РЕАКТИВНЫЙ СУДОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Изобретение относится к области водного транспорта, в частности, к водометным судовым двигателям.
Известны реактивные судовые двигатели внутреннего сгорания, обеспечивающие реактивную тягу путем выброса массы воды из сопла при создании давления жидкости внутри камеры. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является реактивный судовой двигатель внутреннего сгорания (авторское свидетельство СССР №508440, опубликованное 30.03.76. Авторы В.В. Эшинский и В.И. Конюков), содержащий рабочую камеру, снабженную клапан-тараном, кинематически связанного через шарнирно-кулисныое коромысло с системами электропитания, подачи воздуха и топлива
Однако при работе такого двигателя не создается достаточной тяги из-за неуправляемой работы воздушного клапана и связанного с этим потерь давления в камере. Кроме того, сила, действующая на таран-клапан, оказывается недостаточной для привода магнето.
Цель предполагаемого изобретения заключается в обеспечении надежной работы двигателя и в повышении уровня развиваемой тяги двигателя за счет уменьшения утечек газа из камеры.
Цель достигается тем, что реактивный судовой двигатель внутреннего сгорания, снабженный системами подачи воздуха, топлива и электропитания, имеющий корпус с рабочей камерой, внутри которой установлен таран-клапан, кинематически связанный через шарнирно-кулисное коромысло с воздушным клапаном системы подачи воздуха и с системой электропитания, при этом система подачи воздуха снабжена последовательно установленными основным и дополнительным воздушными клапанами, первый из которых жестко связан с клапан-тараном, а второй шарнирно соединен с рычагом, установленным внутри корпуса рабочей камеры, при этом на одном на одном конце рычага закреплен поплавок, а другой конец рычага шарнирно прикреплен к корпусу рабочей камеры; система подачи топлива снабжена поршневым насосом с форсункой, связанного через шарнирно-кулисное коромысло с клапан-тараном; система электропитания снабжена электрогенератором и гидротурбиной, связанные между собой, при этом гидротурбина посредством трубопровода соединена с рабочей камерой двигателя.
На фиг.1 изображен разрез предлагаемого двигателя.
Реактивный судовой двигатель внутреннего сгорания содержит корпус рабочей камеры 1, рабочую камеру 2, обратный водяной клапан 3, реактивное сопло 4, поплавок 5, рычаг 6, ударную трубку 7, трубопровод 8, таран-клапан 9, гидравлическую турбину 10, генератор постоянного тока 11, основной воздушный клапан 12, дополнительный воздушный клапан 13, входное устройство воздушной системы 14, блок электрических контактов 15, реле задержки воспламенения 16, катушку зажигания 17, свечу зажигания 18, насос-плунжер 19, шарнирно-кулисное коромысло 20, форсунку 21.
Рабочая камера 2 находится в корпусе 1. К корпусу рабочей камеры присоединен обратный водяной клапан 3, служащий для ввода воды в рабочую камеру 2, а также реактивное сопло 4, необходимое для направленного выброса воды и создания тяги. Непосредственно с корпусом рабочей камеры 1 связан трубопровод 8, который соединен с гидравлической турбиной 10 и служит для обеспечения ее водой. Гидравлическая турбина 10 связана с генератором постоянного тока 11 и приводит его в действие для обеспечения работы системы электропитания. Внутри рабочей камеры 2 находится поплавок 5, который установлен на одном конце рычага 6. При этом другой конец рычага шарнирно закреплен на корпусе рабочей камеры 1. С тем же рычагом шарнирно связан дополнительный воздушный клапан 13. Дополнительный воздушный клапан 13 размещен последовательно с основным воздушным клапаном 12, образуя систему подачи воздуха двигателя. Основной воздушный клапан 12 жестко связан с таран - клапаном 9, который установлен в ударной трубке 7. Одновременно с этим таран - клапан 9 соединен с шарнирно-кулисным коромыслом 20. В свою очередь шарнирно - кулисное коромысло 20 при своем перемещении управляет работой системы электропитания путем переключения электрических контактов в блоке электрических контактов 15, которые через реле задержки воспламенения 16 и катушку зажигания 17 подсоединены к свече зажигания 18. С шарнирно-кулисным коромыслом также связан насос-плунжер 19, который соединен с форсункой 21, образуя систему подачи топлива.
Двигатель работает следующим образом. При возникновении искры между электродами свечи зажигания 18 происходит вспышка и сгорание топливовоздушной смеси в рабочей камере 2 с образованием избыточного давления в ней. Это давление вытесняет воду из камеры через реактивное сопло 4, формируя тягу двигателя. При этом поплавок 5 занимает нижнее положение, поворачивая рычаг 6 относительно точки его опоры на корпусе рабочей камеры 1. При этом происходит открытие дополнительного воздушного клапана 13. Одновременно с этим часть жидкости под давлением поступает через трубопровод 8 к гидротурбине 10, которая обеспечивает вращение генератора постоянного тока 11. Когда уровень воды доходит до нижнего конца ударной трубки 7, то таран-клапан 9 перемещается вниз, обеспечивая движение вниз основного воздушного клапана 12 и соответствующего конца шарнирно - кулисного коромысла 20. При этом полностью открывается проходное сечение входного устройства системы подачи воздуха 14, а рабочая камера 2 начинает заполняться свежим воздухом. Дальнейшее уменьшение уровня воды приводит к вытеснению всей воды из рабочей камеры 2, а затем, благодаря инерции столба воды, обеспечивает выброс газов из рабочей камеры. В этом случае осуществляется продувка всего объема рабочей камеры. На этом процесс расширения заканчивается и начинается процесс наполнения и сжатия. Под действием перепада между внешним уровнем воды и воды в рабочей камере 1, а также под действием набегающего потока (при наличии скорости объекта), происходит заполнение камеры водой через обратный водяной
клапан 3. При этом поплавок 5 занимает верхнее положение, что приведет к повороту рычага 6 и связанного с ним подъему дополнительного воздушного клапана 13. Когда уровень воды достигнет нижнего уровня ударной трубки 7, то поднимется клапан - таран 9 и связанный с ним основной воздушный клапан 12, закрывая поступление воздуха через входное устройство 14 системы подачи воздуха в корпус рабочей камеры 1. С этого момента начинается процесс сжатия воздуха в рабочей камере. При движении вверх таран - клапана 9 резко перемещает вверх соответствующий конец шарнирно - кулисного коромысла 20, который включает нужную группу электрических контактов 15 и приводит в работу насос-плунжер 19, создавая повышенное давление топлива. Включение контактов 15 обеспечивает включение реле задержки воспламенения 16 и работу катушки зажигания 17, что приводит к включению свечи зажигания 18. Одновременно с этим топливо с высоким давлением поступает в распылительную форсунку 21 и далее в рабочую камеру 1. После этого происходит вспышка топлива в рабочей камере и процесс повторяется.
Таким образом, постановка и согласование работы двух воздушных клапанов в системе подачи воздуха с учетом направленного движения воды (за счет применения поплавка 5 с рычагом 6) и его уровня приводит к положительному эффекту. Одновременное с этим использование генератора в системе электропитания, а также организация системы впрыска топлива в рабочую камеру (за счет установки поршневого насоса в системе подачи топлива) позволяют реализовать поставленную цель, обеспечивая уменьшение утечек газа из рабочей камеры и соответствующее повышение тяги двигателя и надежность его работы.