Двухроторная гибридная установка
Формула / Реферат
1. Двухроторная гибридная установка, включающая двигатель внутреннего сгорания, содержащий установленный с возможностью вращения вокруг оси обод с орбитальными беговыми дорожками с внутренним профилем в виде Т-образного паза овальной или другой, замкнутой и центрально-симметричной конфигурации, охватываемый этими беговыми дорожками блок с радиально сходящимися друг к другу камерами сгорания цилиндров и установленными в них поршнями, шарнирно связанные с ними и с установленными на блоке цилиндров одноплечими рычагами шатуны с нажимными роликами на других концах, находящимися в контакте с беговыми дорожками упомянутого паза, отличающаяся тем, что указанный обод представляет собой наружный ротор гибридной установки, а указанный блок цилиндров представляет собой внутренний ротор гибридной установки, жестко установленный на шарнирно соединенном с корпусом установки валу с зубчатым венцом, так что обеспечивается возможность вращения указанных роторов в противоположных направлениях и переключения направлений их вращения за счет поочередного торможения роторов посредством механизма управляемого торможения в рабочем цикле, каждый шатун, шарнирно установленный одним концом на палец поршня, на другом конце имеет отверстие, в которое установлен подшипник с валиком, по обе стороны которого попарно установлены опорные нажимные диски, контактирующие с упомянутыми беговыми дорожками, и в средней части шарнирно связан посредством упомянутого одноплечего рычага с кронштейном на блоке цилиндров так, что при нахождении поршня в верхней мертвой точке указанный рычаг повернут к центру блока цилиндров и образует с осью цилиндра угол больше 90°, на наружной поверхности наружного ротора установлены постоянные магниты, которые при вращении указанного ротора создают электрические токи в обмотке статора, установленного снаружи и жестко закрепленного на корпусе установки.
2. Двухроторная гибридная установка по п.1, отличающаяся тем, что блок цилиндров, в зависимости от варианта исполнения двигателя, выполнен в виде попарно параллельно или попарно перпендикулярно расположенными между собой осями цилиндров.
3. Двухроторная гибридная установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что на боковых поверхностях каждого ротора имеются криволинейные ребра.
4. Двухроторная гибридная установка по пп.1, 2 и 3, отличающаяся тем, что на каждом роторе выполнены сквозные продувочные каналы с выходными патрубками, через которые может проходить газ или жидкость, при этом выходные патрубки одной из поверхностей ротора ориентированы в направлении его вращения вперед и могут засасывать газ или жидкость, а патрубки другой поверхности ротора ориентированы противоположно направлению его вращения назад и могут выбрасывать этот газ или жидкость, при его вращении.
5. Двухроторная гибридная установка по п.1, отличающаяся тем, что установленные на наружной поверхности наружного ротора постоянные магниты являются аксиальными, или радиальными, или аксиально-радиальными, в зависимости от схемы электрогенератора и гибридной установки: дискового типа, аксиальные; цилиндрического типа, радиальные; обоих типов аксиально-радиальные, которые при вращении указанного ротора могут создавать электрические токи в обмотке статора, установленного снаружи, жестко закрепленного на корпусе установки.
6. Двухроторная гибридная установка по п.1, отличающаяся тем, что на наружный ротор надет ободок с резинотканевой оболочкой - шина колеса, при этом установка выполняет функцию движителя - колеса транспортного средства, таким образом, что при торможении внутреннего ротора колесо приводится во вращательное движение, обеспечивая движение транспортного средства и, наоборот, при торможении колеса транспортное средство останавливается, внутренний ротор приводится во вращательное движение.
7. Двухроторная гибридная установка по п.1, отличающаяся тем, что на каждом роторе на креплениях или на валу с цепной, или ременной, или зубчатой передачей на подшипниках установлены судовые движители, содержащие винты с лопастями, обращенные в одну сторону, которые при поочередном переключении роторов могут вращаться в противоположных направлениях друг относительно друга и тем самым обеспечивать движения судна в противоположных направлениях.

Текст
Данное изобретение двухроторной гибридной установки (ДГУ) относится к машиностроению и направлено на повышение ее технологичности, коэффициента полезного действия (КПД),удельной мощности, плавности работы, удобности в эксплуатации и ремонте, уменьшение стоимости транспортного средства. Особенность кинематики преобразовательного механизма позволяет, без больших энергетических потерь линейной механической энергии поршня в верхней мертвой точке (ВМТ), обеспечить работу двигателя ДГУ и, тем самым, увеличить его КПД. Поэтому ДГУ создается на базе "орбитального роторного" двигателя внутреннего сгорания с новой кинематикой преобразования форм движения. Именно его использование обеспечивает совместную работу, электрической и механической, составляющих силовых элементов ДГУ: два в одном, что существенно освобождает подкапотную часть автомобиля. Возможность управляемого торможения роторов ДГУ в рабочем цикле позволяет обеспечить быструю, не прерывая работу силовой передачи, передачу электрической и/или механической энергии движителю транспортного средства, корректировать работу движителя в зависимости от нагрузки на главный вал двигателя,его частоты вращения. Этим управлением достигается повышение КПД и долговечность ДГУ,экономия горючего, а также удобство управления транспортным средством и его маневренность. Благодаря наличию на боковых поверхностях каждого ротора ДГУ криволинейных ребер, а также сквозных продувочных каналов с выходными патрубками, роторы могут самоохлаждаться при их вращении, даже если транспортное средство неподвижно, что позволяет осуществлять отвод тепла от ДГУ без принудительных систем охлаждения. ДГУ в различных вариантах исполнения может выполнять различные функции: прямого движителя (колеса) транспортного средства; ротора для электрогенератора. При установке на роторы ДГУ судовых движителей, содержащих винты с лопастями, она позволяет обеспечить прямую реверсивную передачу, изменение направления движения судна. Указанная совокупность существенных признаков характеризует преимущество ДГУ перед существующими гибридными установками. Изготовлены модели и экспериментальные промышленные образцы некоторых вариантов ДГУ. Даже на этом уровне они демонстрирую свою не только работоспособность, но и эффективную надежность. Более того, все образцы работают без принудительных систем охлаждения, они самоохлаждаются, причем синхронно с работой ДГУ,без перегрева.(71)(72)(73) Заявитель, изобретатель и патентовладелец: ГОЙТЕМИРОВ РАМЗАН УСМАНОВИЧ (AZ) Область техники Изобретение относится к машиностроению и энергетике. Изобретение представляет собой двухроторную гибридную установку (ДГУ). Изобретение может быть использовано на различных транспортных средствах, на: мотоциклах, тракторах, автомобилях и судах. Уровень техники Из литературных источников известно, что недостатками автомобилей с гибридной установкой являются: 1. Высокая сложность. Гибридные автомобили сложнее и дороже традиционных автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Аккумуляторные батареи имеют небольшой диапазон рабочих температур, подвержены саморазрядке. Кроме того, они дороже в ремонте. Опыт автоиндустрии США говорит о том, что автомеханики берутся за ремонт гибридных автомобилей с большой неохотой. США пытаются решить проблему дороговизны налоговыми льготами. Далеко не все крупные автопроизводители смогли создать собственную гибридную систему. Компания Porsche отказалась от попыток самостоятельного производства гибридного автомобиля. КомпанияMitsubishi изначально не пыталась создать гибридный автомобиль, а сконцентрировала все свои усилия на разработке электромобилей. Наиболее удачная на сегодня серийная разработка - Hybrid Synergy Drive компанией Toyota. 2. Утилизация аккумуляторов. Гибридные автомобили, как и электромобили, хоть и в меньшей степени, подвержены проблеме утилизации аккумуляторов. Влияние выбрасываемых аккумуляторов на окружающую среду представляет серьезную опасность. 3. Высокая стоимость некоторых моделей. Естественно, сложность и "нетрадиционность" создания некоторых моделей влечет за собой увеличение цены на автомобили. Двигатели внутреннего сгорания с кривошипным механизмом и кулачковыми валами, которые используются на гибридных установках, являются весьма несовершенным типом тепловых машин, у них: низкая удельная мощность; низкий КПД; большие вибрации и высокий уровень шума; большое количество токсичных выбросов; меньший ресурс и т.д. Более того, его использование совместно с электрогенератором нагромождает и увеличивает подкапотную часть автомобиля. Традиционный двигатель невозможно использовать напрямую в качестве ротора для электрогенератора и прямого движителя для транспортных средств. Задача изобретения В двухроторной гибридной установке нами используется новый двигатель без коленчатого и кулачковых валов, имеющий: высокую удельную мощность; большой КПД; маленькие вибрации и низкий уровень шума; минимальные токсичные выбросы; большой ресурс и большой межремонтный период и т.д. ДГУ создается на базе "орбитального роторного" двигателя внутреннего сгорания. Именно его использование обеспечивает совместную работу электрической и механической составляющих силовых элементов ДГУ (два в одном), что существенно освобождает подкапотную часть автомобиля. Новый двигатель позволяет использовать его без привода напрямую в качестве ротора для электрогенератора и прямого движителя для транспортных средств. В качестве прототипа может служить двигатель внутреннего сгорания по патенту Грузия 2668. Он состоит из вала, обода с беговой дорожкой эллиптической формы, цилиндров, радиально сходящихся друг другу верхними частями, и шатунов с нажимными роликами, контактирующими с беговой дорожкой обода. У прототипа сравнительно низкие КПД и долговечность, а работа его недостаточно плавна. В указанном двигателе штоки (шатуны) с установленными на них нажимными роликами двигаются близко к направлению прямой и при взаимодействии с ободом создающие крутящий момент силы имеют маленькую величину из-за маленькой величины проекции результирующей силы на тангенциальную составляющую силу, действующую на обод. Из-за этого имеют место потери силы давления газов от сгорания горючей смеси, особенно в первый момент, когда давление газов на поршень максимально и шток имеет маленький угол к перпендикуляру касательной к эллипсу. Более того, при работе прототипа имеет место прерывистость действия рабочей силы, создающей крутящий момент. Наиболее близко по своим существенным признакам к заявляемым изобретениям находится выбранный в качестве прототипа двигатель внутреннего сгорания по патенту ЕАПО 011059, прошедший поиск и экспертизу РСТWO 2007/090248, лишенный недостатков упомянутого выше прототипа. Он содержит обод с орбитальными беговыми дорожками овальной или другой центрально симметричной конфигурации, охватываемый этими беговыми дорожками блок радиально сходящихся к друг другу камерами сгорания цилиндров с установленными в них поршнями и шарнирно связанные с ними и с установленными на блоке цилиндров одноплечими рычагами шатуны с нажимными роликами на других концах, находящимися в контакте с упомянутыми беговыми дорожками. Блок цилиндров установлен с возможностью управляемого смещения от оси вращения обода, а двигатель снабжен средством для осуществления данного смещения. Обод установлен с возможностью синхронного, с частотой вращения блока цилиндров, плоско-параллельного переноса по окружности диаметром меньше хода поршней, а двигатель снабжен средством для осуществления данного переноса. При выполнении двигателя с четырехтактным циклом работы гребни у орбитальных беговых дорожек выполнены четного количества и/или число цилиндров нечетно и больше, чем количество гребней. Данный прототип не может быть эффективно использован в гибридном силовом агрегате без существенных конструктивных изменений. У других двигателей, которые можно было бы использовать в качестве ротора для электрогенератора и прямого движителя для транспортных средств (два в одном), маленький ресурс, прежде всего из-за чрезмерно большого износа несущих узлов, связанного с наличием в них сухого трения скольжения. Этим двигателям, как и традиционным, присущи большие потери силы давления газов от сгорания горючей смеси, особенно в первый момент, когда поршень находится в верхней мертвой точке (ВМТ) и давление указанных газов на поршень максимально. Раскрытие изобретения Поставленная цель с различными вариантами исполнения изобретения достигается тем, что ДГУ содержит двигатель внутреннего сгорания, состоящий из двух концентрически расположенных друг от друга на шарнирах роторов, наружный ротор (первый ротор) содержит обод с замкнутыми орбитальными беговыми дорожками Т-образного профиля овальной, или яйцеобразной, или эллиптической, или эпитрохоидальной конфигурации, внутренний ротор (второй ротор) выполнен в виде цилиндрического блока, жестко установленного на вал с зубчатым венцом, соединенного с корпусом гибридной установки на шарнире, цилиндрами, радиально или другим образом, в зависимости от варианта исполнения двигателя, попарно параллельно или попарно перпендикулярно, расположенными между собой осями, установленными в них поршнями, пальцами, шарнирно соединенными с ними одними концами, шатунами,каждый из которых в средней части шарнирно связан с, шарнирно установленным на кронштейне блока цилиндров, тягой, образующий угол больше 90, повернутый к центру блока цилиндров, с осью цилиндра, соответствующий положению поршня в верхней мертвой точке, другой конец шатуна охватывает подшипник, с валиков, на котором попарно по обе стороны шарнирно установлены опорные ролики и жестко нажимные диски, которые в контакте с упомянутыми беговыми дорожками, при поочередном торможении роторов, посредством механизма управляемого торможения, в рабочем цикле они могут переключаться и вращаться в противоположных направлениях друг относительно друга. На боковых поверхностях каждого ротора ДГУ имеются криволинейные ребра, выполненные в виде наклоненных к радиусу ротора в сторону его вращения сегментов, или в виде концентрически расположенных окружностей, или в виде спирали Архимеда. На каждом роторе ДГУ выполнены сквозные продувочные каналы с выходными патрубками, через которые может проходить газ или жидкость, при этом выходные патрубки одной из поверхностей ротора ориентированы в направлении его вращения вперед и могут засасывать газ или жидкость, а патрубки другой поверхности ротора ориентированы противоположно направлению его вращения, назад, и могут выбрасывать этот газ или жидкость, при его вращении. На наружной поверхности первого ротора (обода) установлены постоянные магниты, аксиальные или радиальные или аксиально-радиальные, в зависимости от схемы электрогенератора: дискового типа (аксиальные); цилиндрического типа (радиальные); обоих типов (аксиально-радиальные), которые при вращении указанного ротора могут создавать электрические токи в обмотке статора, установленного снаружи, жестко закрепленного на корпусе ДГУ. Когда на наружный обод первого ротора надета резина или резинотканевая оболочка (шина колеса), то он может выполнять функцию движителя (колеса) транспортного средства, таким образом, что, при торможении блока цилиндров второго ротора,колесо вращается, обеспечивая движение транспортного средства, а при торможении колеса вращается второй ротор (цилиндрический блок) и транспортное средство неподвижно. На каждом роторе на креплениях или на валу с цепной, или ременной, или зубчатой передачей на подшипниках могут быть установлены судовые движители, содержащие винты с лопастями, обращенные в одну сторону, которые при поочередном переключении роторов могут вращаться в противоположных направлениях друг относительно друга и, тем самым, обеспечивать движения судна в противоположных направлениях. Между отличительными признаками ДГУ и достигаемыми результатами имеется следующая причинно-следственная связь. Особенность кинематики преобразовательного механизма формы движения: прямолинейного движения поршня во вращательное движение обода позволяет без энергетических потерь линейной механической энергии поршня в ВМТ производить проворачивание обода, когда сила давления нажимных дисков происходит в направлении, противоположном направлению вращения обода. Это обеспечивает эффективную работу двигателя с минимальными энергетическими потерями и большим КПД. Надо отметить, что благодаря маленьким отклонениям шатуна от оси цилиндра потери из-за асимметричной реакции шатуна на вал также маленькие. Возможность управляемого торможения роторов ДГУ в рабочем цикле позволяет обеспечить быструю, не прерывая работу силовой передачи, передачу электрической и/или механической энергии движителю транспортного средства, корректировать (например, от бортового компьютера транспортного средства или энергетической установки) работу движителя в зависимости от нагрузки на главный вал двигателя, его частоты вращения. Этим управлением достигается повышение КПД и долговечности ДГУ,-2 024495 экономия горючего, а также удобства управления транспортным средством и его маневренность. Благодаря наличию на боковых поверхностях каждого ротора ДГУ криволинейных ребер, выполненных в виде наклоненных к радиусу ротора в сторону его вращения сегментов, или в виде концентрически расположенных окружностей, или в виде спирали Архимеда, а также сквозных продувочных каналов с выходными патрубками, через которые может проходить газ или жидкость, роторы могут самоохлаждаться при их вращении, даже если транспортное средство неподвижно. Причем чем больше поступает горючее топливо в рабочую камеру цилиндров и тем сильнее они нагреваются, ускоряя работу, увеличивая нагрузки и нагрев других деталей и узлов агрегата, тем быстрее вращаются роторы и тем быстрее осуществляется отвод тепла от ДГУ. Возможность установки на наружной поверхности обода двигателя (первого ротора) постоянных магнитов и обмотки статора снаружи вблизи магнитов может обеспечивать передачу электрической энергии движителю транспортного средства в рабочем цикле, при вращении указанного ротора. Возможность установки на указанный обод резины или резинотканевой оболочки (шина колеса) позволяет ДГУ выполнять функцию движителя (колеса) транспортного средства, таким образом, что, при торможении блока цилиндров второго ротора, колесо вращается, обеспечивая движение транспортного средства, а при торможении колеса вращается второй ротор (цилиндрический блок) и транспортное средство неподвижно. При установке на роторы судовых движителей, содержащих винты с лопастями, ДГУ позволяет обеспечить прямую реверсивную передачу, изменение направления движения судна. Указанная совокупность существенных признаков, характеризующих варианты ДГУ, из уровня техники неизвестна и не следует явным образом из нее. Только наличие отличительных признаков у данного изобретения позволяет достижение намеченного результата. Примеры осуществления изобретения Сущность изобретения поясняется схематическими чертежами, на которых изображены: на фиг. 1 изображена ДГУ, которая содержит четырехцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, состоящий из двух концентрически расположенных друг от друга на шарнирах роторов. На фиг. 2 изображена по фиг. 1 ДГУ, которая содержит четырехцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, отличающийся попарно перпендикулярным расположением между собой осями цилиндров. На фиг. 3 изображена по фиг. 1 ДГУ, которая содержит двухцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, отличающийся попарно параллельным расположением между собой осями цилиндров. На фиг. 4 изображен вариант ДГУ, предназначенная для передачи электрической и механической энергии движителю транспортного средства, который содержит "орбитальный роторный" двигатель внутреннего сгорания, на наружной поверхности первого ротора (обода) установлены постоянные аксиальные магниты и статор. На фиг. 5 изображен вариант по фиг. 4 ДГУ, предназначенной для передачи электрической и механической энергии движителю транспортного средства, который содержит "орбитальный роторный" двигатель внутреннего сгорания, отличающийся тем, что на наружной поверхности первого ротора (обода) установлены постоянные аксиально-радиальные магниты и статор. На фиг. 6 изображен вариант ДГУ, предназначенной для передачи механической энергии движителю транспортного средства, который содержит "орбитальный роторный" двигатель внутреннего сгорания, на наружный обод первого ротора надета резина или резинотканевая оболочка (шина колеса), при этом обод выполняет функцию движителя (колеса) транспортного средства. На этой же фигуре изображены криволинейные ребра, выполненные в виде окружностей. На фиг. 7 изображен вариант по фиг. 6 ДГУ, предназначенной для передачи механической и использования электрической энергии движителю транспортного средства, который содержит "орбитальный роторный" двигатель внутреннего сгорания, на наружный обод первого ротора надета резина или резинотканевая оболочка (шина колеса), отличающийся тем, что на наружной боковой поверхности первого ротора (обода) установлены постоянные аксиальные магниты и статор. На фиг. 8 изображен вариант ДГУ, предназначенной для передачи механической энергии движителю транспортного средства, который содержит "орбитальный роторный" двигатель внутреннего сгорания, на каждом роторе установлены судовые движители, содержащие винты с лопастями, обращенные в одну сторону, которые при поочередном переключении роторов могут вращаться в противоположных направлениях друг относительно друга и, тем самым, обеспечивать движения судна в противоположных направлениях. На этой фигуре изображены криволинейные ребра, выполненные в виде спирали Архимеда. На фиг. 9 изображен вариант по фиг. 8 ДГУ, предназначенной для передачи механической энергии движителю транспортного средства, который содержит "орбитальный роторный" двигатель внутреннего сгорания, отличающийся тем, что на валу с цепной, или ременной, или зубчатой передачей на подшипниках установлены судовые движители, содержащие винты с лопастями. На фиг. 1-3 изображены наиболее типичные три варианта исполнения "орбитального роторного" двигателя внутреннего сгорания. Вариантов конфигурации беговых дорожек и исполнения указанного двигателя может быть большое множество, поэтому для простоты и удобства объяснения мы ограничи-3 024495 ваемся изображением беговых дорожек эллиптической конфигурации. Кроме того, корпуса гибридной установки тоже могут быть разными, например, в виде шасси автомобиля или в виде вилки мотоцикла,поэтому мы не приводим их изображение. Двухроторная гибридная установка содержит двигатель внутреннего сгорания, состоящий из двух концентрически расположенных друг от друга на шарнирах 18 роторов 1 и 3, наружный ротор 1 (первый) содержит обод 2 с замкнутыми орбитальными беговыми дорожками Т-образного профиля овальной, или яйцеобразной, или эллиптической, или эпитрохоидальной конфигурации, внутренний ротор (второй) выполнен в виде цилиндрического блока 3, жестко установленного на вал 15 с зубчатым венцом 17, соединенного с корпусом гибридной установки шарниром 16, цилиндрами 4, радиально или другим образом, в зависимости от варианта исполнения двигателя, попарно параллельно или перпендикулярно, расположенными между собой осями, установленными в них поршнями 5, пальцами 6, шарнирно соединенными с ними одними концами, шатунами 7, каждый из которых в средней части шарнирно связан с шарнирно установленным на кронштейне 13 блока цилиндров, тягой 12, образующий угол (а) больше 90 градусов, повернутый к центру блока цилиндров 3, с осью цилиндра 4, соответствующий положению поршня в верхней мертвой точке, другой конец шатуна 7 охватывает подшипник 8, с валиком 11, на котором попарно по обе стороны шарнирно установлены опорные ролики 9 и жестко нажимные диски 10, которые в контакте с упомянутыми беговыми дорожками, при поочередном торможении роторов (1 и 3) посредством механизма управляемого торможения 14, в рабочем цикле могут переключаться и вращаться в противоположных направлениях друг относительно друга. На фиг. 4, 6, 8 и 9 изображены различные криволинейные ребра и продувочные каналы. Как видно на фигурах, на боковых поверхностях каждого ротора имеются криволинейные ребра, выполненные в виде наклоненных к радиусу ротора в сторону его вращения сегментов 28 (фиг. 4), или виде концентрически расположенных окружностей 29 (фиг. 6), или в виде спирали Архимеда 30 (фиг. 8). На роторах 1 и 3 ДГУ выполнены сквозные продувочные каналы с выходными патрубками 31 (фиг. 9), через которые может проходить газ или жидкость. Рассмотрим три варианта исполнения ДГУ, которые показаны на фигурах 4-9. В первом варианте исполнения ДГУ механизм управляемого торможения 14 позволяет вращать наружный обод первый ротор ДГУ с установленными на его наружной поверхности постоянными магнитами 19 (фиг. 4). Снаружи указанного ротора установлен статор 20, жестко закрепленный на корпус ДГУ. При торможении первого ротора (обода 2) вращается второй ротор (блок 3), жестко связанный с валом 15. Во втором варианте исполнения ДГУ на наружный обод первого ротора установлена резина или резинотканевая оболочка (шину колеса) 21. При этом ДГУ выполняет функцию движителя (колеса) транспортного средства. В третьем варианте исполнения ДГУ на каждом роторе на креплениях 23 или на валу 26 с цепной,или ременной (соответственно со звездочкой или шкивом 24), или зубчатой передачей 27 на подшипниках 25 установлены судовые движители, содержащие винты с лопастями 22, обращенные в одну сторону."Орбитальный роторный" двигатель внутреннего сгорания по трем вариантам исполнения, которые изображены на фиг. 1-3, работает следующим образом. С помощью стартера закручивают вал 15 для заводки двигателя. Общеизвестные системы подачи горючей смеси, зажигания и газораспределения (не указаны) обеспечивают заводку и работу двигателя. При этом поршни совершают принудительные возвратно-поступательные движения, которые обеспечиваются общеизвестным 2- или 4-тактным циклом работы двигателя и беговыми дорожками Т-образного профиля. Нажимные диски давят на криволинейные поверхности беговых дорожек Т-образного профиля и создают тангенциальную составляющую силы, производимой от взрыва горючей смеси в камерах сгорания цилиндров, которая создает крутящий момент двигателя. Передача шатуном движения ободу, когда поршень находится в ВМТ, а тяга, находится под углом, повернутый к центру блока цилиндров,больше 90 градусов к оси цилиндра, происходит следующим образом. Например, удерживаем второй ротор (блок 3), без возможности вращения, посредством механизма управляемого торможения. Тогда в первый момент благодаря упомянутому расположению тяги к оси цилиндра и движению поршня по этой прямой оси один конец, шарнирно установленный на пальце, шатуна двигается также, а дугой его конец с нажимными дисками при этом совершает движение, в направлении, противоположном направлению вращения первого ротора (обод 2). Сила давления нажимных дисков, действующая на обод в верхней мертвой точки поршня, при этом смещается в направлении, противоположном направлению смещения участка беговой дорожки обода, соответствующей ВМТ. Это движение продолжается до тех пор, пока угол а не станет равным 90 градусов. Такое движение приводит к существенному уменьшению потерь линейной механической энергии поршня в ВМТ. Что практически и даже теоретически невозможно достичь при использовании кривошипного механизма для преобразования вида энергии. Далее, когда поршень вышел из положения ВМТ, а угол а стал равным 90 градусов, то дальнейшее движение поршня приводит к смещению силы давления нажимных дисков в направлении, соответствующем направлению смещения участка беговой дорожки обода, то есть в направлении вращения первого ротора (обод 2). При этом тангенциально составляющая силы давления нажимных дисков, действующая на обод, стремитель-4 024495 но увеличивается. Таким образом, в обоих промежутках времени, когда угол а больше, а затем меньше 90 градусов, вращение обода, а значит, и работа двигателя происходит без существенных потерь линейной механической энергии поршня. Это обстоятельство обусловлено особенностью кинематики преобразовательного механизма формы движения: прямолинейного движения поршня во вращательное движение обода. В сущности этот "шатунно-тяговый" механизм преобразования формы движения позволяет без энергетических потерь производить проворачивание обода, когда сила давления нажимных дисков происходит в направлении, противоположном направлению вращения обода. Указанные смещения сравнительно небольшие, но достаточные, чтобы таким образом, в зависимости от внешней нагрузки на двигатель, частоты вращения главного вала, обеспечить эффективную работу двигателя с минимальными энергетическими потерями и большим КПД. Отметим, что, благодаря маленьким отклонениям шатуна от оси цилиндра, потери из-за асимметричной реакции шатуна на вал также маленькие. При торможении обода (первого ротора) двигателя вращается блок (второй ротор) и работа двигателя осуществляется по вышеприведенной схеме. В этом случае смещение силы давления нажимных дисков происходит в направлении, соответствующем направлению вращения второго ротора. Возможность управляемого торможения роторов ДГУ в рабочем цикле позволяет обеспечить быструю, не прерывая работу силовой передачи, передачу электрической и/или механической энергии движителю транспортного средства Двухроторная гибридная установка в трех вариантах исполнения, изображенных на фиг. 4-9, работает следующим образом. В первом варианте исполнения ДГУ, при торможении второго ротора посредством механизма управляемого торможения, в соответствии со схемой работы "орбитального роторного" двигателя, вращается первый ротор и, установленные на его наружной поверхности, постоянные магниты (фиг. 4) приводят к возникновению токов в обмотках статора, установленного снаружи и жестко закрепленного на корпусе ДГУ. С этого статора снимается электрическая энергия и передается, за счет электрических приводов, электрическим машинам, электродвигателям на движители транспортного средства. При торможении первого ротора можно снимать механическую энергию с вала 15. Во втором варианте исполнения ДГУ при торможении блока цилиндров второго ротора колесо вращается, обеспечивая движение транспортного средства, а при торможении колеса вращается второй ротор (цилиндрический блок) и транспортное средство неподвижно. На наружной боковой поверхности первого ротора (обода) установлены постоянные аксиальные магниты и статор, что позволяет при необходимости снимать электрическую энергию с движителя. В третьем варианте исполнения ДГУ при поочередном переключении роторов, они могут вращаться в противоположных направлениях друг относительно друга и, тем самым, обеспечивать движение судна в противоположных направлениях. Для реализации этих вариантов в отдельных случаях можно использовать привод движителя по патенту Азербайджанаi 20080064, прошедшему поиск и экспертизу РСТWO 2008/031175. Этот привод заключает в себе функцию двигателя внутреннего сгорания и бесступенчатой коробки скоростей, а также механизм управления угла а между тягой и осью цилиндра. В ДГУ используются криволинейные ребра и продувочные каналы, служащие для охлаждения деталей и ДГУ в целом. При работе ДГУ на наземных транспортных средствах происходит охлаждение за счет воздушной продувки, на воде или под водой охлаждение происходит за счет прохождения воды. Возможность создания гибридной установки на основе "орбитального роторного" двигателя внутреннего сгорания, с вращающимися рабочими телами, исключает необходимость использования принудительных систем охлаждения и позволяет реализовать способ самоохлаждения рабочих органов, деталей и ДГУ в целом. Указанные криволинейные ребра и/или продувочные каналы могут быть применены в каждом варианте исполнения изобретения отдельно или объединенным образом, в зависимости от типа транспортного средства, на котором оно используется. Изготовлены опытные образцы "орбитального роторного" двигателя внутреннего сгорания с отличительными признаками вариантов изобретения. Они работают безотказно, даже на модельном уровне,что доказывает эффективность данных конструктивных признаков для достижения поставленной задачи. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Двухроторная гибридная установка, включающая двигатель внутреннего сгорания, содержащий установленный с возможностью вращения вокруг оси обод с орбитальными беговыми дорожками с внутренним профилем в виде Т-образного паза овальной или другой, замкнутой и центральносимметричной конфигурации, охватываемый этими беговыми дорожками блок с радиально сходящимися друг к другу камерами сгорания цилиндров и установленными в них поршнями, шарнирно связанные с ними и с установленными на блоке цилиндров одноплечими рычагами шатуны с нажимными роликами на других концах, находящимися в контакте с беговыми дорожками упомянутого паза, отличающаяся тем, что указанный обод представляет собой наружный ротор гибридной установки, а указанный блок цилиндров представляет собой внутренний ротор гибридной установки, жестко установленный на шарнирно соединенном с корпусом установки валу с зубчатым венцом, так что обеспечивается возможность вращения указанных роторов в противоположных направлениях и переключения направлений их вращения за счет поочередного торможения роторов посредством механизма управляемого торможения в рабочем цикле, каждый шатун, шарнирно установленный одним концом на палец поршня, на другом конце имеет отверстие, в которое установлен подшипник с валиком, по обе стороны которого попарно установлены опорные нажимные диски, контактирующие с упомянутыми беговыми дорожками, и в средней части шарнирно связан посредством упомянутого одноплечего рычага с кронштейном на блоке цилиндров так, что при нахождении поршня в верхней мертвой точке указанный рычаг повернут к центру блока цилиндров и образует с осью цилиндра угол больше 90, на наружной поверхности наружного ротора установлены постоянные магниты, которые при вращении указанного ротора создают электрические токи в обмотке статора, установленного снаружи и жестко закрепленного на корпусе установки. 2. Двухроторная гибридная установка по п.1, отличающаяся тем, что блок цилиндров, в зависимости от варианта исполнения двигателя, выполнен в виде попарно параллельно или попарно перпендикулярно расположенными между собой осями цилиндров. 3. Двухроторная гибридная установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что на боковых поверхностях каждого ротора имеются криволинейные ребра. 4. Двухроторная гибридная установка по пп.1, 2 и 3, отличающаяся тем, что на каждом роторе выполнены сквозные продувочные каналы с выходными патрубками, через которые может проходить газ или жидкость, при этом выходные патрубки одной из поверхностей ротора ориентированы в направлении его вращения вперед и могут засасывать газ или жидкость, а патрубки другой поверхности ротора ориентированы противоположно направлению его вращения назад и могут выбрасывать этот газ или жидкость, при его вращении. 5. Двухроторная гибридная установка по п.1, отличающаяся тем, что установленные на наружной поверхности наружного ротора постоянные магниты являются аксиальными, или радиальными, или аксиально-радиальными, в зависимости от схемы электрогенератора и гибридной установки: дискового типа, аксиальные; цилиндрического типа, радиальные; обоих типов аксиально-радиальные, которые при вращении указанного ротора могут создавать электрические токи в обмотке статора, установленного снаружи, жестко закрепленного на корпусе установки. 6. Двухроторная гибридная установка по п.1, отличающаяся тем, что на наружный ротор надет ободок с резинотканевой оболочкой - шина колеса, при этом установка выполняет функцию движителя колеса транспортного средства, таким образом, что при торможении внутреннего ротора колесо приводится во вращательное движение, обеспечивая движение транспортного средства и, наоборот, при торможении колеса транспортное средство останавливается, внутренний ротор приводится во вращательное движение. 7. Двухроторная гибридная установка по п.1, отличающаяся тем, что на каждом роторе на креплениях или на валу с цепной, или ременной, или зубчатой передачей на подшипниках установлены судовые движители, содержащие винты с лопастями, обращенные в одну сторону, которые при поочередном переключении роторов могут вращаться в противоположных направлениях друг относительно друга и тем самым обеспечивать движения судна в противоположных направлениях.
МПК / Метки
МПК: B60K 6/24, F01B 1/06, F02B 61/00, F02B 57/10
Метки: установка, гибридная, двухроторная
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/10-24495-dvuhrotornaya-gibridnaya-ustanovka.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Двухроторная гибридная установка</a>
Предыдущий патент: Способ сепарации газового потока
Следующий патент: Способ и система регистрации покупок с возможностью реализации программ лояльности
Случайный патент: Шахтная печь и способ эксплуатации печи