Двигун “малець”

Изобретение относится к гидравлическим двигателям, использующим перемещение поплавков, приводимых в действие архимедовой силой. Он может использоваться для привода машин, где необходимо возвратнопоступательное движение, или привода электрогенератора. За прототип взят двигатель, разработанный Ш.Х. Найманом с соавторами. Заявка зарегистрирована под номером 4875169/29, опубликована в Бюл. №45 от 07.12.1992г. SU номер 1780553A3. Прототип имеет два цилиндра, установленных в корпусе, и поплавки в каждом цилиндре, которые соединены между собой кривошипно-шатунным механизмом. Под действием сжатого газа из-под одного из поплавков выжимается вода, и он всплывает в следующем цикле вода выжимается из-под другого поплавка, и он поднимается вверх. Поочередное всплытие то одного, то другого поплавка приводит к вращению коленчатый вал. Рабочим телом является сжатый газ. Существенные признаки прототипа, общие с заявляемым двигателем: использование архимедовой силы совершения рабочего хода, наличие гидроцилиндров, поплавков и системы трубопроводов. Как и в прототипе, в подаваемой заявке всплытие поплавков совершает полезную работу. Но в прототипе для выполнения рабочего хода необходим сжатый газ, который после каждого цикла безвозвратно теряется, требуя новых энергетических затрат для его получения, что существенно ухудшает качественные характеристики прототипа. В основу изобретения поставлена задача повышения КПД путем исключения из рабочего цикла сжатого газа и используя рабочее тело. Сущностью изобретения является применение поплавков, исключающих возможность попадания жидкости внутрь их, а также использование фиксаторов для поплавков и поршней гидроцилиндров, что удерживает их в нижней мертвой точке до требуемого момента времени. Эти условия позволяют исключить сжатый газ из рабочего цикла, так как поплавок всегда наполнен воздухом и может подниматься вверх, если этому не препятствуют фиксаторы. Дополнительными новыми признаками изобретения также является, соединение поплавков с поршнем противоположного гидроцилиндра с помощью штоков и неравноплечего рычага, частичное погружение поплавков в тело поршней гидроцилиндров, применение на поплавках зажимов для штоков и ограничителей хода на поршнях гидроцилиндров; установка на гибком трубопроводе, соединяющем резервуары между собой, клапана, который позволяет после одного рабочего хода поплавка перепустить воду в противоположный резервуар по закону сообщающихся сосудов, а после следующего рабочего хода вернуть воду обратно. Совокупность перечисленных выше признаков решает поставленную задачу, исключая сжатый газ из рабочего цикла, что позволяет избежать дополнительных энергетических затрат для его получения. Это повысит КПД двигателя и улучшит характеристики, влияющие на экологию окружающей среды, так как рабочее тело не расходуется и нет вредных выбросов. Заявленный двигатель изображен на чертеже (фиг.). Он состоит из гидроцилиндров 1 и 2, соединенных тр убопроводом 3, поршней 4 и 5, с ограничителями хода 6 и 7. Резервуар 8 установлен на поршень 4, а резервуар 9 -на поршень 5. Поплавок 10 располагается в резервуаре 8, поплавок 11 располагается в резервуаре 9. Резервуары соединены гибким трубопроводом 12. Неравноплечные рычаги 13 и 14 служат для передачи архимедовой силы от поплавков к противоположному поршню. Длина плеча неравноплечного рычага, примыкающего к поплавку, больше длины плеча, передающего усилие через шток на поршень. На поплавках имеются зажимы 15 и 16. С помощью фиксатора 17 поршень 4 может быть слеплен с поплавком 10, а с помощью фиксатора 18 поршень 5 может быть сцеплен с поплавком 11. Фиксаторы 19 и 20, удерживая ограничители хода 6 и 7, могут препятствовать перемещению вверх поршней 4 и 5. Штоки 21 и 22 предназначены для передачи архимедовой силы от поплавков 10 и 11 на неравноплечные рычаги 13 и 14. Шток 21 свободно перемещается внутри поплавка 10, если жестко с ним не соединен через зажим 15. Аналогично шток 22 свободно перемещается внутри поплавка 11, если жестко с ним не соединен через зажим 16. Штоки 23 и 24 передают усилия от неравноплечных рычагов на поршни. Клапан 25 установлен в разрыве гибкого трубопровода 12. Для отбора мощности применяется шток 26. Резервуары и гидроцилиндры заполнены жидкостью, например, водой 27. Заявляемое устройство работает следующим образом. Работой зажимов 15 и 16, фиксаторов 17, 18, 19 и 20, а также клапана 25 управляет ЭВМ. В начальный момент поплавки 10 и 11 жестко сцеплены с поршнями 4 и 5 с помощью фиксаторов 17 и 18. Штоки 21 и 22 могут свободно перемещаться внутри поплавков 10 и 11, клапан 25 закрыт. Система находится в равновесии. Для включения двигателя в работу шток 21 жестко соединяется с помощью зажима 15 с поплавком 10 и отсоединяется от поршня 4 поплавок 10 выключением из работы фиксатора 17. При этом архимедова сила действующая на поплавок 10 через штоки 21, 24 и неравноплечный рычаг 13 будет передаваться на поршень 5, в результате чего поршень 5 начнет опускаться до тех пор, пока ему позволяет это ограничитель хода 7. При опускании в нижнюю мертвую точк у поршень 5 через ограничитель хода 7 и фиксатор 20 жестко сцепляется гидроцилиндром 2. После этого открывается клапан 25. и жидкость из резервуара 8 начнет перетекать в резервуар 9. Зажим 15 ослабляется и с уменьшением жидкости в резервуаре 8 поплавок 10 будет опускаться до тех пор, пока не сработает фиксатор 17. После этого шток 22 с помощью зажима 16 жестко соединяется с поплавком 11, закрывается клапан 25 и выключаются из работы фиксаторы 18 и 20. Теперь архимедова сила, действующая на поплавок 11 через штоки 22 и 23 и неравноплечный рычаг 14 будет передаваться на поршень 4. Под действием этой силы поршень 4 будет опускаться пока ограничитель хода 6 не достигнет нижней точки, и сработает фиксатор 19. После этого откроется клапан 25, и вода станет перетекать в резервуар 8 из резервуара 9. Зажим 16 ослабляется, и с уменьшением уровня жидкости в резервуаре 9 поплавок 11 будет опускаться до тех пор, пока не сработает фиксатор 18. После этого двигатель готов к очередному рабочему циклу. Заглубление поплавков в основании поршней и открытие клапана 25 только после достижения поршнем нижней мертвой точки, позволяет во время рабочего иметь постоянное усилие. С законом сохранения энергии нет противоречий, так как рабочий ход поплавок совершает под действием архимедовой силы, а возвращает его вниз сила тяжести, когда не действует ар химедова сила, передаваемая через неравноплечный рычаг, увеличивается. При этом поршень перемещается меньше, но так как поплавок заглублен в основание поршня то это позволяет полностью совершить рабочий цикл.