Изобретение относится к машиностроению и может быть применено в качестве силовой установки на автомобилях, других видах транспорта, а также для привода энергетических машин. Известны двигатели с механическим аккумулятором, в которых в середине прошлого века механическая энергия раскручивала маховик, аккумулировала в нем кинетическую энергию, то есть заряжала его, последняя приводила в движение гировозы, которые осуществляли движение небольших поездов. Длина пробега поезда после одной зарядки маховика составляла 4-5 км, применялись гировозы в качестве вспомогательного транспорта во взрывоопасных шахтах. Некоторое практическое применение получили тогда в Бельгии, Швейцарии, России электрожиробусы, оборудованные маховым агрегатом, состоящим из асинхронного двигателя-генератора, сочлененного с маховиком, и тяговых электродвигателей. При этом КПД был менее 50%, а по затратам в эксплуатации дороже троллейбуса и автобуса (БСЭ том 9, стр.222). Основными недостатками были: применение в качестве аккумулятора-маховика стального сплошного диска, момент инерции которого в два раза меньше (J=mr2/2,) например, тонкостенного цилиндрического кольца (J=mr2), так как во вращательном движении роль массы играет момент инерции; небольшое максимальное число оборотов 2000-3000 об/мин), при котором невысокая угловая скорость вращения маховика не могла развивать и аккумулировать большое количество кинетической энергии, T=J/2ω2. Эти недостатки сделали двигатель громоздким, не эффективным и утратили интерес в его дальнейшем развитии и применении.The invention relates to mechanical engineering and can be used as a power plant in cars, other modes of transport, as well as for the drive of energy machines. Engines with a mechanical accumulator are known in which, in the middle of the last century, mechanical energy spun the flywheel, accumulated kinetic energy in it, that is, charged it, the latter set in motion gyros, which carried out the movement of small trains. The train’s path length after a single charge of the flywheel was 4-5 km, gyros were used as auxiliary transport in explosive mines. At that time, electric globes equipped with a flywheel unit consisting of an asynchronous motor-generator coupled with a flywheel and traction electric motors received some practical application in Belgium, Switzerland, and Russia. At the same time, the efficiency was less than 50%, and in terms of operating costs it was more expensive than a trolley bus and a bus (TSB volume 9, p. 222). The main disadvantages are: applications in which the half (J = mr 2/2) For example, a thin-walled cylindrical ring (J = mr 2), since in the rotary motion part mass plays a steel solid disc, the flywheel accumulator, the moment of inertia moment of inertia; a small maximum speed of 2000-3000 rpm), at which the low angular speed of rotation of the flywheel could not develop and accumulate a large amount of kinetic energy, T = J / 2ω 2 . These shortcomings made the engine bulky, not efficient and lost interest in its further development and application.
Кинетическая энергия (T=J/2ω2) является наиболее распространенной энергией, с которой мы постоянно сталкиваемся в повседневной жизни, практически мало изучена, забыта и не используется. Потенциал этой энергии огромен и в применении безграничен, не требует больших затрат на создание на ее базе двигателей на кинетической энергии, которые могут составить серьезную конкуренцию современным двигателям, другим силовым установкам, работающим на углеводородном или биологическом топливе, экологически чистый. Современные технологии позволяют изготовить любые детали указанного двигателя.Kinetic energy (T = J / 2ω 2 ) is the most common energy that we constantly encounter in everyday life, it has been little studied, forgotten and not used. The potential of this energy is huge and unlimited in application, does not require large expenses for creating kinetic energy engines based on it, which can seriously compete with modern engines, other power plants using hydrocarbon or biological fuels that are environmentally friendly. Modern technology allows you to make any parts of the specified engine.
Основу двигателя на кинетической энергии составляет тело вращения цилиндрической формы, в данном случае кинетическое кольцо небольшой массы и габаритов, с высоким моментом инерции, которое может накапливать большой заряд кинетической энергии и передавать часть этой энергии в виде работы на трансмиссию автомобиля, другого транспортного средства. Кинетическая энергия кинетического кольца обладает рядом важнейших свойств: при ее угасании или торможении производит работу, что позволяет осуществлять отбор части этой энергии путем рекуперации для привода машин и механизмов; механическая энергия приводного двигателя, передаваемая кинетическому кольцу при его первоначальном раскручивании до установленного верхнего предела угловой скорости вращения, и последующих дораскручиваниях, изменяет величину потенциала массы кинетического кольца при возрастании угловой скорости его вращения, если скорость увеличивается, то потенциальная энергия кинетического кольца (его инертность) уменьшается, в то же время, возрастает «напряженность» массы кинетического кольца, которая возрастает пропорционально этой «напряженности» и создает заряд кинетической энергии (аналогично автомобилю - чем больше скорость, тем меньше требуется мощности двигателя на движение автомобиля). В результате сумма потенциальной и кинетической энергий остается постоянной, что соответствует требованиям Закона сохранения энергии. Следовательно, масса (момент инерции) является определяющим элементом в кинетическом аккумуляторе. Предлагаемый двигатель с кинетическим аккумулятором преобразует механическую энергию приводного двигателя в заряд кинетической энергии кинетического кольца, осуществляет отбор путем рекуперации части этой энергии, которая производит работу по приведению в действие машин и механизмов, электрогенераторов и др.The basis of the kinetic energy engine is a cylindrical body of revolution, in this case a kinetic ring of small mass and dimensions, with a high moment of inertia, which can accumulate a large charge of kinetic energy and transfer part of this energy in the form of work to the transmission of a car, another vehicle. The kinetic energy of the kinetic ring has a number of important properties: when it fades out or when it is braked, it does the work, which allows the selection of part of this energy by recuperation to drive machines and mechanisms; the mechanical energy of the drive motor transmitted to the kinetic ring during its initial unwinding to the established upper limit of the angular velocity of rotation, and subsequent twisting, changes the value of the mass potential of the kinetic ring with increasing angular velocity of its rotation, if the speed increases, then the potential energy of the kinetic ring (its inertness) decreases, at the same time, the "tension" of the mass of the kinetic ring increases, which increases in proportion to this "stress nnosti "and generates kinetic energy of the charge (similar to the vehicle - the higher the speed, the less the required engine power to drive the vehicle). As a result, the sum of potential and kinetic energies remains constant, which meets the requirements of the Energy Conservation Law. Therefore, mass (moment of inertia) is a determining element in a kinetic accumulator. The proposed engine with a kinetic battery converts the mechanical energy of the drive motor into a kinetic energy charge of the kinetic ring, selects by recovering part of this energy, which performs the work of driving machines and mechanisms, electric generators, etc.
Устройство двигателя на кинетической энергии (фиг.1) состоит из основания 1, кинетического кольца 2, опорного вала 3, двухступенчатого редуктора 4, вала 5 привода, муфты 6 разгонной, компенсатора 7 мощности, понижающего редуктора 8, приводного двигателя 9, кожуха 11. Основание 1 представляет собой стальную сварную конструкцию, на которой установлен опорный вал 3, консоль 12. Кинетическое кольцо 2 установлено на опорном валу 3, на двух подшипниках 13, с торца закреплена малая цилиндрическая шестерня 14 редуктора 4. Опорный вал 3 установлен на двух радиальных подшипниках 15 и одном упорном подшипнике 16, в гнездах 17 основания 1. Редуктор 4 привода состоит из пары цилиндрических шестерен 14 и 18 и пары конических шестерен 19 и 20, большая цилиндрическая шестерня 18 установлена на консоли 12, на подшипнике 21 и жестко соединена с малой конической шестерней 19, большая коническая шестерня 20 установлена и закреплена на валу 5 привода. Вал 5 привода установлен на подшипниках 22 в гнездах 23 основания 1. Муфта 6 разгонная соединяет вал 5 привода с приводным двигателем 9. Компенсатор 7 мощности установлен на валу 5 привода, соединен с понижающим редуктором 8 и выполняет частично функции вариатора. Приводной двигатель 9 установлен на раме 24 транспортного средства и производит первоначальное раскручивание через приводной редуктор 4, кинетическое кольцо 2 и дальнейшее его дораскручивание в процессе работы системы через определенные промежутки времени. Трансмиссия 10 транспортного средства. Кожух 11.The kinetic energy engine device (Fig. 1) consists of a base 1, a kinetic ring 2, a support shaft 3, a two-stage gearbox 4, a drive shaft 5, an acceleration clutch 6, a power compensator 7, a reduction gearbox 8, a drive motor 9, a casing 11. The base 1 is a steel welded structure on which the support shaft 3, the console 12 is mounted. The kinetic ring 2 is mounted on the support shaft 3, on two bearings 13, a small cylindrical gear 14 of the gearbox 4 is fixed from the end. The support shaft 3 is mounted on two radial bearings 15 and one thrust bearing 16, in the seats 17 of the base 1. The gearbox 4 of the drive consists of a pair of spur gears 14 and 18 and a pair of bevel gears 19 and 20, a large spur gear 18 is mounted on the console 12, on the bearing 21 and is rigidly connected to small bevel gear 19, a large bevel gear 20 is installed and secured to the shaft 5 of the drive. The drive shaft 5 is mounted on bearings 22 in the seats 23 of the base 1. The acceleration clutch 6 connects the drive shaft 5 to the drive motor 9. A power compensator 7 is mounted on the drive shaft 5, connected to a reduction gearbox 8 and partially performs the function of a variator. The drive motor 9 is mounted on the frame 24 of the vehicle and performs the initial unwinding through the drive gear 4, the kinetic ring 2 and its further unwinding during the operation of the system at certain intervals. Transmission 10 of the vehicle. Shroud 11.
Работа двигателя с кинетическим аккумулятором (фиг.1). В исходном положении кинетическое кольцо 2 находится в состоянии покоя, то есть не вращается. При включении приводного двигателя 9 муфта 6 соединяется с валом привода 5 и через шестерни редуктора 4 раскручивает кинетическое кольцо 2 до установленного верхнего предела угловой скорости вращения, последнее аккумулирует максимальный заряд кинетической энергии, и приводной двигатель 9 отключается. С этого момента кинетическое кольцо 2 вращается свободно от приводного двигателя и передает часть заряда кинетической энергии через редуктор 4 на вал 5 привода. Энергия производит работу, вращает вал 5 и через компенсатор 7 мощности передает усилие энергии на трансмиссию 10 транспортного средства. Через определенное время часть заряда кинетической энергии расходуется, и угловая скорость вращения кинетического кольца 2 снижается. Достигнув нижнего предела угловой скорости вращения, автоматически включается приводной двигатель 9, который дораскручивает кинетическое кольцо 2 до верхнего предела угловой скорости его вращения, кинетическое кольцо накапливает максимальный заряд кинетической энергии и приводной двигатель отключается. Далее процесс повторяется. Двигатель с кинетическим аккумулятором может быть выполнен (фиг.2) с одноступенчатым редуктором, состоящим из двух конических шестерен 25 и 26, шестерня 25 жестко соединена с кинетическим кольцом 2, муфта 6 разгона установлена на валу коробки передач 29, шестерня 26 установлена на валу 5 привода с муфтой 30, на конце вала 5 установлен компенсатор 7 мощности с механизмом заднего хода 31 и соединены с трансмиссией 10 транспортного средства. Расчетное время движения автомобиля на одном заряде энергии может составлять более двух часов, величина заряда зависит от момента инерции данного кинетического кольца 2 и скорости его вращения. На дораскручивание кинетического кольца 2 затрачивается несколько десятков секунд, и транспортное средство останавливать для этих целей не обязательно. Двигатель с кинетическим аккумулятором прост по конструкции, экологически чистый, устанавливается, предпочтительно, под кузовом, на рамы многих грузовых автомобилей и не требует конструктивных изменений рам и агрегатов, с которыми будут сочленены их механизмы и агрегаты.The engine with a kinetic battery (figure 1). In the initial position, the kinetic ring 2 is at rest, that is, it does not rotate. When the drive motor 9 is turned on, the coupling 6 is connected to the drive shaft 5 and, through the gears of the gearbox 4, untwists the kinetic ring 2 to the set upper limit of the angular rotation speed, the latter accumulates the maximum charge of kinetic energy, and the drive motor 9 is turned off. From this moment, the kinetic ring 2 rotates freely from the drive motor and transfers part of the kinetic energy charge through the gear 4 to the drive shaft 5. The energy does the work, rotates the shaft 5 and through the compensator 7 power transmits an energy force to the transmission 10 of the vehicle. After a certain time, a part of the kinetic energy charge is consumed, and the angular velocity of rotation of the kinetic ring 2 decreases. Having reached the lower limit of the angular velocity of rotation, the drive motor 9 is automatically turned on, which extends the kinetic ring 2 to the upper limit of the angular velocity of its rotation, the kinetic ring accumulates the maximum charge of kinetic energy and the drive motor turns off. The process is then repeated. The engine with a kinetic battery can be made (figure 2) with a single-stage gearbox consisting of two bevel gears 25 and 26, gear 25 is rigidly connected to the kinetic ring 2, the acceleration clutch 6 is mounted on the shaft of the gearbox 29, the gear 26 is mounted on the shaft 5 drive with a clutch 30, on the end of the shaft 5 is installed a power compensator 7 with a reverse gear 31 and connected to the transmission 10 of the vehicle. The estimated time of the car’s movement on one energy charge can be more than two hours, the value of the charge depends on the moment of inertia of this kinetic ring 2 and its rotation speed. It takes several tens of seconds to finish spinning the kinetic ring 2, and it is not necessary to stop the vehicle for these purposes. An engine with a kinetic battery is simple in design, environmentally friendly, it is installed, preferably under the body, on the frames of many trucks and does not require structural changes to the frames and assemblies with which their mechanisms and assemblies will be coupled.
Двигатель с кинетическим аккумулятором технологичен в изготовлении, может быть различной мощности и широкого применения. Расход топлива приводного двигателя по расчету составляет около 2 л в день для автомобиля типа ЗИЛ с штатным двигателем внутреннего сгорания. Кинематическая схема двигателя с кинетическим аккумулятором может быть подключена параллельно к штатной кинематической схеме трансмиссии автомобиля (фиг.2).The engine with a kinetic battery is technologically advanced in manufacture, can be of various power and wide application. The fuel consumption of the drive engine is estimated at about 2 liters per day for a ZIL-type car with a standard internal combustion engine. The kinematic diagram of the engine with a kinetic battery can be connected in parallel to the standard kinematic diagram of the transmission of the car (figure 2).
