Универсальная силовая установка

Изобретение относится к силовым установкам, обеспечивающим механической энергией от одного до нескольких потребителей одновременно. Силовая установка включает двигатель, ротор которого через выходной вал соединен с ведущим колесом шестеренчатой передачи вращательного движения. Ведущее колесо взаимодействует с ведомыми колесами, передающими вращение потребителям механической энергии. Двигатель выполнен в виде роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания со многими поршнями. Поршни расположены по внешней окружности ротора и взаимодействуют за один оборот вращения ротора со всеми рабочими камерами, составляющими статор двигателя. Внутри по центру статора на вертикальную ось центральной цилиндрической частью навешен ротор. Центральная цилиндрическая часть ротора соединена с его телом в верхней купольной части и составляет выходной вал. Выходной вал соединен с горизонтально расположенным ведущим колесом. Ведомые колеса могут передавать вращение группе генераторов электрического тока или группе разных потребителей механической энергии. Ведомые колеса могут передавать механическую энергию летательному аппарату, нефтедобывающим и нефтеперерабатывающим потребителям или космическим установкам и аппаратам. Ведомые колеса могут передавать энергию водным плавающим средствам или газоперекачивающим станциям. Ведомые шестерни могут приводить во вращение технологические центрифуги. Силовая установка может быть создана стационарной и передвижной. Техническим результатом является повышение мощности и упрощение устройства и эксплуатации. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

В области техники силовая установка, учитывая ее большой вращательный момент, супербольшую мощность и большую механическую выгоду, получит широкое применение во многих отраслях промышленности, в том числе в энергетике, в транспорте, сельском хозяйстве, в строительстве. Данная силовая установка составит большую конкуренцию современным, обладающим большой вибрацией и ничтожно маленьким вращательным моментом, поршневым двигателям внутреннего сгорания. Учитывая ее универсальность в том, что может быть создана разного супербольшого и маленького размера, силовая установка составит большую конкуренцию для привода движителей и различных механизмов потребителей механической энергии, а также для привода многоприводных машин и многофункциональных механизмов. Получит применение во всех видах транспорта, в том числе железнодорожном, в особенности в тех районах, где отсутствуют линии электрификации, в автомобильном транспорте разного исполнения, водном и глубоководном, воздушном. Широкое применение получит в сельском хозяйстве для выработки электроэнергии и подъема социальных условий всего населения путем создания густой сети локальных электростанций с производством дешевой электрической энергии, а также для привода различных собственных отечественного производства машин и агрегатов, что позволит осваивать пустующие, заброшенные земли и будет содействовать развитию сельского хозяйства. Предлагаемая к созданию силовая установка получит широкое применение для обеспечения механической и электрической энергией лесозаготовительных производств, а также деревообрабатывающих цехов и установок, в местах, удаленных от источников электроэнергии. Создание опытных образцов установок, в комплексе с новым двигателем, передача их в серийное производство и развитие технологии по их созданию позволит отказаться от дорогостоящих в эксплуатации паровых турбин, маломощных, механически не выгодных, с ничтожно маленьким вращательным моментом, с большой вибрацией и малым пробегом эксплуатации современных двигателей внутреннего сгорания.

По уровню современной техники

Известны решения паросиловых установок, паровой турбины и поршневой машины.

Паровая турбина, действующая в настоящее время на тепловой электроцентрали (ТЭЦ), вращает генераторы, производящие самую дорогую электроэнергию. Общим признаком паровой турбины с новой, предлагаемой силовой установкой является их роторный тип, в котором для создания вращательного момента присутствует ворот, и ее быстроходность.

Паровые турбины, обладающие большой скоростью вращения и равномерным ходом, устанавливаемые на привод генераторов большой мощности, имеют ряд недостатков. Невозможность изменения в широких пределах скорости вращения не позволяет использовать ее в транспорте, имеет большие потери тепла. Лопатки сложной конструкции ротора, турбины, вращательный момент создают за счет малоэффективной реакции, получаемой от струи пара. Получение большой мощности турбины происходит за счет высокой скорости вращения ротора. Для создания большой скорости движения ротора турбины пар расходуется не эффективно. Горизонтальное расположение вала турбины придает ей дополнительную гравитационную зависимость, обладает очень маленьким инерционным моментом.

Паровые турбины требуют дополнительные установки и оборудование для производства дорогостоящего пара, несмотря на то, что пар с тепловой электроцентрали (ТЭЦ) используется для центрального трубного отопления. Большие эксплуатационные затраты на паросиловые установки создают большой дефицит электроэнергии. Тепловые трубные системы центрального теплового снабжения многоаварийны, поэтому часто создаются чрезвычайные ситуации. Аварийно-восстановительные и земляные работы приходится выполнять в трудных зимних и погодных условиях. Происходят размораживания и коррозионные порывы тепловых и отопительных систем. Дефицит электроэнергии создает необходимость строительства и эксплуатации линий электропередач (ЛЭП) дальнего расстояния, которые также требуют больших затрат на их эксплуатацию, для поддержания их в исправном состоянии. Дороговизна в эксплуатации и сложность систем подготовки большого количества с высоким давлением водяного пара не позволяют использовать тепловые электростанции в большой сети локальных электростанций.

Ограниченная возможность применения паровых турбин в других областях народного хозяйства.

Паровая, поршневая машина, отличается созданием большой силы, простотой в обслуживании и широкой возможностью регулировки числа ходов, однако возвратно-поступательное движение поршня, взаимодействующего с большой силой давления пара, вызывает большую вибрацию, не полностью используется отработанный пар, теряет энергию на преодоление давления встречного остаточного пара.

Широко применяемые в настоящее время поршневые машины современных двигателей внутреннего сгорания с долгосрочной, отработанной технологией механически не выгодны, так как обладают мизерным, ничтожно маленьким всего до 200 миллиметров плечом вращательного момента (расстояние от горизонтальной оси опор коленчатого вала до осей его шеек, охваченных шатунами). Остановка поршней, смена направления их движения создают большую вибрацию и сокращают сроки эксплуатации. В поршневом двигателе присутствует множество внутренних, отрицательных сил. Ввиду маленького, ничтожного плеча вращательного момента обладает очень малой механической выгодой, работа двигателя создается не рационально, только за счет силы термического процесса, происходящего в результате сжигания большого количества высококалорийного и высококачественного топлива, полученного в результате сложных процессов ректификации нефти.

Современные поршневые двигатели экономически не эффективны. Работают в ограниченных режимах технических характеристик.

Невозможность получить малую скорость вращения, обладают маленькой мощностью, имеют маленький эксплуатационный ресурс - эти недостатки современного поршневого двигателя внутреннего сгорания ограничивают возможность применения его в других областях народного хозяйства.

В известных роторно-поршневых двигателях внутреннего сгорания для выполнения такта сжатия топлива и рабочего такта их ротор совершает планетарное, не сбалансированное вращательное движение с отклонениями и болтанием из стороны в сторону его собственной оси от главной оси вращения. Что вызывает вибрацию, сложность регулировки и настройки, обладает маленьким вращательным моментом, коротким сроком эксплуатации, обладает маленькой мощностью.

Сущность и технический результат изобретения раскрываются в совокупности следующих существенных признаков.

С целью создания мощной, универсальной силовой установки с супербольшим вращательным моментом, обладающей экологической безопасностью, большой механической выгодой и экономической эффективностью, предлагается техническое решение, которое включает в себя новые ранее запатентованные изобретения:

п. №2084639, по заявке №94019347 от 19.05.1994 г. Роторный двигатель внутреннего сгорания;

п. №2086785, по заявке №94036881, от 30.09.1994 г. Вращательный двигатель внутреннего сгорания;

п. №2172850, по заявке №99120529 от 28.09.1999 г. Универсальный роторный двигатель внутреннего сгорания.

Предложенный список изобретений двигателя внутреннего сгорания с новыми существенными, отличительными признаками, в универсальной силовой установке будет служить для привода супербольшого ведущего зубчатого колеса, коллекторного распределителя механической энергии и преобразователя скорости вращательного движения, передающего вращательное движение ведомым зубчатым колесам.

Предлагаемая к осуществлению универсальная силовая установка будет обладать широкой возможностью регулировки скорости, способностью обеспечивать механической энергией от одного до нескольких одинаковых и разных потребителей механической энергии одновременно с одинаковым и разным направлением вращательного движения. Установка может быть создана стационарного и передвижного устройства, в зависимости от назначения, разного маленького или супербольшого размера. Установка сможет работать при различных частотах вращения и крутящего момента, т.е. на различных режимах по той или иной характеристике.

В предлагаемом новом техническом решении решается главная задача, максимально используя простейшую, мощную машину - рычаг, создать новую, мощную, экономичную, перспективную универсальную силовую установку, как двигатель и как первичный источник энергии.

Современные, поршневые двигатели внутреннего сгорания обладают маленьким коэффициентом полезного действия, мизерным, ничтожно маленьким плечом вращательного момента и большой вибрацией. При таком маленьком плече ворота вращательный момент поршневого двигателя создается за счет действия большой силы, тепловой энергии, высококачественного топлива на рабочие поверхности поршней.

Разработка новой силовой установки с двигателем, обладающим большой механической выгодой и большим крутящим моментом, позволит отказаться от дорогостоящей в эксплуатации паровой турбины, которая требует специальные, сложные тепловые установки, ограничивающие возможности ее применения, и обладает узкой, ограниченной возможностью регулировки скорости вращения.

В современных, не получивших широкого развития, роторно-поршневых двигателях внутреннего сгорания изменение полостей камер совершается за счет колебательного смещения ротора относительно главной оси. Такое ассиметричное, динамическое переваливание ротора из стороны в сторону вызывает вибрацию и быстрый износ двигателя.

Имеют очень маленькое, мизерное плечо вращательного момента. Несмотря на то, что имеют большую рабочую площадь поршня, по созданию силы для преодоления сопротивления вала, уступают по механическим качествам многопоршневому, с хорошей симметричной и сбалансированной динамикой, с супербольшим вращательным моментом двигателю внутреннего сгорания, предлагаемому для создания и комплектования новой универсальной силовой установки, этого технического решения.

Данная цель достигается за счет применения в устройстве силовой установки нового, универсального, вращательного, многопоршневого и многокамерного двухтактного двигателя внутреннего сгорания, обладающего супербольшим вращательным моментом, оптимальной невысокой скоростью вращения, совмещающего в себе лучшие положительные качества прототипов паровой турбины и поршневых машин, а также новых отличительных качеств, составляющих многократное увеличение плеча-рычага ворота, ротора и ведущего зубчатого колеса коллекторного распределителя установки. Новым отличительным признаком двигателя установки является применение нового, не известного ранее способа изменения и образования полостей рабочих камер сгорания топлива.

Камерные выемки, расположенные по кругу внутренней поверхности полости корпуса, заменяют цилиндры. Кривые образующие поверхности камерных выемок, чередующиеся с канальной дорожкой, составляют в теле корпуса двигателя, при процессе сгорания топливной смеси, точки опоры, от которых отталкиваются входящие в них поршни, установленные в гнездах ротора, на концы спиц (рычагов) ворота-кабестана.

В этом двухтактном двигателе подача рабочей смеси в камерную выемку происходит с одной стороны поршня, выпускное отверстие расположено с другой стороны поршня.

В задней части полости выемки, позади зашедшего поршня, образуется рабочее камерное пространство, в котором происходит процесс сгорания топливной смеси, образования высокой температуры и высокого давления газов. Раскаленные газы, опираясь на площадь кривых поверхностей камерной выемки корпуса, передвигают поршни по кривым орбитам. Поступательное движение поршня по кривой орбите и крутящий момент передается через ворот, рычаг ротора на вал.

Суммированное поступательное движение поршней по кривым орбитам преобразуется во вращательное движение.

Поршень в пространстве камерной выемки перемещается со стороны впускного отверстия к выпускному отверстию.

Чем в большую глубину камерной выемки входит поршень, тем большая часть его тела, но не более 48% его радиального сечения выходит из гнезда, тем большую полезную рабочую площадь поверхности он составляет.

Войдя в камерную выемку, составляющую корпус двигателя, поршни отсекают пространство, образованное поверхностями выемки, поршня и ротора. Создается рабочая камера с маленьким объемом.

Процесс сжатия внутри камеры в этом двухтактном двигателе отсутствует. Сжатие производится во внешних компрессорных, поршневых устройствах. Каждый поршень двигателя имеет свое компрессорное устройство.

Когда поршень, совершая сложное радиальное движение по кругу, достигает большего сечения выемки, в образованное пространство поверхностями корпуса двигателя и поршнем ротора подается многократно сжатый поршневыми компрессорными нагнетателями воздух. Одновременно в камеру впрыскивается горючее, образуется горючая смесь, которая после подачи искры воспламеняется, образуя газы высокой температуры и давления.

Опираясь в поверхности камеры, составляющие корпус двигателя, силы давления газа действуют на рабочую площадь поршня. Поршни, отталкиваясь от кривых поверхностей камерных выемок корпуса, через супербольшие плечи рычаги спиц, преодолевая сопротивление вала, соединяющего ротор с ведущим колесом установки или потребителем, создают мощный вращательный момент.

Одновременно поршень выталкивает через выпускное отверстие оставшиеся продукты сгорания топлива, рабочего хода предыдущего поршня. После этого поршень совершает инерционный переход в следующую камеру. Дальше цикл двухтактного двигателя повторяется.

Поршни ротора, вращательно навешенного на вертикальную ось, совершая поступательное движение по кривой орбите, по большому кругу, поочередно взаимодействуют со всеми рабочими камерами, входящими в состав корпуса. Суммированное поступательное движение всех поршней преобразуется во вращательное движение ротора двигателя.

Ротор двигателя, через вертикальный, цилиндрический, выходной вал, охватывающий ось вращения, соединен с ведущим, большого диаметра, зубчатым колесом коллектора распределения энергии и преобразователя скорости направления движения.

Оттолкнувшись от корпуса, спутники, поршни вместе с ротором совершают ровное, с плавными колебаниями, движение вокруг его главной оси.

Находясь в гнездах, тела ротора, поршни с функциями кареток, совершая радиальное, плавное, скользящее, возвратно-поступательное перемещение по спицам и по кругу кривой образующей поверхности полости статора корпуса, производят в целом сложное колебательное, нутационное движение вперед. Создают замкнутые круги колебательных амплитуд. Во время работы двигателя, между осями поршней и главной вертикальной осью с амплитудными колебаниями меняется угол. Момент самого большого углубления поршня в камерную выемку составляет начало рабочего такта с процессом сгорания топливной смеси.

Новая геометрическая форма ротора, в котором перераспределена его масса вокруг оси, и относительно точки опоры, позволяет уменьшить образование центробежных сил и повысить инерционность за счет уменьшения линейной скорости и сохранения большого радиуса вращения.

Снижение гравитационной нагрузки за счет установки ротора на вертикальную ось.

Многократное повышение мощности за счет увеличения числа поршней и рабочих камер двигателя.

Повышение эффективности двухтактного поршневого двигателя внутреннего сгорания, за счет большого уменьшения вибрации и значительного уменьшения внутренних, отрицательных сил.

В данных предложенных изобретениях роторно-поршневого двигателя в отличие от известных и не получивших большого развития, тело самого ротора не совершает отклонений от оси.

Ротор нового изобретения роторно-поршневого, с супербольшим вращательным моментом и оптимальной скоростью вращения, двигателя внутреннего сгорания, карусельно навешенный на вертикальную ось, составляющую корпус двигателя, сбалансировано вращается вокруг нее. Вместе с ротором вращаются его спутники, поршни. Поршни с функциями каретки свободно, с рабочим зазором, установлены в гнезда, расположенные по внешнему кругу ротора. В двигателе большой мощности, поршни-каретки, находясь в гнездах ротора, подвижно, с радиальным, возвратно-поступательным перемещением, установлены на концы спиц. Спицы составляют рычаги ротора ворота-кабестана. При поворачивании ротора поршни-спутники, скользя по спицам, заходят в выемки камер сгорания, создавая в них рабочую полость, отсекают часть ее пространства. При рабочем такте, взаимодействуя через раскаленную газовую массу, с кривой образующей поверхностью камерной выемки, совершают движение вперед, поворачивая ротор. Одновременно поршни совершают радиальное перемещение по спице, при этом меняется угол между собственными осями поршней и главной осью. Таким новым способом создается образование рабочих камер для процесса сгорания топлива. Колебательное нутационное движение вперед по кругу совершают только поршни. При этом поршни вокруг собственной оси не вращаются.

С применением такого нового отличительного признака мы сможем создать силовую установку небольшого оптимального размера и отказаться от не перспективных, ранее известных, роторно-поршневых двигателей с планетарным движением ротора.

Изменение объемов полости камер в данном двигателе указанных изобретений происходит за счет формы образующей кривой поверхности, составляющей полость корпуса, и вызываемого колебательного, нутационного движения спутников ротора, поршней, которые, занимая определенное место в камерной выемке, образуют полость сгорания топливной смеси при рабочем такте.

Главная ось вращения ротора в данном двигателе остается постоянной. Углы между собственными осями поршней и главной осью изменяются. Под воздействием замкнутых по кругу криволинейных поверхностей полости корпуса двигателя поршни-каретки совершают радиальное возвратно-поступательное скольжение по спицам и одновременно совершают колебательные заходы в углубления гнезд ротора и обратные с выходом из них, что вызывает изменение образования объемов полостей камер.

В основу вышеуказанных изобретений двигателей, обладающих большим вращательным моментом и оптимальной не высокой скоростью вращения, взяты две древнейшие и простейшие машины, известные еще 3 тысячи лет назад, рычаг и ворот, которые составляют ротор, в виде ворота-кабестана. Однако большое плечо рычага в современных двигателях внутреннего сгорания до сегодняшнего дня не применяется, несмотря на то, что в 1994 г. и позднее мною как автором были поданы заявки, предлагались инновационные проекты по разработке двигателя.

Для уменьшения центробежных сил, линейной скорости и инерционности двигатели имеют новую, ранее не используемую в двигателях внутреннего сгорания геометрическую форму ротора, контур сечения которого представляет параболоид. Центр инерции ротора смещен вниз от точки опоры его на вертикальную ось. Эти принципы создания суперинерционности и уменьшения центробежных сил за счет уменьшения линейной скорости до приоритета указанных двигателей не применялись в двигателях внутреннего сгорания и в генераторах тока.

Простейшая, известная три тысячи лет назад машина-рычаг используется в двигателе внутреннего сгорания этой силовой установки как спица для создания большого плеча вращательного момента и большой мощности.

Большая сила, действующая на поршни, многопоршневого и многокамерного двигателя внутреннего сгорания, силовой установки, через супербольшие плечи, рычаги-спицы передается на вал, соединяющий ротор с ведущим зубчатым колесом коллектора распределения энергии и преобразования скорости вращательного движения.

Предлагаемое к осуществлению изобретение совмещает положительные качества быстроходности, совершенствует действие ворота, паровой турбины, качество прототипа, создания большой силы, за счет разницы давлений, по обе стороны поршня, поршневых машин и новые положительные качества.

Впервые в двигателе внутреннего сгорания используется простейшая машина, плечо-рычаг и супербольшой ворот. Ворот есть разновидность рычага. Ворот в этом двигателе составляет ротор, в виде ворота-кабестана. Ротор двигателя новой геометрической формы, с центром инерции, смещенным вниз, от точки опоры его на вертикальную ось, приобретает новые качества суперинерционности, снижения линейной скорости и уменьшения центробежных сил.

Многопоршневой и многокамерный двигатель выполняет два такта, рабочий ход поршня и инерционный переход его в другую камеру.

Универсальность двигателя составляет также возможность создания и применения его по упрощенной схеме, как вращательную, с большим плечом вращательного момента, поршневую машину, работающую по принципу вытеснения, за счет разницы давлений, с обеих сторон поршня, природного энергоресурса, в виде сжатого воздуха, газа, воды и пара.

Ротор двигателя внутреннего сгорания, обладающий супербольшим вращательным моментом, передает этот вращательный момент супербольшому ведущему зубчатому колесу раздаточного коллектора и преобразователя скорости вращательного движения или непосредственно потребителю механической энергии.

Ведущее колесо зубчатой передачи взаимодействует с одним или несколькими (в зависимости от назначения и требуемых характеристик установки), в десятки раз меньшими в диаметре, ведомыми зубчатыми колесами.

Ведомые зубчатые колеса, в зависимости от того, с какой из сторон зубчатых поверхностей ведущего колеса взаимодействуют, соответственно передают механическую энергию потребителю с сохранением или с изменением направления вращения.

Валы потребителей механической энергии, по окружности супербольшого в диаметре ведущего зубчатого колеса коллектора, в зависимости от назначения и технических характеристик, могут быть расположены под разными горизонтальными углами относительно азимута и относительно вертикальной оси.

Разные ведомые зубчатые колеса потребителей могут взаимодействовать с разными зубчатыми поверхностями сторон одного ведущего колеса или с поверхностями двух разных ведущих колес одной установки.

В силовой установке применяется мощный, с большим плечом вращательного момента, с большой механической выгодой, новый, универсальный, многопоршневой и многокамерный роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания. Поршни установлены по внешней окружности ротора и взаимодействуют за один оборот вращения со всеми рабочими камерами, составляющими статор двигателя. Сила, действующая на поршни, передается через большие плечи большого диаметра ворота на выходной вал. В зависимости от требуемых характеристик двигателя, большое, ранее не применявшееся в двигателях внутреннего сгорания, плечо ворота, составляющее расстояние от места приложения силы к поршню до вала передачи вращения, может составлять в маленьких двигателях от минимума 25 см и до нескольких метров в двигателях большого размера.

Статор двигателя, составляющий корпус, внутри по центру содержит вертикальную ось. Тело ротора в центре под купольной частью имеет цилиндрическую опору, которой ротор подвижно опирается на вертикальную ось. Центральная цилиндрическая часть ротора связана с выходным валом. Выходной вал в нижней или верхней части ротора соединен с горизонтально расположенным ведущим колесом коллектора передачи и преобразования скорости вращения. Диаметр ведущего колеса меньше диаметра ротора. Ведущее колесо в зависимости от требуемых характеристик установки передает вращение одному ведомому колесу или нескольким колесам. Ведомые колеса в диаметре меньше диаметра ведущего колеса. При необходимости установка может иметь два ведущих колеса, каждое из них может взаимодействовать с несколькими разными ведомыми колесами. При небольших выходных нагрузках и высоких характеристиках двигателя ведущее колесо передачи вращения может быть в диаметре больше ротора двигателя.

Используя вышеуказанный двигатель, в разновидности конструкции с плечом рычага вращательного момента ротора до десяти и более метров, силовая установка в зависимости от требуемых характеристик может быть создана передвижной и стационарной для выработки супербольшой энергии.

Многопоршневой, двухтактный двигатель, работающий по принципу дизеля, универсальной силовой установки будет обладать супербольшим вращательным моментом и оптимальной не высокой скоростью.

Повышение скорости выходных валов установки будет производиться за счет регулировки двигателя и преобразования движения.

Ротор двигателя большого диаметра передает вращение на рабочее ведущее зубчатое колесо меньшего диаметра. Ведущее колесо зубчатой передачи передает вращение на ведомые шестеренчатые колеса, диаметром в десятки раз меньшие диаметра ведущего.

Создается двойное большое отношение пути прохождения точек приложения силы к путям прохождения точек сопротивления. Пути прохождения точки приложения силы поршня, ротора, двигателя к пути точки ведущего колеса и второе отношение пути прохождения точкой приложения силы ведущего колеса к пути точки сопротивления ведомых колес шестеренчатой, повышающей частоту вращения передачи.

Получение большой величины таких отношений характеризует идеальную, теоретическую и механическую выгоду силовой установки.

В зависимости от назначения силовой установки, ротор может передавать вращательный момент потребителю механической энергии, имеющему радиус рабочего колеса, значительно больший размера радиуса ротора двигателя. Например, для привода центрифуг. В этом случае вращение должно передаваться потребителю, расположенному с верхней стороны ротора двигателя. Такой потребитель будет сам создавать инерционность.

Большой диаметр ротора новой геометрической формы, со значением ворота-кабестана, большой радиус вращения придают ротору большой вращательный момент и большую механическую выгоду.

Увеличение мощности силовой установки происходит также за счет увеличения числа рабочих циклов многопоршневого и многокамерного двигателя внутреннего сгорания. Число рабочих циклов за один оборот вращения ротора составляет произведение числа поршней на число рабочих камер.

Вращение большого в диаметре рабочего, ведущего, зубчатого колеса передается на ведомые, зубчатые колеса, соединенные с потребителями механической энергии.

Предложенное техническое решение по созданию универсальной силовой установки найдет широкое применение во многих областях народного хозяйства.

Может быть исполнено супербольшого и маленького размера, стационарного и передвижного вида, для привода одного и нескольких одинаковых или разных потребителей механической энергии.

При больших размерах и большой мощности установки потребители энергии могут быть расположены в пространстве внутреннего периметра станины (основания) установки, под куполом, относительно вертикальной оси, ниже ведущего колеса зубчатой передачи, а также во внешнем пространстве, за периметром станины (основания установки).

В зависимости от требуемых характеристик силовой установки и условий эксплуатации ротор может иметь другую геометрическую форму.

Изобретение относится к мощным, экологически безопасным, экономичным, теоретически, идеально и механически выгодным, простым силовым установкам. Эта универсальная силовая установка обладает, из числа известных экологически безопасных установок, самым большим, ранее не применявшимся в силовых установках, вращательным моментом и супербольшой инерционностью.

Предлагаемая силовая установка найдет широкое применение во многих областях народного хозяйства для решения следующих задач.

1. Для привода и передачи вращательного момента одному или группе генераторов электрической энергии локальных электростанций повсеместного использования.

2. Для привода группы разных потребителей механической энергии.

3. Для привода движителей наземных транспортных средств.

4. Для передачи энергии водным плавающим и глубоководным средствам.

5. Для передачи механической энергии летательным аппаратам и средствам воздушного передвижения, в том числе в различных условиях.

6. Для обеспечения механической энергией, как первичного источника энергии нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих потребителей.

7. Для обеспечения энергией газоперекачивающих станций.

8. Для привода мощных технологических центрифуг.

9. Для обеспечения механической и электрической энергией космических установок и аппаратов.

10. Для привода простых, многофункциональных и многоприводных машин, механизмов и разного технологического оборудования в различных условиях, в том числе в труднодоступных районах.

11. Для обеспечения механической энергией сельского хозяйства и строительства.

12. Силовая установка может быть создана большой и маленькой в зависимости от назначения.

13. Силовая установка может быть создана стационарного и передвижного назначения.

Силовая установка в особенности получит большое применение в энергетике, для выработки электроэнергии дешевым и экономичным способом. Переход в производстве электроэнергии, от дорогостоящей в эксплуатации, не экономичной паровой турбины к локальным, экономичным электростанциям, с применением предлагаемого технического решения данной силовой установки, станет самым эффективным методом энергосбережения.

Учитывая, что предлагаемое изобретение простое, оно получит применение для привода генераторов локальных электростанций, которые в будущем времени полностью заменят действующие, устаревшие и не экономичные тепловые электроцентрали (ТЭЦ). Создание предлагаемого изобретения позволит перейти от дорогостоящих в эксплуатации, многоаварийных тепловых систем, теплотрасс к кабельным сетям и электронагревателям.

Силовая установка, обладающая вращением ротора двигателя в одну сторону и вращением вала потребителя энергии в другую сторону, компенсируя вращательный момент фюзеляжа, получит значительное применение в летательных аппаратах. Предлагаемое техническое решение получит широкое применение для привода нескольких движителей одновременно в летательных аппаратах для повышения безопасности их полетов, в автомобильном, железнодорожном и водном транспорте и в комбинированных средствах передвижения.

Позволит создать многоприводные с большой маневренностью, сменой направления движения без радиального разворота и проходимостью, а также многофункциональные машины.

Получит широкое применение в сельском хозяйстве в качестве мощных вездеходных машин.

Получит применение в газовой отрасли, для привода электрогенераторов и компрессоров газоперекачивающих станций, не составляя при этом больших потерь природного газа и не эффективного использования тепловой энергии.

Получит широкое применение при проведении буровых работ, в нефтегазоперерабатывающей и других отраслях промышленности, для создания локальных, ведомственных электростанций, а также для передачи механической энергии, технологическому оборудованию.

Найдет применение для передачи механической энергии мощным технологическим центрифугам, насосным станциям, монтажно-строительной технике и сельскохозяйственным машинам.

Создание большой, «густой» сети мощных локальных электростанций будет иметь большое социальное значение. Электроэнергия будет значительно дешевле, ее будет больше, она будет доступна во всех районах, резко сократится необходимость строительства дальних линий электропередач. Предлагаемое техническое решение силовой установки позволит создать и применить двигатель, вышеуказанных изобретений, для предлагаемой силовой установки, по упрощенной схеме, как машину, работающую по принципу вытеснения, за счет перепада давления газа, воздуха, воды или пара, открывается возможность использования природных ресурсов, для получения дешевой электроэнергии, без сжигания топлива. Большой вращательный момент с большим, значительно большим, чем у современной гидротурбины, вращательным моментом, двигателя и силовой установки отвечает золотому правилу механики: «То, что мы проигрываем в расстоянии, выигрываем в силе». Силу в современных двигателях и силовых установках сейчас получаем только за счет сжигания большого количества высококалорийного топлива.

Таким образом, согласно изобретению силовая установка, включающая двигатель, ротор которого через выходной вал соединен с ведущим колесом шестеренчатой передачи вращательного движения, ведущее колесо взаимодействует с ведомыми колесами шестеренчатой передачи, передающими вращение потребителям механической энергии, отличается тем, что двигатель выполнен в виде роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания со многими поршнями, расположенными по внешней окружности ротора, взаимодействующими за один оборот вращения ротора со всеми рабочими камерами, составляющими статор двигателя, внутри по центру статора на вертикальную ось центральной цилиндрической частью навешен ротор, центральная цилиндрическая часть ротора соединена с его телом в верхней купольной части и составляет выходной вал, который соединен с горизонтально расположенным ведущим колесом.

Ведомые колеса могут передавать вращение группе генераторов электрического тока. Ведомые колеса могут передавать вращение группе разных потребителей механической энергии. Ведомые колеса могут передавать механическую энергию летательному аппарату. Ведомые колеса могут передавать энергию водным плавающим средствам. Ведомые колеса могут передавать механическую энергию нефтедобывающим и нефтеперерабатывающим потребителям. Ведомые колеса могут передавать энергию газоперекачивающим станциям. Ведомые шестерни могут приводить во вращение технологические центрифуги. Ведомые колеса могут передавать механическую энергию космическим установкам и аппаратам. Силовая установка согласно изобретению может быть создана стационарной и передвижной.

Осуществление изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 изображена универсальная силовая установка с одним ведущим колесом - 10 зубчатой передачи, преобразователя скорости и направления вращательного движения, предназначенная для привода трех потребителей механической энергии. В зависимости от требуемых характеристик и конструкции силовой установки ведущее колесо - 10 может приводить одно ведомое колесо или несколько ведомых колес для передачи преобразованного вращательного движения соответственно одному или нескольким потребителям - 14 механической энергии. При больших размерах и большой мощности универсальной силовой установки ротор двигателя для его большей инерционности может иметь форму купола, как показано на схеме. В этом варианте передача механической энергии производится комбинированно. Одни потребители расположены под «юбкой» в пространстве, охваченном станиной, другие вынесены за пределы станины.

На фиг.2 показано возможное комплексное подключение шести разных потребителей механической энергии, с тремя разными направлениями вращательного движения, к одной силовой установке, приводимой одним роторно-поршневым двигателем. Преобразование и раздача потребителям вращательного движения выходного вала двигателя производится двумя системами преобразования, в которые входят два независимых ведущих рабочих зубчатых колеса и шесть штук ведомых шестеренчатых колес, передающих механическую энергию шести разным потребителям механической энергии.

Универсальная силовая установка фиг.1 содержит вращательный роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания - 1. Статор - 2, составляющий корпус двигателя, установлен на станину - 3. На вертикальную ось - 4, опирающуюся на основание - 5, центральной, цилиндрической частью вращательно навешен ротор - 6. Симметрично, по внешнему кругу нижней части, ротор - 6 содержит поршни - 7, взаимодействующие с рабочими камерами - 8, входящими в статор - 2 двигателя. Центральная, вертикальная, часть свода ротора - 6 соединена с выходным цилиндрическим валом - 9.

Выходной цилиндрический вал - 9 соединен с горизонтально расположенным ведущим зубчатым колесом - 10 преобразователя движения. Диаметр ведущего колеса - 10 меньше диаметра ротора - 6 двигателя. Ведущее колесо - 10 с внутренней цилиндрической части и с внешних поверхностей круга содержит зубья передачи, преобразователя, которые взаимодействуют с ведомым зубчатым колесом - 11, сохраняющим направление вращения, и с зубчатыми колесами - 12, изменяющими направление вращения. Ведомые зубчатые колеса - 11, 12 передачи через передаточный вал - 13 передают механическую энергию потребителям - 14. Взаимодействие ведомых колес с зубьями внутренней цилиндрической поверхности ведущего колеса сохраняет направление движения. Взаимодействие ведомых колес - 12 с зубьями внешних поверхностей круга ведущего колеса - 10 изменяет направление вращательного движения.

При необходимости, в зависимости от требуемых характеристик универсальной силовой установки, потребители - 14 могут быть установлены в пространстве станины - 3, т.е. под куполом ротора и под преобразователем движения или за пределами станины.

Диаметры ведомых зубчатых колес - 11, 12 зубчатой передачи в зависимости от требуемых характеристик установки могут быть в десятки раз меньше диаметра ведущего колеса.

При работе вращательного роторного поршневого двигателя предлагаемой установки, имеющего широкие возможности регулировки числа оборотов, поршни - 7, симметрично расположенные по внешнему кругу нижней части ротора - 6 двигателя, поочередно взаимодействуют с каждой рабочей камерой - 8, статора - 2 составляющего корпус. Число рабочих циклов двигателя за один оборот вращения ротора равно произведению числа поршней - 7 на число рабочих камер - 8. Число рабочих камер может быть меньше числа поршней.

На фиг.2 изображена универсальная силовая установка комплексного типа, которая показывает возможности включения в нее двух ведущих колес - 10, двух разных преобразователей вращательного движения, зубчатой передачи. Одно ведущее колесо расположено ниже ротора, второе меньшего диаметра установлено выше ротора - 6. Каждое ведущее колесо приводит во вращение по 3 ведомых колеса - 11, 12, передающих механическую энергию шести индивидуальным потребителям - 14. В общем значении потребителям, показанным на фиг.2, передается вращательное движение 3 разных направлений. В зависимости от требуемых технических характеристик и конструкции силовой установки ведомых колес и потребителей может быть больше. Расположение потребителей, в виде движителей, относительно угла азимута может быть разным. Фиг.2 данная схема «Паук» найдет применение для привода нескольких движителей одной машины во многоприводных средствах передвижения, а также в многофункциональных машинах и механизмах.

Для повышения инерционности и равномерности вращательного движения ротора - 6, см. фиг.2, центр тяжести его также смещен вниз, относительно точки опоры.

Вращательный момент большого диаметра ротора - 6 фиг.1, 2 имеющего большое плечо ворота-кабестана, передается через цилиндрический выходной вал - 9 на ведущее колесо - 10 меньшего диаметра относительно диаметра ротора - 4 двигателя.

Ведущее, зубчатой передачи, шестеренчатое колесо - 10, фиг.1, 2 передает вращение ведомым зубчатым колесам - 11, 12 значительно меньшего в диаметре размера.

Спутники ротора, поршни, установленные в гнезда его тела на концы спиц, могут возвратно-поступательно перемещаться по спице, углубляясь в гнезда, и одновременно передвигаться по образующей криволинейной с камерными углублениями канальной поверхности полости корпуса двигателя. Таким способом создается колебательное «планетарное» движение только спутников ротора, поршней, без вращения вокруг собственной оси. Тело самого ротора двигателя совершает ровное сбалансированное движение. При таком взаимодействии меняется угол между собственными осями поршней и главной осью вращения ротора. Такое сложное движение спутников ротора, поршней обеспечивает образование небольшого объема полостей камер сгорания в теле статора. Закрытое пространство рабочей камеры сгорания образует площадь поверхности поршня, пересекающую камерную выемку.

Процесс сжатия воздуха или топливной смеси в камерах этого двигателя не производится.

Спутники ротора, поршни, взаимодействуя со всеми выемками камер, совершают замкнутое по кругу колебательное движение с постоянной амплитудой. Создается нутационное, колебательное движение поршней вперед. Это придает двигателю установки новые возможности образования рабочих камер, двухтактного двигателя внутреннего сгорания, работающего по типу дизельного двигателя, с внешним сжатием воздуха, по техническим решениям, вышеуказанных запатентованных многопоршневых двигателей. В камерах сгорает топливо, создается сила давления раскаленных газов, которая, опираясь в кривые поверхности выемки, передвигает поршень. Поршень поворачивает рычаг-спицу, плечо ворота, преодолевая при этом сопротивление вала.

Потери тепла в рабочей камере этого двигателя будут компенсированы большим плечом вращательного момента.

По равенству определения центробежной силы F находим факторы, которые положительно влияют на необходимую динамику движения поршней двигателя.

Для двукратного и более уменьшения центробежной силы F, снижения линейной скорости V и повышения инерционности ротора, массы m поршней приближены к главной оси вращения, сохраняя при этом R радиус-нить, длину связи, за которую m массы тел поршней тянутся к центру вращения. Величина линейной скорости будет составлять

Поэтому с целью снижения центробежной силы, действующей на поршни, и повышения инерционности, ротору придаем новую геометрическую форму, приближенную к параболоиду.

Придав ротору новую форму, деформируем множество, соответственно количеству поршней, локальных полей динамической симметрии, движения масс поршней. Изменяем направление вектора действия центробежной силы.

Придав массам m ускорение, в несколько n раз превышающее силу тяготения g, уменьшаем гравитационную зависимость поршней, что повышает инерционность поршней и ротора до суперинерционности.

Открывается возможность создания двигателя обладающего супербольшим плечом момента силы, с не большой центробежной силой, действующей на поршни. Результат достигается за счет новой геометрической формы ротора, в виде параболоида, и рационального перераспределения их масс относительно точки опоры ротора, центра вращения и вертикальной оси.

Симметричное, сбалансированное приближение масс поршней к главной оси, многоразовое снижение линейной скорости их при сохранении большой длины радиуса-нити, за которую тело тянется к центру вращения, позволит сохранить за двигателем качество оптимальной, необходимой быстроходности и суперинерционности вращательного движения.

К перечню новых положительных качеств относится новый способ внешнего сжатия воздуха по типу дизельного двигателя и подачи его в камеру сгорания для создания большой силы газов сгорания топливной смеси для поворачивания супербольшого рычага ворота.

Двигатель совмещает качества увеличения количества поршней и рабочих камер, произведение количества которых составляет количество рабочих тактов за один оборот вращения ротора.

Обеспечение ротору ровного сбалансированного движения вокруг постоянной его оси, за счет освобождения его от планетарного движения.

Обеспечение его спутникам поршням, расположенным в гнездах ротора, нутационного, с постоянной амплитудой, ровного колебательного движения вперед, по кругу.

К новому отличительному признаку относится также оправданное использование в двигателе и установке простейшей, известной три тысячи лет назад машины-рычага, используемой для создания супербольшого плеча и супербольшой мощности.

Совмещение всех этих новых признаков в вышеуказанных запатентованных изобретениях подтверждает возможность создания нового двигателя для привода новой универсальной силовой установки.

Двигатель в предлагаемой универсальной силовой установке будет служить для привода супербольшого ведущего зубчатого колеса, коллекторного распределителя механической энергии и преобразователя скорости вращательного движения, передающего вращательное движение ведомым зубчатым колесам. Ведомые зубчатые колеса будут передавать механическую энергию потребителям.

Предлагаемая к осуществлению мощная, с супербольшим вращательным моментом, с большой механической выгодой, экологически безопасная универсальная силовая установка будет обладать большой экономической эффективностью, широкой возможностью регулировки скорости, способностью обеспечивать механической энергией от одного до нескольких одинаковых и разных потребителей механической энергии одновременно, с одинаковым и разным направлением вращательного движения. Установка может быть создана стационарного и передвижного устройства, в зависимости от требуемых характеристик и назначения, может быть создана разного маленького и супербольшого размера, будет обладать универсальной возможностью ее применения во многих отраслях народного хозяйства. Универсальная силовая установка сможет работать при различных частотах вращения и крутящего момента, т.е. на различных режимах по той или иной характеристике. Открывает возможность создания комбинированных машин с применением наземных, воздушных и водных движителей.

Ротор двигателя через выходной вал соединен с ведущим колесом зубчатой передачи, диаметр которого несколько меньше диаметра ротора двигателя. В необходимых случаях в зависимости от требуемых характеристик первичного источника энергии ротор двигателя может быть соединен непосредственно с потребителем механической энергии. Например, для привода мощных центрифуг, диаметр ротора которых больше диаметра ротора двигателя, центрифуга подключается сверху ротора двигателя.

Широкое развитие получит передача механической энергии ведомыми зубчатыми колесами генератору или группе генераторов электрической энергии. Универсальная силовая установка получит широкое применение для привода нескольких движителей одновременно во многоприводных машинах и многофункциональных механизмах.

Силовая установка получит большое применение в летательных аппаратах для привода движителей, на которых, для снятия вращательного момента фюзеляжа, для гарантии безопасности полетов, для создания подъемной и тяговой силы, механическая энергия силовой установки будет передаваться группам движителей или двум движителям с разным направлением вращательного движения.

Предлагаемая силовая установка окажет влияние на совершенствование водных и подводных, глубинных плавающих средств, за счет передачи механической энергии нескольким потребителям механической энергии.

Позволит создать передвигающиеся средства-машины, смена направления движения которых будет происходить без радиального разворота.

Разработка данного технического решения позволит развитым предприятиям иметь свои ведомственные, локальные электростанции, которые в особенности первоначально получат развитие в нефтегазодобывающих и перерабатывающих отраслях, а также в сельском хозяйстве, в отдаленных и трудно доступных районах как стационарные и как передвижные силовые установки.

Установка получит применение как более экономичная и как теплоэффективная для привода мощных компрессоров на газоперекачивающих станциях.

Универсальная силовая установка может быть создана для работы в условиях отсутствия воздуха, в этом случае в качестве окислителя топлива может использоваться кислород, заправленный в специальные емкости или другие виды топлива. Такая установка найдет применение в условиях космоса для выработки механической энергии и преобразования ее в электрическую. Установка может быть создана маленькой и большой. Большая стационарная установка будет представлять мощную локальную энергетическую станцию. Мощная силовая установка может содержать два ведущих зубчатых колеса коллекторных распределителей и преобразователей частоты и направления движения. Каждое ведущее колесо будет вращать по нескольку или по одному ведомому колесу в зависимости от требуемых технических характеристик.

Эти новые признаки придают силовой установке такие качества как экологическую безопасность, экономическую эффективность, теоретическую, идеальную и механическую выгоду, производство энергии большой мощности.

Преобразование и широкая возможность регулировки скорости и направления выходного, вращательного движения силовой установки, обеспечение механической энергией, обладающей большой скоростью, одного или нескольких одинаковых или разных потребителей одновременно, возможность различных вариантов создания силовой установки и применения ее во многих отраслях народного хозяйства придают ей универсальность.

Установка, с оптимальной характеристикой скорости вращения и вращательного момента получит широкое применение для привода автомобильного транспорта.

Простая в эксплуатации универсальная силовая установка предназначена для разного вида потребителей механической энергии.

Может быть исполнена, стационарной и передвижной, для подключения одного и нескольких потребителей одновременно, большого размера и большой мощности, маленького и среднего размера, маленькой и средней мощности.

Предлагаемое техническое решение универсальной силовой установки особенно широкое применение получит в энергетике для привода одного или нескольких электрогенераторов одновременно, для выработки дешевой и доступной для всех районов страны бездефицитной электроэнергии.

Производство дешевой электроэнергии позволит перейти от трубных, центральных, тепловых систем к кабельным сетям и от трубных отопительных приборов жилых, социальных, культурных и производственных фондов к простым, дешевым в эксплуатации электроотопительным приборам.

Предлагаемое техническое решение универсальной силовой установки позволяет создавать вращательное движение ротора, двигателя, в одном направлении и движителей потребителя механической энергии в другом направлении, которые взаимно компенсируют вращательный момент фюзеляжа летательных аппаратов и выведут их на новый путь развития и совершенства.

Реализация предлагаемого технического решения открывает возможности создания новых многоприводных, с большой степенью маневренности и проходимости машин, средств передвижения и механизмов наземного, водного и воздушного применения.

Предлагаемое изобретение открывает перспективу создания новых технологий, развития отечественной машиностроительной промышленности, создания рабочих мест, освоения широкой сети ведомственных, локальных электростанций, удешевления стоимости электроэнергии, повышения благосостояния и здоровья населения.

Внесет большой вклад в энергоэффективность и энергосбережение.

Все это для нашего государства имеет большое социальное значение.

1. Силовая установка, включающая двигатель, ротор которого через выходной вал соединен с ведущим колесом шестеренчатой передачи вращательного движения, ведущее колесо взаимодействует с ведомыми колесами шестеренчатой передачи, передающими вращение потребителям механической энергии, отличающаяся тем, что двигатель выполнен в виде роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания со многими поршнями, расположенными по внешней окружности ротора, взаимодействующими за один оборот вращения ротора со всеми рабочими камерами, составляющими статор двигателя, внутри по центру статора на вертикальную ось центральной цилиндрической частью навешен ротор, центральная цилиндрическая часть ротора соединена с его телом в верхней купольной части и составляет выходной вал, который соединен с горизонтально расположенным ведущим колесом.

2. Силовая установка по п.1, отличающаяся тем, что ведомые колеса передают вращение группе генераторов электрического тока.

3. Силовая установка по п.1, отличающаяся тем, что ведомые колеса передают вращение группе разных потребителей механической энергии.

4. Силовая установка по п.1, отличающаяся тем, что ведомые колеса передают механическую энергию летательному аппарату.

5. Силовая установка по п.1, отличающаяся тем, что ведомые колеса передают энергию водным плавающим средствам.

6. Силовая установка по п.1, отличающаяся тем, что ведомые колеса передают механическую энергию нефтедобывающим и нефтеперерабатывающим потребителям.

7. Силовая установка по п.1, отличающаяся тем, что ведомые колеса передают энергию газоперекачивающим станциям.

8. Силовая установка по п.1, отличающаяся тем, что ведомые шестерни приводят во вращение технологические центрифуги.

9. Силовая установка по п.1, отличающаяся тем, что ведомые колеса передают механическую энергию космическим установкам и аппаратам.

10. Силовая установка по п.1, отличающаяся тем, что может быть создана стационарной и передвижной.