Гідростатичний двигун рогалевича

Винахід відноситься до області гідроенергетики і може бути використаний для одержання механічної енергії. Відомі різні пристрої (аналоги) для одержання механічної енергії - гідротурбіни, водяні колеса, в яких використовується енергія ваги рідини (Циклаури Д.С. Гидравлика, сельскохозяйственное водоснабжение и гидросиловые установки. - Стройиздат, М., 1970. - С.109). Найбільш близьким до винаходу (прототип) аналогом, є двигун із поплавків змінного об'єму (ИP №10, 1991, с.17). Цей двигун, що складається із прикріплених через рівні проміжки до ободу колеса поплавками, закріпленого на осі обертання. Сама вісь обертання на підшипниках, в опорних стійках двигуна. Завдяки тому, що кожен поплавок може змінювати свій об'єм в залежності від того, по яку сторону осі двигуна він знаходиться, утворюється момент різниці архімедових сил, що і викликає обертовий рух колеса. Сам поплавок змінює об'єм завдяки вантажу, розміщеному всередині і який може пересуватись вздовж вертикальної осі поплавка і втягува ти або виштовхувати мембрану. Це приводить до збільшення або зменшення архімедової сили по відношенню до ваги поплавка. Сам автор двигуна С. Устинов відмічає, що енергетичне значення такого двигуна мізерне і може мати лише пізнавальне чи іграшкове значення. Завданням винаходу є розробка такого двигуна із поплавків змінного об'єму, щоб він мав більшу потужність за рахунок збільшення обертального моменту. Останнього можна досягти за рахунок зміни конструкції поплавків, збільшення їх кількості та вдосконалення умов роботи шляхом з'єднання гнучкими трубками їх в контур із замкнутою пневматичною системою. У прототипі поплавки змінного об'єму приєднані до ободу колеса і максимальний момент створюють лише поплавки симетрично розміщені в період проходження горизонтального діаметра. Крім того, мало змінюється об'єм поплавків, - поскільки це відбувається лише за рахунок стиснення або розширення повітря в середині кожного окремого поплавка. Решта поплавків створюють значно менший обертовий момент, що і знижує сумарний. Колесо з поплавками обертається на осі в підшипниках, які розміщені в опорних стійках. Збільшити сумарний обертальний момент можна, якщо прикріпити поплавки до нескінченої стрічки (або 2 - х ланцюгів), яка охоплювала б дві пари коліс, розміщених на кінцях двох, горизонтально розміщених валів. Один з валів обов'язково повинен мати змогу обертатись разом з колесами, поскільки на його продовженні потрібно насадити шків для відбору потужності. Другий вал може бути нерухомим, але колеса насаджені на ньому повинні мати змогу обертатись. В створенні сумарного обертального моменту прийматимуть однакову участь всі поплавки, які знаходяться на вертикальних ділянках нескінченої стрічки по різні сторони від вертикальної осі двигуна. Для збільшення діапазону зміни об'єму поплавка необхідно його рухому частину з'єднати з нерухомою сильфоном із еластичного матеріалу, а також з'єднати всі поплавки трубками в герметичний контур. Це дає змогу змінювати об'єм поплавка лише переміщенням повітря внутрі контура без затрат енергії на його стиснення. Кількість поплавкових контурів з кожної сторони стрічки повинна бути однаковою, - тоді у стрічці (чи ланцюгах) не будуть виникати згинаючи моменти в місцях жорсткого прикріплення нерухомих частин поплавків. Величина сумарного обертального моменту двигуна залежить від кількості поплавків, що приймають участь у його створенні, а їх кількість залежить від відстані між осями валів, яка обмежується лише механічною міцністю стрічки (або ланцюгів). Величина обертального моменту залежить також від величини зміни (в скільки разів) об'єму кожного поплавка. Поскільки поплавкових контурів може бути декілька, то значно зростає надійність двигуна, розгерметизація одного з контурів не приводить до зупинки двигуна. Споживчі властивості такого двигуна можуть бути використані в малій гідроенергетиці, екології, гідротехніці та меліорації, водопостачанні та очистці води і т.і. На фіг.1 показаний двигун, вид збоку; на фіг.2 - напіввид двигуна по А - А; на фіг.3 - розріз окремого поплавка. На фіг.1 і 2 - двигун, показаний зануреним у рідину. Двигун складається із валів 1, закріплених (фіг.1) на підшипниках в рамі 2. На валах насаджені колеса 3, які обвиває нескінченна стрічка 4. Остання може бути суцільною або у вигляді двох ланцюгів, кожний з яких о хоплює 2 колеса. Поплавки змінного об'єму 5 кріпляться або до стрічки 4, або, якщо замість стрічки використовуються два ланцюги, до поперечних балочок 6, які, в свою чергу, прикріплені до ланцюгів, Гнучкі трубки 7 з'єднують сусідні поплавки. утворюючи таким чином, контур по якому може вільно циркулювати повітря, і рухома і нерухома частини 8 поплавків виконуються обтічної форми для збільшення ККД і зменшення гідравлічних опорів (фіг.3). Ці частини з'єднані сильфоном 9 виконаним із еластичного матеріалу, можуть зближуватись і віддалітись одна відносно другої. При цьому рухома частина поплавка переміщується по напрямним 10 з обмежувачами 11. Напрямні проходять через отвори в пластинках 12, жорстко скріплених з рухомими частинами поплавків, що дозволяє лише поступальний рух останніх. На одному з валів, який виходить за межі резервуару з рідиною 13, насаджений шків (або шестерня) 14 для відбору потужності. Працює двигун лише тоді, коли занурений у рідину. До занурення в рідину (або до заповнення резервуару рідиною) у вертикальному положенні при розгерметизованих контурах поплавків, всі ліві (фіг.1) поплавки будуть мати максимальний об'єм, а всі поплавки, що знаходяться справа - мінімальний. В цей момент повітря в поплавках знаходиться під атмосферним тиском. Герметизацію контурів поплавків виконують загвинчуючи пробку в кожному контурі. При зануренні у рідину (або при заповненні рідиною резервуара, в якому знаходиться двигун) на всі ліві поплавки (фіг.1) буде діяти архімедова сила більша ніж на праві. Різниця моментів цих сил відносно вертикальної осі двигуна створить обертальний момент і стрічка з поплавками почне рухатись за годинниковою стрілкою (фіг.1). В створенні обертального моменту не прийматимуть участь лише ті поплавки, що знаходяться у верхній та нижній точках двигуна. При переході будь-якого поплавка на праву сторону, під дією його рухомої частини (вона, в принципі, може бути важчою за нерухому), поплавок зменшує свій об'єм і відповідно зменшується, діюча на нього архімедова сила. Цьому зменшенню сприяє прагнення поплавка, що в цей момент перейшов на ліву сторону двигуна збільшити свій об'єм під дією такої ж рухомої частини. Поскільки пневматична система кожного контуру поплавків єдина, то такий процес іде безперервно і двигун набирає постійних обертів, що дає можливість використати його механічну енергію.