close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY11791

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2009.04.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 11791
(13) C1
(19)
F 01B 13/00
F 02B 57/00
РОТАЦИОННЫЙ РАДИАЛЬНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ
(21) Номер заявки: a 20051097
(22) 2005.11.14
(43) 2007.08.30
(71) Заявители: Аванесов Виталий Борисович; Аванесов Борис Витальевич
(BY)
(72) Авторы: Аванесов Виталий Борисович; Аванесов Борис Витальевич (BY)
(73) Патентообладатели: Аванесов Виталий
Борисович; Аванесов Борис Витальевич (BY)
(56) FR 484921, 1917.
SU 1290004 A1, 1987.
RU 2212551 C2, 2003.
FR 2572459 A1, 1986.
WO 94/11625 A1.
US 4377136, 1983.
BY 11791 C1 2009.04.30
(57)
1. Ротационный радиально-поршневой двигатель, содержащий ротационный блок радиально расположенных цилиндров с впускными окнами, неподвижную несущую ось с
расположенными с эксцентриситетом опорными шейками блока цилиндров и планшайбы,
связанной с расположенными в цилиндрах поршнями, несущая ось выполнена с каналом
впуска и камерой сгорания, сообщающимися с окнами в цилиндрах, отличающийся тем,
что блок цилиндров выполнен в виде ступицы винта с рабочими полостями цилиндров в
его лопастях, каждые лопасть и поршень выполнены монолитно с перпендикулярной
поршню многоступенчатой осью с резьбой на конце; опорная шейка оси под ступицу
выполнена с воздухозаборной полостью с радиаторными ребрами и последовательно по
Фиг. 2
BY 11791 C1 2009.04.30
окружности - с воздушным каналом, топливным каналом, декомпрессионным каналом,
фор-камерой со стартерным каналом и электросвечой, каналом отбора газа; планшайба
соединена шатунами с многоступенчатыми осями и прижатыми к ним упорными гайками
посредством упорных подшипников; при этом лучи ступицы выполнены с силовыми обтекателями с канавками и упорами в них; лопасти и поршни выполнены со сквозной полостью, в которой со стороны поршня расположен клапан со штоком, а с другой стороны в
задней кромке лопасти выполнено отверстие, при этом в лопасти рядом с многоступенчатой осью выполнена прорезь, в которой на оси установлен кулачок, выполненный с возможностью взаимодействия со штоком клапана.
2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что каждый поршень в поперечном сечении
выполнен в форме эллипса.
3. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что содержит стартерное устройство, включающее ресивер, соединенный с фор-камерой посредством стартерного канала и обводным каналом - с трехпозиционным клапаном, сообщающимся с ресивером через канал с
фильтром и автоматический клапан.
4. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что содержит топливно-насосное устройство, топливный насос с шестерней и компенсатор которого установлены на свободном участке шейки ступицы винта неподвижной несущей оси; трубопроводы, клапаны и штанги
управления - внутри нее, а зубчатый венец закреплен на торце ступицы.
5. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что содержит электрогенератор, статор которого установлен на свободном участке шейки планшайбы неподвижной несущей оси, а
ротор закреплен на торце планшайбы.
Изобретение относится к авиационным винтам и ротационным радиально-поршневым
двигателям и может быть использовано в гражданской авиации, в уникальной малой и военной авиации.
Схожим по кинематической схеме устройством является двигатель внутреннего сгорания [а.с. СССР 1354829, МПК F 02B 57/00].
В этом устройстве содержатся ротационный блок радиально расположенных цилиндров, поршни, связанные шатунами с вращаемым агрегатом; опорные шейки блока цилиндров и вращаемого агрегата неподвижной оси расположены с эксцентриситетом, при
этом вращаемый агрегат выполнен в виде многолопастного винта.
Сущность изобретения ротационного радиально-поршневого двигателя в основном
выражена следующим.
На одной полой шейке эксцентриковой оси установлен блок цилиндров, выполненный
ступицей винта с полостями цилиндров в ее лучах, поршнями в них, каждый из которых
выполнен монолитно с лопастью винта; на другой шейке оси эксцентричной первой установлен вращаемый агрегат, выполненный планшайбой, соединенной с монолитами поршень-лопасть шатунами; опорная шейка оси под ступицу обустроена фор-камерой и
технологическими каналами, обеспечивающими работу двигателя; каждый монолит поршень-лопасть частично обустроен выхлопной полостью с клапаном со стороны поршня и
выхлопным отверстием на нижней задней кромке лопасти и обеспечен кулачком; ротационный радиально-поршневой двигатель автономен и обустроен встроенными топливнонасосным устройством и электрогенератором, а также снабжен стартерным устройством.
На фиг. 1 изображен поперечный разрез ротационного радиально-поршневого двигателя по центрам цилиндров; на фиг. 2 - разрез по продольной оси; на фиг. 3 - узел Г на
фиг. 1; на фиг. 4 - вид В на фиг. 2; на фиг. 5 - сравнение площадей цилиндрического
поршня с эллипсным по поперечному сечению; на фиг. 6 - сечение Г-Г на фиг. 1; на фиг. 7 сечение Д-Д на фиг. 6; на фиг. 8 - сечение Е-Е на фиг. 6; на фиг. 9 - сечение Ж-Ж на
2
BY 11791 C1 2009.04.30
фиг. 1; на фиг. 10 - сечение З-З на фиг. 1; на фиг. 11 - сечение И-И на фиг. 1; на фиг. 12 сечение К-К на фиг. 8; на фиг. 13 - сечение Л-Л на фиг. 12; на фиг. 14 - сечение М-М на
фиг. 3; на фиг. 15 - узел II на фиг. 2; на фиг. 16 - схема устройства топливного насоса; на
фиг. 17 - схема стартерного устройства; на фиг. 18 - схематичное определение Σ Мкр при
рабочем ходе одного поршня.
Ротационный радиально-поршневой двигатель содержит неподвижную эксцентриковую ось с опорной по оси А шейкой 1 под ступицу 2 винта и опорной по оси Б шейкой 3
под планшайбу 4, расположенными с эксцентриситетом, равным величине S, при этом в
лучах 5 ступицы 2 винта расположены полости цилиндров - рабочие полости 6; планшайба 4 связана шатунами 7 с поршнями 8, каждый из которых выполнен монолитно с лопастью 9 винта. Опорная шейка 1 обустроена воздухозаборной полостью 10 и по
окружности строго последовательно (фиг. 3) воздушным каналом 11, топливным каналом
12, декомпрессионным каналом 13, фор-камерой 14 со стартерным каналом 15 и электросвечой 16. Полость 10 вблизи фор-камеры 14 обустроена радиаторными ребрами 17, а участки по кругу шейки 1 между рабочим ходом, выхлопом и продувкой, впрыском топлива,
сжатия разделены уплотнением 18, встроенным в наружную поверхность шейки 1. Полости цилиндров - рабочие полости 6 - обустроены окнами 19, соединяющими поочередно
полости 6 с каналами в шейке 1 оси А. Сама ступица 2 обустроена силовыми обтекателями 20 с внутренними канавками 21, заканчивающимися тупиковыми упорами 22, а также
круговой канавкой на переднем торце для установки и крепления в ней зубчатого венца
46, при этом лучи 5 ступицы 2 в поперечном сечении имеют аэродинамическую форму
лопастей вентилятора. Каждый монолит поршень 8 - лопасть 9 винта также монолитно
обустроен строго перпендикулярно к оси поршня 8 кронштейном 23 и многоступенчатой
осью 24, выполнен сквозным с полостью 25, снабжен со стороны поршня клапаном 26 со
штоком 27, другой - отверстием 28 в задней кромке лопасти 9; при этом в теле лопасти 9
монолита рядом с многоступенчатой осью 24 выполнена прорезь 29, в которой на оси 30
установлен кулачок 31; свободный конец многоступенчатой оси 24 выполнен с резьбой,
на которую жестко, крепко в упор с осью 24 закручена гайка 32, имеющая вид шляпки,
упирающейся в шатун 7 посредством упорного подшипника.
На фиг. 5 - сравнение площадей двух вариантов конфигурации по поперечному сечению периметра сопряжения поршня 8 со стенками рабочей полости 6 при сохранении всех
конструкторских параметров ротационного радиально-поршневого двигателя. В первом
случае поршень традиционный цилиндрический, во втором решен эллипсным. Во всех
фигурах учитывается второй вариант.
На свободном участке шейки 1 по оси А установлены позиции встроенного в ротационный радиально-поршневой двигатель насосного устройства, такие как основание 33 с
компенсатором 34, насос с шестерней 35, трубопроводы и фиксаторная гайка с обтекателем 36; на шейке 3 по оси Б установлен круговой статор 37 встроенного в ротационный
радиально-поршневой двигатель электрогенератора, круговой ротор 38 установлен на
торце планшайбы 4; помимо этого на шейке 3 оси установлена гайка 39, фиксирующая
положение планшайбы 4 и кожух 40, а сама шейка 3 обустроена внутренним каналом 41
для трубопроводов и штанг, обеспечивающих запуск двигателя, его работу, режим работы, для электропроводки. Насосное устройство дополняют: топливный трубопровод 42
для подачи топлива к насосу 35, дренажная трубка 43, сопло 44, клапан 45 со штангой, регулирующие режим работы двигателя. На торце ступицы закреплен зубчатый венец 46,
контактирующий с шестерней топливного насоса 35. Ротационный радиально-поршневой
двигатель снабжен также встроенным в него стартерным устройством в составе: баллонаресивера 47, соединенного с фор-камерой 14 стартерным каналом 15 и каналом 48 с трехпозиционным клапаном 49, каналом 50 с фильтром 51 и автоматическим клапаном 52, соединяющим его с ресивером 47, при этом канал 50 расположен рядом с участком выхлопа.
Ротационный радиально-поршневой двигатель снабжен воздушной заслонкой 53, регули3
BY 11791 C1 2009.04.30
рующей поток воздуха в воздушный канал 11. Минимальный гарантируемый зазор 54 дан
между шейкой 1 по оси А и внутренней посадочной поверхностью ступицы 2.
Каждая полость 6, вращаясь вокруг шейки 1 по оси А и поочередно соединяясь с каналами 11, 12, 13, 14, 50 посредством окна 19, проходит технологические и теплотехнические процессы, разбитые по секторам в следующем порядке: сектор 55, где полость 6
проходит рабочий такт в контакте с фор-камерой 14, сектор 56 - продолжен рабочий такт,
когда полость 6 герметична и в ней идет дожигание факела и отбор отработанного газа
непосредственно перед выхлопом, сам выхлоп, сектор 57 - продувка, сектор 58 - впрыск
топлива, сектор 59 - сжатие смеси.
Принципиальные решения в конструкции, теплотехнические и технологические процессы при запуске и работе ротационного радиально-поршневого двигателя, выбор режима работы.
Блок цилиндров - ступица винта с лучами 5, в которых радиально встроены цилиндры рабочие полости 6; поршень 8, лопасть 9 винта с многоступенчатой осью 24, строго перпендикулярной поршню 8, решены как единый полый монолит, содержащий с рабочей
стороны поршня клапан 26 со штоком 27, с другой обустроен выходным отверстием на
задней кромке лопасти. Монолиты поршни-лопасти винта имеют возможность двигаться
относительно шейки 1 по оси А только возвратно-поступательно, оставаясь на круговой
орбите относительно оси Б эксцентриковой оси. Нагрузки от работы поршней, центробежной силы монолитов поршни-лопасти с многоступенчатыми осями и подъемной силы
винта воспринимают: стенки рабочих полостей 6, работающие как направляющие, мощные шатуны, передающие нагрузку, в основном растягивающую, через планшайбу на
шейку 3 эксцентриковой оси; мощная консольная многоступенчатая ось 24 с гайкой 32 шляпкой - воспринимает изгибающие и растягивающие нагрузки. Кулачок 31 с осью 30,
встроенный в прорезь 29 монолита поршень-лопасть, двигаясь вдоль канавки 21, в силовом обтекателе 20 вблизи нейтральной точки упирается в упор 22 и, поворачиваясь вокруг
оси 30, давит по оси нормально на шток 27, открывает клапан 26; при обратном движении
монолита вдоль канавки клапан закрывается. Лучи 5 ступицы 2 в поперечном сечении выполнены с профилями, обеспечивающими аэродинамическое качество лопастей винтов.
Каждый поршень в сопряжении с рабочей поверхностью полости 6 в поперечном сечении
по периметру выполнен в форме, отличной от круга, например, выполнен в виде эллипса.
Исходное положение ротационного радиально-поршневого двигателя перед запуском:
баллон-ресивер 47 заполнен рабочим телом - газом под проектным давлением, клапан 49,
топливный канал 12 закрыты; декомпрессионный канал 13 открыт.
Запуск: трехпозиционный клапан 49 ставится на позицию "газ" и рабочее тело - газ под большим давлением через стартерный канал 15 начинает поступать из ресивера в форкамеру 14 и в три рабочие полости 6, контактирующие с ней, превратив двигатель в турбину, и при достижении им угловой скорости до достаточного числа об./с клапан 49
ставится в позицию "воздух", и за 1, 2 холостых оборота среда в фор-камере и контактирующих с ней полостях 6 замещается воздухом, клапан 49 ставится в позицию "закрыто",
декомпрессионный канал 13 закрывается, включается свеча 16, затем открывается топливный канал 12 и сжатая в секторе 59 топливная смесь - заряд, вносимый в фор-камеру
поджигается свечой 16; в замкнутой полости, состоящей из полости фор-камеры 14 и трех
контактирующих с ней полостей 6, возникает постоянный пульсирующий факел. Свеча 16
выключается. Весь вышеописанный процесс может быть выполнен в автоматическом режиме. Каждый заряд при контакте с открытым факелом в фор-камере мгновенно воспламеняется и дает импульс повышения давления общего факела, разделенного на два
потока: один, сгорая в расширяющихся полостях 6, движется вдоль фор-камеры, другой,
двигаясь постоянно от начала фор-камеры и сгорая, переходит через окна 19 в расширяющиеся полости 6. При потере контакта с фор-камерой в секторе 56 в полости 6 догорает остаток факела, переходящего полностью в отработанный газ. В случае необходимости
4
BY 11791 C1 2009.04.30
восполнения проектного давления в ресивере 47 клапан 52 автоматически открывается, и
отработанный газ перед выхлопом через канал 50 маленькими порциями под давлением
перетекает в ресивер, и при восполнении давления в нем клапан 52 закрывается. В полости 6 в секторе 50 перед выхлопом отработанный газ эквивалентен свежему заряду, то есть
в момент входа в секторе 55 свежего заряда в секторе 56 выбрасывается отработанный газ
в количестве одного сгоревшего заряда.
Клапан 26 открывается, когда у полости 6 нет контакта с воздушным каналом 11; происходит выхлоп отработанного газа в полость 25 с относительным вакуумом, который
образуется в полости при закрытом клапане 26 под действием центробежных сил и инжекции в районе отверстия 28 при движении лопасти в секторе ~ 215°. Выхлоп из полости
25 через отверстие 28 направлен в сторону, обратную вращению лопасти 9, что, вопервых, глушит звук выхлопа, во-вторых, дает крутящий момент при значительном плече
НБ (фиг. 1, 2). В резонанс с выхлопом остатков отработанных газов в секторе 57 окно 19
соединяется с воздушным каналом 11, и радиальный канал, образованный полостями 6 и
25, превращается в канал радиального компрессора, заполняющего полость 6 чистым воздухом. Контакт полости 6 с воздушным каналом 11 прерывается, и тут же включается топливный канал 12 в секторе 58, где в это мгновение в полости 6 давление близко к
атмосферному и возможно в нее впрыснуть как газообразное, так и распыленное жидкое
топливо. В секторе 59 смесь сжимается. Возможен и классический вариант подачи топлива в полости 6, для этого необходимо в полости 10 обустроить позиции карбюраторного
устройства. В насосном устройстве компенсатор 34 сглаживает импульс повышения давления в момент, когда сопло 44 заперто между окнами 19; при выборе режима работы
двигателя клапан 45 регулирует количество топлива, подаваемое соплом 44 в полости 6,
перебрасывая его излишки обратно в топливный трубопровод 42. Количество воздуха регулируется воздушной заслонкой 53.
Фиг. 1
Фиг. 3
5
BY 11791 C1 2009.04.30
Фиг. 4
Фиг. 5
Фиг. 6
Фиг. 7
Фиг. 8
6
BY 11791 C1 2009.04.30
Фиг. 9
Фиг. 10
Фиг. 11
Фиг. 12
Фиг. 13
Фиг. 14
7
BY 11791 C1 2009.04.30
Фиг. 15
Фиг. 16
Фиг. 17
Фиг. 18
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
8
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
2 523 Кб
Теги
by11791, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа