Навигация: => 

ДВУХЛОПАСТНОЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ДВС)
ОБЩЕГО ПРИМЕНЕНИЯ РОТОРНО-ЛОПАСТНОГО ТИПА

Гридин Валерий Владиславович

- Закачать видео для независимого просмотра (4 Мб) -

На видео отражен процесс работы двух камер, каждая из которых, по своей функциональной значимости, равняется двум цилиндрам поршневого двигателя.

Видео материал предназначен для понимания принципа работы этого двигателя по четырехтактному циклу.

Приблизительную мощность деталей, их массу, а также рабочий объем камеры сгорания, можно рассчитать исходя из размеров приведенных в примере описания.

СРАВНЕНИЕ С ДРУГИМИ КОНСТРУКЦИЯМИ

Рассматриваемая схема, альтернативного двигателя, выполнена на основе механизма синхронизации (патент РФ № 2292463), и нового способа создания компрессии в камере прямоугольного сечения (пат. РФ №2300635). По схеме двухлопастной машины готовится международная заявка.

Уникальный рабочий процесс двигателя создает условия для работы по дизельному циклу, при этом необходимая степень сжатия достигается без применения синергетического эффекта.

Предполагается, что в результате применения нового рабочего процесса, снижения механических и тепловых потерь, КПД двигателя достигнет 60%

Ранее считалось, что это направление не даст своих результатов по причине невозможности создания компрессии и сложности механизма синхронизации лопастей. На самом деле, причина кроется в инерционности, длине плеча лопасти и больших разрушительных нагрузках, действующих на лопасть и детали механизма.

Известные аналоги (http://www.eprussia.ru/tech/articles/111.htm) (США), http://www.angellabsllc.com/ (РФ) имеют многолопастное строение.

Такие схемы имеют больший диаметр камеры и длину плеча лопасти. Эти отличия и большая инерционность известных конструкций, создают критические нагрузки на звенья механизма синхронизации.

Новая схема решает все конструктивные недостатки, присущие этому типу двигателя.

Возможны две схемы соединения секций между собой, которые придадут двигателю две формы «плоскую» и «продольную».

Перед ознакомлением с материалом рекомендуется посмотреть видеоролик.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ

В основу работы двигателя положен принцип изменения рабочего объема между двумя лопастными роторами, вращающимися с переменной скоростью, в одном направлении.

Компактность и высокая мощность достигаются одновременной работой двух поверхностей лопасти в кольцевой рабочей камере и другим, отличным от поршневого двигателя, режимом работы.

Четырехтактный, двухлопастной двигатель выполняется двумя секциями, каждая из которых состоит, из кольцевой рабочей камеры и механизма синхронизации лопастей.

	Рис.1-2 - пример, продольного соединения двух секций, при этом мощность снимается с шестеренки, жестко связанной c направляющими. Рис.3 – детализация примера (рис.1-2) Рис.4 – объясняет отличие рабочего режима лопастного двигателя от поршневого. Рис.5 – показано взаимное расположение кривошипов, ползунов и направляющих в мертвых точках (А и В), а точками, отменно изменение скорости лопастей и кривошипов. Рис.6 - показан пример способа крепления лопастных. Рис.7- приведен пример крепления лопасти. Обозначения: 1 – кольцевая камера 2 – лопастные роторы 3 – кривошипы 5 – направляющие, КПМ неподвижный центр вращения, которого смещен относительно оси вращения лопастей 6 – место размещения рабочих клапанов. 7 – неподвижная ось вращения направляющих.  8 – подшипники скольжения. Особенность рабочего процесса лопастного двигателя заключается в уменьшении площади поршня и увеличении длинны рычага приложения сил. Отличие рабочих процессов легко понять, если сравнить две схемы, приведенные на Рис.4. Так, площадь рабочей поверхности лопасти, в лопастном двигателе, в два раза меньше площади поршня, в поршневом двигателе, а длина рычага в два раза больше, в результате, лопасть, совершает одинаковую с поршневым двигателем работу, но при этом, подвергается в два раза меньшим рабочим нагрузкам. Меньшие рабочие нагрузки испытывают и все детали лопастного двигателя: кривошипы, подшипники и их крепление. Такое отличие позволяет, в два раза, снизить мощность крепления лопасти и всех звеньев механизма, уменьшить их инерционную массу. В результате уменьшения массы лопасти, она легко уравновешивается массой мощного кривошипа и ползуна.

Приведенные на (Рис.5-7) размеры, позволяют судить о мощности крепления лопастей, кривошипов, массе деталей, а также о мощности подшипников скольжения.

Большие размеры кривошипа механизма позволяют создать в консольной паре подшипники скольжения, с достаточной площадью соприкосновения.

В лопастном двигателе имеется два плеча приложения сил:

• «плечо лопасти», которое определяется расстоянием, от центра лопасти до центральной оси камеры и равно 58мм (для примера Рис.5) и;

• «плечо кривошипа», - максимальное расстояние между центром вращения ползуна и направляющих 7 (=90,96мм Рис.5).

Лопасть такого двигателя производит большее перемещение в пространстве, и с большей линейной скоростью, чем поршень, в поршневом двигателе, но это обстоятельство не является причиной для ограничения скорости двигателя, так как диаметр камеры не может быть большим.

Ограничение диаметра камеры, в лопастном двигателе, связано, не только с ограничением длины «плеча кривошипа», уравновешивающего лопасть, но и с тем, что маленькая длина «плеча лопасти», не создает разрушительных нагрузок на детали кривошипно-ползунного механизма (КПМ).

Кривошипы на Рис.5, находятся в мертвых точках (А и В), точках максимального сближения лопастей и кривошипов. 

Каждая лопасть 2 жестко соединяется с мощным кривошипом 3, механизма синхронизации вращения лопастей (в дальнейшем, механизмом).

Кривошипы расположены симметрично лопасти, относительно центральной оси камеры (Рис.5,пунктирные линии) и своей массой, и массой ползуна уравновешивают ее.

Простейший кривошипно-ползунный механизм обеспечивает плавное изменение вращения лопастей и все рабочие процессы двигателя.

Вращение лопастей производится в одном направлении, при этом скорость вращения лопастей изменяется от 0,2 до 1,7 от скорости вращения выходного вала. Для обеспечения такого вращения, неподвижная ось направляющих 7 механизма, смещена относительно центральной оси рабочей камеры (оси вращения лопастей).

Минимальный угол, между центрами лопастей, лежит в пределах от 65 до 80 градусов. Такой угол обеспечит необходимую мощность крепления лопастей и мощность кривошипов.

Сила, вызванная ускорением одной лопасти, частично компенсируется замедлением другой лопасти, или равнозначным замедлением лопасти, в другой секции. Для максимального снижения этих сил необходимо максимально снизить все массы деталей, двигающихся с ускорением.

Рабочая нагрузка снимается с оси вращения направляющих 7.

Инерционные массы направляющих могут выполнять функцию маховика двигателя.

Рабочие процессы в каждой камере обеспечиваются двумя рабочими клапанами 6, размещенными на, свободных от кривошипов, боковых поверхностях. Площадь рабочих отверстий клапанов не ограничена конструктивно и может достигать 11 см.кв.

Крепление лопастей выполняется в виде ферм. В результате, такой формы, действие общего вектора сил, на лопасть, направлено, не на ее изгиб, а на сжатие упоров ферм. Эта форма способна выдерживать, возникающие в этом двигателе, рабочие нагрузки противоположного направления.

Разработанная схема охлаждения лопастей позволяет охлаждать ее изнутри.

По краям лопасти выполняется уплотнительный контур, аналогичный уплотнительному контуру в поршневом двигателе. Уплотнение лопасти состоит минимум из четырех, замкнутых контуров. Первая пара контуров, расположенная на одной поверхности лопасти, смазывает камеру, а вторая пара, расположенная на другой поверхности, очищают поверхность камеры от масла, готовя ее к рабочему процессу.

Рабочий объем лопастного двигателя с диаметром камеры, всего 150мм, приведенный в примере, равен рабочему объему двухлитрового, поршневого двигателя.

Такая компактность достигается за счет того, что обе лопасти работают обеими поверхностями, при этом, два одинаковых процесса, четырехтактного цикла, следуют друг за другом, попеременно, сначала в одной секции двигателя, а затем в другой (см. табл.).

Рабочие процессы с каждой стороны лопасти в двух секциях двигателя сведены в две таблицы:

Предполагается, что мощность такого двигателя, за счет более длинного «плеча лопасти» и «плеча кривошипа» будет, также, равна мощности двухлитрового поршневого двигателя.

Один из способов уменьшения массы лопасти является составная конструкция лопасти (Рис.7), поверхности которых, выполняются из легких сплавов. Масса такой лопасти, может составлять всего 60 грамм.

СВЯЗАТЬСЯ С АВТОРОМ

Версия для печати
Автор: Инженер, Гридин Валерий Владиславович (Москва)
P.S. Материал защищён.
Дата публикации 10.01.2008гг

Назад