RU2467185C1 - Single-wave internal combustion engine - Google Patents
Single-wave internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2467185C1 RU2467185C1 RU2011115703/06A RU2011115703A RU2467185C1 RU 2467185 C1 RU2467185 C1 RU 2467185C1 RU 2011115703/06 A RU2011115703/06 A RU 2011115703/06A RU 2011115703 A RU2011115703 A RU 2011115703A RU 2467185 C1 RU2467185 C1 RU 2467185C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- flexible
- wheel
- wave
- air
- Prior art date
Links
Landscapes
- Supercharger (AREA)
Abstract
Description
Одноволновой двигатель внутреннего сгорания (ОВДС) относится к области машиностроения. Изобретение может найти применение в приводах самых разных систем наземного, надводного, подводного и воздушного транспорта, а также в приводах различных силовых установок. ОВДС преобразует энергию находящегося под давлением воздуха или иного газа и энергию импульсно сгораемого топлива в энергию вращательного движения выходного вала.A single-wave internal combustion engine (OVDS) belongs to the field of mechanical engineering. The invention can find application in the drives of a wide variety of ground, surface, underwater and air transport systems, as well as in the drives of various power plants. OVDS converts the energy of pressurized air or other gas and the energy of pulsed fuel into the energy of the rotational motion of the output shaft.
Выполняя те же функции традиционных двигателей внутреннего сгорания (всех, как карбюраторных и инжекторных, так и дизельных), ОДВС отличается тем, что в нем вместо рычажного кривошипно-шатунного механизма (прототип) используется существенно более сбалансированный волновой механизм. Использование вместо рычажного кривошипно-шатунного механизма волновым механизмом с одной волной деформирования гибкого колеса дает ОДВС ряд преимуществ. При одинаковом крутящем моменте на выходном валу и при той же угловой скорости его вращения из-за снижения уровня динамических и инерционных нагрузок ОДВС позволяет:Performing the same functions of traditional internal combustion engines (all, both carbureted and injection, and diesel), the engine diffusion engine differs in that it uses a much more balanced wave mechanism instead of a lever crank mechanism (prototype). The use of a wave mechanism with a single wave of deformation of a flexible wheel instead of a lever crank mechanism gives the ODS a number of advantages. With the same torque on the output shaft and at the same angular velocity of its rotation due to a decrease in the level of dynamic and inertial loads, the ODS allows:
- заметно снизить расход топлива и повысить КПД двигателя;- significantly reduce fuel consumption and increase engine efficiency;
- существенно снизить массу и габариты двигателя;- significantly reduce the weight and dimensions of the engine;
- использовать для изготовления деталей ОДВС (кроме гибкого и жесткого колес) более дешевые материалы и более простые технологии;- use cheaper materials and simpler technologies for the manufacture of ODS components (except for flexible and hard wheels);
- изготавливать все корпусные и неподвижные детали из менее прочных неметаллических материалов, например из пластмасс или керамики;- to make all hull and fixed parts from less durable non-metallic materials, such as plastics or ceramics;
- из-за резкого снижения поверхностей взаимно трущихся деталей существенно снизить потребность в смазочных материалах.- due to a sharp decrease in the surfaces of mutually rubbing parts, significantly reduce the need for lubricants.
ОДВС состоит из: распределителя в виде пневмо(газо)деформатора с двумя соосными внешним неподвижным и внутренним подвижным дисками, вставленных один в другой с минимальным равномерным радиальным зазором, обеспечивающим беспрепятственное вращение внутреннего диска от маломощного электродвигателя управления; из подвижного жесткого колеса, соединенного с выходным валом и из неподвижного гибкого колеса.The ODS consists of: a distributor in the form of a pneumatic (gas) deformer with two coaxial external stationary and internal movable disks inserted one into the other with a minimum uniform radial clearance, providing unobstructed rotation of the internal disk from a low-power control motor; from a movable hard wheel connected to the output shaft and from a fixed flexible wheel.
Для повышения мощности ОДВС и снижения возникающей в нем неуравновешенности динамических сил на подвижное жесткое колесо и вращающийся диск пневмо(газо)деформатора двигатель позволяет групповое (рядное) объединение в осевом направлении нескольких (К=3, 5, 7, и т.д.) гибких колес, выполненных, например, в виде кольцевых пружинных пакетов [1, 2] с одноволновым зацеплением зубьев каждого из них, синхронно работающих с общим жестким колесом. При этом волны зацепления двух смежных гибких колес должны быть развернуты относительно друг друга на 180 градусов. Причем ширину зубчатого венца каждого гибкого колеса желательно подбирать из условия, чтобы общая длина и количество работающих зубьев жесткого колеса в противоположных волнах зацепления в каждый момент времени имели бы соответственно одинаковые значения. Такому условию удовлетворяет наиболее простой вариант из трех гибких колес (К=3).To increase the power of the engine and to reduce the imbalance of dynamic forces in it on a movable hard wheel and a rotating disk of a pneumatic (gas) deformer, the engine allows a group (row) combination in the axial direction of several (K = 3, 5, 7, etc.) flexible wheels, made, for example, in the form of annular spring packages [1, 2] with a single-wave gearing of the teeth of each of them, synchronously working with a common hard wheel. In this case, the waves of engagement of two adjacent flexible wheels should be rotated relative to each other by 180 degrees. Moreover, the width of the gear rim of each flexible wheel is desirable to choose from the condition that the total length and number of working teeth of the hard wheel in opposite waves of engagement at each moment of time would have correspondingly the same values. This condition is satisfied by the simplest version of the three flexible wheels (K = 3).
Неподвижный внешний диск пневмо(газо)деформатора (аналог [3, 4]) соединен жестко с гибким колесом (или с К параллельно рядно расположенными гибкими колесами) и содержит по М (М=8; 10; 12; 14; 16; 18; 20; 22; 24; 26; 28; 30; 32; 34; 36 и т.д.) радиальных каналов для подвижных плунжеров-толкателей в плоскости каждого гибкого колеса. Под подвижными плунжерами-толкателями устраиваются специальные камеры сгорания.The fixed external disk of the pneumatic (gas) deformer (analogue [3, 4]) is rigidly connected to the flexible wheel (or K parallel to the row of flexible wheels) and contains M (M = 8; 10; 12; 14; 16; 18; 20; 22; 24; 26; 28; 30; 32; 34; 36, etc.) of radial channels for movable plunger-pushers in the plane of each flexible wheel. Under the movable plunger-pushers, special combustion chambers are arranged.
В подвижном диске пневмо(газо)гидродеформатора содержится по N (N=3; 5; 7; 9; 11; 13; 15; 17; 19; 21; 23; 27; 29 и т.д.) радиальных каналов в плоскости каждого гибкого колеса. Они служат для импульсной подачи высокого давления воздуха или иного газа под подвижные плунжеры-толкатели из общего центрального канала высокого давления, расположенного в полости входного вала. Между радиальными каналами высокого давления в плоскости каждого гибкого колеса расположены по N межканальных объемных полостей низкого давления. Они имеют радиальные отверстия со стороны внешнего диаметра, с их симметричным расположением между концевыми отверстиями каналов высокого давления соответствующего ряда, для сброса отработанных воздуха или иного газа и продуктов сгорания. При этом все полости низкого давления всех рядов сообщаются между собой и имеют общий выход в центральный осевой канал низкого давления, который располагается в полости выходного вала.In the movable disk, the pneumatic (gas) hydrodeformator is contained in N (N = 3; 5; 7; 9; 11; 13; 15; 17; 19; 21; 23; 27; 29, etc.) radial channels in the plane of each flexible wheels. They serve for the pulsed supply of high pressure of air or other gas under the movable plunger-pushers from a common central channel of high pressure located in the cavity of the input shaft. Between the radial channels of high pressure in the plane of each flexible wheel are located N inter-channel volumetric cavities of low pressure. They have radial openings on the side of the outer diameter, with their symmetrical arrangement between the end openings of the high pressure channels of the corresponding row, for the discharge of exhaust air or other gas and combustion products. Moreover, all the low-pressure cavities of all rows communicate with each other and have a common outlet into the central axial low-pressure channel, which is located in the cavity of the output shaft.
Количества каналов в неподвижном и подвижном дисках М и N не должны быть равными (М≠N) и кратными. Они не должны иметь общих множителей и их можно менять местами. Значения М и N подбираются, а диаметры дисков и отверстий рассчитываются таким образом, чтобы каждое смежное гибкое колесо, получив одну волну деформирования, вошло в зубчатое зацепление с общим жестким колесом в зонах зацепления развернутых друг относительно друга на 180 градусов. Суммарная длина рабочих частей зубьев жесткого и гибкого колес в противоположных зонах зацепления должна иметь одинаковое значение. Это условие обеспечивает существенное снижение уровня неуравновешенности динамических нагрузок от пульсирующих сил со стороны плунжеров-толкателей на гибкие колеса и порождаемых ими сил зубчатого зацепления. При этом одновременно в рабочем положении в одной волне зацепления каждого гибкого колеса должны находиться от одной третьей до двух третей смежных плунжеров-толкателей одного ряда. Все остальные плунжеры-толкатели этого ряда к этому времени освобождаются от давления воздуха или иного газа и продуктов сгорания. Такие условия обеспечивают для каждого из гибких колес одну волну зацепления, по форме близкую к зацеплению по дуге с постоянным радиусом, равным радиусу окружности впадин жесткого колеса. Тем самым создается практически самоуравновешенная система динамических радиальных сил на жесткое колесо и подвижный диск пневмо(газо)деформатора, освобождая их и подшипники качения входного и выходного валов от неуравновешенных нагрузок. При этом также увеличивается величина крутящего момента при котором происходит «проскок» зубьев волнового зацепления.The number of channels in the fixed and mobile disks M and N should not be equal (M ≠ N) and multiple. They should not have common factors and can be swapped. The values of M and N are selected, and the diameters of the disks and holes are calculated so that each adjacent flexible wheel, having received one wave of deformation, enters gearing with a common hard wheel in the engagement areas rotated 180 degrees relative to each other. The total length of the working parts of the teeth of the rigid and flexible wheels in opposite engagement zones should have the same value. This condition provides a significant reduction in the level of imbalance of dynamic loads from pulsating forces from the side of the plunger-pushers on flexible wheels and the gear forces generated by them. At the same time, from one third to two thirds of adjacent plunger-pushers of the same row should be in the working position in one wave of engagement of each flexible wheel. All other plunger-pushers of this series by this time are released from air pressure or other gas and combustion products. Such conditions provide for each of the flexible wheels one wave of engagement, similar in shape to engagement in an arc with a constant radius equal to the radius of the circumferences of the hollows of the hard wheel. This creates an almost self-balanced system of dynamic radial forces on the hard wheel and the movable disk of the air (gas) deformer, freeing them and the rolling bearings of the input and output shafts from unbalanced loads. This also increases the magnitude of the torque at which there is a "slip" of the teeth of the wave gearing.
При вращении внутреннего диска через радиальные каналы из его входящего центрального канала высокое давление поочередно импульсно подается в камеры под подвижные плунжеры-толкатели, которые, двигаясь, создают последовательность силовых радиальных импульсов на гибкое колесо (колеса). Тем самым в нем (них) создается подвижная волна деформирования, что приводит гибкое колесо (колеса) в одноволновое зацепление с жестким колесом. Угловая скорость волны деформирования гибкого колеса (колес) определяется соотношением: ωв=ωд*N, где:When the internal disk rotates through the radial channels from its incoming central channel, high pressure is alternately pulsed into the chambers under the movable plunger-pushers, which, when moving, create a sequence of radial power pulses on the flexible wheel (s). Thereby, a mobile deformation wave is created in it (them), which leads the flexible wheel (s) into single-wave meshing with the hard wheel. The angular velocity of the deformation wave of the flexible wheel (s) is determined by the relation: ω in = ω d * N, where:
ωв - угловая скорость волны деформирования гибкого колеса;ω in - the angular velocity of the deformation wave of the flexible wheel;
ωд - угловая скорость внутреннего подвижного диска;ω d is the angular velocity of the inner movable disk;
N - число радиальных каналов высокого давления в подвижном диске.N is the number of high pressure radial channels in the movable disk.
В качестве топлива ОДВС используется как углеводородное, так и любое иное жидкое или газообразное топливо, которое может импульсно подаваться в камеры под подвижные плунжеры-толкатели. В неподвижном диске пневмо(газо)деформатора около каждого радиального канала для плунжера-толкателя устроены по 2-а смежных дополнительных радиальных канала. В них по открытым контурам закреплены со стороны подвижного диска глухие пальчиковые мягкие оболочки. В ненагруженном состоянии они касаются своей внешней глухой стороной (куполами) других мягких оболочек, имеющих форму тора, которые расположены вокруг каналов с подвижными плунжерами. Во внутренние полости торовых оболочек по специальному круговому каналу (каналам) в неподвижном диске непрерывно из внешних емкостей (баков) подается углеводородное или иное газообразное или жидкое топливо. Эти каналы одновременно выполняют функцию первичного контура охлаждения. При подаче импульсов давления от рабочего вещества во внутренние полости пальчиковых оболочек, деформируясь, они импульсно нагружают торовые оболочки. Через специальные жиклеры-дозаторы газообразное или жидкое топливо из полости торовой оболочки, импульсно поджатой куполом пальчиковой оболочки, поступает в полость (камеру сгорания) под подвижные плунжеры-толкатели. Возникающий при возгорании горючей смеси импульс более высокого давления (порядка 100-200 атмосфер) существенно увеличивает величину радиальной силы дополнительного прижатия соответствующего поршня-толкателя к гибкому колесу, увеличивая тем самым силы зубчатого волнового зацепления. Вследствие этого увеличивается крутящий момент и в волновом зацеплении, и на выходном валу ОВДС.As fuel, the internal combustion engine uses either hydrocarbon or any other liquid or gaseous fuel, which can be pulsed into the chambers under the movable plunger-pushers. In a fixed disk, a pneumatic (gas) deformer near each radial channel for the plunger-pusher is arranged in 2 adjacent additional radial channels. In them, along the open contours, deaf finger soft shells are fixed from the side of the movable disk. In the unloaded state, they touch their outer deaf side (domes) of other soft shells having the shape of a torus, which are located around channels with movable plungers. In the internal cavity of the torus shells through a special circular channel (channels) in a fixed disk continuously from external containers (tanks) is fed hydrocarbon or other gaseous or liquid fuel. These channels simultaneously serve as the primary cooling circuit. When applying pressure pulses from the working substance to the internal cavities of the finger shells, deforming, they impulse load the torus shells. Through special metering jets, gaseous or liquid fuel from the torus shell cavity, pulsed by the canopy of the fingertip shell, enters the cavity (combustion chamber) under the movable plunger-pushers. An impulse of a higher pressure arising during the ignition of a combustible mixture (about 100-200 atmospheres) significantly increases the radial force of the additional pressing of the corresponding piston-pusher to the flexible wheel, thereby increasing the forces of the wave gear mesh. As a result of this, the torque increases both in the wave gearing and on the output shaft of the OVDS.
Для подачи топлива и охлаждающей жидкости из внешних емкостей используются те же системы подачи, которые ныне отработаны у двигателей внутреннего сгорания, созданных на основе рычажных кривошипно-шатунных механизмов.To supply fuel and coolant from external containers, the same supply systems are used that are now developed for internal combustion engines created on the basis of lever crank mechanisms.
Следует отметить, что в этом случае в качестве первичного контура системы охлаждения ОВДС выступают расположенные в неподвижном диске окружные каналы подачи топлива (малый первичный контур охлаждения). В качестве дополнительной системы охлаждения там же устроены специальные окружные каналы для прокачки охлаждающей жидкости (вторичный контур охлаждения).It should be noted that in this case, the primary fuel supply circuits (small primary cooling circuit) located in the fixed disk act as the primary circuit of the OVDS cooling system. As an additional cooling system, there are also arranged special district channels for pumping coolant (secondary cooling circuit).
В ОДВС используются те же системы зажигания, которые ныне отработаны у двигателей внутреннего сгорания, созданных на основе рычажных кривошипно-шатунных механизмов.The engine ignition systems use the same ignition systems that are now practiced by internal combustion engines created on the basis of lever crank mechanisms.
Список литературыBibliography
1. Патент РФ №2075670 «Планетарный редуктор». Автор Клеников С.С. Зарегистрировано в Роспатенте 20.03.1997.1. RF patent No. 2075670 "Planetary gearbox." Author Klenikov S.S. Registered in Rospatent 03/20/1997.
2. Разработка математической модели расчета пружинного пакета волнового редуктора методом конечных элементов (МКЭ) - М.: Известия высших учебных заведений (вузов). Машиностроение, 2008, №11, с.25-30. Авторы Клеников С.С., Майков А.И.2. The development of a mathematical model for calculating the spring package of the wave reducer by the finite element method (FEM) - M .: Izvestia Vysshikh Uchebnykh Zavedenii (VUZ). Engineering, 2008, No. 11, pp. 25-30. Authors Klenikov S.S., Maikov A.I.
3. Патент RU №2330196 C1, «Плунжерный газогидродвигатель», опубл. 27.07.2008. Автор Каракулов М.Н. и др.3. Patent RU No. 2330196 C1, “Plunger gas hydraulic engine”, publ. 07/27/2008. Author Karakulov M.N. and etc.
4. Патент RU №2278979 C1, «Плунжерный газогидравлический двигатель», опубл. 27.06.2006. Автор Каракулов М.Н. и др.4. Patent RU No. 2278979 C1, "Plunger gas-hydraulic engine", publ. 06/27/2006. Author Karakulov M.N. and etc.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011115703/06A RU2467185C1 (en) | 2011-04-21 | 2011-04-21 | Single-wave internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011115703/06A RU2467185C1 (en) | 2011-04-21 | 2011-04-21 | Single-wave internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2467185C1 true RU2467185C1 (en) | 2012-11-20 |
Family
ID=47323272
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011115703/06A RU2467185C1 (en) | 2011-04-21 | 2011-04-21 | Single-wave internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2467185C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU280352A1 (en) * | С. С. Сазыкин , С. А. Франкштейн | WAVE TYPE HYDRAULIC MACHINE | ||
US3088333A (en) * | 1961-07-03 | 1963-05-07 | United Shoe Machinery Corp | Fluid wave generator for harmonic drive |
RU2050486C1 (en) * | 1991-10-16 | 1995-12-20 | Владимир Григорьевич Шалаев | Two-wave gear drive |
RU2278979C1 (en) * | 2004-11-22 | 2006-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ижевский государственный технический университет" | Plunger gas-hydraulic motor |
-
2011
- 2011-04-21 RU RU2011115703/06A patent/RU2467185C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU280352A1 (en) * | С. С. Сазыкин , С. А. Франкштейн | WAVE TYPE HYDRAULIC MACHINE | ||
US3088333A (en) * | 1961-07-03 | 1963-05-07 | United Shoe Machinery Corp | Fluid wave generator for harmonic drive |
RU2050486C1 (en) * | 1991-10-16 | 1995-12-20 | Владимир Григорьевич Шалаев | Two-wave gear drive |
RU2278979C1 (en) * | 2004-11-22 | 2006-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ижевский государственный технический университет" | Plunger gas-hydraulic motor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2951436A1 (en) | Hydraulic motor pump with fixed or variable cylinder capacity | |
JP2013527355A (en) | Rotating piston steam engine with balanced rotary variable intake cutoff valve and second expansion with no back pressure in the first expansion | |
JPH076398B2 (en) | Internal combustion engine | |
JPS61501644A (en) | Distributor fuel injection pump with nutating pump subassembly | |
CN1196108A (en) | Internal combustion rotary engine | |
RU2467185C1 (en) | Single-wave internal combustion engine | |
EP3095986B1 (en) | Transfer couplings | |
WO2011021005A3 (en) | Internal combustion engines | |
US1242826A (en) | Engine. | |
CN101865022A (en) | Rotary engine | |
WO2006062844A2 (en) | Rotationally induced variable volume chambers | |
RU2467173C2 (en) | Harmonic step engine | |
WO2014046559A1 (en) | Internal combustion wave engine | |
US4500254A (en) | Gas expansion motor | |
CN103696891B (en) | The two turbine-driven sets of a kind of air starting motor | |
CN202215351U (en) | Oscillating wing type engine | |
WO1983002642A1 (en) | Rotary combustion engine | |
RU2361781C1 (en) | Vertical climb propulsor | |
CN102213141A (en) | Jet rotor engine | |
WO2014109668A2 (en) | Combined internal combustion wave engine | |
CN104234866A (en) | Combined scramjet engine | |
CN212296610U (en) | Interlink rotor engine | |
CN102305129B (en) | Swinging wing engine | |
RU2359129C2 (en) | Jet-rotor engine | |
DE102010021950A1 (en) | Arrangement for fluid-flow machine e.g. duplex, triplex or quattro machine, for driving stationary and movable machines and vehicles by pressurized fluid, has disks tangential to each other, and seals synchronized and operated in housing |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130422 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20150210 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170422 |