Роторно-лопатковий двигун рукавішнікова

Роторно- лопатковий двигун Рукавішнікова складається із циліндричного корпуса в якому розташовано два коаксіальних ротора з лопатками де кожна пара лопаток одного ротора розташована між двома лопатками другого ротора, механізма перетворювача руху лопаток на вихідний вал і відрізняє ться тим, що має два поводки з прямокутними каналами, жорстко повязаних зі своїми роторами, дві планетарні шестерні з бобишками, нерухому шестерню з внутрішнім зчіпленням, які у сборі утворюють перетворювач руху лопаток з роторами у рівномірні оберти вихідного вала, два рознесених ви хлопних вікна. (19) (21) 20041109549 (22) 22.11.2004 (24) 15.01.2007 (46) 15.01.2007, Бюл. № 1, 2007 р. (72) Рукавішніков Олександр Юхимович (73) Рукавішніков Олександр Юхимович (56) RU 2140550, 27.10.1999 RU 2131042, 27.05.1999 SU 1318704, 23.06.1987 Петров Е.М., Юзефович Ю.И. Лопастные неполноповоротные гидродвигатели в судостроении. - Судостроение. 1972. С.152-167. 3 77794 4 що знижують моторесурс двигуна. патками 2, 4 почнеться всмоктування, між лопатЗадача винаходу полягає у збільшені мотореками 1, 4 -вихлоп, а між лопатками 1, 3 спалах сурсу дви гуна, підвищенні питомої потужності та отриманої зтиснутої раніше паливної суміші від зменшенні розмірів. свічок запалення 26 - між лопатками почнеться Вказана задача вирішується таким чином, що процесе розширення газів - відбудеться робочий роторно-лопатковий двигун має два поводки з такт двигуна. В цей момент стартер 27 вимикається і двигун починає працювати самостійно. прямокутними каналами жорстко пов'язаних зі Тиск газів, переданий лопаткам 1, 3, пересвоїми роторами, дві планетарні шестерні з бодається роторам 5, 6 і далі на поводки 11, 12, які бишками, нерухому шестерню з внутрішнім зачепвимагають обертатись планетарні шестерні 17, 18 ленням, які у зборі утворюють перетворювач руху , котрі мають зубчасте зачіплення з нерухомою лопаток з роторами у рівномірні оберти вихідного шестернею 19 (має місце кривошипний рух між вала двигуна. Два рознесених ви хлопних вікна шестернями та поводками). Опираючись у перешкоджають перетіканню вихлопних газів з зачіплення шестерні 19, планетарні шестерні покамери вихлопу в камеру всмоктування. При одчинають обкочуватись по ній і своїми валами пеному оберті вихідного вала запропонований двиредають тиск газів на фланець 20 вихідного вала гун виконує чотири робочих такти, що відповідає 21, котрий вже через зчеплення з коробкою перевосьмиціліндровому чотирьохтактному поршневодач передає рушійний момент на корисну нагрузму двигун у. ку. На Фіг.1. показано кінематичну схему двигуна, На Фіг.4 показано положення лопаток, коли на Фіг.2...5 показано схематично такти роботи двивихідний вал обернеться на 45 градусів. У цьому гуна при обертанні вихідного вала відповідно на положенні між лопатками відбуваються такі проце00,0; 22,5; 45; 67,5 градусів. На Фіг.6...9 показано си: між лопатками 3, 1 продовжується розширення завершення робочого такту при обертанні газів - робочий такт, між лопатками 2, 3 продоввихідного вала на 90, 180, 270, 360 градусів жується зтиснення паливної суміші, між лопатками відповідно, на Фіг.10 показано загальний вигляд 4, 1 продовжується вихлоп, між лопатками 4, 2 двигуна. продовжується всмоктування паливної суміші. Роторно-лопатковий двигун має чотири лопатНа Фіг.5 показано положення лопаток при поки 1-4 жорстко пов'язані у пари, а кожна пара ловороті вихідного вала на 67,5 градусів.Тепер між лопатками 4, 2 закінчується всмоктування, між паток жорстко поєднана зі своїм коаксіальним ротором 5, 6, котрі розташовані у циліндричному лопатками 1, 3 закінчується робочий такт, між локорпусі 7, який має одне впускне вікно 8 і два випатками 2, 3 закінчується зтиснення паливної пускних вікна 9, 10. Кожен ротор має свій поводок суміші, між лопатками 4, 1 закінчується вихлоп. На Фіг.6 показан стан процесів між лопатками, 11, 12 з прямокутним каналом 13, 14 в яких лінійно коли вихідний вал обернеться на 90 градусів. В рухаються бобишки 15, 16, що належать планетарним шестерням 17, 18, а останні мають зубчацьому положенні між лопатками 1, 3 закінчиться сте зачеплення з нерухомою шестернею 19. Коробочий такт - розширення газів, між лопатками 4, ефіцієнт передачі між кожною планетарною 2 закінчиться всмоктування, між лопатками 2, 3 закінчиться зтиснення паливної суміші і вона готошестернею і нерухомою шестернею становить 1:2. ва до запалювання, між лопатками 1, 4 закінчиться Бобишки планетарних шестерень рухаються по еліпсам великі осі котрих взаємно перпендикувихлоп. лярні. Вали планетарних шестерень мають рухоме Через кожні 90 градусів повороту ви хідного зацепления з фланцем 20 вихідного вала 21, до вала 21 у двигуні між лопатками відбуваються аналогічні процесі і завершується цикл з чотирма якого приєднано маховик 22, який далі тактами роботи, з яких один такт - робочий. Тому зчіплюється з коробкою передач (не показано). Допоміжний вал 23 жорстко зв'язаний з запропонований двигун можна вважати чотирьохвихідним валом і закінчується шківом 24 для перетактним. дачі руху на допоміжні механізми, наприклад, геУ подальшому під циклом будемо розуміти виконання чотирьох тактів за кожні 90 градусів повонератора. роту вихідного вала. Роторно- лопатковий двигун Рукавішнікова працює таким чином. На Фіг.7 показано початок умовно першого При включені стартера 25 вихідний вал 21 потакту першого циклу роботи дви гуна, коли робочий чинає обертатись і обертає планетарні шестерні такт відбувається між лопатками 3, 1. Закінчення першого циклу і початок другого показано на Фіг.8, 17, 18, які в свою чергу через поводки 11, 12 оберде видно, що лопатки 3,1 розійшлися на кут 145,3 тають ротори 5, 6 з лопатками 1-4, котрі розташовані у циліндричному корпусі 7. градуси. На Фіг2. показано положення лопаток 1-4 , коПри повороті вихідного вала 21 на 180 грали відбувається всмоктування паливної суміші від дусів буде завершено другий робочий цикл і робочий такт між лопатками 2, 3, при повороті карбюратора через впускне вікно 8 до простору вихідного вала на 270 градусів, що показано на між лопатками 2, 3. При цьому будемо вважати умовно, що вихідний вал 21 знаходиться у нульоФіг.9, буде завершено третій цикл з робочим таквому положенні, що і показано червоною лінією том між лопатками 2, 4, а при повороті вихідного між валами планетарних шестерень 17, 18. Коли вала на 360 градусів (один оберт вала) буде завершено четвертий цикл роботи з робочим тактом вихідний вал 21 від стартера повернеться на кут між лопатками 4, 1. 22,5 градуси, що показано на Фіг.З, між лопатками 2, 3 почнеться зтиснення паливної суміші, між лоТаким чином запропонований двигун можна 5 77794 6 порівнювати з чотирьохтактним воськількість тактів m=4. О'бєм чотирьох камер двигуна миціліндровим поршневим двигуном, в которому буде один цикл роботи завершується через два оберти V=4×1,2×0,08(0,092 - 0,05 2)=2,2дм 3 (літра) вихідного вала. Ефективна потужність двигуна буде становити Запропонований двигун за один оберт N=0.7×2,2×2000×8/60×4=102 кВт. вихідного вала робить чотири рабочих такти, а Момент від роторів поршневий чотирьохтактний робочий такт робить Μ=0.5×0,7×106×0,08(0,182-0,102)»627,2Н×м. за два оберти, тому цилідрова потужніть у запроДля порівняння підрахуємо потужність двигуна понованого двигуна може бути у вісім разів через момент збільшена (теоретично). N=627,2×2000/9550»131кВт. Враховуючи, що у запропонованому двигуні Система змащення із-за вітсутності колінвала використовуються тіж самі палива, що і у поршнезначно cпрощена. В основному вона потрібна для вих, можна припустити однакову швидкість перезмащення підшипників та деталей приводу, які не сування лопаток та поршней у межах 10-18 м/с, потребують високого тиску масла та маслонасоса. тоді швидкість обертів вихідного вала n буде у Система охолодження запропонованого двимежах n= 10/p D…18/p D де D - внутрішній діаметр гуна повинна бути більш інтенсивною і може бути ціліндра з лопатками. повітряною, водяною або комбінованою в залежТеорія проектування поршневих двигунів добності від потужності двигуна. ре розроблена, тому її можна використати при Регулювання обертів двигуна нічим не проектуванні роторно-лопаткових двигунів з деявідрізняється від регулювання у поршневих двигукими припущеннями, наприклад, ефективну понах. тужність можна розрахувати по відомій формулі: Вітсутність значної вібрації у двигуна дає можΝ=p V n·i/60m.[κΒτ] ливість широкого використання металокеде ρ - середній ефективний тиск газу у камері раміки.що підвищить його економічність та мотозгорання можна вибрати у межах 0,7....1,0 МПа. ресурс. V - обєм камери згорання в літрах (дм.куб.) виНа Фіг.10 приведено загальний вигляд роторзначаємо по окремій формулі, що приведена нижно-лопаткового двигуна Рукавішнікова з че, навішаними допоміжними механізмами без корбки n - число обертів, об/хвил. в указаних межах, і передач, де 23 - допоміжний вал, 24 - шків, 25- умовна кількість циліндрів , приймаємо вісім, стартер, 26 - свічки запалення, 27 - глушник, 28 m - кількість тактів - чотири. електрогенератор. Обєм камери згорання залежать від розмірів Основна сфера застосування запропонованолопаток, внутрішнього діаметра циліндра D го двигуна може бути економічно виправданою у діаметра соосних роторів d та кута між лопатками, ручному інструменті, малій авіації та малому який можна прийняти у 145 градусів. транспорті, де питома потужність має вирішальне V=1.2H(R 2-r2), [м 3] значення. де Η - довжина циліндра, м, Використана інформація R=D/2 - внутрішній раліус циліндра з лопатка1. Бобиков Н.П. Роторный двигатель. Ав. св. ми, м, СССР. 1318704. БИ.23.1987. кл. МКИ. r=d/2 - зовнішній діаметр роторів, м, F02D55/00(npoтотип) 1,2 - коефіцієнт, що вра ховує кут розкриття 2. Бениович B.C. и др. Роторно-поршневые лопаток у робочому такті( 145 градусів). двигатели. - М:Ма шиностроение.1968. С. 151 У монографій Петрова Е.М. та Юзефовіча 3. Реферативный журнал "Двигатели внутренЮ.И. "Лопастные неполноповоротные гидродвиганего сгорания". ВИНИТИ. Российская АН. за 2000тели в судостроении -Судостроение. 1972.С. 1522004 годы. 167. - добре розроблена методика розрахунків 4. Дьяченко Н.Л. и др.Теория двигателей лопаточних гідродвигунів, скористаємось нею. Тоді внутреннего сгорания.Учебник для ВУЗ-ов .Изд.2крутильний момент роторів при чотирьох лопатках е1974. см. С.133. можна визначити по формулі 5. Вырубов Д.Н. и др.Двигатели вн утреннего Μ=0.5×ρ×Η×(D2-d2), [Η·м] сгорания.Конструировани и расчет на прочность де ρ - середнії ефективний тиск у камері згопоршневых и комбинированных двигателей. Учебрання , Па., ник для ВУЗ-в.-М.:Ма шиностроение. Изд.4-е1984. Η - довжина циліндра, м, см. С.105-110. D - діаметер циліндра, м, 6. Орлин А.С. и др.Теория рабочих процессов d - діаметер роторів, м, поршневых и комбинированных двигателей. УчебВсі приведені форули розрахунків дають ник для ВУЗ-ов. Изд. З-е.-М.: Машиностроение. тільки приблизний результат і потребують пе1971. см. С. 332-336. ревірки на стенді випробування двигуна що і буде 7. Журавкин Г.И. и др. Роторно-поршневой зроблено. двигатель.Патент России. 2140550. МПК. F02B Приклад розрахунків виготовленого роторно53/00. БИ. 1999. лопаткового двигуна Рукавішнікова. Маємо радіус 8. Котельников А.Г. Ро торная машина.Патент циліндра R=90мм, радіус роторів г=50мм, довжина России. 2131042. MПK. F01C 1/00. циліндра Η=80мм. Приймаємо тиск у камері 9. Шефер Г.С. Четырехтактный роторноρ=0,7МПа, швидкість обертів вихідного вала лопастной двигатель внутреннего сгорания. Паn=2000 об/хвил., умовна кількість циліндрів і=8, тент России. 2139996. МПК. F02B 53/00 7 77794 8 БИ.29.1999. ру сгорания. Патент России 2133840. МПК. 10. Лаптев Е.В. Роторный двигатель внутренF02D/11/00 него сгорания. Патент России. 2133845. МПК. 15. Алексеев В.П. и др. Двигатели внутреннего F02B 53/00 БИ.21.1998. сгорания: Устройство и работа поршневых и ком11. Виров И.С. Роторный двигатель внутренбинированыз двигателей. Учебник для ВУЗ-ов.4-е него сгорания. Патент России 2139997. МПК. F02B Изд.- М.: Машиностроение. 1990. см. С. 253-260. 53/00. БИ.29.1999. 16. Петров Е.М., Юзефович Ю.И. Лопастные 12. Позднеев А.И. Роторный двигатель внутнеполнлповоротные гидродвигатели в судостроереннего сгорания. Патент России 2140543. МПК. нии. - Судостроение. 1972. см. С. 152-167. F01C 1/00. БИ.30.1999. 17. Кондратов В.М. и др. Двухтактные карбю13. Гусов М.Х. Роторная машина.Патент Росраторные двигатели внутреннего сгорания.- М.: сии. 2133844. MПK. F02B 53/00. BH.21.1997. Машиностроение. 1990. см. с.25-27,57-64,9314. Кардифов В.Н. Роторный двигатеь Карди101,134-137,150-157. фова и способ подачи горючих смесей в его каме 9 77794 10 11 Комп’ютерна в ерстка Г. Паяльніков 77794 Підписне 12 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601