Четырехтактный ротационно-колебательный двигатель внутреннего сгорания

008641 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к четырехтактным ротационно-колебательным двигателям внутреннего сгорания и может быть использовано для оснащения транспортных средств и аппаратов, передвигающихся по земле, воздуху и воде, в оборудовании, которое работает с использованием механического привода, причем двигатели могут работать с воспламенением рабочей смеси от искры или от сжатия. Предшествующий уровень техники Самым распространенным двигателем внутреннего сгорания является четырехтактный поршневой двигатель. У данного типа двигателя есть ряд существенных недостатков: сложная конструкция, так как кроме цилиндров и поршней необходим ряд дополнительных узлов и деталей, таких как кривошипно-шатунный механизм, кулачковые валы, клапаны и т.д.; большие размер и вес; высокая вибрация, что приводит к необходимости использования тяжелых маховиков; сложная система смазки и т.д. Данные недостатки частично устранены другими типами двигателей, например ротационноколебательными, наиболее близким из которых является ротационно-колебательный двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндрическую камеру, внутри которой с возможностью поворота расположены первая пара лопастей и противоположно расположенная вторая пара лопастей, причем каждая пара закреплена на соответствующей ступице, внутри расположено и устройство регулирования вращения лопастей. Кромки указанных лопастей в радиальном и аксиальном направлениях служат уплотнениями между лопастями и соответствующими внутренними поверхностями цилиндрической камеры. Недостатками данного двигателя являются сложность и ненадежность конструкции и, как следствие, невысокие мощность и коэффициент полезного действия, недолговечность. Сущность изобретения Задачей настоящего изобретения является повышение долговечности, коэффициента полезного действия и возможности создания двигателей большей мощности. Указанная задача достигается тем, что четырехтактный ротационно-колебательный двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндрический корпус, закрытый передней и задней крышками, впускное и выпускное отверстия, которые в зависимости от конструкции двигателя могут располагаться на передней крышке или на корпусе, причем внутри корпуса на смонтированных в центре крышек подшипниках установлена с возможностью вращения ступица, состоящая из двух частей, на соответствующих частях которой смонтированы две пары лопастей, на кромках лопастей закреплены уплотняющие сегменты; внутри ступицы установлены два концентрических вала, каждый из которых связан с соответствующей частью ступицы; лопасти и крышки внутри корпуса образуют четыре рабочие камеры переменного объема, причем лопасти установлены с возможностью перекрытия впускного и/или выпускного отверстий; внутри закрепленного на задней крышке цилиндрического защитного корпуса на подшипнике установлен выходной вал, к которому крепится рычаг, на одном конце которого установлен противовес, а на другом - ось с подшипником, на подшипнике установлено зубчатое колесо, которое взаимодействует со вторым зубчатым колесом, закрепленным на внутренней поверхности защитного корпуса, причем соотношение зубьев колес 1:2; на первом зубчатом колесе установлен диск с двумя осями, на осях установлены ползуны, расположенные в пазах кулис, смонтированных соответственно на концентрических валах. Двигатель может работать как с воспламенением рабочей смеси от искры, так и с воспламенением от сжатия. В другом варианте четырехтактный ротационно-колебательный двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндрический корпус, закрытый передней и задней крышками, впускное и выпускное отверстия, которые в зависимости от конструкции двигателя могут располагаться на передней крышке или на корпусе, причем внутри корпуса на смонтированных в центре крышек подшипниках установлена с возможностью вращения ступица, состоящая из двух частей, на соответствующих частях которой смонтированы две пары лопастей, на кромках лопастей закреплены уплотняющие сегменты; внутри ступицы установлены два концентрических вала, каждый из которых связан с соответствующей частью ступицы; лопасти и крышки внутри корпуса образуют четыре рабочие камеры переменного объема, причем лопасти установлены с возможностью перекрытия впускного и/или выпускного отверстий; внутри закрепленного на задней крышке цилиндрического защитного корпуса на подшипнике установлен выходной вал, на выходном валу закреплены два эллиптических зубчатых колеса, установленных с возможностью взаимодействия со второй парой эллиптических зубчатых колес, установленных соответственно на концентрических валах, причем размеры и форма зубчатых колес одинаковы. Двигатель может работать как с воспламенением рабочей смеси от искры, так и с воспламенением от сжатия. Двигатель может быть снабжен свечой зажигания, установленной в передней крышке или в боковой стенке корпуса. Двигатель может быть снабжен масляным радиатором, а уплотняющие сегменты установлены в местах контакта лопастей с крышками и/или с корпусом, и/или со ступицей, причем уплотняющие сегменты соединены с масляными каналами, расположенными внутри лопастей, и с масляным радиатором,-1 008641 что обеспечивает охлаждение подвижных деталей внутри корпуса. Уплотняющие сегменты могут быть установлены в двух или более параллельных каналах, выполненных на кромках лопастей, с зазорами, препятствующими поступлению масла в камеру сгорания, таким образом обеспечивается качественная смазка. Кроме того, уплотняющие сегменты могут быть выполнены в виде сегментов, спрессованных из гибких лент с эффектом пружины, ленты могут быть изготовлены из металла или самосмазывающегося материала, таким образом, зазоры на протяжении всей работы двигателя остаются неизменными и двигатель работает без изменения параметров или уровня вредных веществ в выхлопных газах. Уплотняющие сегменты могут быть изготовлены биметаллическими и имеют прямоугольную или параллелепипедную форму, разный температурный коэффициент расширения металлов, из которых могут быть изготовлены уплотняющие сегменты, позволяют компенсировать изменение длины, которое зависит от температуры. Двигатель может быть снабжен системой смазки зубчатой передачи, причем маслопровод соединен с внутренней полостью защитного корпуса, которая заполняется маслом до определенного уровня, а смазка осуществляется разбрызгиванием подвижными деталями, расположенными в защитном корпусе. Для улучшения смазки выходной вал, рычаг, оси, диск и ползуны могут быть снабжены сообщающимися масляными каналами, в которые под давлением нагнетается масло, что создает масляную прослойку между движущимися деталями. В двигателе стенки корпуса могут быть выполнены двойными, а пространство между стенками соединено с системой подачи охлаждающей жидкости, что позволяет стабилизировать температурные режимы работы. Для лучшего охлаждения двигатель может быть снабжен охлаждающим вентилятором, а на корпусе выполнены охлаждающие ребра, причем управление вентилятором может производиться электронным блоком, датчик которого может быть расположен на корпусе двигателя. Впускное и выпускное отверстия могут быть расположены на передней крышке. В тех случаях, когда двигатель длинный или малого диаметра, впускное, выпускное отверстия и свечи зажигания целесообразно располагать на корпусе. Двигатель, с небольшими конструктивными изменениями, может быть использован в качестве компрессора или объемного насоса. Перечень чертежей На фиг. 1 показан общий вид ротационно-колебательного двигателя внутреннего сгорания. На фиг. 2 - общий вид двигателя в разрезе (передняя крышка снята). На фиг. 3 - преобразователь колебательно-вращательного движения во вращательное движение выходного вала (первый вариант). На фиг. 4 - преобразователь колебательно-вращательного движения во вращательное движение выходного вала (второй вариант). На фиг. 5 - последовательность работы рабочих камер двигателя и преобразователя колебательновращательного движения во вращательное движение выходного вала (первый вариант). На фиг. 6 - последовательность работы рабочих камер двигателя во время одного цикла. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения На фиг. 1 и 2 видно, что двигатель содержит цилиндрический корпус 1, закрытый впереди крышкой 2 и сзади крышкой 3. В передней крышке 2 выполнены впускное 4 и выпускное 5 отверстия,установлена свеча зажигания 6 и подшипник 7, в котором установлена ось О, соответственно в центре задней крышки 3 установлен подшипник 8. На ступице 9, состоящей из двух частей, установлены две пары лопастей А-В и C-D, на кромках которых установлены уплотняющие сегменты S, каждая из пар лопастей установлена на соответствующей части ступицы; внутри ступицы установлены два концентрических вала 10 и 11, каждый из которых связан с соответствующей частью ступицы. Лопасти А-В и C-D и крышки 2 и 3 внутри корпуса 1 образуют четыре рабочие камеры переменного объема, причем при повороте лопасти А-В и C-D перекрывают или открывают впускное 4 и выпускное 5 отверстия. Внутри цилиндрического защитного корпуса 12 установлен преобразователь колебательно-вращательного движения лопастей во вращательное движение выходного вала 13, установленного в подшипнике 14. На валу 13 крепится рычаг 15, на одном конце которого установлен противовес 16, а на другом - ось 17 с подшипником 18. На подшипнике 18 установлено зубчатое колесо 19, а на внутренней поверхности корпуса 12 - зубчатое колесо 20 с соотношением зубьев 1:2. На зубчатом колесе 19 установлен диск с двумя осями 22, на которых установлены ползуны 23, которые, в свою очередь, установлены в пазах кулис 24 и 25, смонтированных соответственно на валах 10 и 11, каждая кулиса снабжена противовесом. Второй вариант - внутри цилиндрического защитного корпуса 26 (12) установлен преобразователь колебательновращательного движения лопастей во вращательное движение установленного в подшипнике 27 выходного вала 28. На валу 28 закреплены два эллиптических зубчатых колеса 29 и 30, которые приводятся в движение эллиптическими зубчатыми колесами 31 и 32, установленными соответственно на валах 10 и 11, причем размеры и форма колес 29, 30 и 31, 32 одинаковы, но колеса 31 и 32 изготавливают из легкого материала или снабжены внутренними полостями для уменьшения инерции.-2 008641 Работа двигателя поясняется фиг. 5, как указано выше, лопасти А-В через вал 10 приводят во вращение кулису 24, а лопасти C-D через вал 11 - кулису 25, при вращении кулис шестерня 19 обкатывает шестерню 20, при этом вал 13 приводится во вращение в одном направлении. При этом показано расположение впускного 4, выпускного 5 отверстий и свечи зажигания 6 относительно лопастей А-В и C-D при их вращении относительно оси О. Последовательность работы рабочих камер поясняется фиг. 6 - в позиции "а" впускное отверстие 4 открыто, при движении лопастей А-В и соответственно лопастей C-D против часовой стрелки через позицию "b" в позицию "с" происходит увеличение объема рабочей камеры АОС, при этом рабочая смесь всасывается в камеру АОС, при дальнейшем повороте лопастей из позиции "с" через позицию "d" в позицию "е", в начале лопасть С перекрывает впускное отверстие 4, а затем при уменьшении объема камеры АОС происходит сжатие рабочей смеси, при этом рабочая смесь всасывается в камеру ВОС. В позиции "е" сжатая рабочая смесь поджигается свечой 6 (либо зажигание происходит от сжатия), при горении объем газов увеличивается и лопасти А и С через позицию "f" перемещаются в позицию "g", выполняя полезную работу, в позиции "g" лопасть А откроет выпускное отверстие 5. Далее при горении смеси в рабочей камере ВОС выхлопные газы через отверстие 5 выдавливаются из камеры АОС при перемещении из позиции "g" через позицию "h" в позицию "i", далее цикл повторяется. Благодаря инерции подвижных деталей, будут компенсироваться колебания крутящего момента двигателя и будет сохраняться направление вращения выходного вала. Как было показано, в тот момент, когда в одной из рабочих камер происходит сгорание горючей смеси, в других камерах происходит соответственно выхлоп, всасывание и сжатие. Источники информации Заявка РСТ WO/1998/013582, МПК F 01 С 1/07, опубл. 02.04.1998. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Четырехтактный ротационно-колебательный двигатель внутреннего сгорания, характеризующийся тем, что содержит цилиндрический корпус (1), закрытый передней и задней крышками(2, 3), впускное (4) и выпускное (5) отверстия, соединенные с внутренней полостью корпуса, причем внутри корпуса на смонтированных в центре крышек (2, 3) подшипниках (7, 8) установлена с возможностью вращения ступица (9), состоящая из двух частей, на соответствующих частях которой смонтированы две пары лопастей А-В и C-D, на кромках лопастей закреплены уплотняющие сегменты S; внутри ступицы установлены два концентрических вала (10, 11), каждый из которых связан с соответствующей частью ступицы; лопасти А-В и C-D и крышки 2 и 3 внутри корпуса 1 образуют четыре рабочих камеры переменного объема, причем лопасти А-В и C-D установлены с возможностью перекрытия впускного (4) и/или выпускного (5) отверстий; внутри закрепленного на крышке (3) цилиндрического защитного корпуса (12) на подшипнике (14) установлен выходной вал (13), к которому крепится рычаг (15), на одном конце которого установлен противовес 16, а на другом - ось (17) с подшипником (18), на котором установлено зубчатое колесо (19), которое взаимодействует со вторым зубчатым колесом (20), закрепленным на внутренней поверхности защитного корпуса (12), причем соотношение зубьев колес 1:2; на зубчатом колесе (19) установлен диск с двумя осями (22), на которых установлены ползуны (23), расположенные в пазах кулис (24 и 25), установленных соответственно на концентрических валах (10 и 11). 2. Четырехтактный ротационно-колебательный двигатель внутреннего сгорания, отличающийся тем, что содержит цилиндрический корпус (1), закрытый передней и задней крышками (2, 3),впускное (4) и выпускное (5) отверстия, соединенные с внутренней полостью корпуса, причем внутри корпуса на смонтированных в центре крышек (2, 3) подшипниках (7, 8) установлена с возможностью вращения ступица (9), состоящая из двух частей, на соответствующих частях которой смонтированы две пары лопастей А-В и C-D, на кромках лопастей закреплены уплотняющие сегменты S; внутри ступицы установлены два концентрических вала (10, 11), каждый из которых связан с соответствующей частью ступицы; лопасти А-В и C-D и крышки 2 и 3 внутри корпуса 1 образуют четыре рабочие камеры переменного объема, причем лопасти А-В и C-D установлены с возможностью перекрытия впускного (4) и/или выпускного (5) отверстий; внутри закрепленного на задней крышке (3) цилиндрического защитного корпуса (26), на подшипнике (27) установлен выходной вал (28), на выходном валу (28) закреплены два эллиптических зубчатых колеса (29, 30), установленных с возможностью взаимодействия со второй парой эллиптических зубчатых колес (31, 32), установленных соответственно на концентрических валах(10 и 11), причем размеры и форма зубчатых колес (29, 30 и 31, 32) одинаковы. 3. Четырехтактный ротационно-колебательный двигатель внутреннего сгорания по одному из пп.1 или 2, отличающийся тем, что он снабжен свечой зажигания (6), установленной в передней крышке (2). 4. Четырехтактный ротационно-колебательный двигатель внутреннего сгорания по одному из пп.1 или 2, отличающийся тем, что он снабжен масляным радиатором, а уплотняющие сегменты (S) установлены в местах контакта лопастей А-В, C-D с крышками и/или с корпусом (1), и/или со ступицей (9),причем уплотняющие сегменты (S) соединены с масляными каналами, расположенными внутри лопастей-3 008641 А-В, C-D и масляным радиатором. 5. Четырехтактный ротационно-колебательный двигатель внутреннего сгорания по п.4, отличающийся тем, что уплотняющие сегменты (S) установлены в двух или более параллельных каналах с зазорами, препятствующими поступлению масла в камеру сгорания. 6. Четырехтактный ротационно-колебательный двигатель внутреннего сгорания по любому из пп.4 и 5, отличающийся тем, что уплотняющие сегменты (S) выполнены в виде сегментов, спрессованных из гибких лент. 7. Четырехтактный ротационно-колебательный двигатель внутреннего сгорания по любому из пп.4, 5 и 6, отличающийся тем, что уплотняющие сегменты (S) изготовлены биметаллическими и имеют прямоугольную или параллелепипедную форму. 8. Четырехтактный ротационно-колебательный двигатель внутреннего сгорания по одному из пп.1 или 2, отличающийся тем, что он снабжен системой смазки зубчатой передачи, причем маслопровод соединен с внутренней полостью защитного корпуса. 9. Четырехтактный ротационно-колебательный двигатель внутреннего сгорания по пп.1 и 7, отличающийся тем, что выходной вал (13), рычаг (15), ось (17), диск (21), оси (22) и ползуны (23) снабжены масляными каналами. 10. Четырехтактный ротационно-колебательный двигатель внутреннего сгорания по одному из пп.1 или 2, отличающийся тем, что стенки корпуса выполнены двойными, а пространство между стенками соединено с системой подачи охлаждающей жидкости. 11. Четырехтактный ротационно-колебательный двигатель внутреннего сгорания по одному из пп.1 или 2, отличающийся тем, что он снабжен охлаждающим вентилятором, а на корпусе выполнены охлаждающие ребра. 12. Четырехтактный ротационно-колебательный двигатель внутреннего сгорания по одному из пп.1 или 2, отличающийся тем, что впускное (4) и выпускное (5) отверстия расположены на передней крышке (2). 13. Четырехтактный ротационно-колебательный двигатель внутреннего сгорания по одному из пп.1 или 2, отличающийся тем, что впускное (4), выпускное (5) отверстия и свечи зажигания (6) расположены на корпусе (1). 14. Использование четырехтактного ротационно-колебательного двигателя внутреннего сгорания по одному из пп.1 или 2 в качестве компрессора или объемного насоса.