динамической симметрии.
Сместив центр инерции вниз, ниже точки опоры и центра вращения, заранее деформируем поле динамической симметрии. Придаем ему условия динамической упругости. Результирующий вектор центростремительной и центробежной сил будет направлен вверх против гравитации. Сила, противодействующая гравитации, создается в момент, когда вращающееся тело (для примера), подвешенное на оси, совершает движение по разворачивающейся, коноидной спирали, вверх, в плоскость, где находится центр вращения, в плоскость динамической симметрии поля. Состояние криволинейного движения, при котором ускорение свободного падения будет уравновешиваться поступательным ускорением. Поэтому трение в точке опоры уменьшается, за счет этого фактора повышается инерционность ротора. Создается более облегченное его вращение с большим моментом силы времени и уменьшенным сопротивлением трения.
Перечисленные качественные изменения прототипа позволят решить поставленную задачу. Осуществление изобретения изображено на фиг.1-14. Двигатель может быть исполнен в двух вариантах:
На фиг.1 показан вертикальный разрез двигателя. Общий вид 2-х вариантов. Ротор-ворот - 4 большого диаметра, в виде купола, остойчиво, с центром инерции, смещенным вниз, от точки вращательной опоры, навешен на вертикальную ось - 2, составляющую корпус.
На фиг.2 дан горизонтальный разрез двигателя, 1-го варианта, с большим плечом вращательного момента, скоростного исполнения, с повышенной скоростью вращательного движения, симметрично закольцованный, вокруг вертикальной оси, канал - 5 с пазами и задвижками - 13, не имеет выемок и другого сопротивления движению поршней - 9 или лопастей. Двигатель содержит воздухозаборный нагнетатель - 20 повышенной производительности. Расходный бак компонента топлива - 21. Найдет применение для привода движителей и других потребителей механической энергии.
На фиг.3 - вид сверху на двигатель 1 варианта, скоростного исполнения. На схеме показано расположение и взаимодействие толкателей - 10 вращательно-распределительных механизмов и бабок - 14 толкательно-исполнительных механизмов комплекса образования и обеспечения переменных камер сгорания минимального объема.
На фиг.4 показан горизонтальный разрез двигателя исполнения 2-го варианта, супербольшой мощности, с большим вращательным моментом и невысокой, оптимальной, скоростью вращения, содержащего компрессорные нагнетатели - 22 с поршневыми элементами. Корпус со стороны полости содержит симметрично закольцованный вокруг вертикальной оси канал - 5, с выемками - 6 и задвижками-планками - 13, пересекающими выемки канала. Данное исполнение двигателя, с параллельным сжатием воздуха, будет совершенно, для привода мощных силовых установок, движителей и нескольких потребителей механической энергии, одновременно.
На фиг.5 показан вид сверху на двигатель 2-го варианта исполнения, где показаны элементы комплекса, толкатели - 10 вращательно-распределительных механизмов и бабки - 14 толкательно-исполнительных механизмов. На схеме показано расположение на роторе звена внешних распределительных толкателей - 10, относительно каждого поршня - 9 ротора, расположение бабок - 14, задвижек-планок, установленных в пазы выемок корпуса и взаимодействующих с внешними, вращательными толкателями. Показано количественное соотношение поршней и толкателей к количеству камерных выемок с задвижками-планками. Одна группа поршней находится в выемках, их толкатели взаимодействуют с бабками задвижек. Другая группа поршней движется по канавке, перемещаясь от одной выемки к другой. Толкатели этой группы поршней временно не задействованы.
На фиг.6 показан фрагмент корпуса двигателя, в момент действия распределительного роликового колеса - 11, установленного на оси - 19, толкателя - 10 (см. фиг.7, 8), на бабку - 14 и задвижку-планку - 13, образования камер сгорания. Схема работы механизмов комплекса, образования переменных, дополнительных поверхностей камер сгорания, минимального объема, для варианта - 1 и варианта - 2 двигателей одинаковая.
На фиг.7 показан фрагмент корпуса, зафиксированного в момент, когда замкнутый, кольцевой канал - 5, или в другом случае, выемка - 6 канала открыты, глухая часть задвижки - 13 не задействована по назначению как поверхность камеры, поршень - 9 или лопасть проходит через отверстие - 17 полудиафрагменной части, кратной сферической форме поршня - 9.
На фиг.8 - фрагмент корпуса. Вертикальный разрез камерной выемки - 6, в момент, когда поршень - 9 или лопасть, совершая движение по каналу - 5, или в другом варианте устройства двигателя, по камерной выемке - 6, прошел, минул паз 12 с задвижкой - 13, вращательный толкатель - 10, установленный относительно этого поршня - 9, наезжает на бабку - 14 с задвижкой. Канал или камерная выемка перекрывается верхней, глухой частью задвижки - 13, создавая таким действием переменную поверхность камеры, минимального объема - 28 (см. фиг.9).
На фиг.9 показан фрагмент горизонтального разреза компрессорного нагнетателя - 22 с поршневым элементом - 27, с клапанами - 33, осью каретки - 29, составляющей поршень - 9 двигателя, и штоком - 31.
Компрессорный нагнетатель - 22 выполняет две функции: многократно повышает степень сжатия компонента топлива, воздуха, поступающего с воздухозаборника - 20, и создает буферное смягчение потенциальной энергии, центробежной силы, действующей на поршни - 9.
На фиг.10 показано: ротор - 4, обладающий большим вращательным моментом, соединен с двумя ведущими колесами преобразования скорости вращения и передачи механической энергии потребителям. Колесо - 37 установлено снизу, соединено с выходным цилиндрическим валом - 36 ротора. Колесо - 38 установлено сверху, соединено с центральной частью - 24 ротора - 4. Так же может быть установлено любое, только одно ведущее колесо. В зависимости от назначения двигателя вместо ведущих колес могут быть установлены движители.
На фиг.-11 показан вид с боку сферического поршня - 9 или лопасти, миделевого сечения, составляющего полусферу - 39.
На фиг.-12 показан вид сбоку сферического поршня - 9 или лопасти миделевого сечения - 41, составляющего часть сферы - 40.
На фиг.-13 показан вертикальный разрез, по продольной оси спицы - 7, сферического поршня - 9 или лопасти миделевого сечения, с отверстием - 32, для установки на спицу.
На фиг.-14 показан фрагмент первого, скоростного варианта двигателя, вертикального сечения поршня - 9 или лопасти, установленного на спицу - 7, составляющую ротор - 4, и расположенного в круговом канале - 5 корпуса - 1.
Вращательно-толкательный двигатель содержит (см. фиг.1, 2, 3, 4, 5, 10) корпус - 1, включающий в себя вертикальную ось - 2, с опорой вращения - 3, замкнутый по кругу полости канал - 5 (см. фиг.2, 14, первый вариант), или канал - 5 (см. фиг.4, 9, второй вариант), с симметрично расположенными выемками - 6 образования полостей камер сгорания. С внутренней стороны полости корпус содержит пазы - 12, (см. фиг.6), в которые сверху на возвратные пружины - 18, (см. фиг.-6, 7, 8) установлены толкательно-исполнительные механизмы, включающие задвижки-планки - 13, состоящие из двух частей верхней глухой и нижней - 16, с полуотверстием - 17. Сверху задвижек-планок над своим пазом в виде гнезда - 15 находятся бабки - 14. Корпус - 1 содержит топливные впускные каналы - 23, элементы зажигания - 25 и выхлопные отверстия - 26. (См. фиг.2, 4).
В полость корпуса - 1 (см. фиг.1, 10) на опору вращения - 3, вертикальной оси - 2, центральной цилиндрической частью - 24 вращательно установлен ротор - 4. Ротор имеет форму, приближенную к параболоиду, центр инерции ротора смещен вниз от точки его опоры - 3. Ротор - 4 цилиндрической частью - 24 соединен с выходным валом - 36. В зависимости от назначения двигателя выходной вал может быть подсоединен к цилиндрической части - 24 ротора сверху над его купольной частью. Ротор - 4 содержит, создателей момента вращения, рычаги в виде спиц - 7, на концы которых установлены сферические поршни - 9 или лопасти (см. фиг.2, 4, 7, 8, 9, 14), входящие в гнезда - 8 боковой поверхности ротора (см. фиг.2, 4, 7, 8, 8). Сверху, ротор - 4 содержит вращательно-распределительные механизмы образования переменных камер сгорания, включающие, симметрично расположенные относительно поршней - 9, вращательные толкатели - 10 (см. фиг.3, 5, 6). Снизу толкатели содержат подвижные колеса - 11, установленные на их оси - 19. Ротор - 4 сверху содержит нагнетательный воздухозаборник - 20. Во втором варианте ротор содержит воздухозаборник - 20 и компрессорные нагнетатели - 22 (см. фиг.4,9) создания высокого давления.
В предлагаемом техническом решении корпус - 1, см. фиг.2, 14, двигателя скоростного значения отличается тем, что содержит замкнутый, полый, кольцевой канал - 5, образованный поверхностями корпуса и ротора, по которому двигаются толкательные, сферические поршни - 9. В двигателе второго варианта, канал - 5, в виде канавки меньшего в диаметре сечения, (см. фиг.-4, 9) содержит выемки - 6. Двигатели обоих вариантов по кругу симметрично разделены пазами - 12 (см. фиг.-6). В пазы - 12, установлены задвижки-планки - 13 (см. фиг.-6, 7, 8). Задвижки-планки - 13 состоят из верхней глухой части (см. фиг.-6, 7, 8) и полу-диафрагменной, нижней - 16 части, имеющей (окно) полуотверстие - 17, кратное в сечении поршням сферической формы.
Корпус - 1 содержит, см. фиг.-1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, бабки - 14, установленные в гнезда - 15, над задвижками-планками - 13, впускные топливные каналы - 23, элементы зажигания - 25 и выхлопные отверстия - 26.
В центральной части корпуса - 1 содержится вертикальная ось - 2 с точкой опоры - 3, на которую (см. фиг.-1, 2, 4, 5, 10), остойчиво, с центром инерции, смещенным вниз, от точки опоры навешен ротор - 4. На центр инерции ротора действует сила сверху от точки вращательной опоры - 3.
Ротор-ворот - 4, сверху (см. фиг.-1, 2, 4, 5), радиально, по внешнему кругу, содержит свисающие над корпусом - 1 двигателя распределительные толкатели - 10, с роликовыми колесами - 11, см. фиг.6, 7, 8. При вращении ротора, толкатели с роликовыми колесами взаимодействуют с бабками - 14 задвижек - 13, установленных в пазы - 12 корпуса - 1, опирающимися на возвратные пружины - 18.
Ротор-ворот - 4, см. фиг.1, центральной цилиндрической частью - 24 опирается на подвижную опору - 3 оси - 2. Каркас ротора, ворота - 4 составляют преобразователи силы и преобразователи поступательного движения во вращательные рычаги в виде спиц - 7 (см. фиг.2, 4, 7, 8,), собранные в центральной части ротора в цилиндрическую, с сферическим верхом, опору - 24, соединенную с выходным цилиндрическим валом - 36 (см. фиг.-1, 10.). Сверху ротор-ворот - 4 содержит воздухозаборник - 20 (см. фиг.-4, 9), из которого через полости спиц - 7 подается воздух к компрессорным нагнетателям - 22, применяемым при исполнении мощного двигателя, второго варианта, обладающего супербольшим вращательным моментом и невысокой, оптимальной, скоростью вращения.
Полости рычагов-спиц - 7 (см. фиг.-4, 9) большого и маленького диаметра сообщаются, в механизме компрессорного нагнетателя - 22, через клапана - 33, поршня - 27. При движении поршней - 27 к оси ротора, клапана открываются, воздух поступает в камеру нагнетания. При перемещении поршней к периферии клапана - 33 закрываются. Воздух, сжатый поршнем - 27 большого диаметра, поступает через сопловые каналы - 34, спицы и сопловое отверстие - 35 поршня - каретки - 9 в образованную, рабочую камеру сгорания - 28. Сообщение соплового канала спицы - 34 и соплового отверстия - 35 поршня происходит при определенном местоположении поршня - 9, совмещающего действия каретки.
Поршни или лопасти - 9 ротора, совмещающие функции каретки, подвижно установленные на спицах - 7, передают возвратно-поступательное движение на поршни - 27 компрессорного нагнетателя - 22.
Двигатель, отличающийся тем, что поршням - 9 придана новая форма в виде полусферы - 39(см. фиг.9, 11) с большой рациональной площадью миделевого сечения - 41, для двигателя второго варианта. Или части сферы - 40 (см. фиг.12), для двигателя первого, скоростного варианта, у которой радиус горизонтальной дуги, контура внешней поверхности части сферы, взаимодействующей с корпусом двигателя, соотносителен радиусу полости корпуса - 1. Радиусы внешних контуров сечения полусферы и части сферы поршней или лопастей соотносительны радиусам канавок полости корпуса. На фигуре - 13 показан вертикальный разрез поршня, составляющего часть сферы миделевого сечения. На фиг.14 показан ротор - 4, на его спице - 7 установлен поршень - 9 двигателя скоростного исполнения.
Движители, другие потребители энергии или ведущее колесо силовой установки в зависимости от назначения и вида выполняемой работы могут быть подключены к выходному цилиндрическому валу - 36, снизу ротора двигателя, или при необходимости, сверху к центральной цилиндрической части - 24 ротора. Также при необходимости, потребители могут быть подключены одновременно сверху и снизу ротора.
Предлагаемое техническое решение может быть исполнено в двух видах, как двигатель, обладающий большим вращательным моментом, с большой скоростью вращения, см. фиг.-2, 3, и как мощный двигатель, см. фиг.-4, 5, обладающий супербольшим, вращательным моментом и оптимальной невысокой скоростью вращательного движения.
Корпус - 1 двигателя, см. фиг.-2, 3, обладающего повышенной скоростью вращения, для снижения внутренних собственных сил сопротивления, содержит замкнутый по кругу кольцевой канал - 2, составляемый поверхностями корпуса и ротора, на протяжении всего кольца, одинакового кратного поршням сечения.
Поршни - 9, в этом первом варианте исполнения двигателя, вместо поршней могут быть лопасти, установленные также на, создающие момент силы, рычаги в виде спиц - 7, составляющих ротор, или просто в гнезда ротора. Поршни беспрепятственно перемещаются по кольцевому каналу - 5 (см. фиг.14). Полый, не считая поршней, замкнутый по кругу, кольцевой канал - 5 движения поршней - 9 ротора - 4 симметрично делится на равные части пазами - 12 (см. фиг.6, 7, 8), в направляющие поверхности которых, опираясь на возвратные пружины - 18, установлены переменные задвижки-планки - 13, с бабками - 14, составляющими вместе толкательно-исполнительные механизмы. Задвижки-планки - 13 состоят из двух частей, верхней части, глухой, сплошной, составляющей переменную поверхность, минимального объема, рабочей камеры и нижней части - 16, (см. фиг.-6, 7, 8) полудиафрагменной формы, с полуотверстием - 17, кратным сечению сферических поршней, через которые они проходят, двигаясь по каналу.
Сверху задвижек-планок установлены бабки - 14. При вращении ротора на бабки накатывается роликовое колесо - 11 (см. фиг.6) толкателя - 10 вращательно-распределительных механизмов, установленных на ротор. Под действием толкателя бабка - 14 вместе с задвижкой-планкой - 13, скользя по пазу - 12, сжимая возвратную пружину - 18, верхней глухой частью перекрывает канал - 5, образуя при этом замкнутое пространство минимального объема камеры сгорания. Бабки - 14 толкательно-исполнительных механизмов имеют удлиненную, дугообразную форму.
Период времени, за который колесо толкателя катится по бабке, камера находится в рабочем закрытом состоянии; действие раскаленных, газообразных масс на поршни продолжается. Рабочий цикл удлиняется. Чем больше диаметр ротора двигателя, чем больше плечи рычагов (спиц) - 7, тем дуга движения поршня становится длиннее. Момент вращательной силы, создаваемый при этом, будет совершаться более длительно, и он будет прямо пропорционален времени действия рабочего цикла. Одновременно будет создаваться импульс тела и момент силы импульса тела, которые так же будут прямо пропорциональны длительности времени рабочего цикла.
На фиг.-4, 5 показана схема мощного двигателя, 2 варианта исполнения, с супербольшим моментом силы, с оптимальной, невысокой, скоростью вращательного движения, содержит комплекс вращательно-распределительных, толкательно-исполнительных механизмов и компрессорные нагнетатели - 22. Корпус - 1 данного решения содержит, симметрично закольцованный вокруг вертикальной оси, канал - 5, (см. фиг.4) в виде канавки, меньшего профильного сечения, по окружности канала расположены выемки - 6 образования камер сгорания, которые делят окружность закольцованной канавки-канала на равные части. Выемки - 6 содержат пазы - 12, в которые установлены задвижки-планки - 13. Ротор - 4 сверху, так же как в варианте первом, устройства двигателя, содержит распределительные толкатели - 10, взаимодействующие, при вращении ротора, с задвижками - 13.
Для создания ограниченного пространства камер сгорания минимального объема - 28 (см. фиг.9), выемки - 6 перекрываются переменными задвижками-планками - 13, установленными в пазы - 12. После вхождения поршня - 9 в выемку - 6, вращательный толкатель - 10, через бабку - 14, задвижку-планку - 13 перемещает ее вниз, сжимая возвратную пружину - 18, глухая часть задвижки перекрывает выемку - 6, а полудиафрагменная часть - 17 проваливается в паз. Такое взаимодействие происходит между каждым распределительным толкателем - 10 звена и каждой бабкой - 14 задвижек - 13.
В обоих вариантах устройства двигателя, (см. фиг.-2, 4, 3, 5), глухие задвижки - 13 являются, образующими поверхностями, минимального объема, камер сгорания, которые периодически, после прохождения поршнем - 9 или лопастью полуотверстия - 17, образованного в пазу - 12, канала - 5, одинакового сечения или, в другом варианте, в пазу - 12, расположенном в выемке - 6, после прохождения полуотверстия - 17, поршнем - 9, на бабку - 14, находящуюся над задвижкой, накатывается вращательный толкатель - 10, на оси - 19 которого вращательно установлено роликовое колесо - 11. Под действием толкателя - 10, бабка - 14 и задвижка-планка - 13 вместе с ее нижней частью - 16 перемещаются вниз вдоль направляющих поверхностей паза - 15 бабки - 14 и паза - 12 задвижки - 14. Происходит глухое перекрытие кольцевого канала - 5 (см. фиг.2) или, в другом варианте устройства, (см. фиг.4, 9) выемки - 6. Таким переменным, поочередным, взаимодействием вращательных толкателей - 10, установленных несколько позади поршней - 9, с бабками - 14 задвижек-планок - 13, установленных в пазы - 12, корпуса - 1 создаются пространства камер сгорания, минимального объема. После закрытия глухой задвижки - 13, после образования минимального объема камер - 28, (см. фиг.-2, 4) в камеру подается окислитель, затем через впрыскиватель - 23 подается топливо, создается искра, через элементы зажигания - 25, происходит термопроцесс, сгорания топлива с увеличением объема, раскаленных газов, поршни - 9, всей группы поршней данной рабочей фазы. Под действием резкого толчка возникшего высокого давления сгораемых газов поршни совершают поступательное движение вперед, по каналу, взаимодействуя с рычагами-спицами - 7, поворачивают ротор - 4 и выходной цилиндрический вал - 36.
Другая группа поршней, переходя в другую фазу, взаимодействуя с этими же задвижками, совершая поступательное движение по кривой орбите, продолжает поворачивать ротор.
Много суммированное, поступательное движение сферических поршней, по кривым орбитам приводит ротор во вращательное движение.
Продукты сгорания топлива, расширяясь, выводятся через выхлопные отверстия - 26. Возвратная пружина - 18, находящаяся в гнезде - 15, возвращает задвижку-планку - 13 в первоначальное положение. Глухая задвижка-планка поднимается вверх по пазу тела корпуса, нижняя часть - 16 задвижки, полудиафрагменной формы, с полу-отверстием - 17 создает открытое сообщающееся пространство кольцевого канала - 5. Такая регулировка переменного взаимодействия происходит упорядоченно, последовательно каждым, вращательным толкателем - 10, ротора - 4, с каждой бабкой - 14 и каждой задвижкой - 13, корпуса - 1. Задвижек, образующих камеры сгорания, по количеству меньше поршней, поэтому работа поршней производится группами, чередуясь через один поршень.
Механизм компрессорных нагнетателей - 22, (см. фиг.4, 9), имеет двойное, функциональное значение:
1. Повышение степени сжатия топливного окислителя;
2. Буферное смягчение, действия центробежной, инерционной силы на поршни.
При движении сферического поршня - 9, по образующей, криволинейной поверхности выемки - 6 и по рычагу (спице) - 7, ворота, от периферии, к оси вращения - 2, через взаимодействие оси каретки - 29, перемещающейся по пазу - 30, спицы и шток - 31, на поршне - 27, компрессорного нагнетателя - 22, открывается клапанное устройство - 33. Так воздух с заборника - 20 (см. фиг.2, 4) через полости спиц поступает в камеру нагнетания давления поршневого компрессора - 22. Этот процесс сжатия воздуха повторяется во всех поршневых, компрессорных нагнетателях, спиц.
При смене радиального направления движения поршня - 9, когда он начинает движение по спице к периферии и входить в выемку - 6, клапана - 33, см. фиг.4, 9 на компрессорных поршнях - 27 закрываются. Объем камеры нагнетания уменьшается. Воздух, поступивший в замкнутое, уменьшающееся пространство, сжимается. С камер компрессорных нагнетателей - 22 сжатый воздух поступает в сопловые каналы - 34.
При совпадении отверстий соплового канала - 34, проходящего в теле спицы, с входным отверстием - 35 сферического поршня, в образованное в выемке - 6 пространство минимального объема, камеры сгорания - 28 подается многократно сжатый воздух. Этот процесс происходит после взаимодействия вращательного толкателя - 10 с бабкой - 14 задвижки, после перекрытия выемки - 6 глухой задвижкой - 13. После образования минимального объема камеры сгорания - 28 через впускные каналы - 23 включается впрыск подачи топлива, см. фиг.4, 9.
В образуемой, в выемке, камере сгорания минимального объема - 28 образуется горючая смесь. С элементов зажигания - 25 подается искра. Давление газов, сгораемой топливной смеси, толкая, вытесняет поршень - 9 вперед, по кругу, по образующей поверхности выемки. Перемещаясь по кругу, поршень - 9 снова входит в следующую, камерную выемку - 6. Создается относительное, колебательно-нутационное движение поршней - 9 по кругу. Через плечи спиц - 7, выполняющих функции рычагов, составляющих ротор - 4, и ворот в виде кабестана, создается момент вращающей силы. Момент силы с ротора - 4 передается на вал - 36, (см. фиг.1, 10). В зависимости от применения двигателя момент силы может передаваться непосредственно потребителю механической энергии или на ведущее колесо, установленное снизу или сверху ротора. Так производится большая, полезная работа. Происходит взаимодействие каждого поршня - 9, каждой группы поршней, составляющих ротор - 4, с каждой глухой задвижкой - 13, составляющей корпус - 1 и взаимодействие каждого вращательного толкателя - 10, составляющих ротор, с каждой бабкой - 14, составляющей корпус двигателя.
На фиг.10 показана передача вращательного движения ротора, обладающего большим вращательным моментом, на два ведущих зубчатых колеса, колесо - 37, расположенное ниже ротора, и колесо - 38, расположенное над ротором для передачи движения одному или нескольким потребителям механической энергии, одинакового или разного направления вращательного движения. В зависимости от назначения двигателя, вместо ведущих колес, могут быть установлены воздушные, водные или другие движители. Ведущее колесо может устанавливаться непосредственно снизу ротора или через цилиндрический вал.
Вращательно-толкательный двигатель, отличающийся тем что, для создания более эффективной и полезной рабочей площади поршней - 9 или лопастей ротора (см. фиг.2, 4, 11, 12, 13, 14) им придана новая геометрическая форма полусферы - 39 (см. фиг.11) или части сферы - 40 (см. фиг.12) миделевого сечения - 41, которые через отверстие - 32 (см. фиг.11, 12, 13, 14) устанавливаются на рычаги, составляющие спицы - 7, ротора - 4, ворота, обладающего свойствами кабестана. Миделевое сечение наибольшее по площади сечение тела плоскостью перпендикулярной направлению движения. Поверхностью миделевого сечения - 41 поршни направлены в сторону камеры сгорания.
Осуществление изобретения.
Новый способ преобразования силы и поступательного движения во вращательное заключается в создании симметричной, относительно вертикальной оси роторно-поршневой, инерционной, конструкции двигателя внутреннего сгорания, с использованием большого плеча момента вращения простейшей машины, движителя вращения, рычага в виде спиц, ротора, составляющего ворот кабестана. В новой принципиальной схеме двигателя внутреннего сгорания, для создания большой вращающей силы, используется принцип действия простейшей, самой механически выгодной, машины-рычага, исполненного в виде симметрично расположенных, в круге ротора, спиц составляющих ворот ротора. На периферийные концы которых, так же симметрично, установлены поршни или лопасти новой геометрической формы составляющих полусферу или часть сферы миделевого сечения. Стороной рационального с большой площадью миделевого сечения, плоскостью перпендикулярной направлению движения, поршни направлены к камерам сгорания.
Перемещаясь по замкнутому в кольцо каналу, поршни через рабочее тело взаимодействуют с каждой глухой задвижкой толкательно-исполнительных механизмов, комплекса. Образуя при этом пространство минимального объема, камер сгорания, составляющих корпус двигателя. Использование во вращательно-толкательном двигателе внутреннего сгорания этого комплекса, вращательно-распределительных и толкательно-исполнительных механизмов вызывает увеличение времени продолжительности рабочего цикла, действия высокого давления сгораемого топлива на поршни или лопасти ротора, что существенно увеличивает длительность действия момента силы каждого поршня и длительность момента силы импульса тела, каждого поршня и ротора в целом. А так же поршни, выполняя работу, преодолевают большее расстояние. Увеличив длину хода поршней, создающих кинетическую энергию, более эффективно используется тепловая энергия, увеличивается совершаемая полезная работа.
Для создания большой силы, работы, поршень или лопасть в виде полусферы или части сферы миделевого сечения является самым эффективным средством.
Предлагаемый к разработке новый двигатель совмещает в себе лучшие качества преобразования силы и преобразования поступательного во вращательное движение поршня или лопасти, за счет использования, для создания большого момента силы, простейшей машины, рычага, исполненного в виде спицы ротора, ворота.
Предлагаемый к разработке двигатель обладает новыми качествами, большой инерционности ротора, более эффективного использования центробежных сил, действующих на поршни, за счет измененной новой формы ротора, создания относительного нутационного, колебательного движения поршней. Повышаются качества двигателя внутреннего сгорания, за счет махового инерционного импульса, создаваемого спутниками ротора, поршнями, за счет создания момента силы времени и создания момента времени импульса тела.
Совмещение этих, положительных динамических качеств открывает возможность широкой регулировки скорости, выходного вращательного движения, за счет регулировки двигателя и за счет простейшего преобразования скорости, вращательного движения.
Поршни ротора, в зависимости от назначения и конструкции двигателя, удалены от вертикальной оси, его вращения, на расстояние до нескольких сот сантиметров, что увеличивает момент силы вращения, определяемый произведением величины, силы толчка полученного поршнем, в камере, на длину плеча.
Для увеличения момента силы, повышения энергетического эффекта, в предлагаемом техническом решении применяется много поршней, спутников ротора, которые совершают, отличительное от тела ротора, относительное, нутационно-колебательное движение и двигаются одновременно с ротором, вокруг одной, общей вертикальной оси. Ротор при этом совершает ровное, сбалансированное вращение.
Работа двигателя будет равна произведению работы одного поршня или лопасти, на их количество, на число задвижек-планок, составляющих, рабочих камер сгорания и на число оборотов вращения ротора, в единицу истинного времени. Работа силы есть произведение силы на перемещение. Направление силы и перемещение в данном изобретении совпадают.
Предлагаемое техническое решение является, теоретически, идеально и механически выгодной машиной.
Данное техническое решение новой принципиальной схемы двигателя, в сравнении с современными двигателями и турбинами универсально потому, что как источник энергии может быть создан большого размера, с радиусом ротора в несколько сот сантиметров, для нескольких больших потребителей механической энергии. Также может быть создан двигатель среднего и маленького размера, в зависимости от необходимых характеристик и назначения двигателя и силовой установки. Может быть востребованным разными потребителями механической энергии.
Двигатель первого варианта исполнения может быть создан с большой скоростью вращения, с меньшим вращательным моментом, когда поршни перемещаются по кольцевому каналу одинакового сечения, не имеющему камерных выемок.
Двигатель второго варианта для получения большой мощности обладает супербольшим вращательным моментом и оптимальной невысокой скоростью вращения. Канал, в этом варианте исполнения, симметрично разделен на части, выемками образования камер сгорания. Переменное сечение выемок кратно сферическим поршням. Поршни ротора в этом исполнении взаимодействуют с задвижками, расположенными в выемках. Двигатель может быть создан разной, маленькой или большой мощности и размера, стационарного и передвижного действия.
Высокая суперинерционность ротора, обеих вариантов исполнения двигателя, вызванная уменьшением отрицательных центробежных сил, действующих на поршни, и изменением направления их вектора, за счет новой геометрической формы ротора, приближения поршней ближе к вертикальной оси, с сохранением их длины связи с центром вращения, обеспечат равномерность сбалансированного, вращательного движения ротора и повысят сроки эксплуатации двигателя.
Новому энергосберегающему, с повышенной экологической безопасностью, данному двигателю, обладающему большим плечом момента силы, высокой супер инерционностью, рационально использующему топливо, требуется, в сравнении с современными двигателями внутреннего сгорания и паровой турбиной, небольшая тепловая энергия. Такой двигатель будет обладать большой механической выгодой и большим экономическим эффектом. С небольшими затратами топлива, при передаче вращения через большое ведущее колесо, он сможет вращать одновременно несколько потребителей механической энергии.
Данному двигателю, с большим ведущим колесом, для преобразования вращательного движения, не требуется большая скорость вращения ротора. За счет присутствия преобразователя движения с большим, или супербольшим вращательным моментом, выходная скорость вращательного движения силовой установки будет высокой.
Стационарное исполнение нового вращательного-толкательного, многопоршневого двигателя с большим плечом момента силы, времени, позволит, используя малую энергию, рационально сжигаемого топлива, получить большую энергию, на выходе вала. Важной особенностью схемы устройства двигателя является возможность изготовления его в форме купола, большого размера, с большими движущими частями. Большие движущие части механизма будут создавать большую силу. Увеличение силы двигателя производится не за счет повышения качества топлива и его термодинамической способности, а за счет увеличения, до супер размеров, плеча момента, создания момента силы времени, создания момента времени импульса тела и создания махового инерционного импульса.
Увеличение производимой работы создается за счет преодоления поршнями большего расстояния.
Увеличение вращающей силы создается также за счет многократного увеличения числа рабочих, термодинамических циклов, за один оборот вращения вала. Вращающая сила увеличивается за счет повышения компрессии, путем переменного создания минимального объема полостей рабочих камер, за счет увеличения, рационально подобранной рабочей площади поршней и увеличения периода времени действия раскаленных газов на поршни и продления рабочего цикла.
Увеличивая силу, действующую на поршни, за счет увеличения длины плеча, рычага в виде спицы ротора, ворота значительно увеличиваем мощность двигателя, первичного источника энергии. Использование во вращательно-толкательном двигателе комплекса вращательно-толкательных и толкательно-исполнительных механизмов, образования переменных поверхностей камер сгорания, минимального объема, позволяет увеличить длину рабочего хода поршня и время продолжительности действия раскаленных газов тепловой энергии на поршни. С увеличением длины рычагов-спиц, с увеличением диаметра ротора до нескольких сот сантиметров, увеличивается длина хода поршней и увеличивается длина дуги одного градуса, составляющего одну трехсотшестидесятую часть длины окружности. Образующаяся и действующая на поршень сила совершает большую работу, перемещает большое плечо спицы на более дальнее расстояние. Чем длинней спицы, выполняющие роль рычагов, тем большая вращающая сила будет создаваться, тем большее сопротивление будет преодолеваться. При этом положительно увеличивается время действия тепловой энергии рабочего цикла на поршни. Момент вращательной силы будет составлять произведение силы, действующей на поршни, на длину плеча рычага на локальное время длительности действия тепловой энергии по передвижению поршня и спицы при создании вращающей силы ротора. Также во время рабочего цикла создается импульс тела поршня, величина которого составляет произведение массы поршня на скорость на локальное время длительности импульса на длину спицы.
Поэтому открывается необходимость введения новых, мгновенных, измерений интервалов времени. Интервалы отсчета времени, которыми мы пользуемся, состоят из больших долей, составляющих часы, минуты и секунды истинного времени. Для точности и удобства расчетов динамических качеств, двигателей и машин, имеющих отношение к локальным пространственным полям, разных радиусов, криволинейного движения, нужны более короткие промежутки измерения времени.
Вводим новые, короткие, промежутки измерения времени. Один миг, равный 1/60 доли секунды, одна алка составляет 1/60 доли мига. Вводим для того, чтобы при каждом, разном радиусе ротора, зная число оборотов в минуту, совершаемых поршнями по окружности, измеряемой в сантиметрах, могли определять время продолжительности, преодоления поршнями короткого расстояния, дуги окружности и продолжительности действия рабочего цикла. Определять скорость движения, а также расстояние, которое они пройдут за короткие моменты времени равные 1 мигу или 1 алке. Данные короткие промежутки времени необходимы для определения скорости движения и длительности физического процесса на локальных участках криволинейного движения поршней или лопастей.
Одни двигатели могут быть созданы большого радиуса вращения, другие среднего или маленького радиуса. Поэтому будут иметь разные параметры и разные технические характеристики.
Зная число оборотов вращения поршней, ротора, в минуту истинного времени, через градусы определенного угла, окружности, составляющей 360 градусов, или через радиус и длину окружности, сможем более обширно представлять динамику двигателя. Открывается возможность определять длительность периода времени рабочего хода, длительность разворота ротора на определенный угол, и другие действия, происходящие за короткие интервалы времени, на локальных участках, данного локального поля, криволинейного движения. Короткие интервалы времени позволят более точно отражать и автоматизировать динамику рабочих циклов вращательного двигателя. Использование локального, с короткими интервалами, времени, при проектных расчетах и конструировании двигателя, позволит создать его, с более эффективными качествами теплоэнергосистемы.
Проведя анализ, следует отметить, что современное состояние обеспечения по совершенству двигателя возьмем для примера автомобильный транспорт, самую большую отрасль, которая в настоящее время эксплуатирует поршневые двигатели внутреннего сгорания, находится на низком уровне.
Несмотря на глобально широкое и длительное применение в автомобильном транспорте, современного, поршневого двигателя внутреннего сгорания, он имеет большие, существенные недостатки. Направление большой силы, приложенной к поршням, и направление перемещения поршней совпадает очень кратковременно. Сложная конструкция двигателя не позволяет выполнить качественную, сбалансированную, его теплоэнергетическую систему. Очень важный энергетический момент, процесс сгорания смеси топлива в цилиндре, начинается раньше прихода поршня в верхнюю мертвую точку. Выпуск газов, обладающих высокой температурой и большим давлением, начинается при открытии выпускного клапана, до прихода поршня в нижнюю мертвую точку. Большая часть энергии используется на сжатие, на преодоление больших, собственных сопротивлений, на трансмиссию. Часть тепловой энергии не осваивается, нейтрализуется в глушителе и выбрасывается в атмосферу. Для создания вращательной силы применяется колено вала с мизерно маленьким плечом вращательного момента, длину которого составляет расстояние от оси коленчатого вала до оси шатунной шейки. Поэтому маленькое, продуктивное сопротивление преодолевается супербольшой силой сжигаемого топлива. Огромная работа в двигателе совершается за счет большой, прикладываемой к поршням, силы тепловой энергии, за счет сжигания большого количества высококалорийного и высококачественного, полученного путем сложной ректификации, углеводородного топлива. Двигатель работает только на большой скорости вращения. Колесо шасси автомобиля вращается в 3,5 раза и более раз, с меньшим числом оборотов, в сравнении со скоростью вращения коленчатого вала. Нерационально сжигается большое количество топлива, и неоправданно создаются большие выбросы углекислого газа. Современный двигатель внутреннего сгорания обладает большой вибрацией и большим шумом. Пользуется узким применением. Двигатель не обладает механической выгодой, поэтому является не экономичным. Предложенный к созданию двигатель, не имеющий больших собственных, внутренних сопротивлений, рационально используя топливо, будет обладать большими динамическими и инерционными качествами по созданию большой вращающей силы.
Использование двигателя, обладающего супербольшой вращающей силой, большим ведущим колесом и меньшими ведомыми колесами, для привода электрогенераторов, будет относиться к мощным, энергосберегающим, экологически безопасным, экономичным, теоретически, идеально и механически выгодным, простым силовым установкам. Силовая установка, с первичным источником этого технического решения, заменит давно устаревшую, не экономичную паровую турбину, позволит вырабатывать электроэнергию дешевым, экономичным и всем доступным способом. Получит применение для привода генераторов локальных электростанций. Создание мобильных, компактных электростанций открывает перспективу обеспечения электроэнергией труднодоступных и отдаленных районов, а также районов пострадавших от чрезвычайных ситуаций. Двигатель найдет важное и перспективное применение в силовых установках при создании нового типа локальных электростанций, которые полностью заменят дорогостоящие в эксплуатации, с большим выбросом парниковых газов, тепловые электроцентрали (ТЭЦ). Создание большой сети новых, с использованием данных, технических решений, экономичных локальных электростанций позволит отказаться от дальних, дорогостоящих в эксплуатации, линий электропередач (ЛЭП). Разновидность нового двигателя, предлагаемого изобретения, получит широкое применение в наземном, воздушном и водном видах транспорта. В военно-технических средствах обороны, в строительстве, в сельском хозяйстве, и других отраслях народного хозяйства. Используя данный двигатель в силовых установках, откроется возможность создания громадной сети локальных электростанций, исчезнет дефицит электроэнергии. За счет снижения тарифов на электроэнергию, повысится энергообеспечение потребителей, повысится рост платежеспособности населения, поднимется уровень жизни и здоровье нации. Использование данного универсального, вращательного-толкательного двигателя в универсальных силовых установках, для привода большого, ведущего колеса, открывает возможность преобразования скорости вращательного движения и передачи механической энергии, с одинаковым и разным направлением вращения, нескольким потребителям одновременно. Получит широкое применение во многоприводных средствах передвижения, с большой маневренностью в пространстве, с возможностью изменения направления движения без траектории. Получит широкое применение в машинах и многофункциональных механизмах, в военно-технических средствах и разных отраслях народного хозяйства.
Разработка и производство рационального, энергосберегающего, обладающего большой механической выгодой, экономичного двигателя значительно снизит выброс углекислого газа, а при использовании в производстве электроэнергии устранит парниковые выбросы, обеспечит создание новых рабочих мест, послужит развитию промышленного потенциала всего нашего государства. Выработка, предлагаемым способом, дешевой, бездефицитной электроэнергии, позволит перейти к новым, кабельным сетям и электронагревательным приборам. Позволит отказаться от центральных, тепловых систем и водяного, трубного отопления. Техническое решение вращательно-толкательного двигателя внутреннего сгорания универсально потому, что оно в разновидности найдет широкое применение во всех областях народного хозяйства.
Многопоршневой, быстроходный, с ротором, радиусом, равным по величине до нескольких сот сантиметров, двигатель внутреннего сгорания, нового типа будет отвечать требованиям современной науки и техники.
Особенностями двигателя является то, что он совмещает в себе отдельные, отличительные признаки, соблюдая при этом связи и взаимозависимости физической действительности. Подтверждая универсальность двигателя, его принципиальная схема позволяет создать двигатель, который будет работать на разных биологических и химических топливах. Может быть создан большого и маленького размера, большой и маленькой выходной мощности. Стационарного и передвижного назначения. А также как машина, работающая без сжигания топлива, за счет давления природных ресурсов сжатого воздуха, газа, пара или напора воды.
Для разработки и создания двигателя, данного технического решения, необходимо оказать государственную поддержку в реализации технических решений, создать правовые условия, открыть финансирование, начать научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы.