Двигатель внутреннего сгорания полякова в.и. и гидроэлектростанция

 

Изобретение может быть использовано в составе силовых агрегатов в автономных транспортных средствах, в частности для создания автономных нагнетательных установок для перекачивания жидких, газообразных, газожидкостных материалов, воздушно-компрессионной и паро-эжекционно-компресионной холодильных установок, гидродвигателя и энергоблоков приливных и речных гидроэлектростанций. Изобретение позволяет снизить токсичность продуктов сгорания и довести КПД двигателя до 45-48%, что на 3-8% лучше, чем у поршневых двигателей. Двигатель внутреннего сгорания состоит из цилиндрического корпуса, торцевых крышек с подшипниками и уплотнениями и эксцентрично размещенного в них оребренного ротора с уплотнительными элементами в виде цилиндрических тел вращения, опирающихся на ребра ротора и корпус. Он оснащен нагнетателем и регулятором соотношения топлива и воздуха, а также расширителем. 7 с. и 11 з.п.ф-лы, 26 ил.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, которые применяются в составе силовых агрегатов в автономных транспортных средствах (автомобилях, тракторах, тягачах, мотоциклах, тепловозах, судах, летательных аппаратах), электростанциях, компрессорных, насосных, газомотокомпрессорных и холодильных установках.

Известны конструкции роторных, роторно-поршневых двигателей внутреннего сгорания. Основными преимуществами роторно-поршневых и роторных двигателей, по сравнению с наиболее распространенными поршневыми, являются значительно меньшая материалоемкость, компактность, короткое время для достижения нужной частоты вращения ротора. (См., например, ж. "За рулем". 12, 1997; 2, 1998). Однако из-за ненадежности уплотнений, повышенной токсичности продуктов сгорания они не получили широкого распространения.

Прототипом предлагаемого изобретения является роторный двигатель внутреннего сгорания по патенту Р.Ф. N 2028476 (C1; 6 F 02 В 53/00) с рабочими камерами непрерывного сгорания топливовоздушной смеси, образованными полым цилиндрическим корпусом, торцевыми крышками с подшипниками и эксцентрично расположенным в корпусе цилиндрическим ротором с плоскими подвижными лопатками-уплотнителями, находящимися в полостях цилиндрического ротора. Все детали, ограничивающие рабочий объем камер сгорания, выполнены из углерод-углеродного композита или термостойкой керамики. Поверхности камеры сгорания и свечи накаливания покрыты катализатором, увеличивающим скорость химических реакций. Внутренняя поверхность цилиндрического корпуса, торцевые уплотнительные шайбы покрыты термостойким антифрикционным составом, например, на основе графита. Опытный двигатель с ротором диаметром 120 мм, длиной 100 мм при частоте вращения 6000 об.мин, массе 12 кг имел мощность 24 кВт, что на единицу мощности в 5-10 раз лучше, чем у поршневых двигателей.

Прототипом заявленного изобретения "гидроэлектростанция" является техническое решение по кн.: "Гидроэнергетика", Москва, "Энергоиздат", 1981 под ред. В.И. Обрезкова стр. 23, 25, 33.

Двигатель прототип имеет следующие недостатки. Недостаточно полное использование внутреннего объема цилиндрического корпуса для размещения изменяемых камер сгорания. Массивные ротор и лопатки существенно ограничивают возможности увеличения диаметра, длины ротора и мощности двигателя. Автор изобретения прототипа рекомендует применять его для маломощных двигателей шлюпок, моторных лодок и т. п. Неизбежность быстрого повышенного износа покрытого изнутри антифрикционным составом и катализатором корпуса и уплотнительных элементов в форме торцевых шайб и плоских лопаток, истирающихся в процессе работы о внутреннюю поверхность корпуса. Центробежные силы, прижимающие лопатки к поверхности, в рабочем диапазоне частот вращения ротора будут достаточно велики. Силы трения лопаток о поверхность корпуса будут соответственно весьма значительны. Износ поверхностей трения, работающих без смазки при высоких температурах, всегда будет ускоренным. Неполное удаление продуктов сгорания. Из рабочих камер сгорания через канал для выпуска за счет перепада давления в доли секунды его открытия успевает выходить только часть продуктов сгорания, а определенное количество их остается и смешивается с каждой новой порцией топливовоздушной смеси, что снижает экономичность двигателя. При этом продукты сгорания выходят из двигателя с избыточным давлением. Потенциальная энергия продуктов сгорания теряется в окружающую среду. Необходимость использования малораспространенных и дорогостоящих материалов для изготовления деталей, ограничивающих рабочий объем, в частности, углеродного композита или термостойкой керамики. Это значительно удорожает себестоимость двигателя и эксплуатационные расходы. Повышенные потери тепла через стенки камер сгорания, нестабильность теплового режима, которые снижают экономичность работы двигателя и повышают токсичность продуктов сгорания.

Указанные недостатки устранены в предлагаемом изобретении.

Задача изобретения направлена на снижение себестоимости двигателя и эксплуатационных расходов, на повышение экономичности работы двигателя, на понижение токсичности продуктов сгорания.

Задача изобретения достигается выполнением: двигателя внутреннего сгорания, образованного полым цилиндрическим корпусом, торцевыми крышками с подшипниками и эксцентрично расположенным в корпусе цилиндрическим ротором с подвижными уплотнительными элементами, уплотнительные элементы выполнены в виде цилиндрических тел вращения, опирающихся на ребра ротора и внутреннюю поверхность корпуса; двигателя по п.1, корпус которого выполнен в виде двух параллельных пересекающихся цилиндров, в меньшем из которых эксцентрично размещен полый вал с полым ротором, имеющим полые подвижные пластины с бортами в ребрах ротора и уплотнительные элементы в виде цилиндрических тел вращения; двигателя по п.1, корпус которого плотно закрыт теплозащитным кожухом, при этом полое пространство между кожухом и корпусом, на наружной поверхности которого имеются ребра прочности, служит подогревателем и смесителем топлива и воздуха, а часть каналов в теле корпуса использована под парогенератор для получения пара и вытеснения им продуктов сгорания из рабочих камер; двигателя по п.1, на концах ребер ротора которого закреплены сменные накладки, а поверхности ротора, не подвергающиеся износу от трения, покрыты химическими активными материалами, в частности палладием, платиной, родием по алюминию; двигателя по п.1 с регулятором соотношения топлива и окислителя, состоящим из закрепленного на упругосиловой опоре стержня, который своей заслонкой открывает сопло, пропускающее топливо к камерам сгорания, и имеет обратную связь с датчиками параметров работы двигателя через автоматические регуляторы температуры, давления, частоты вращения вала, содержания токсичных и других веществ в патрубках выпуска продуктов сгорания, посылающие управляющие сигналы стержню через связанные с ним исполнительные механизмы, а управляет подачей окислителя рычаг, связанный кинематической цепью с заслонкой, пропускающей сжатый воздух, и электрической цепью со стержнем через реостат и электромагнит; двигателя по п.1, на валу которого закреплен ротор нагнетателя воздуха, например, пластинчатого, лопаточного, турбинного или состоящего из цилиндрического корпуса, эксцентрично размещенного в нем оребренного ротора с уплотнительными элементами в виде цилиндрических тел вращения, торцевых крышек, всасывающего и напорного патрубков, при этом напорный патрубок нагнетателя соединен воздуховодом с входным воздушным патрубком двигателя; двигателя по п. 1 с установленными на общем валу нагнетателем и расширителем, каждый из которых состоит из цилиндрического корпуса с эксцентрично размещенным в нем оребренным ротором и уплотнительными элементами в виде цилиндрических тел вращения, при этом входной канал подачи топливовоздушной смеси, патрубки выпуска продуктов сгорания и пара из парогенератора двигателя соединены с расширителем через парогазовую камеру сжигания топливовоздушной смеси; двигателя по п.1 в виде нескольких модулей одинаковой или разной мощности и типоразмеров, соединенных общими рамой, системой электроснабжения, топливоснабжения, охлаждения, пультом контроля и управления, а также валом, передающим суммарный крутящий момент; двигателя по п.1 с перфорированным патрубком, вставленным в нижний полый корпус эжектора и соединенным через промежуточный трубопровод с патрубком вывода продуктов сгорания;
двигателя по п.1 с установленным на валу полым стаканом, внутри которого размещен заполненный жидкостью подвижный полый эластичный элемент, ведущие диски с фрикционными накладками и подшипник ведомого вала с ведомыми дисками, снаружи он снабжен двумя антирезонансными эксцентричными дисками и электрической обмоткой возбуждения, при этом стакан размещен внутри корпуса обратимой электрической машины и с торца закрыт фланцем с вторым подшипником ведомого вала;
двигателя по п.1 с подачей разных компонентов топлива в камеры сгорания двумя каналами, при этом канал для первого компонента размещен в начале области сжатия, а второй канал для другого компонента находится в области окончания сжатия первого компонента;
двигателя по п. 1 с надетыми на цилиндрические вращающиеся детали или узлы антирезонансными дисками разной массы, внутренние отверстия которых эксцентричны внешним окружностям, причем диски имеют возможность проскальзывания во время вращения;
двигателя внутреннего сгорания автономной нагнетательной установки, образованного полым цилиндрическим корпусом, торцевыми крышками с подшипниками и эксцентрично расположенным в корпусе цилиндрическим ротором с подвижными уплотнительными элементами, причем двигатель выполнен с установленными на общем валу последовательно соединенными дополнительными нагнетателями, состоящими из цилиндрических корпусов с эксцентрично размещенными в них оребренными роторами и уплотнительными элементами в виде цилиндрических тел вращения, а трубопроводы между нагнетателями и после последнего нагнетателя оснащены теплообменниками "труба в трубе" с патрубками, которые соединены с соответствующими патрубками двигателя и нагнетателей для циркуляции охлаждающей жидкости и выпуска продуктов сгорания;
двигателя внутреннего сгорания автономной воздушно-компрессионной холодильной установки, образованного полым цилиндрическим корпусом, торцевыми крышками с подшипниками и эксцентрично расположенным в корпусе цилиндрическим ротором с подвижными уплотнительными элементами, выполнен с установленными на общем валу дополнительными нагнетателями и расширительной машиной, каждый из которых состоит из цилиндрических корпусов с эксцентрично размещенными в них оребренными роторами и уплотнительными элементами в виде цилиндрических тел вращения, при этом по крайней мере у одного из нагнетателей напорный патрубок соединен со всасывающим через охладитель воздуха, расширительную машину и последовательно установленные теплообменники, один из которых размещен в камере охлаждения, а другой вне камеры;
двигателя внутреннего сгорания для автономной паро-эжекционно-компрессионной холодильной установки, образованного полым цилиндрическим корпусом, торцевыми крышками с подшипниками и эксцентрично расположенным в корпусе цилиндрическим ротором с подвижными уплотнительными элементами, выполненного с установленными на общем валу дополнительными нагнетателями, каждый из которых состоит из цилиндрических корпусов с эксцентрично размещенными в них оребренными роторами и уплотнительными элементами в виде цилиндрических тел вращения, при этом по крайней мере у одного из нагнетателей напорный патрубок соединен со всасывающим через конденсатор хладоагента, регулирующий вентиль, испаритель хладоагента, размещенный в камере охлаждения, и всасывающий патрубок парового эжектора, а в нагнетательный патрубок последнего хладоагент в виде пара поступает от двух теплообменников, обогреваемых продуктами сгорания и жидкостью, охлаждающей двигатель;
двигателя внутреннего сгорания для применения в качестве гидродвигателя, образованного корпусом, торцевыми крышками с подшипниками и эксцентрично расположенным в корпусе цилиндрическим ротором с подвижными уплотнительными элементами, выполненного с имеющим входной направляющий сужающийся патрубок, причем корпус выполнен в виде одного или двух пересекающихся цилиндров с торцевыми крышками, в меньшем из которых эксцентрично размещен вал с оребренным ротором и уплотнительными элементами в виде цилиндрических тел вращения, при этом угол между входным и выпускным окнами в корпусе составляет менее 180^o, а ротор оснащен полыми подвижными пластинами с бортами и упругими элементами;
двигателя внутреннего сгорания для применения в качестве гидродвигателя плавучего автономного самоустанавливающегося энергоблока сборной плотины гидроэлектростанции, образованного корпусом, торцевыми крышками с подшипниками и эксцентрично расположенным в корпусе цилиндрическим ротором с подвижными уплотнительными элементами, выполненного в виде цилиндра с отверстием для выпуска воздуха и двумя входными патрубками с эластичными резинотканевыми клапанами, фартуком с окном, и закрепленным на одном из патрубков электрогенератором, и эксцентрично размещенным в цилиндре ротором с ребрами и уплотнительными элементами в виде цилиндрических тел вращения;
гидроэлектростанции, содержащей водоем, плотину, неподвижные береговые опоры, гидродвигатель, электрогенератор, выполненной из имеющих возможность поворота закрепленных нижними концами за дно водоема и размещенных в ряд между неподвижными береговой и шлюзовой опорами множества полых плавучих автономных самоустанавливающихся энергоблоков, каждый из которых оснащен гидродвигателем, состоящим из цилиндрического корпуса, с сужающимися направляющимися патрубками и эксцентрично размещенного в нем оребренного ротора с уплотнительными элементами в виде цилиндрических тел вращения, при этом каждый энергоблок снабжен также рыбозащитной сеткой, балластом, лебедкой с подвижными заслонками, обратными клапанами, редуктором, соединяющим гидродвигатель с электрогенератором, а обладающие подъемной силой полые герметичные двухполотные ворота шлюза закреплены на общей вертикальной оси с возможностью поворота и примыкания к неподвижной шлюзовой и береговой опорам.

Для повышения степени сжатия топливовоздушной смеси и единичной мощности, а также уменьшения массы ротора двигатель может быть выполнен с корпусом, образованным двумя параллельными пересекающимися цилиндрами, в меньшем из которых эксцентрично размещен полый вал с насаженным полым ротором, имеющим в ребрах полые подвижные пластины с бортами и уплотнители в виде цилиндров.

С целью снижения потерь тепла в окружающую среду и использования его для подогрева и перемешивания топливовоздушной смеси корпус двигателя плотно закрыт теплозащитным кожухом. Полое пространство между кожухом и корпусом, на наружной поверхности которого имеются ребра прочности, служит подогревателем и смесителем топлива и воздуха. При этом в теле корпуса предусмотрены полые каналы, часть из которых использована под парогенератор для получения пара и вытеснения им продуктов сгорания из рабочих камер.

С целью достижения высокой полноты уплотнения, уменьшения токсичности продуктов сгорания и износа ребер ротора на концах ребер закрепляют сменные накладки, при этом накладки и цилиндрические уплотнители изготавливают из материала, поддающегося приработке трением, например, металла, металлокерамики, керамики, торцевые крышки и венцы цилиндрического корпуса перед сборкой притирают до достижения герметичности и совместно маркируют, а поверхности ротора, не подвергающиеся износу от трения, покрывают химически активными материалами, в частности палладием, платиной, родием по алюминию.

Для уменьшения токсичности продуктов сгорания двигатель выполнен с регулятором соотношения топлива и окислителя, состоящим из закрепленного на упругосиловой опоре стержня, который своей заслонкой открывает сопло, пропускающее топливо в канал к камерам сгорания, и имеет обратную связь с датчиками параметров работы двигателя через автоматические регуляторы температуры, давления, частоты вращения вала, содержания токсичных и других веществ в патрубке выпуска продуктов сгорания, посылающие управляющие сигналы стержню через связанные с ним исполнительные механизмы, а управляет подачей окислителя рычаг, связанный кинематической цепью с заслонкой, пропускающей сжатый окислитель, например воздух, и электрической цепью через реостат и электромагнит со стержнем.

Такое устройство двигателя с встроенным регулятором позволяет отказаться от применения традиционного инжектора и оптимизировать соотношение топлива и окислителя. При необходимости увеличения крутящего момента на валу двигателя оно сначала увеличивает подачу воздуха и только после этого увеличивает подачу топлива, а перед снижением крутящего момента сначала уменьшает подачу топлива, а после этого воздуха. Регулятор дает возможность непрерывно контролировать качество сжигания топливовоздушной смеси и избегать недожога топлива за счет недостатка окислителя, а также предотвращать аварийные ситуации вследствие отклонения параметров работы двигателя от предельно допустимых значений по любым причинам. Он может применяться также для регулирования работы поршневых и других двигателей, котлов и устройств, имеющих камеры сгорания топлива.

Для повышения степени сжатия топливовоздушной смеси, экономичности двигателя и снижения материалоемкости на валу двигателя может быть установлен ротор дополнительного нагнетателя, например, лопаточного, турбинного. Пластинчатого или выполненный подобно двигателю в виде корпуса со всасывающим и нагнетательным патрубками, эксцентрично размещенным в корпусе оребренным ротором и уплотнительными элементами в виде цилиндрических тел вращения, при этом напорный патрубок нагнетателя соединен воздуховодом с входным воздушным патрубком двигателя.

С целью дальнейшего повышения единичной мощности двигателей и снижения себестоимости их изготовления за счет организации производства параметрического ряда двигателей различной мощности из унифицированных деталей и узлов двигатель, состоящий из цилиндрического корпуса и эксцентрично размещенного в нем ротора с цилиндрическими уплотнительными элементами, может быть выполнен в виде нескольких модулей одинаковой или разной мощности и типоразмеров, соединенных общими рамой, системой электроснабжения, топливоснабжения, охлаждения, пультом контроля и управления, а также валом, передающим суммарный крутящий момент. Известно, что эффективный коэффициент полезного действия (КПД) в % составляет: 34-42 для двигателей внутреннего сгорания, 42-43 для паротурбинных двигателей, 35-40 для газотурбинных двигателей, 47-52 для парогазотурбинных двигателей, 15-20 для магнитогазодинамических генераторов, 52-55 для магнитогазодинамических установок, включающих в себя МГДГ и ПТД, 20-25 для солнечных электрогенераторов, 3-10 по отношению к энергии природного урана для ядерных ПТД и ГТД с реакторами на быстрых нейтронах. В связи с ограничениями, накладываемыми реальными условиями, каждый из преобразователей энергии имеет свою область применения. Предложенный роторный двигатель внутреннего сгорания с уплотнительными элементами в виде цилиндрических тел вращения или цилиндров может иметь КПД, равный или немного больше, чем у лучших поршневых двигателей, и поэтому имеет широкую перспективу применения. Однако существенно увеличить полезное использование теплоты сгорания топлива представляется возможным только при комплексном использовании тепла, теряемого в окружающую среду. В дополнение к известным устройствам, применяемым для этой цели, предлагаются следующие.

Для более полного использования энергии топлива двигатель выполнен с установленными на общем валу нагнетателем и расширителем, каждый из которых состоит из цилиндрического корпуса с эксцентрично размещенным в нем оребренным ротором и уплотнительными элементами в виде цилиндрических тел вращения, при этом входной канал подачи топливовоздушной смеси, патрубки выпуска продуктов сгорания и пара из парогенератора двигателя соединены с расширителем через парогазовую камеру сжигания топливовоздушной смеси.

С целью комплексного использования теплоты сгорания топлива двигатель может быть выполнен с перфорированным патрубком, вставленным в нижний полый конус эжектора и соединенным через промежуточный трубопровод с патрубком вывода продуктов сгорания. Это позволяет использовать двигатель одновременно в качестве эрлифтной и водогрейной установки для подъема воды из скважин, колодцев для орошения, других технических нужд, а также для нагрева и циркуляции воды в отопительных системах жилых и производственных зданий и сооружений.

При запуске машин, для выведения из состояния покоя их рабочих органов требуется одновременно преодолеть силы трения покоя, рабочие нагрузки и силы трения движущихся рабочих органов. Для этого на валу двигателя при запуске требуется иметь крутящий момент значительно больший, чем во время движения. С целью облегчения запуска двигатели оснащают муфтами сцепления, которые с помощью рычажных или рычажно-гидравлических механизмов включают вручную после достижения двигателем требуемой частоты вращения вала. При этом во время каждого запуска двигателю дают значительно больше топлива, чем необходимо, чтобы не наступила остановка двигателя из-за недостатка мощности. В автомобилях последних моделей двигателя оснащают автоматическими муфтами сцепления, выполненными в виде гидромашин. Однако последние требуют тщательного высококвалифицированного технического обслуживания и контроля с использованием специальных технических средств. Автомашины с гидромуфтами, во избежание разрушения муфты и двигателя, не разрешается буксировать. Для ремонта их можно доставлять в техцентр только с помощью специальной машины эвакуатора. Автомобильные двигатели внутреннего сгорания с автоматическими муфтами сцепления расходуют на 8-10% топлива больше, чем с муфтами, управляемыми вручную. Кроме указанных недостатков следует отметить, что пока двигатели оснащают отдельными стартовыми электродвигателями и генераторами электрического тока.

Современные двигатели имеют еще один существенный недостаток. Вследствие неуравновешенности быстровращающихся масс их относят к группе машин с повышенной вибрацией и износом. Для предотвращения опасных разрушением двигателя резонансных колебаний валы двигателей оснащают противовесами, маховиками, а сами двигатели устанавливают на амортизаторах. Все перечисленные мероприятия существенно увеличивают общую массу двигателей и затраты на их изготовление.

С целью обеспечения запуска при оптимальном потреблении топлива, снижения материалоемкости и предотвращения возможности появления опасных резонансных колебаний двигатель выполнен с установленным на валу полым стаканом, внутри которого размещен заполненный жидкостью подвижный полый эластичный элемент, например резиновая камера, ведущие диски с фрикционными накладками и самоустанавливающийся подшипник ведомого вала с ведомыми дисками. Снаружи стакан снабжен двумя антирезонансными эксцентричными дисками и электрической обмоткой возбуждения. При этом стакан размещен внутри корпуса обратимой электрической машины и с торца закрыт фланцем с вторым подшипником ведомого вала. Такое выполнение электротрансмиссионного блока двигателя позволяет совместить в одном устройстве автоматическую муфту сцепления, передающую крутящий момент сразу после достижения заданной частоты вращения вала двигателя, стартовый электродвигатель и электрогенератор постоянного тока, а также назвать его сокращенно электротрансблоком.

Японские ученые из университета Йокогамы установили, что главная причина астмы - выхлопы дизелей, работающих на низкокачественном, но более дешевом топливе. Ведущие медицинские центры развитых стран требуют перевода их на газ. Медики предупреждают, что, если этого не сделать, астма станет одним из самых зловещих недугов, потому что в грузовом автопарке дизели составляют в Германии 80%, Франции - 90%, США - 75%, в других странах - от 20 до 60%.

В связи с возрастающим загрязнением окружающей среды и ограниченностью мировых запасов углеводородного топлива уже более 50 лет ведутся разработки экологически чистых двигателей внутреннего сгорания с использованием водорода и кислорода. Для работы на двух видах топлива, например водороде и кислороде, он должен быть дополнен известными емкостями для хранения газов в сжатом или сжиженном состоянии, запорной и регулирующей арматурой, соответствующими отдельными соплами, запорными иглами. При этом двигатель выполняется с отдельными патрубками для раздельного ввода топливных компонентов. Для одного компонента в корпусе предусматривают входной патрубок, размещаемый в начале области сжатия, а для другого входной патрубок размещают в области окончания сжатия первого.

С целью комплексного использования теплоты сгорания топлива и снижения материалоемкости автономных нагнетательных установок с применением предлагаемого двигателя последний выполняют с установленными на общем валу последовательно соединенными дополнительными нагнетателями, состоящими из цилиндрических корпусов с эксцентрично размещенными в них оребренными роторами и уплотнительными элементами в виде цилиндрических тел вращения, а трубопроводы между нагнетателями и после последнего нагнетателя оснащают теплообменниками "труба в трубе" с патрубками, которые соединены с соответствующими патрубками двигателя и нагнетателей для циркуляции охлаждающей жидкости и выпуска продуктов сгорания.

С целью комплексного использования теплоты сгорания топлива и одновременного снижения материалоемкости автономной воздушно-компрессионной холодильной установки двигатель выполняют с установленными на общем валу дополнительными нагнетателями и расширительной машиной, каждая из которых состоит из цилиндрических корпусов с эксцентрично размещенными в них оребренными роторами и уплотнительными элементами в виде цилиндрических тел вращения, при этом по крайней мере у одного из нагнетателей напорный патрубок соединяют со всасывающим через охладитель воздуха, расширительную машину и последовательно установленные теплообменники, один из которых размещен в камере охлаждения, а другой вне ее.

Автономные воздушно-компрессионные холодильные установки обычно применяются на транспортных средствах, в частности на самолетах, автомобилях, судах, в аэропортах для быстрого охлаждения транспортных средств и грузов перед загрузкой. Воздушно-компрессионная холодильная установка, в отличие от парокомпрессионной, позволяет получать более низкую температуру охлаждения материалов, продуктов, например, до - 140^oC, что бывает крайне необходимо по технологическим требованиям отдельных производств.

С целью комплексного использования теплоты сгорания топлива и снижения материалоемкости автономной паро-эжекционно-компрессорной холодильной установки двигатель выполняют с установленными на общем валу дополнительными нагнетателями, каждый из которых состоит из цилиндрических корпусов с эксцентрично размещенными в них оребренными роторами и уплотнительными элементами в виде цилиндрических тел вращения, при этом по крайней мере у одного из нагнетателей напорный патрубок соединяют со всасывающим через конденсатор хладоагента, регулирующий вентиль, размещенный в камере охлаждения испаритель хладоагента и всасывающий патрубок парового эжектора, а в нагнетательный патрубок последнего хладоагент в виде пара подают от двух теплообменников, обогреваемых соответственно продуктами сгорания и жидкостью, охлаждающей двигатель.

С целью увеличения срока службы, предотвращения повышенной вибрации и разрушения от резонансных колебаний двигатель может быть выполнен с установленными на цилиндрических вращающихся деталях или узлах, антирезонансными дисками разной массы, внутренние отверстия которых эксцентричны внешним окружностям, причем диски имеют возможность проскальзывания во время вращения.

Общий гидропотенциал рек бывшего СССР исчисляется в 4000 млн. МВтч, что составляет около 12% от мирового. Освоено немногим более 10%. Потенциал приливов европейской части России оценивается в 40 млн. МВтч, а на Дальнем Востоке - 170 млн. МВтч.

С целью применения предлагаемого двигателя в качестве гидродвигателя последний выполнен с имеющим входной направляющий сужающийся патрубок корпусом в виде одного или двух параллельных пересекающихся цилиндров с торцевыми крышками, в меньшем из которых эксцентрично размещен вал с оребренным ротором и уплотнителями из цилиндров, при этом угол между входным и впускным окнами в корпусе составляет менее 180^o, а ротор может иметь в ребрах подпружиненные упругими элементами полые подвижные пластины с бортами.

Такой двигатель может найти применение в малой гидроэнергетике, прежде всего в отдаленных районах, богатых гидроресурсами малых и средних рек, там, куда экономически нецелесообразно завозить горючее, вести линии электропередач. В сочетании с плотинами и небольшими водохранилищами он может применяться для привода мельниц, насосов, электрогенераторов и обеспечения индивидуальных хозяйств и небольших поселков.

Предлагаемый гидродвигатель позволяет по-новому подойти к решению задач освоения гидроресурсов средней и даже большой мощности. Строительство и эксплуатация гидроэлектростанций средней и большой мощности с их основными преимуществами, использованием возобновляемых природных гидроресурсов и дешевизной электроэнергии, выявили ряд существенных недостатков.

Гидроэлектростанция, как правило, имеет водохранилище, перекрытие большой железобетонной плотиной с установленными в ее теле гидродвигателя, приводящими во вращение электрогенераторы, машинный зал с мощными тяжелыми кран - балками для монтажа и ремонта оборудования, трансформаторные и электрорегулирующие устройства, подсобные помещения. На судоходных реках к плотинам примыкают судоходные шлюзы с тяжелыми двухполотными воротами. Каждое полотно открывается самостоятельным громоздким электроприводом. На ГЭС устраивают также специальные каналы с запорными устройствами для пропуска рыбы на нерест и обратно. ГЭС со шлюзами - это уникальные, очень материалоемкие индивидуальные, сложные высокопрочные и поэтому дорогостоящие гидротехнические сооружения с большим ремонтным и подсобным хозяйствами. Строительство их занимает порой до 10 и более лет, требует создания специальной материально-технической и социально-бытовой базы со всей инфраструктурой для принятия, размещения, проживания и последующей эвакуации многотысячного коллектива строителей, занятых в основном тяжелым неквалифицированным трудом. На период строительства длительно замораживаются огромные материальные, трудовые ресурсы, денежные средства. Из сельскохозяйственного оборота под огромные водохранилища изъяты огромные площади плодородных земель, снесено много населенных пунктов, потеряна часть исторических памятников, в ряде мест ухудшился климат, возникли туманы над аэропортами вблизи больших водохранилищ и уменьшилось время их работы, сократилось естественное воспроизводство рыбы. Над жителями прилегающих поселений нависает угроза затопления в случаях стихийных бедствий и техногенных катастроф, а также военных действий. Имеется гипотеза связывающая часть землятрясений с просачиванием воды из высокогорных водохранилищ в зоны повышенной геологической активности. Имеется много сторонников ликвидации действующих ГЭС.

Часть этих недостатков можно устранить, применив предлагаемый двигатель при проектировании и строительстве гидроэлектростанций из унифицированных плавучих автономных самоустанавливающихся энергоблоков разной мощности заводского изготовления. С целью сокращения сроков и удешевления стоимости проектирования, строительства и освоения введенных мощностей, снижения материалоемкости, уменьшения затрат ручного труда при строительстве гидроэлектростанций двигатель с небольшими изменениями может найти применение в автономном плавучем самоустанавливающемся энергоблоке сборной плотины гидроэлектростанции.

Для этого приливная гидроэлектростанция выполняется из имеющих возможность поворота вокруг горизонтальной оси и закрепленных нижними концами за дно реки или водоема, размещенных в ряд между неподвижными береговой и шлюзовой опорами множества полых плавучих автономных самоустанавливающихся энергоблоков. Каждый из унифицированных блоков оснащен гидродвигателем, состоящим из цилиндрического корпуса с сужающимися направляющими патрубками, и эксцентрично размещенного в нем оребренного ротора с уплотнителями в виде цилиндров. При этом каждый энергоблок снабжен закрепленной в боковых стенках трубой с осью, амортизатором, рыбозащитной сеткой, лебедкой с заслонками, баластом, входными и выпускными окнами с обратными клапанами, повышающим редуктором, соединяющим двигатель с электрогенератором. Кроме того, для использования шлюза в качестве рыбопропускного канала, уменьшения эксплуатационных расходов, сокращения сроков проектирования, строительства и освоения гидроэлектростанция с двухходовым шлюзом выполняется из обладающих подъемной силой, полых герметичных двухполотных ворот, закрепленных на общей вертикальной оси, с возможностью поворота на 90^o и плотного примыкания к неподвижным шлюзовой и береговой опорам. Такая ГЭС со шлюзом может работать при разнице уровней воды менее 1 метра.

Из предлагаемых унифицированных автономных энергоблоков малой мощности и полых герметичных двухполотных ворот шлюзов заводского изготовления можно строить, точнее монтировать с помощью плавучего крана, сборные плотины приливных и речных ГЭС за 1-2 года, при этом значительно сократить стоимость строительства и последующей эксплуатации.

Схематично показано на фиг.1 - поперечное сечение двигателя с цилиндрическими корпусом, оребренным ротором, уплотнителями в виде цилиндров, с системами охлаждения, топливоснабжения и регулятором соотношения подачи жидкого топлива и воздуха; фиг.2 - сечение двигателя по 1-1; фиг.3 - сечение ребра ротора со сменной накладкой; фиг.4 - фрагмент поперечного сечения такого же двигателя с корпусом, образованным двумя параллельными пересекающимися цилиндрами и полым ротором с подвижными пластинами в ребрах; фиг.5 - фрагмент сечения корпуса двигателя по П-П с кольцевым коллектором для направления жидкости в каналы для охлаждения корпуса двигателя и получения пара; фиг.6 - фрагмент схемы устройства совместного управления соплом и воздушной заслонкой в нейтральном положении перед настройкой; фиг.7 - фрагмент сечения ребра ротора с полой подвижной пластиной; фиг. 8 - совмещенные кинематическая и технологическая схемы двигателя с дополнительными парогазовой камерой сжигания, нагнетателем и расширителем на общем валу; фиг.9 - размещение запорных игл на общем стержне при одновременном использовании жидкого и газообразного компонентов топлива; на фиг.10 - поперечное сечение нагнетателя воздуха с полым ротором и уплотнителями в виде цилиндров; фиг.11 - двигатель внутреннего сгорания из двух модулей и одного общего нагнетателя воздуха, каждый из которых имеет собственный корпус; фиг.12 - в разрезе двухсекционный двигатель внутреннего сгорания с тремя роторами на одном валу в общем корпусе с промежуточными стенками; фиг.13 - двигатель внутреннего сгорания автономной нагнетательной установки с автоматической муфтой сцепления, передающей крутящий момент только после достижения заданной частоты вращения ротора; фиг. 14 - фрагмент поперечного сечения двигателя, выполненного с установленным на валу полым стаканом, внутри которого размещена резиновая камера, ведущие и ведомые диски, снаружи снабженным антирезонансными дисками и электрической обмотки возбуждения, размещенной внутри корпуса обратимой электрической машины; на фиг.15 - вид сбоку на эксцентричный антирезонансный диск; фиг.16 - поперечное сечение стакана двигателя с шлицевыми пазами и подпружиненной опорой; фиг.17 - фрагмент поперечного сечения стакана, закрытого с торца фланцем с подшипником ведомого вала; фиг.18 - поперечное сечение перфорированного патрубка двигателя, вставленного в нижний полый конус эжектора; фиг.19 - двигатель внутреннего сгорания с перфорированным патрубком, вставленным в нижний полый конус эжектора, и стаканом на валу внутри обратимой электрической машины, в составе комплекта оборудования дома с колодцем; фиг.20 - совмещенная кинематическая и технологическая схемы двигателя внутреннего сгорания автономной воздушно-компрессионной холодильной установки с применением роторных нагнетателей и расширителя; фиг. 21 - совмещенная кинематическая и технологическая схемы двигателя внутреннего сгорания автономной паро-эжекционно-компрессорной холодильной установки с применением роторных нагнетателей и парового эжектора; фиг.22 - поперечный разрез гидродвигателя с корпусом из двух параллельных пересекающихся цилиндров; фиг.23 - в разрезе гидродвигатель для привода электрогенератора в фрагменте автономного самоустанавливающегося энергоблока сборной плотины гидроэлектростанции; фиг. 24 - в разрезе гидродвигатель в составе плавучего автономного самоустанавливающегося энергоблока сборной плотины приливной гидроэлектростанции в нейтральном положении; фиг.25 - в плане на плотину гидроэлектростанции, собранную из автономных самоустанавливающихся энергоблоков с гидродвигателями, и шлюз с двумя судовыми ходами; фиг. 26 - вид в плане на самоустанавливающиеся энергоблоки с гидродвигателями сборной плотины приливной гидроэлектростанции.

Двигатель внутреннего сгорания (фиг. 1, 2, 5, 6) состоит из соединенных между собой полого цилиндрического корпуса 1, торцевых крышек 2 и 3 с подшипниками 4, эксцентрично расположенного в корпусе цилиндрического оребренного ротора 5 с подвижными уплотнительными элементами в виде цилиндрических тел вращения, опирающихся на ребра, и внутреннюю поверхность корпуса 1. Корпус 1 имеет на торцах узкие выступающие венцы 1, 9, которые при изготовлении притираются с торцевыми крышками 2 и 3, проверяются на герметичность соединения и совместно маркируются. Сборка корпуса и торцевых крышек осуществляется без прокладок, которые могут увеличить торцевые щели между корпусом и торцевыми крышками и существенно снизить эффективность работы двигателя. Допускается применение паст-герметиков или термоклеев в сочетании с проверкой размеров после сборки. Уплотнительные элементы в виде цилиндрических тел вращения могут быть выполнены сплошными 6.1 или закрытыми с торцов полыми 6.2. Они уплотняют щели между корпусом, ротором и торцевыми крышками только во время вращения ротора. Торцевые уплотнения между ротором уплотнительными элементами в виде цилиндрических тел вращения и торцевыми крышками достигаются за счет очень малых зазоров при изготовлении корпуса 1 и ротора 54 с применением специальной оснастки, обеспечивающей точную параллельность и перпендикулярность поверхностей неподвижных и вращающихся деталей двигателя при сборке и во время работы. Перемещение уплотнительных элементов осуществляется ребрами вращающегося ротора 5. При вращении ротора 5, что показано стрелкой A, они за счет центробежных сил плотно прилегают к внутренней поверхности корпуса 1 и создают уплотнение между ребрами ротора и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса. За счет сил трения, возникающих при перемещении, цилиндрические уплотнительные элементы также приобретают вращательное движение, что показано стрелкой Б. При этом имеет место трение качения и скольжения о внутреннюю поверхность корпуса 1 и поверхность ребер ротора 5. Силы трения в обоих случаях весьма незначительны. Износ поверхностей контакта будет также незначительным.

С целью предупреждения износа ребер ротора 5 концы последних могут быть оснащены сменными накладками 51, что показано на фиг.3. При этом накладки и цилиндрические уплотнительные элементы изготавливаются из материала, легко поддающегося приработке трением, например металла, металлокерамики, керамики. Поверхности ротора, не подвергающиеся износу от трения, для увеличения скорости химических реакций могут быть покрыты слоем катализатора 5.2, включающего в свой состав алюминий, химически активные родий, палладий, платину.

Торцевые крышки 2 и 3, помимо подшипников 4, имеют сальниковые уплотнения 2.1 и 3.1, впускные патрубки 2.2 и 3.2, кольцевые камеры для охлаждающей жидкости 2.3 и 3.3, выпускные патрубки 2.4 и 3.4, а также отверстия 2.5 и 3.5 для установки в них калильных свечей воспламенения топливовоздушной смеси. Калильные свечи в отверстиях условно не показаны. Для установки дополнительных калильных свечей в крупногабаритных двигателях предусмотрены дополнительные отверстия 1.3 и 1.4 в кожухе и корпусе 1. С целью увеличения прочности тонкостенные ребра ротора 5 могут быть соединены стяжками 5.3, которые занимают незначительную часть объема камер сгорания. Оребренный ротор 5 может быть выполнен со сплошным телом, как показано на фиг.1, или полым, показанным на фиг.4, 10. Ребра ротора 5 могут быть выполнены сплошными, как показано на фиг. 1, 3, 10, или полыми, с подвижными пластинами 5.4 внутри ребер, как показано на фиг.4, 7, 22. Выбор варианта обосновывается расчетами прочности, мощности, видом топлива и особенностями эксплуатации, конструктивными соображениями.

Пластины 5.4 имеют ограничительные борты 5.5 для предотвращения их выброса из полостей 5.6 ребер ротора 5 за счет действия центробежных сил, а также могут иметь полости 5.7 для уменьшения массы. Выбор типа применяемых ребер и пластин зависит от вида топлива, расчетных частоты вращения и размеров ротора, требуемой степени сжатия топливовоздушной смеси и других факторов. Так, например, для ротора с полыми подвижными пластинами, показанными на фиг.7, целесообразно использовать корпус, образованный двумя параллельными пересекающимися цилиндрами, в меньшем из которых эксцентрично размещен цилиндрический полый ротор с облегченными подвижными пластинами. Изготовление такого корпуса с необходимой параллельностью и перпендикулярностью поверхностей требует специальной оснастки и поэтому значительно сложнее и дороже. Однако корпус из двух параллельных пересекающихся цилиндров позволяет получить определенный выигрыш в повышении степени сжатия топливовоздушной смеси, единичной и удельной мощности двигателя. Такой корпус более целесообразен и для гидродвигателя (фиг.22).

Корпус двигателя, показанный на фиг.4, образован двумя параллельными пересекающимися цилиндрами следующим путем. Ротор с центром O₁ описан радиусом Р_р, траектория движения концов подвижных пластин 5.4 - радиусом Р_п. На расстоянии У₁ от центра O₁ размещен центр О₂ цилиндра малого с радиусом Р_цм, на расстоянии У₂ от центра O₁ размещен центр О₃ цилиндра большого с радиусом Р_цб. Радиус Р_цб всегда больше радиуса Р_цм, описанными ими окружности пересекаются в точках Ш и Ю. Образующая, проходящая при вращении по радиусам Р_цм и Р_цб, дает внутреннюю поверхность корпуса двигателя из двух параллельных пересекающихся цилиндров. Незначительный гребень на участке примыкания пересекающихся цилиндров спрямляется. Для корпуса больших диаметров возможно выполнение примыкания по поверхности третьего цилиндра.

Во всем остальном корпуса, роторы с цилиндрическими уплотнительными элементами, торцевые крышки с подшипниками и сальниковыми уплотнениями, системы топливоснабжения, охлаждения, регулирования подачи воздуха и топлива для двигателя с цилиндрическим корпусом и двигателя с корпусом, образованным двумя параллельными пересекающимися цилиндрами, порядок запуска и работы одинаковы и на чертежах имеют одинаковую нумерацию.

Цилиндрический корпус 1 имеет расположенные в теле параллельные оси, каналы 1.1 и 1.2, а также патрубок 1.8 для выпуска продуктов сгорания из двигателя. Каналы 1.1 (фиг.1, 2, 5) последовательно соединены между собой кольцевыми коллекторами 1.5 и 1.6, оснащенными перемычками 1.7. Каналы 1.1 используются для пропуска по ним охлаждающей жидкости из емкости 7 циркуляционным насосом 8. Каналы 1, 2 последовательно соединены между собой кольцевыми коллекторами 1.5 и 1.6 с перемычками 1.7 и использованы под парогенератор. Циркуляция жидкости в корпусе и торцевых крышках осуществляется по трубопроводам, каналам и показана стрелками Ж. Жидкость под давлением подается во впускные патрубки 9, 2.2, 3.2, выходит из патрубков 10, 2.4, 3.4 и через радиатор 11 возвращается в емкость 7. Часть нагретой жидкости проходит через теплообменник 12, например отопитель, и возвращается в емкость 7. Другая часть нагретой жидкости через термостат 13 возвращается в емкость 7, а при достижении необходимой температуры через него же направляется в рубашку теплообменника 14 для предварительного нагрева воды, предназначенной для подачи в парогенератор. Из рубашки теплообменника 14 отдавшая часть тепла, охлаждающая жидкость, возвращается в емкость 7. Часть охлаждающей жидкости из емкости 7 под давлением насоса 8 через трехходовый кран 8.1 подается в патрубки 2.2 и 3.2 на торцевых крышках 2 и 3, а также в полый вал 16, что показано стрелкой Ж. Она охлаждает подшипники 4 и сальниковые уплотнения 2.1 и 3.1 в торцевых крышках, вал 16 и ротор 5. Из патрубков 2.4 и 3.4 в торцевых крышках 2 и 3 и вала 16 жидкость через специальные устройства для отвода жидкости из вращающихся полых валов по трубам, не показанным на чертеже, возвращается в емкость 7.

Деминерализованная вода, как показано стрелкой Д, из теплообменника 14 через обратный клапан 15, электромагнитный клапан 17 насосом 18 подается под давлением во впускной патрубок 19 парогенератора, образованного в теле корпуса 1 каналами 1.2, кольцевыми коллекторами 1.5 и 1.6 с перемычками 1.7 в торцевых крышках 2 и 3. Из выпускного патрубка 20 пар подается в канал 21, что показано стрелкой П. В канале 21 устанавливаются сменные жиклеры 22. Форма, размеры и число каналов 1.1, 1.2, 21, сечение и количество жиклеров 22 определяется расчетами в зависимости от мощности, частоты вращения и размеров ротора, других параметров работы двигателя. Для двигателя с расширителем (фиг.8) все каналы 1.1 и 1.2 используются для парогенератора. При этом патрубки 9 и 19 не выполняются, а труба от насоса 18 соединяется с патрубком 10.

На наружной стороне корпуса 1 имеются ребра 23, которые предназначены для увеличения поверхности теплообмена и усиления прочности корпуса 1. Сверху корпус 1 плотно охвачен теплозащитным кожухом 24, который совместно с торцевыми ребрами и наружной поверхностью корпуса 1 образует полость, соединенную с входным патрубком 25 для подачи воздуха, как показано стрелкой В. Топливовоздушная смесь, как показано стрелкой С, под давлением от нагнетателя через полое пространство между корпусом 1 и кожухом 24 поступает в канал 26 и далее через щелевидный канал 26.1 в корпусе 1 в межреберное пространство ротора 5. В воздушном патрубке 25 установлена поворотная заслонка 27, которая кинематически соединена с рычагом 28 (фиг. 1,6) управления подачей воздуха и топлива.

К входному каналу 25 подачи воздуха (фиг.1, 6) присоединен и закреплен на упругосиловой опоре 29 из двух расположенных крестообразно упругих пластин стержень 30 регулятора соотношения подачи топлива и окислителя, например воздуха. Стержень имеет возможность поворота в одной плоскости. Уплотнение подвижного стержня 30 в месте соединения с каналом 25 выполняется с помощью сильфона 30.1. На противоположном конце стержня 30 на аналогичной упругосиловой опоре установлена сменная заслонка в виде иглы 31.1 с заданным профилем наконечника. Игла может быть изготовлена с различными профилями наконечника, как показано на поз. 31.2 и поз. 31.3, а также любыми другими необходимыми для каждого конкретного двигателя. Для двигателей, использующих газообразное топливо, заслонка может быть выполнена поворотной на оси, аналогично заслонке 27. Игла 31.1 запирает сопло 32, пропускающее жидкое топливо к камерам сгорания, как показано стрелкой Т, циркулирующее через редукционный клапан 35 и поступающее из бака 34 под давлением насоса 33 в воздушный канал. Открытием и закрытием сопла 32, а также поворотной заслонки 27 во входном патрубке 25 управляет рычаг 28. Последний имеет две щели 28.1 и 28.2. В районе щелей на рычаге 28 закреплены гайки и контргайки 28.3, позволяющие регулировать длину и место расположения щелей относительно друг друга. Сопло 32 состоит из корпуса 32.1, навинчивающейся крышки 32.2 и сменных шайб 32.3 с калиброванными прямоугольными отверстиями. Шайбы 32.3 устанавливаются между крышкой 32.2 и корпусом 32.1 с уплотнением и без перекосов по отношению к запирающей игле 31.1. Корпус сопла 32 и игла 31.1 закреплены соответственно на двигателе и стержне 30 с возможностью поворота без трения на упругосиловых опорах в сопряженном состоянии, позволяющем игле 31.1 без усилий выходить и входить в калиброванное отверстие шайбы 32.3 и обеспечивать при необходимости полное закрытие отверстия, через которое проходит топливо. Рычаг 28 закреплен в неподвижных опорах 28.4 и 28.5 с возможностью перемещения вперед и назад. В щелях рычага 28 установлены ползуны 28.6 и 28.7. Ползун 28.7 через вилку 28.8 с регулировочными гайками и контргайками и подпружиненный сектор 28.9 кинематически связан с заслонкой 27 в воздушном канале 25. Ползун 28.6 выполнен из диэлектрика или жестко соединен через диэлектрическую подставку с подвижным контактом 36 реостата 37. Последний электрической цепью связан с электромагнитом 38, заостренный конец сердечника которого поджат пружиной 39 к стержню 30 и постоянно держит сопло 32 закрытым иглой 31.1. Положения ползунов 28.6 и 28.7 гайками и контргайками 28.3 настраиваются следующим образом.

При выдвижении рычага 28 влево сначала ползун 28.7 открывает воздушную заслонку 27, а затем, выбрав свободный ход, ползун 28.6 сдвигает подвижный контакт 36 реостата 37 так, что увеличивается сила тока в цепи электромагнита 38. Сила пружины 39 преодолевается увеличивающейся силой сердечника электромагнита 38. Под действием пружины 40 стержень 30 и игла 31.1 перемещаются в сторону открытия сопла 32. В этом случае увеличение подачи топлива происходит после увеличения подачи воздуха.

При выдвижении рычага 28 вправо сначала перемещается ползун 28.6 и подвижный контакт 36 реостата 37. При этом уменьшается сила тока, проходящего через катушки электромагнита 38, сердечник которого движется вправо под действием пружины 39, перемещает стержень 30 с запорной иглой 31.1 и начинает закрывать сопло 32 раньше, чем ползун 28.7 через вилку 28.8 начнет закрывать воздушную заслонку 27. Разница во времени уменьшения или увеличения подачи топлива и воздуха относительно друг друга регулируется величиной свободного хода "x" на ползунах 28.6 и 28.7 в щелях 28.1 и 28.2 рычага 28 и вилки 28.8. Изменение присоединительных клемм при подаче тока на реостат 37 позволяет менять направление движения рычага 28 для увеличения или уменьшения подачи топлива в двигатель. Изменение присоединительных клемм на катушке электромагнита 38 позволяет делать тонкую регулировку силы последнего по отношению к силе пружины 39. При этом
во всех случаях настройки можно обеспечить оптимальную, обедненную или стехиометрическую топливовоздушную смесь. Настройкой положения ползунов 28.6 и 28.7 относительно друг друга можно обеспечить нужную степень переобогащения топливовоздушной смеси.

Стержень 30 кинематически связан также с исполнительными механизмами 41 автоматических регуляторов, имеющих датчики параметров работы двигателя, в частности, температуры, давления, частоты вращения ротора и содержания токсичных или других веществ, например кислорода, в продуктах сгорания. Регуляторы на чертеже не показаны. Все известные регуляторы имеют общие устройства, в частности, датчики с выходным электросигналом, установленные в соответствующих местах двигателя, задатчики регулируемых параметров, блоки сравнения, исполнительные механизмы и контрольно-измерительные приборы. Электромагнитные исполнительные механизмы закреплены на отдельном штоке 42 вблизи стержня 30 с возможностью вертикального перемещения при настройке относительно сердечника электромагнита 38 и связаны с последним вилками 43, имеющими интервал свободного хода для настройки и регулировки. При превышении заданной величины контролируемого параметра работы двигателя, например температуры топливовоздушной смеси, газов или охлаждающей жидкости, давления пара в парогенераторе и газов в разных местах корпуса, частоты вращения вала, содержания кислорода в продуктах сгорания, каждый из них через свою вилку 43 перемещает стержень 30 в сторону уменьшения подачи топлива. Эта обратная связь стержня 30 с датчиками контролируемых параметров работы двигателя через автоматические регуляторы позволяет предотвращать создание аварийных ситуаций, а также работы в режиме недожога топлива из-за недостатка окислителя или по другим причинам. Вместо стержня 30, сопла 32 с иглой 31 двигатель может комплектоваться другими устройствами для наддува воздуха и инжектором, которые своим выходным патрубком присоединяются к входному патрубку 25 двигателя и имеют присущие им устройства регулировки и управления, но не обеспечивают комплексного подхода к регулированию работы двигателя.

Двигатель может работать на жидком или газообразном, жидком в смеси с газообразным углеводородным топливе, газойле, сырой нефти, водороде, смесях пропан-водород, с применением воздуха, обогащенного кислородом или использованием вместо воздуха технически чистого кислорода. Последнее позволяет наиболее эффективно использовать внутренний объем цилиндра двигателя и существенно увеличить его единичную мощность.

На фиг. 1 показан вариант использования жидкого топлива. Система топливоснабжения состоит из топливного бака 34, насоса 33, питающего и циркуляционного трубопроводов с редукционным клапаном 35, настроенным на поддержание давления в питающем топливном трубопроводе и сопле 32 в заданном интервале значений. Направление подачи и циркуляции топлива показано стрелкой Т.

При работе двигателя на газообразном топливе, в том числе на водороде (фиг.9), в системе вместо топливного бака 34 и редукционного клапана 35 предусматривается установка баллона 44 со сжатым газом со специфичной запорной, регулирующей, предохранительной арматурой, соответствующей правилам эксплуатации и техники безопасности при использовании определенных видов газа, например, редукционного клапана 45, предохранительного клапана 46. При этом ввод газообразного топлива в двигатель может осуществляться без подогрева, для чего патрубок 25 подачи воздуха с соплом 32 и стержнем 30 соединяют непосредственно со щелевидным входным каналом 26.1 корпуса 1.

При работе двигателя на жидком углеводородном топливе с воздухом и частичной добавкой газообразного топлива, например водорода, двигатель дополняют баллоном 44 со сжатым газом и соответствующей запорной и регулирующей арматурой, стержень 30 оснащают дополнительной иглой 31.4 и соплом 32.4, как показано на фиг. 9.

Двигатель, предназначенный для работы на двух газообразных видах топлива, например водороде и кислороде, отличается от двигателя, работающего на жидком углеводородном, тем, что его дополняют известными емкостями для хранения газов в сжатом или сжиженном состоянии, запорной и регулирующей арматурой, отдельными стержнями 30 и соответствующими соплами 32, иглами 31.1, а также индивидуальными патрубками для раздельного ввода топливных компонентов. При этом один компонент топлива вводят непосредственно в канал 26.1, а другой вводят под избыточным давлением в дополнительное впускное окно 26.2 в корпусе цилиндра 1 в области окончания сжатия первого. Область сжатия начинается, по ходу вращения ротора 5, с точки пересечения уплотнителем 6.2 внутренней поверхности корпуса с наибольшим удалением от центра ротора, а заканчивается в точке с минимальным. На фиг.4 это обозначено точками Я и Э. Дополнительное окно 26.2 не предусматривается в случаях использования других видов топлива.

Двигатель с нагнетателем воздуха на общем валу представлен на фиг.8, 11, 12, 13, 19, 20, 21. Для предлагаемого двигателя на общий вал может быть установлен ротор лопаточный, пластинчатый, турбинный или выполненный подобно двигателю. Последний нагнетатель воздуха двигателя внутреннего сгорания представлен на фиг.10. Он может размещаться в общем, как показано на фиг.12, или отдельном корпусе, как показано на фиг.11, 13, 19, на общем валу 16 двигателя. Нагнетатель в разрезе в отдельном корпусе на фиг.10 условно показан без системы охлаждения. По своему устройству он почти аналогичен двигателю и состоит из цилиндрического корпуса 47 с расширенным всасывающим патрубком 47.1 для входа воздуха и более узким напорным патрубком 47.2, эксцентрично размещенного в корпусе на полом валу 16 оребренного полого ротора 5 с уплотнительными элементами 6.2 в виде цилиндрических тел вращения. К корпусу 47 присоединены, не показанные на чертеже, торцевые крышки. Их устройство аналогично крышкам 2 и 3 двигателя. В области всасывания в корпусе предусмотрена решетка 47.4, препятствующая выбросу уплотнительных элементов 6.2 под действием центробежных сил. Направление вращения ротора 5 указано стрелкой А, уплотнителей - стрелкой Б, вход и выход сжатого воздуха - стрелкой В. Нагнетатель может иметь корпус из двух параллельных пересекающихся цилиндров, показанных на фиг.4. Других отличий нагнетатель с корпусом из двух пересекающихся цилиндров не имеет. Двигатель может быть оснащен несколькими последовательно соединенными нагнетателями. Это позволяет создать двигатель с высокой степенью сжатия топливовоздушной смеси.

Нагнетатель может использоваться в составе двигателя, а также самостоятельно с отдельным или общим приводом для перемещения различных газов, жидкостей, газожидкостных смесей, в том числе находящихся под вакуумом. В последнем случае, учитывая, что жидкости не сжимаемы, внутри корпуса нагнетателя 47 для перекачивания жидкостей или газожидкостных смесей предусматриваются дополнительные каналы 47.3. Число, форма и размер каналов 47.3, их общее живое сечение определяются в зависимости от соотношения жидкой и газовой фаз, производительности, необходимого напора, физических свойств перемещаемого материала, других факторов. При подаче под напором сжатых газа, жидкости или газожидкостной смеси в обратном направлении, то есть в канал 47.2, нагнетатель превращается в расширительную машину или расширитель, аэрогидродвигатель, который энергию сжатого потока воздуха, газа или жидкости преобразует в механическую энергию вращающегося вала. Это позволяет применять нагнетатель в качестве обратимой машины. В частности, в двигателе с нагнетателем и расширителем (фиг.8), автономной воздушно-компрессионной холодильной установке с двигателем внутреннего сгорания (фиг.20), в других машинах и аппаратах. Расширительная машина или расширитель, соединенная с электрогенератором, может преобразовывать теряемую энергию выходящего сжатого потока в механическую энергию вала генератора и вырабатывать ток на магистральных водо- нефте-газопроводах.

Двигатель с парогазовой камерой сжигания топливовоздушной смеси и дополнительными нагнетателем воздуха и расширителем на общем валу представлен на фиг.8. Предлагаемый двигатель устроен, как показано на фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8. На общий вал 16 двигателя 50 может быть установлен ротор лопаточный, пластинчатый, турбинный или выполненный подобно ротору двигателя. Нагнетатель воздух двигателя внутреннего сгорания 50 на фиг. 10 условно показан без системы охлаждения. Двигатель 50, нагнетатель 47Д и расширитель 84 могут размещаться в общем или отдельных корпусах, как показано на фиг.8, на общем валу 16 двигателя. В отдельных случаях расширитель и нагнетатель могут монтироваться на отдельном валу. Нагнетатель 47Д аналогичен описанному выше и состоит из цилиндрического корпуса с расширенным всасывающим патрубком 47.1 для входа воздуха и более узким напорным патрубком 47.2, эксцентрично размещенного в нем на полом валу 16 оребренного полого ротора 5 с уплотнительными элементами 6.2 в виде цилиндрических тел вращения. К корпусу присоединены, не показанные на чертеже, торцевые крышки. Их устройство аналогично крышкам 2 и 3 двигателя. Направление вращения ротора 5 указано стрелкой В. Нагнетатель может иметь корпус из двух параллельных пересекающихся цилиндров, показанных на фиг.4.

Расширитель 84 также состоит из цилиндрического корпуса с узким входным 84.1 и широким выпускным 84.2 патрубками и эксцентрично размещенного в нем оребренного ротора 5 с уплотнительными элементами 6.2 в виде цилиндрических тел вращения. Он может иметь корпус из двух параллельных пересекающихся цилиндров, показанный на фиг.4. Его ротор 5 устроен аналогично показанному на фиг. 1, 2, 3, 7, 10. К корпусу присоединены, не показанные на чертеже, торцевые крышки. Их устройство аналогично крышкам 2 и 3 двигателя. Направление вращения ротора 5 указано стрелкой А.

Камера сжигания 49 состоит из входного 49.1 и выпускного 49.2 патрубков, жестко присоединенных к корпусу 49.6. Внутри последнего размещена труба 49.5 с открытым концом для подачи топливовоздушной смеси непосредственно к зажигателю 49.7. Он может быть выполнен в виде спирали, нагреваемой электрическим током, или искровым в виде свечи. Впускной патрубок 49.3 камеры сжигания через герметичный предохранительный клапан 46 трубой соединен с дополнительным патрубком 50.1 на корпусе двигателя 50 в области начала сжатия топливовоздушной смеси. Патрубок 1.8 для выпуска продуктов сгорания (стрелка Г) из двигателя 50 соединен трубой с входным патрубком 49.1 камеры. Выпускной патрубок 20 парогенератора в корпусе двигателя 50 трубами соединен через герметичный предохранительный клапан 46 с входным 49.4 камеры сжигания и входным каналом 21 с жиклером 22 для подачи пара в камеры непрерывного сгорания между ребер ротора 5 двигателя 50. Впускной патрубок 49.2 камеры сжигания трубой соединен с впускным патрубком 84.1 расширителя 84. Предохранительные клапана 46 пропускают через себя пар (стрелка П) и топливовоздушную смесь (стрелка С) только при превышении определенных значений, устанавливаемых опытным путем при настройке двигателя, исходя из условия сжигания основной части топлива в двигателе 50. На трубе, соединяющей патрубок 50.1 двигателя с впускным патрубком 49.3 камеры сжигания, устанавливается обратный клапан 50.2, предотвращающий переток продуктов сгорания и пара из камеры 49 в канал 26 двигателя.

На фиг.11 показан двигатель, состоящий из двух модульных двигателей 50.1 и 50.2 одинаковой или разной мощности и типоразмеров, соединенных общими валом 16, пультом контроля и управления 51 с системами топливо-электроснабжения, охлаждения, отвода продуктов сгорания, рамой 52, нагнетателем 47 воздуха и распределительным воздуховодом 48. При этом каждый двигатель 50.1 и 50.2, нагнетатель 47 имеют собственные корпуса, а воздуховод 48 соединяет с выпускным патрубком нагнетателя 47 входные патрубки 25 двух соседних двигателей 50.1 и 50.2 одинаковой или разной мощности. Общий вал 16 передает суммарный крутящий момент. При этом каждый модульный двигатель 50.1 и 50.2 снабжен самостоятельным стержнем 30 с соплом 32 для раздельной подачи сжатого воздуха и топлива, а кинематические и электрические цепи управления, в том числе электромагнитные катушки 38, каждой секции соединены с общими рычагом 28 и реостатом 37.

С незначительным использованием дешевых унифицированных узлов и деталей, но с меньшими затратами материалов и меньшей массы может быть изготовлен двухсекционный двигатель из трех роторов на общем валу в одном корпусе. Как показано на фиг. 12 в разрезе, двигатель состоит из общих составного цилиндрического корпуса 1, разделенного промежуточными стенками 53, торцевых крышек 2 и 3, полого вала 16, ротора нагнетателя 5.9. Общие рама, пульт контроля и управления с системами топливо-электроснабжения на чертеже условно не показаны. По обе стороны от нагнетателя 5.9 в корпусе 1 размещены два ротора модульных двигателей внутреннего сгорания 5.8 и 5.10. Каждый ротор эксцентрично размещен в общем корпусе и снабжен уплотнительными элементами 6.2 в виде цилиндрических тел вращения. Подшипники 4, сальниковые уплотнения 2.1 и 3.1, патрубки, впускные, выпускные каналы, кольцевые коллектора системы охлаждения размещены в торцевых крышках 2, 3 и промежуточных стенках 53 по аналогии с системой охлаждения, показанной на фиг.1, 2, 5. Ротор 5.9 нагнетателя, как показано стрелкой В, обеспечивает подачу сжатого воздуха к роторам 5.8 и 5.10 двигателей внутреннего сгорания. При этом каждая секция снабжена самостоятельным стержнем 30 с соплом 32 для раздельной подачи сжатого воздуха и топлива, а кинематические и электрические цепи управления, в том числе электромагнитные катушки 38, каждой секции соединены с общими рычагом 28 и реостатом 37.

На фиг.11 и 12 направление вращения вала 16 показано стрелкой А, подачи сжатого воздуха от нагнетателя 47 к двигателям 50.1 и 50.2 и соответственно от нагнетателя 5.9 к роторам 5.8 и 5.10 - стрелкой В, отвода продуктов сгорания - стрелкой Г.

Выбор типа, размеров и количества нагнетателей к предлагаемому двигателю внутреннего сгорания обосновывается в каждом конкретном случае отдельно расчетами требуемой частоты вращения вала, производительности, напора, потребляемой мощности, материалоемкости, конструктивными особенностями, условиями эксплуатации.

Двигатели, представленные на фиг.13 и 19, выполнены с электротрансмиссионными блоками 60 (автоматическая муфта сцепления + стартер + генератор электрического тока), передающими крутящий момент только после достижения заданной частоты вращения ротора.

Двигатель внутреннего сгорания автономной нагнетательной установки показан на фиг.13. Он состоит из установленных на общем валу 16 последовательно соединенных дополнительных нагнетателей, выполненных из цилиндрических корпусов с эксцентрично размещенными в них оребренными роторами 5 и уплотнительными элементами 6.2 в виде цилиндрических тел вращения. При этом трубопроводы между нагнетателями и после последнего нагнетателя оснащены теплообменниками "труба в трубе" с патрубками, которые соединены с соответствующими патрубками двигателя и нагнетателей для циркуляции охлаждающей жидкости и выпуска продуктов сгорания.

Устройство двигателя с дополнительными нагнетателями 55, 57, 58, 59 показано на фиг.1, 2, 4, 10 и 13.

Двигатель внутреннего сгорания автономной нагнетательной установки (фиг. 13) на магистральном трубопроводе может работать на природном газе, сырой нефти, керосине, бензине, дизельном или другом виде топлива, которое перекачивает установка. При этом отпадает необходимость подвозить для нее специальный вид топлива или вести линию электропередачи к ее электродвигателю.

Возможны два варианта применения нагнетателей. По первому варианту один из нагнетателей 55 предназначен для обеспечения сжатым воздухом собственно двигателя, а другой 57 для перекачивания газообразных, жидких, газожидкостных или вязких веществ и материалов. При этом входной патрубок двигателя 54 соединен воздуховодом 56 с выпускным патрубком нагнетателя 55 воздуха. Всасывающий трубопровод 63.4 нагнетателя 57 для нагрева перекачиваемого материала, например вязких нефтепродуктов, может иметь теплообменник 63.5 "труба в трубе" с патрубками 63.7 и 63.6 для ввода и вывода теплоносителя. Нагнетательный трубопровод 63 также может быть снабжен теплообменником 63.3 "труба в трубе" с патрубками 63.1 и 63.2 для ввода и вывода теплоносителя. Двигатель и нагнетатели имеют общие пульт контроля и управления 64, раму 65, систему охлаждения с емкостью 7 и насосом 8, радиатором 11, электромагнитным клапаном 54.1.

По второму варианту нагнетатели 57, 58, 59 последовательно соединены между собой трубопроводами 66, 62. Перекачиваемый материал поступает в патрубок 59.1, выходит под давлением из трубы 63. Для нагрева перекачиваемого материала, например вязких нефтепродуктов, на нагнетательной трубе 63 предусмотрен теплообменник 63.3 "труба в трубе", имеющий патрубки 63.1 и 63.2 для ввода и вывода теплоносителя. Всасывающий трубопровод 59.1 может быть снабжен аналогичным теплообменником 63.5 "труба в трубе" с патрубками 63.6 и 63.7 для ввода и вывода теплоносителя. Двигатель и нагнетатели также имеют общие пульт контроля и управления 64, раму 65, систему охлаждения с емкостью 7 и насосом 8, радиатором 11, электромагнитным клапаном 54.1. Направление вращения роторов показано стрелкой А, движения охлаждающей жидкости - стрелкой Ж, сжатого воздуха - стрелкой В, продуктов сгорания - стрелкой Г, перекачиваемого материала - стрелкой Н. Вал 16 двигателя может быть общим или соединен с валом 61 нагнетателей 57, 58, 59 электротрансмиссионным блоком 60, который детально показан в поперечном разрезе на фиг.14, 15, 16 и 17.

Электротрансблок 60 состоит из установленного на ведущем валу 16 двигателя полого стакана 60.1 с закрепленной на его наружной поверхности электрической обмоткой возбуждения 60.2, соединенных с нею электрической цепью коллектора 60.3, щеток 60.5, щеткодержателей 60.4 на упругих поводках 60.6, а также эксцентричных антирезонансных дисков 60.8, которые надеты на наружную поверхность стакана 60.1 с возможностью проскальзывания при вращении стакана. Внутри полого стакана 60.1 имеются внутренние шлицы 60.9, самоустанавливающийся подшипник 60.10, кольцевая эластичная подкладка 60.11, на которую уложена тонкостенная резиновая камера, частично заполненная жидкостью, имеющие наружные шлицы диски 60.13 с жестко закрепленными на них фрикционными накладками. Ведущие диски 60.13 имеют возможность свободного перемещения по шлицевым пазам стакана 60.1 и ведомого вала. Ведомый вал 61 имеет на своем конце наружные шлицы, на которые надеты с возможностью продольного скольжения диски 61.1 и крайний диск 61.2 с втулкой и стопорным болтом. Ведомые диски 61.1 и 61.2 снабжены жестко закрепленными на них фрикционными накладками. Диски 60.13 ведущего вала и 61.1, 61.2 ведомого вала разделены между собой пружинами 61.3, которые позволяют при сжатии плотно сжиматься фрикционным накладкам соседних дисков. При отсутствии сжимающей силы упругость пружин 61.3 держит диски ведущего и ведомого валов в разомкнутом состоянии. Конец ведомого вала 61 закреплен в самоустанавливающемся подшипнике 60.10, находящемся в полом стакане 60.1. Стакан 60.1 с обмоткой 60.2 помещен в корпус 62 с обмоткой возбуждения 62.1 обратимой электрической машины, которая при использовании известных вариантов ручного или автоматического соединения обмоток и электрических цепей управления может попеременно работать в режиме электродвигателя, генератора электрического тока или электромагнитного тормоза. С боков корпус 62 жестко соединен с торцевыми крышками 63 и 64, в которых имеются подшипники 63.1 и 64.1. Вал двигателя 16 соединен с датчиком 60.7 тахометра. Для стаканов средних размеров может быть предусмотрена установка дополнительной подпружиненной опоры с подшипниками под стакан 60.1 со стороны, противоположной валу 16, как показано на фиг.16. Заполнение резиновой камеры 60.12 жидкостью проводится при наладке следующим образом. В резиновую камеру вводится небольшое количество жидкости, после чего стакан в сборе с комплектующими деталями приводят во вращение. За счет центробежных сил жидкость внутри эластичной камеры давит на подвижный смежный диск 60.13, преодолевает сопротивление пружин 61.3, плавно сцепляет его с соседним диском 61.1 и начинает передавать крутящий момент от ведущего вала 16 ведомому валу 61. Чем больше частота вращения стакана, тем больше сила сдавливания дисков с фрикционными накладками между собой, больше передаваемый крутящий момент и наоборот. По показаниям тахометра уточняют целесообразность добавления или уменьшения жидкости в зависимости от необходимой частоты начала вращения ведомого вала 61. Операцию повторяют несколько раз, пока не достигнут требуемого результата. Возможно применение незамерзающих жидкостей, в том числе тяжелых растворов. После наладки стакан в сборе с комплектующими деталями устанавливается на вал рабочего двигателя и не нуждается в регулярном обслуживании до наступления естественного износа и срока замены изношенных деталей. Электротрансблок в виде полого стакана с резиновой камерой, ведущими и ведомыми дисками, обмоткой возбуждения в корпусе обратимой электрической машины с двумя электрическими обмотками возбуждения может попеременно выполнять функции стартового электродвигателя при запуске двигателя внутреннего сгорания, генератора электрического тока после выхода последнего на режим холостого хода и электромагнитного тормоза при необходимости усиления тормозного воздействия на систему привода рабочих органов машин и аппаратов.

Полый стакан 60.1 для крупногабаритных двигателей большой мощности, как показано на фиг.17, устроен так же, как показанный на фиг.14, за исключением дополнения фланцем 65 с самоустанавливающимся подшипником 65.1, необходимым для распределения нагрузки от стакана 60.1, обмотки возбуждения 60.2 на нем и дисков с фрикционными накладками на две опоры. Фланец 65 жестко соединяется с фланцем стакана 60.1 после установки на нем сборных антирезонансных дисков 60.8. Каждый антирезонансный плоский диск (фиг.15) имеет внутри отверстие цилиндрической формы, расположенное эксцентрично наружной окружности, и устанавливается на вращающиеся детали или узлы, в данном варианте на полый стакан, с возможностью проскальзывания при вращении стакана. Диски имеют разную массу.

Стакан 60.1 в сборе подлежит балансировке. Однако достичь ее высокой точности трудно в связи с перемещением вдоль вала 61 быстровращающихся масс. Предупредить возникновение опасных разрушительных резонансных колебаний позволяют антирезонансные диски 60.8 разной массы. За счет сил трения о наружную поверхность стакана 60.1 и сил инерции, вследствие смещения оси вала от расчетной, эксцентричные диски 60.8, имеющие разную массу, также начинают вращаться с некоторым отставанием от частоты вращения стакана. При вращении центры моментов инерции дисков 60.8 расходятся друг от друга и суммарный центр момента инерции вращающейся неуравновешенной системы будет непрерывно по произвольному закону смещаться относительно расчетной оси. Это не позволяет стакану войти в состояние разрушительных резонансных колебаний. Подбор сборных дисков 60.8 производится опытным путем после предварительной статической и динамической балансировки стакана в сборе с комплектующими деталями.

Антирезонансные диски, с целью предотвращения опасных разрушением резонансных колебаний, могут применяться также в других машинах с вращающимися неуравновешенными массами, в частности в центробежных сепараторах, центрифугах, измельчителях, сушилках, испарителях, турбинах, двигателях, генераторах.

Выполнение двигателя с электротрансблоком 60 и несколькими нагнетателями с теплообменниками позволяет снизить токсичность продуктов сгорания, материалоемкость установки в целом, а также затраты топлива на перекачивание подогреваемых материалов вследствие снижения вязкости пристенного слоя и уменьшения сопротивления их перемещению по трубопроводам.

Двигатель с перфорированным патрубком, вставленным в нижний полый конус эжектора, показан на фиг.18. Он не отличается от представленных на фиг.1, 8, 11, 12, а только дополняется перфорированным патрубком 70.1, вставленным в трубу 70. Последняя жестко закреплена в стенке трубы 67, внутри которой размещены два обращенных друг к другу меньшими основаниями полых конуса 68 и 69. В нижнем конусе 69 перфорированный патрубок 70.1 располагается по центру немного ниже плоскости соединения конусов 68 и 69. Суммарное живое сечение отверстий перфорированного патрубка 70.1 больше живого сечения выпускного патрубка 1.8 двигателя, чтобы не создавать дополнительного сопротивления на выходе продуктов сгорания из двигателя. Труба 70 с перфорированным патрубком 70.1 может соединяться с выпускным патрубком 1.8 двигателя непосредственно или через промежуточный трубопровод 79, в зависимости от технологических требований к монтажу и использованию оборудованию.

Двигатель внутреннего сгорания с нагнетателем воздуха, электротрансблоком и перфорированным патрубком, соединенным с выходным патрубком отвода продуктов сгорания, вставленным в эжектор для подъема и нагрева воды в составе комплекта оборудования 2-х этажного дома с колодцем в разрезе, показан на фиг. 19. Комплект состоит из аналогичных показанным на фиг.13, собственно двигателя 50, нагнетателя воздуха 47, электротрансблока 60, емкости для охлаждающей жидкости 7, насоса 8, радиатора 11, помещенного в бак 71 для подогрева воды питьевого качества, а также бака 72 для подогрева воды питьевого качества, а также бака 72 для подогрева воды технического качества. Бак 71 трубопроводом 73 соединен с раковинами 75 и душевой 76. Бак 72 трубопроводом 74 соединен с батареями 77 системы отопления и вертикально установленной вытяжной трубой 78, имеющей окна 78.1. В нижней части трубы 78 закреплен эжектор, показанный на фиг.18. Его входная труба 70 с перфорированным патрубком 70.1 промежуточным трубопроводом 79 соединена с выпускным патрубком 1.8 двигателя 50 или расширителя 84 для выпуска продуктов сгорания. На стене дома установлен дополнительный бак 80 для воды технического качества, внутри которого размещена труба 81 с закрепленным снизу эжектором, входная труба 70 которого соединена промежуточным трубопроводом 79 с выпускным патрубком 1.8 двигателя. Нижний конец трубы 81 с эжектором опущен в колодец или скважину 82. К баку 80 присоединена труба 83 для орошения, мойки машин и территории участка. Направление вращения вала ротора двигателя показано стрелкой А, движения продуктов сгорания - стрелкой Г, циркуляции охлаждающей жидкости - стрелкой Ж, воды питьевого качества - стрелкой К, воды технического качества - стрелкой М.

Двигатель, работающий на водороде и кислороде, выполнен, как показано на фиг. 1, 4, 9. Он отличается лишь тем, что выполнен с подачей разных компонентов топлива в камеры сгорания двумя каналами. Один из них 26.1 размещен в начале области сжатия, а другой 26.2 в области окончания сжатия первого компонента. Топливо, точнее окислитель - кислород, подается в канал 26.2 в жидком виде под давлением отдельным насосом, не показанным на чертеже. Стержень 30 оснащен запорными иглами 31.1 и 31.4, каждая из которых открывает свое соответствующее сопло 32 и 32.4, размещенные в отдельных трубопроводах раздельной подачи компонентов топлива. Пары водорода низкого давления после редуктора 45 из баллона 44 или из испарителя сосуда для хранения сжиженного водорода подаются через сопло 32.4 в канал 25 двигателя. Непрерывное регулирование соотношения подаваемых количеств топлива и окислителя производится по управляющим электрическим сигналам, подаваемым стержню 30 регулятором содержания кислорода в продуктах сгорания через исполнительный механизм 41 и вилку 43. При этом датчик регулятора содержания кислорода (лямбда зонд) в продуктах сгорания устанавливается непосредственно на патрубке 1.8 для выпуска продуктов сгорания.

Двигатель внутреннего сгорания воздушно-компрессионной холодильной установки (фиг. 20) состоит из непосредственно двигателя 50, нагнетателей 47Д и 47Х, расширителя 84, центробежного тепломассообменного аппарата 86 и технологически связанных с ним камеры охлаждения 85, теплообменников 87 и 89, бака для воды 88. Устройство двигателя 50 показано на фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 11, 12. Устройство нагнетателя представлено на фиг.10. Роторы двигателя, нагнетателей, расширителя, центробежного тепломассообменного аппарата установлены на общем валу 16. Количество нагнетателей определяется расчетом производительности холодильной установки и целесообразностью унификации узлов и деталей в каждом случае отдельно и может превышать указанное в тексте и на фиг.20. Двигатель 50, нагнетатели 47Д и 47Х, расширитель 84 состоят каждый из цилиндрических корпусов с эксцентрично размещенными в них оребренными роторами 5 и уплотнительными элементами 6.2 в виде цилиндрических тел вращения. У одного из нагнетателей 47Х напорный патрубок 47.2 трубами соединен со всасывающим через теплообменник - охладитель воздуха 87, расширитель 84 и последовательно установленные теплообменники, один из которых 85.4 размещен в камере охлаждения 85, а другой 89 - вне камеры. Циркуляция жидкости, охлаждающей двигатель 50, показана стрелкой Ж. Она производится из емкости 7 насосом 8 во входной патрубок 9 через корпус и торцевые крышки двигателя 50, выходной патрубок 10 двигателя, входной патрубок 89.1 и выходной патрубок 89.2 теплообменника-нагревателя воздуха 89 обратно в емкость 7. Воздух для образования топливовоздушной смеси в двигателе 50 подается по воздуховоду нагнетателем 47Д через напорный патрубок 47.2 во входной канал 25 двигателя, что показано стрелкой Вд. Воздух для охлаждения камеры 85 (стрелка Вх) засасывается через фильтр - обратный клапан 85.1, трубки теплообменника 89 во входной канал 47.1 нагнетателя 47Х, затем под давлением перемещается из патрубка 47.2 во входной патрубок 87.3 теплообменника 87, где отдает свое тепло охлаждающей воде и из патрубка 87.4 под давлением поступает на входной патрубок 84.1 расширителя 84, а из его выходного патрубка 84.2 циркулирует далее через теплообменник - воздухоохладитель 85.4 обратно в теплообменник-нагреватель 89 и в нагнетатель 47Х. На валу 16 может быть установлен ротор 86.1 центробежного тепломассообменного аппарата 86 для охлаждения воды, циркулирующей через теплообменник 87, что показано стрелкой И. Вода из бака 88 по трубе через вентиль 88.1 поступает в ротор 86.1, где разбрызгивается лопатками ротора, смешивается с воздухом, охлаждается за счет испарения и выводится из аппарата напорной трубкой 86.2 во входной патрубок 87.1 теплообменника 87 и далее из выходного патрубка 87.2 обратно в бак 88. Все нагнетатели и двигатель соединены с теплообменниками трубопроводами, показанными на схеме. Циркуляционный контур движения жидкости, охлаждающий двигатель 50, показан стрелкой Ж, движения воздуха - хладоагента - стрелкой Вх, путь движения воздуха для двигателя - стрелкой Вд, продуктов сгорания - стрелкой Г, воды, охлаждающей теплообменник 87 - стрелкой И.

Двигатель автономной паро-эжекционно-компрессионной холодильной установки (фиг.21) состоит из непосредственно двигателя 50, нагнетателей 47Д и 47Х, центробежного тепломассообменного аппарата 86. Устройство двигателя 50 показано на фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 11, 12. Устройство нагнетателя представлено на фиг.10. Количество нагнетателей определяется расчетом производительности холодильной установки и целесообразностью унификации узлов и деталей в каждом случае отдельно и может превышать указанное в тексте и на фиг.21. Нагнетатель 47Д обеспечивает подачу сжатого воздуха в двигатель 50 для образования топливовоздушной смеси. Нагнетатель 47Х предназначен для сжатия хладоагента, например фреона, аммиака, и выполнен с присоединенным к его всасывающему патрубку 47.1 паровым эжектором 93. Роторы двигателя 50, нагнетателей 47Д и 47Х, центробежного тепломассообменного аппарата 86 установлены на общем валу 16. Каждый из нагнетателей и двигатель состоит из цилиндрических корпусов с эксцентрично размещенными в них оребренными роторами 5 и уплотнителями в виде цилиндров 6.2. При этом по крайней мере у одного из нагнетателей напорный патрубок 47.2 соединен с всасывающим 47.1 через конденсатор 87 хладоагента, регулирующий вентиль 90.3, испаритель 85 хладоагента, размещенный в камере 85 охлаждения, всасывающий патрубок 93.2 парового эжектора 93. В нагнетательный патрубок 93.1 хладоагент в виде пара поступает от двух теплообменников 92 и 91, обогреваемых соответственно продуктами сгорания и охлаждающей жидкостью от двигателя 50. Все нагнетатели и двигатель соединены с теплообменниками трубопроводами, показанными на схеме. Циркуляционный контур движения жидкости, охлаждающей двигатель 50, показан стрелкой Ж, движение хладоагента, например, фреона - стрелкой Ф, путь движения воздуха - стрелкой В, продуктов сгорания - стрелкой Г, воды, охлаждающей конденсатор 87, - стрелкой И.

На фиг.22 показан двигатель, который применен в качестве гидродвигателя. Он выполнен с имеющим входной направляющий сужающийся патрубок 94 корпусом 95 в виде двух параллельных пересекающихся цилиндров с торцевыми крышками. Торцевые крышки выполняются, как показано на фиг.2., за исключением каналов для охлаждения. Корпус может выполняться также цилиндрическим, как показано на фиг.1.23. Двигатель с корпусом из двух цилиндров сложнее в изготовлении, но имеет большую мощность на единицу массы двигателя. Этот корпус и оребренный ротор 5 в нем аналогичны показанному на фиг.4. В меньшем из цилиндров эксцентрично размещен вал 16 с оребренным ротором 5 и уплотнительными элементами 6.2 в виде цилиндрических тел вращения. Ротор 5 имеет в ребрах полые подвижные пластины 5.4 с бортами, подпружиненными упругими элементами-пружинами 5.7. В отдельных случаях, при большой расчетной частоте вращения вала, достаточной для надежного выдвижения пластин к корпусу за счет действия центробежных сил, упругие элементы не требуются. Корпус 95 имеет решетки 95.1 во входном окне и 95.2 в выпускном для предотвращения выброса уплотнителей 6.2 в виде цилиндров. Угол по центрам входного и выпускного окон в корпусе 95 всегда меньше 180^o. Вода подается под напором к гидродвигателю из водохранилища 96 по трубе 97. Направление вращения ротора показано стрелкой А.

Гидродвигатель плавучего автономного самоустанавливающегося энергоблока сборной плотины ГЭС показан на фиг.23 и 24. От гидродвигателя на фиг.22 он отличается выполнением корпуса 95 в виде цилиндра с отверстием 95.1 для выпуска воздуха, оснащением его двумя входными патрубками 94.1 и 94.2 с обратными эластичными резинотканевыми клапанами 94.3 и 94.4, фартуком 94.5 с окном 94.6. На одном из патрубков закреплен электрогенератор 98. В стенке корпуса энергоблока имеется отверстие 99.16 для выпуска воздуха. Вал 16 гидродвигателя соединен с валом электрогенератора 98 редуктором или цепной передачей, размещенной на торцевой крышке и не показанной на чертеже. Редуктор значительно увеличивает частоту вращения вала электрогенератора. Оребренный ротор 5 имеет сплошные ребра, между которыми размещены уплотнительные элементы 6.2 в виде цилиндрических тел вращения. Уплотнительные элементы 6.2 могут быть сплошными, полыми, закрытыми с торцов или в виде открытых трубок. Выбор варианта обосновывается расчетами. Гидродвигатель в автономном плавучем самоустанавливающемся энергоблоке 99 (фиг.24) сборной плотины гидроэлектростанции одновременно применен в качестве баласта и гидропривода электрогенератора. Энергоблок 99 выполнен в виде закрываемого сверху легкосъемной крышкой 99.1 металлического герметичного прямоугольного сосуда с силовым каркасом внутри. В собранном виде без баласта блок обладает плавучестью. Для удобства транспортировки в отдельных случаях он может изготавливаться сборным из нескольких секций с фланцами. В нижней части энергоблок 99 имеет конец в форме клина, заполненного баластом, например песком, щебнем. Внутри энергоблока закреплен гидродвигатель с электрогенератором 98, более подробно показанный на фиг. 23, и клапанами 94.3 и 9К4.4. Энергоблок может иметь несколько гидродвигателей с электрогенераторами. Ниже гидродвигателя снаружи на корпусе энергоблока закреплены плоские резинотканевые клапана 99.3 и 99.5, закрывающие соответственно окна 99.4 и 99.6. Для предотвращения попадания рыбы в гидродвигатель снаружи корпуса предусмотрены рыбозащитные сетки 99.7 и 99.8. Между сетками и корпусом размещены заслонки 99.9 и 99.10, открывающие или закрывающие путь воде во входные патрубки гидродвигателя. Для подъема заслонок снаружи корпуса, в верхней его части, предусмотрена лебедка 99.11 с тросом из синтетического материала и герметичным электродвигателем, имеющая возможность ручного привода. В нижней части корпуса через боковые стенки пропущена и жестко закреплена труба 99.12, в которую вставлена ось 99.13 для крепления энергоблока на месте установки. Диаметр отверстия трубы в 1,5-2 раза больше диаметра оси 99.13. В случае применения энергоблока для строительства гидроэлектростанции на реке с односторонним направлением движения воды необходимость в окне 99.6, клапанах 99.3 и 99.5, заслонке 99,9, рыбозащитной сетке 99.7, фартуке 94,5, клапанах 94.3 и 94.4 отпадает.

Приливная гидроэлектростанция из плавучих автономных энергоблоков с двуходовым судоходным шлюзом, как общий вариант технического решения задачи, показана на фиг. 25, 24 и 26. Она выполняется из имеющих возможность поворота вокруг горизонтальной оси закрепленных нижними концами за дно реки или водоема и размещенных в ряд между неподвижными береговой 100 и шлюзовой 101 опорами множества унифицированных полых плавучих автономных самоустанавливающихся энергоблоков 99. Каждый из энергоблоков 99 оснащен гидродвигателем, состоящим из цилиндрического корпуса 95 с сужающимися направляющими патрубками, и эксцентрично размещенного в нем оребренного ротора 5 с уплотнителями в виде цилиндров 6.2. Каждый энергоблок снабжен закрепленной в его боковых стенках трубой 99.12 с осью 99.13, амортизатором 99.14 в виде автошины, рыбозащитными сетками 99.7 и 99.8, лебедкой 99.11 с заслонками 99.9 и 99.10, балластом 99.2, входными и выпускными окнами с обратными клапанами 94.3, 94.4 и 99.3, 99.5, повышающим редуктором, соединяющим двигатель с электрогенератором 98, и плоским уплотнителем 99.15 для перекрытия продольной щели между энергоблоками. Внизу энергоблок крепится якорной цепью или тросом к забитым в грунт сваям 102. Энергоблок может устанавливаться на фундаментную плиту 103 или на грунт со сваями 104. Выбор варианта определяется расчетами нагрузок блока, обладающего плавучестью. Гидроэлектростанция на реке отличается от приливной применением энергоблоков с односторонним входом воды. При этом двухполотные ворота шлюзов гидроэлектростанции выполняются из обладающих подъемной силой полых герметичных двухполотных ворот 106, закрепленных на общей вертикальной оси 107 с возможностью их поворота на 90^o и плотного примыкания к неподвижным шлюзовой 101 и береговой опорам 108. Последняя имеет небольшое углубление для фиксации в закрытом положении. Ось 107 ворот опирается на подшипники. Нижний закреплен на подводном бетонном основании, верхний - на балке 109, опирающейся на ось и бетонный столб 110 и несущей на себе электропривод двухполотных ворот. В закрытом состоянии ворота плотно примыкают к береговым опорам 101 и 108. Выполнение ворот полыми герметичными с двумя полотнами равной площади позволяет за счет уравновешивания гидростатических сил, действующих на полотна ворот, и действия выталкивающей силы, равной массе вытесненной воды, существенно уменьшить вертикальную нагрузку на нижний подшипник, силу и соответственно мощность электропривода для открывания и закрывания двухполотных ворот, а также износ подшипников. Плотина из автономных полых плавучих энергоблоков 99, каждый из которых оснащен гидродвигателем, состоящим из цилиндрического корпуса 95 с сужающимися направляющими патрубками, и эксцентрично размещенного в нем оребренного ротора 5 с уплотнительными элементами 6.2 в виде цилиндрических тел вращения и электрогенератором 98, может работать при разнице уровней воды менее 1 метра.

Запуск и работа предварительно настроенного и отрегулированного двигателя с цилиндрическим корпусом и двигателя с корпусом из двух пересекающихся цилиндров, а также одно- или многосекционного не имеют различий. Двигатель на жидком углеводородном топливе работает следующим образом.

Запуск двигателя, показанного на фиг.1, 2, 4, 5, 6, 11, с собственным нагнетателем 47, показанным на фиг.10, осуществляется от постороннего стартового двигателя, например, электрического, питающегося от аккумулятора, после включения ключа зажигания. При этом одновременно на валу 16 начинают вращаться роторы 5 двигателей 50.1 и 50.2, нагнетателя 47 воздуха, открывается электромагнитный клапан 17, включаются насосы 8, 18, 33, подается ток на калильные свечи в отверстиях 2.5, 3.5, 1.3, 1.4 и в цепи управления электромагнита 38, реостата 37, автоматических регуляторов параметров работы двигателя и их датчиков.

Рычаг 28 управления подачей топлива и воздуха утапливается влево, приоткрывает воздушную заслонку 27 в канале 25, затем увеличивает ток в катушке электромагнита 38, который преодолевает сопротивление пружины 39. Под действием пружины 40 нижний конец стержня 30 с иглой 31.1 частично открывает отверстие в сопле 32. Топливо под давлением насоса 33 поступает во входной канал 25, где смешивается с потоком воздуха, подаваемым под избыточным давлением нагнетателем 47.

Нагнетатель воздуха двигателя внутреннего сгорания, представленный на фиг.10, 11, 12, 13, 20, 21, работает следующим образом. При вращении вала 16 ребра 5 перемещают уплотнительные элементы 6.2 в виде цилиндрических тел вращения. За счет центробежных сил уплотнители перемещаются к внутренней поверхности цилиндрического корпуса 47 и создают надежное уплотнение. Воздух засасывается через расширенный патрубок 47.1 для входа воздуха и постепенно перемещается ребрами 5 ротора. При этом за счет уменьшения объема между цилиндром 47 и эксцентрично размещенным в нем на полом валу 16 оребренным ротором воздух сжимается, нагревается и под избыточным давлением выходит из нагнетательного патрубка 47.2. Направление вращения ротора 5 указано стрелкой А, оно совпадает с направлением вращения ротора двигателя, уплотнителей - стрелкой Б, вход и выход сжатого воздуха - стрелкой В. Нагнетатель, имеющий корпус из двух пересекающихся цилиндров, показанных на фиг.4, работает аналогично. При применении нагнетателя с каналами 47.3 для перемещения различных жидкостей, газожидкостных смесей, в том числе находящихся под вакуумом, он работает так же, но жидкая фаза вытесняется по каналам 47.3.

Первое сжатие воздуха осуществляется в нагнетателе перед подачей его в двигатель и сопровождается предварительным нагревом. Далее топливовоздушная смесь, как показано стрелкой С (фиг.1), под давлением проходит по каналу 26 между кожухом 24 и наружной поверхностью корпуса по межреберным каналам к входному каналу 26.1 и через него внутрь корпуса к ротору 5. По пути следования компоненты смеси интенсивно перемешиваются между собой за счет трения о стенки ребер 23, кожух 24, корпус 1, болты, соединяющие торцевые крышки и корпус, калильные свечи в полости между корпусом и кожухом. Перемещение и вращение уплотнительных элементов 6.1 или 6.2 в виде цилиндрических тел вращения осуществляется ребрами вращающегося ротора 5. При вращении ротора 5, что показано стрелкой А, уплотнители под действием центробежных сил плотно прилегают к внутренней поверхности корпуса 1 двигателя, а за счет движущих сил ребер ротора они плотно прилегают к последним. За счет сил трения, возникающих при перемещении, цилиндрические уплотнительные элементы также приобретают вращательное движение, что показано стрелкой Б, и дополнительно перемешивают смесь. По мере продвижения внутри цилиндра, за счет эксцентричного размещения ротора, топливовоздушная смесь между ребрами ротора дополнительно сжимается и нагревается. При достижении в камерах сгорания температуры воспламенения сжатая смесь загорается от калильных свечей и дополнительно расширяется. Давление газов на все стороны каждой рабочей камеры сгорания одинаково, но за счет разницы площадей ребер с уплотнителями возникает разница сил, действующих на ребра в направлении, указанном стрелкой А. Выпуск продуктов сгорания осуществляется через выпускной патрубок 1.8 за счет разницы давлений в камерах сгорания и трубе, соединенной с атмосферой. Частота вращения ротора увеличивается за счет увеличения поступления топливовоздушной смеси, двигатель прогревается и работает в режиме холостого хода, предусмотренного начальной регулировкой, а стартовый двигатель ключом зажигания отключается. Продукты сгорания на выходе из выпускного патрубка 1.8 двигателя в зависимости от требуемой мощности, вида и потребления топлива, настройки могут иметь температуру от 180 до 450^oC и давление от 0,3 до 1-2 кгс/см², двигатель не доиспользует энергию топлива.

Циркуляция охлаждающей жидкости осуществляется по трубопроводам и показана стрелками Ж. Насосом 8 жидкость под давлением подается во впускной патрубок 9 корпуса 1, далее перемещается по каналам 1,1, где отбирает тепло от горячего корпуса 1, и выходит из патрубка 10. Аналогично жидкость поступает через впускные патрубки 2.2 и 3.2, охлаждает кольцевые каналы 2.3, 3.3 в торцевых крышках с подшипниками и сальниковыми уплотнителями и из выпускных патрубков 2.4 и 3.4 в торцевых крышках возвращается в емкость 7. Нагретая жидкость возвращается в емкость 7 через радиатор 11. При этом только часть нагретой жидкости проходит через теплообменник 12, например отопитель, и возвращается в емкость 7. Другая часть нагретой жидкости возвращается в емкость 7 через термостат 13, а при достижении необходимой температуры через него же направляется в рубашку теплообменника 14 предварительного нагрева воды, предназначенной для подачи в парогенератор. Из рубашки теплообменника 14 отдавшая часть тепла, охлаждающая жидкость, возвращается в емкость 7. Часть охлаждающей жидкости из емкости 7 под давлением насоса 8 подается в общий полый вал 16 двигателя и нагнетателей, что показано стрелкой Ж, где охлаждает вал 16 и роторы 5 двигателей 50.1 и 50.2, нагнетателя 47, а также их подшипники и сальниковые уплотнения в торцевых крышках. Из вала 16 нагретая жидкость Ж через специальные известные устройства для отвода жидкости из вращающихся полых валов, не показанные на чертеже, возвращается в емкость 7.

Деминерализованная вода, как показано стрелкой Д, из теплообменника 14 через обратный клапан 15 и электромагнитный клапан 17 насосом 18 подается под давлением во впускной патрубок 19 парогенератора, образованного в теле корпуса 1 каналами 1.2 и кольцевыми коллекторами 1.5 и 1.6 с перемычками 1.7 в торцевых крышках 2 и 3. Возможно применение воды дождевой, полученной из снега, конденсата котельных и даже обычной. В последнем случае потребуется периодическая промывка каналов 12 парогенератора ортофосфоновой кислотой для растворения накипи, затем нейтрализация остатков кислоты щелочью и промывка остатков щелочи водой. Отбирая тепло от горячего корпуса 1, вода в каналах 1.2 превращается в пар. Из выпускного патрубка 20 пар непрерывно подается в канал 21, что показано стрелкой П. Через жиклер 22 в канале 21 пар под давлением тонкой распыленной струей поступает в межреберное пространство ротора 5 и вытесняет продукты сгорания в выпускной патрубок 1.8. При этом часть пара остается в камерах сгорания и смешивается с поступающей нагретой топливовоздушной смесью. Это обеспечивает перегрев пара, его дополнительное расширение, более равномерное распространение пламени в камерах сгорания и некоторое снижение температуры горения. Расход топлива на перегрев пара будет весьма незначительным и компенсируется его расширением, так как основная часть затрат тепла на парообразование использована за счет неизбежного охлаждения корпуса 1. К тому же, указанные потери тепла компенсируются частичным нагревом топливовоздушной смеси, проходящей по наружной стороне корпуса 1 с ребрами 23, которые предназначены для увеличения поверхности теплообмена и усиления прочности корпуса 1. Количество пара, направляемого для вытеснения продуктов сгорания, регулируется при наладке двигателя путем установки сменных жиклеров 22. Парогенераторы с жиклерами могут быть выполнены в поршневых двигателях внутреннего сгорания.

При необходимости увеличения частоты вращения ротора рычаг 28 утапливается дальше влево. При этом увеличивается подача воздуха и топлива в соответствии с настройкой стержня 30 регулятора соотношения топлива и окислителя. При необходимости уменьшения частоты вращения ротора рычаг 28 отводится вправо, при этом сначала уменьшается подача топлива, а только после этого воздуха.

Во всех случаях изменения подачи воздуха и топлива рычагом 28 стержень 30 одновременно получает управляющие сигналы по электрическим цепям обратной связи от автоматических регуляторов параметров работы двигателя через электромагнитные исполнительные механизмы 41 соответствующих регуляторов и при превышении заданного уровня любого из них автоматически уменьшает подачу топлива, предотвращает недожог топлива из-за недостатка воздуха и возникновение аварийных ситуаций. Благодаря использованию упругосиловых опор 29, а также датчиков, автоматических регуляторов и электромагнитных исполнительных механизмов 41 с электрическими цепями и сигналами и наличию обратной связи прохождение управляющих сигналов занимает доли секунд и регулирование осуществляется в безинерционном режиме. Сжигание топлива осуществляется непрерывно под контролем датчиков параметров работы двигателя и содержания токсичных и других веществ с четкой быстродействующей обратной связью. Последнее особенно важно для регулирования работы двигателей, работающих в переменных режимах, например, автомобилей, мотоциклов, тракторов и других транспортных средств.

Таким же образом запускается и работает многосекционный двигатель, показанный на фиг. 12, имеющий общие корпус, вал 16, нагнетатель воздуха 5.9, системы топливоснабжения, электрообеспечения, охлаждения и два автономных стержня 30, по одному для каждой секции 5.8 и 5.10 двигателя, с соответствующими узлами и деталями, электрическими и кинематическими цепями и связями.

Двигатель с дополнительными камерами сжигания части топливовоздушной смеси, установленными на общем валу, нагнетателем и расширителем (фиг.8, 1, 2, 5), запускается и работает, как описано выше. Отличие состоит в том, что перед запуском трехходовой кран 8.1 устанавливают в положение, обеспечивающее подачу жидкости, охлаждающей двигатель 50, только в полый вал 16 и торцевые крышки 2 и 3 с подшипниками 4 и сальниковыми уплотнениями 2.1 и 3.1. Деминерализованная вода насосом 18 через обратный клапан 15 под давлением подается в патрубок 10. Все каналы 1.2 в корпусе двигателя используются при этом для работы в режиме парогенератора. Для достаточного прогрева количество пара, вырабатываемого парогенератором в каналах 1.2 корпуса 1 двигателя 50, будет недостаточным. Расширитель 84 на общем валу 16 несколько минут в период запуска холодного двигателя работает в режиме вакуумнасоса, создавая разрежение в патрубке 1.8 для выпуска продуктов сгорания. По мере прогрева двигателя 50 количество пара, вырабатываемого в каналах 1.2 парогенератора, и его давление за счет перегрева увеличиваются. Преодолевая заданное сопротивление герметичного предохранительного клапана 46, избыток пара (стрелка П) по трубе поступает во впускной патрубок 49.4 и смешивается с проходящими через камеру сжигания 49 продуктами сгорания (стрелка Г), имеющими температуру 180-450^oC.

Температура и давление смеси усредняются. При этом двигатель 50 постепенно начинает работать с увеличивающимся противодавлением в патрубке 1.8 для выпуска продуктов сгорания. Через выпускной патрубок 49.2 камеры сжигания смесь продуктов сгорания и пара под давлением поступает далее во впускной патрубок 84.1 расширителя 84, где энергия сжатия смеси преобразуется в механическую энергию вращающегося вала 16. При подаче нагнетателем 47Д избыточного количества воздуха часть подогретой в канале 26 двигателя 50 топливовоздушной смеси (стрелка С), преодолевает сопротивление герметичных обратного клапана 50.2 и предохранительного клапана 46, поступает через впускной патрубок 49.3 в трубу 49.5 с открытым концом и далее непосредственно к раскаленной спирали зажигателя 49.7. Избыток топливовоздушной смеси под давлением нагнетателя 47 проходит противотоком по трубе 49.5, дополнительно нагревается от стенок трубы и при контакте с раскаленной спиралью зажигателя 49.7 на выходе из трубы сгорает, что дает дополнительную теплоту продуктам сгорания из двигателя. Повышение температуры продуктов сгорания в камере сжигания 49 приводит к соответствующему увеличению количества тепловой энергии, которая в расширителе 84 преобразуется в механическую.

Соединение выпускных патрубков для выпуска продуктов сгорания, парогенератора и канала подачи топливовоздушной смеси двигателя с расширителем, через парогазовую камеру сжигания части топливовоздушной смеси, позволяет использовать часть теряемого тепла на образование пара, провести процесс сжигания и расширения в две стадии с промежуточным подогревом рабочего тела между ними, снизить за счет этого температуру и давление продуктов сгорания на выходе в атмосферу и увеличить эффективный КПД использования теплоты сгорания топлива до 45-50%, что на 3-8% лучше, чем в поршневых двигателях.

Двигатель внутреннего сгорания, выполненный с перфорированным патрубком, вставленным в нижний полый конус эжектора и стаканом на валу внутри обратимой электрической машины, представлен на фиг.19. Он предназначен для подъема и нагрева воды в составе комплекта оборудования дома с колодцем. Двигатель запускается с предварительным отводом продуктов сгорания в атмосферу на период выхода на режим холостого хода. Для этого перед запуском двигателя, описанного и показанного на фиг.1, 4, 11, 12, 19, сначала открывают задвижку 79.1, соединяющую трубу 79 для подачи продуктов сгорания к перфорированному патрубку 70.1, с вытяжной трубой 78 и запускают двигатель 50 с нагнетателем 47 и стаканом 60.1 на валу двигателя, как описано и показано для двигателя на фиг. 1, 11. После выхода двигателя 50 на режим холостого хода и его прогрева задвижку 79.1 закрывают. Под давлением продукты сгорания, как показано стрелкой Г, через перфорированный патрубок 70.1 мелкими пузырьками выходят в полость нижнего конуса 69 и образуют с водой газоводяную смесь, плотность которой значительно меньше, чем воды. Эта смесь за счет разницы гидростатических сил и давления продуктов сгорания поднимается вверх и одновременно передает тепло воде. Через окна 78.1 в трубе 78 нагретая вода выливается в бак 72, а несконденсированные газы через вытяжную трубу выходят в атмосферу. По опускным трубам 74 и батареям отопления 77 вода, обладающая большей плотностью, чем газоводяная смесь, опускается вниз и далее в трубу 78 к перфорированному патрубку 70.1. Так возникает непрерывная циркуляция нагреваемой воды, что показано стрелкой М, и осуществляется отопление дома за счет энергии горячих продуктов сгорания. При необходимости использования бросовой энергии продуктов сгорания для подъема технической воды из колодца или скважины на орошение, для мойки машин, тротуаров и других хозяйственных нужд трубу 79 соединяют с трубой 70, оснащенной перфорированным патрубком 70.1. Подъем воды в бак 80 осуществляется описанным способом, отвод воды производится по трубе 83. Использование нагретой воды для орошения позволяет повысить урожайность сельскохозяйственных культур.

Двигатель 50, имеющий емкость 7 и циркуляционный насос 8, может применяться также для нагрева воды питьевого качества в баке 71 с размещенным в нем герметичным теплообменником - радиатором 11, который трубой 73 соединен с раковинами 75, душевой 76. Циркуляция воды через корпус двигателя 50 и нагнетателя воздуха 47 показана стрелкой Ж.

Двигатель, работающий на водороде и кислороде (фиг.1, 4, 9), запускается, как описано выше. Отличие лишь в том, что подача разных компонентов топлива в камеры сгорания осуществляется двумя каналами. Один из них 26.1 размещен в начале области сжатия водорода, а другой 26.2 - в области окончания сжатия первого. Топливо, точнее окислитель кислород, подается в канал 26.2 в жидком виде под давлением отдельным насосом, не показанным на чертеже. Пары водорода низкого давления после редуктора 45 из баллона 44 или из испарителя сосуда для хранения сжиженного водорода подаются через сопло 32.4 в канал 25 двигателя. Непрерывное регулирование соотношения подаваемых количеств топлива и окислителя производится стержнем 30 по управляющим электрическим сигналам, подаваемым ему регулятором содержания кислорода в продуктах сгорания, через исполнительный механизм 41 и вилку 43. Продукты сгорания (вода) отводятся через патрубок 1.8 для выпуска продуктов сгорания. Работающий на водороде и кислороде двигатель требует сложной крупногабаритной системы хранения сжиженных газов, поэтому может быть экономически целесообразен только для двигателей большой мощности, например тепловозов, судов - рефрижераторов, больших и средних рыболовных морозильных траулеров, танкеров, железнодорожных рефрижераторных секций и поездов, где комплексно можно использовать топливо и холод сжиженных газов, имеющих очень высокую теплоту сгорания. Относительно дешевые сжиженные водород и кислород могут быть получены в перспективе на электролизных установках вблизи атомных электростанций за счет использования времени межпиковых нагрузок, когда уменьшается потребление электроэнергии, а для атомных реакторов предпочтительны постоянные нагрузки. Станции заправки сжиженными газами могут быть организованы в портах, на крупных железнодорожных узлах.

Двигатель 54 (фиг.13) автономной нагнетательной установки, выполненный электротрансблоком 60, запускается в работу с использованием в качестве стартового двигателя собственной электрической машины. При этом, как в обычном электродвигателе постоянного тока, от аккумулятора ток одновременно подается в обмотку статора 62.1, закрепленную внутри корпуса 62, и через щетки 60.5 и коллектор 60.3 в обмотку ротора 60.2, закрепленную снаружи стакана 60.1. Пуск двигателя 54 происходит, как описано выше. После выхода двигателя 54 на режим холостого хода и его прогрева, вручную или автоматически, обмотку статора 62.1 соединяют электрической цепью с потребителями, а в обмотку возбуждения 60.2 стакана 60.1 через коллектор 60.3 и щетки 60.5 подают ток. При этом обратимая электрическая машина начинает работать в режиме обычного генератора электрического тока и обеспечивает потребности в электроэнергии. Пуск двигателя 54 облегчается тем, что до достижения валом 16 заданной частоты вращения, ведущие диски 60.13 с фрикционными накладками, пружинами 61.3 разомкнуты с ведомыми 61.1. Ведомый вал 61 нагнетателей 57, 58, 59 находится в покое до выхода двигателя 54 на заданный режим работы. После достижения двигателем 54 заданной частоты вращения вала 16 жидкость в подвижной эластичной резиновой камере 60.2 под действием центробежных сил перемещает смежный подвижный диск 60.13, преодолевает сопротивление пружин 61.3 и вводит ведущие и ведомые диски с фрикционными накладками в плотное сцепление. Ведомый вал 61 начинает вращаться. При этом увеличение нагрузки происходит постепенно, по мере увеличения частоты вращения оребренных роторов и уплотнителей в виде цилиндров.

Двигатель автономной воздушно-компрессионной холодильной установки (фиг. 20) запускается, как описано выше. Сжатый воздух для образования топливовоздушной смеси в двигателе 50 подается по воздуховоду нагнетателем 47Д через напорный патрубок 47.2 во входной канал 25 двигателя, что показано стрелкой Вд. Подача топлива, электрообеспечение, регулирование работы осуществляется без изменений от указанного выше. Отличие заключается лишь в том, что одновременно при запуске начинают вращаться роторы двигателя 50, нагнетателей 47Д и 47Х, расширителя 84, центробежного тепломассообменного аппарата 86. Пуск облегчается тем, что уплотнители в виде цилиндров создают уплотнения и рабочую нагрузку только после достижения определенной частоты вращения роторов. При этом одновременно начинается циркуляция и нагрев жидкости, охлаждающий двигатель 50 (показана стрелкой Ж). Она производится из емкости 7 насосом 8 во входной патрубок 9 через корпус и торцевые крышки двигателя 50, выходной патрубок 10 двигателя, входной патрубок 89.1 и выходной патрубок 89.2 теплообменника-нагревателя воздуха 89 обратно в емкость 7. Температура и давление воздуха в трубках теплообменника - нагревателя воздуха 89 постепенно увеличивается. Подогреваемый воздух (стрелка Вх) засасывается через входной патрубок 47.1 нагнетателем 47Х, сжимается им, при этом дополнительно нагревается и под давлением направляется через патрубок 87.3 в трубки теплообменника 87, где водой из бака 88, циркулирующий в кожухе под давлением напорной трубки 86.2 центробежного тепломассообменного аппарата 86, охлаждается и направляется через патрубок 84.1 в корпус расширителя 84. Сжатый воздух давит на ребра ротора с цилиндрическими уплотнительными элементами. За счет разницы площадей ребер с уплотнительными элементами и соответственно сил давления воздух приводит ротор во вращение и одновременно расширяется, переохлаждается и поступает в теплообменник - воздухоохладитель 85.4 внутри камеры охлаждения 85, где отнимает тепло от воздуха, окружающего грузы внутри камеры, и поступает обратно через патрубок 89.3 в теплообменник 89. Так осуществляется непрерывная циркуляция воздуха - хладоагента, показанная стрелкой Вх. Добавка свежего воздуха - хладоагента происходит при необходимости через фильтр - обратный клапан 85.1. Применение тепла жидкости, охлаждающей двигатель 50, для подогрева и сжатия воздуха - хладоагента, а также расширителя 84, преобразующего энергию потока охлажденного водой сжатого воздуха в механическую энергию вращающегося вала 16, позволяет снизить нагрузку на двигатель и затраты топлива на единицу вырабатываемого холода. Применение центробежного тепломассообменного аппарата, нескольких нагнетателей на общем валу двигателя внутреннего сгорания дает возможность снизить материалоемкость, повысить компактность автономной холодильной установки.

Двигатель автономной паро-эжекционно-компрессионой холодильной установки (фиг.21) запускается, как описано выше. Сжатый воздух для образования топливовоздушной смеси в двигателе 50 подается по воздуховоду нагнетателем 47Д через напорный патрубок 47.2 во входной канал 25 двигателя, что показано стрелкой В. Подача топлива, электрообеспечение, регулирование работы осуществляется без изменений от указанного выше. Отличие заключается лишь в том, что одновременно при запуске начинают вращаться роторы двигателя 50, нагнетателем 47Д и 47Х, центробежного тепломассообменного аппарата 86. Пуск облегчается тем, что уплотнительные элементы в виде цилиндрических тел вращения создают уплотнения и рабочую нагрузку только после достижения определенной частоты вращения роторов. При этом одновременно начинается циркуляция и нагрев жидкости, охлаждающей двигатель 50, что показано стрелкой Ж. Она производится из межтрубного пространства теплообменника 91 насосом 8 во входной патрубок 9 через корпус и торцевые крышки двигателя 50, выходной патрубок 10 двигателя, входной патрубок 91.1 и выходной патрубок 91.2. Во время циркуляции жидкость непрерывно отдает свое тепло в теплообменнике 91 жидкому парообразному фреону или аммиаку в трубках. Продукты сгорания из патрубка 1.8 под давлением двигателя 50 проходят через трубки теплообменника 92 и выходят в атмосферу, отдав свое тепло жидкому и парообразному фреону в межтрубном пространстве теплообменника 92 (стрелка Г). Нагнетатель 47Х предназначен для сжатия хладоагента, например фреона, аммиака, и выполнен с присоединенным к его всасывающему патрубку 47.1 паровым эжектором 93. Высасывая пары фреона из эжектора 93, нагнетатель 47Х сжимает, нагревает, направляет их из напорного патрубка 47.2 в патрубок 87.3 конденсатора 87, через который циркулирует в кожухе вода (стрелка И), подаваемая под давлением напорной трубкой 86.2 центробежного тепломассообменного аппарата 86. В трубках конденсатора 87 пары хладоагента охлаждаются, конденсируются и собираются в нижней части, откуда насосом 90 в виде жидкости хладоагент под давлением направляется через регулирующий вентиль 90.3 в испаритель 85.3, размещенный в камере охлаждения 85. В регулирующем вентиле 90.3 жидкий хладоагент резко расширяется, превращается в переохлажденный пар, который отбирает тепло от грузов в камере охлаждения. Из испарителя 85.3 пары хладоагента отсасываются паровым эжектором 93 и нагнетателем 47Х, вновь сжимаются, нагреваются и возвращаются в циркуляционный контур хладоагента (стрелка Ф). Часть жидкого хладоагента насосом 90 через регулятор давления 90.1 направляется во входной патрубок 91.3 теплообменника 91, где в трубках нагревается жидкостью, охлаждающей двигатель 50, и превращается в пар. Другая часть жидкого хладоагента насосом 90 через такой же регулятор давления 90.1 направляется во входной патрубок 92.1 теплообменника 92, где проходит по межтрубному пространству, нагревается, превращается в пар, который соединяется вместе с паром из теплообменника 91, под давлением направляется в напорный патрубок 93.1 эжектора 93 и входит в общий герметичный циркуляционный контур хладоагента.

Вода, охлаждающая пары хладоагента в конденсаторе 87, из бака 88 через вентиль 88.1 подается самотеком в ротор центробежного тепломассообменного аппарата 86, где разбрызгивается лопатками ротора, смешивается с воздухом, частично испаряется, при этом охлаждается и вновь возвращается напорной трубкой 86.2 в циркуляционный контур, что показано стрелкой И.

Применение тепла продуктов сгорания и жидкости, охлаждающей двигатель внутреннего сгорания, позволяет существенно уменьшить затраты топлива на единицу вырабатываемого холода, а также снизить материалоемкость автономной холодильной установки, повысить ее компактность.

Двигатель внутреннего сгорания (фиг.13, 14, 17) с антирезонансными дисками 60.8 на стакане 60.1 запускается и работает, как описано выше. По мере увеличения частоты вращения закрепленного на валу 16 стакана 60.1 увеличивается частота вращения дисков 60.8. При этом каждый из имеющих разную массу дисков, за счет проскальзывания отстает от стакана и вращается с собственной частотой, отличной от частоты вращения стакана и соседнего диска. Центр момента инерции всей вращающейся системы непрерывно смещается, не позволяет ей войти в состояние опасных резонансных колебаний. Двигатель работает в режиме непрерывного сжигания топлива без шумных выхлопов, не имеет опасной вибрации, может устанавливаться в нежилой части зданий и сооружений, применяться в автономных транспортных средствах, насосных, газомотокомпрессорных, холодильных установках, электросварочных агрегатах, электростанциях. В ряде вариантов его применение позволит комплексно использовать теплотворную способность топлива, что выгодно отличает его от других.

На фиг.22 показан двигатель, который применен в качестве гидродвигателя. Он работает следующим образом. Вода по трубе 97 из водохранилища 96 под напором поступает во входной направляющий сужающийся патрубок 94 корпуса 95, выполненного в виде двух параллельных пересекающихся цилиндров с торцевыми крышками. Эксцентрично размещенный в меньшем цилиндре вал 16 с оребренным ротором 5 и уплотнительными элементами 6.2 в виде цилиндрических тел вращения под давлением воды начинает вращаться. Отдавшая свою энергию вода свободно под действием силы тяжести выливается из выпускного окна с решеткой 95.2. При малой частоте вращения ротора, упругие элементы - пружины 5.7, за счет предварительного сжатия в цилиндре с меньшим радиусом, сами выдвигают подвижные пластины 5.4. При достаточной частоте это происходит за счет действия центробежных сил. Уплотнительные элементы 6.2 в виде цилиндрических тел вращения под действием сил тяжести и центробежных сил, надежно перекрывают щель между ребрами ротора и корпусом. Это позволяет почти полностью преобразовать энергию потока воды в механическую энергию вращающегося вала. У других гидродвигателей потери потенциальной энергии воды достигают 5-15%, на малых напорах применение многих известных гидродвигателей экономически нецелесообразно из-за больших потерь. Предлагаемый гидродвигатель может найти применение в малой гидроэнергетике для привода мельниц, насосов, электрогенераторов, особенно с отдаленных предгорных районах богатых гидроресурсами малых рек.

Эффективно гидродвигатель, в составе плавучего автономного самоустанавливающегося энергоблока плотины, может быть применен на речных и приливных гидроэлектростанциях, особенно там, куда экономически нецелесообразно завозить горючее, вести линии электропередач.

Гидродвигатель (фиг. 23) в закрепленном автономном плавучем самоустанавливающемся энергоблоке 99, показанном на фиг.24 в нейтральном положении, сборной плотины приливной гидроэлектростанции работает следующим образом. Когда уровень воды со стороны заслонки 99.10 повышается, закрепленные внизу с возможностью поворота полые плавучие энергоблоки 99 постепенно отклоняются в сторону низшего уровня. При достижении определенной разницы в уровнях воды с разных сторон энергоблока, например в 0,8-1 метр, лебедка 99.11 автоматически поднимает заслонку 99.10 и вода под действием силы тяжести своим давлением открывает клапан 94.3, проходит между корпусом 95 и верхней частью сужающегося патрубка к окну с решеткой 95.1. Обратный клапан 94.4 давлением воды закрывает окно 94.6 в фартуке 94.5. Под действием силы тяжести вода заполняет межреберное пространство, проходит к выпускному окну с решеткой 95.2 и поворачивает ротор 5 с уплотнительными элементами в виде цилиндрических тел вращения 6.2, перекрывающими щели между корпусом и ребрами. Вращающийся вал 16 гидродвигателя через редуктор вращает вал электрогенератора 98, который вырабатывает электроэнергию и по кабелю передает ее к регуляторам и преобразователям напряжения и тока на берегу. Когда прилив заканчивается и разница уровней воды становится меньше заданной, лебедка 99.11 опускает заслонку 99.10, работа гидродвигателя и электрогенератора приостанавливается. По мере усиления отлива и при достижении заданной разницы уровней лебедка 99.11 открывает противоположную заслонку 99.9 и процесс повторяется, но в обратную сторону. Выход воды, прошедшей через гидродвигатель, осуществляется попеременно через обратные клапана 99.3 и 99.5 в сторону нижнего уровня воды. Выпуск весьма незначительного количества воздуха, растворенного в воде, будет происходить через отверстия 95.1 и 99.16 в корпусе энергоблока 99. При применении гидродвигателя в составе самоустанавливающегося энергоблока сборной плотины ГЭС на реке процесс происходит аналогично, но постоянно и только в одну сторону.

Приливная гидроэлектростанция из множества плавучих автономных энергоблоков с шлюзом, как общий вариант технического решения задачи, показана на фиг. 25, 24 и 26. Она строится и работает следующим образом. С помощью плавучего крана на дно водоема или реки укладывают заранее подготовленные металлические рамки - шаблоны размещения свай. Сваи 102 или 104 под наблюдением водолаза забивают точно в гнезда шаблона. Затем, при необходимости, укладывают фундаментные блоки 103. В подготовленное ложе плавучим краном поочередно опускают собранные на берегу энергоблоки 99 с опущенными заслонками 99.10 и 99.9, а также продольными плоскими уплотнителями 99.15 из резинотканевого материала. Пока энергоблок 99 подвешен на крюке крана и имеет возможность перемещаться им, водолазы соединяют концы каждой трубы 99.12 энергоблока 99 стяжкой 105 из якорной цепи или троса со сваей 102. При монтаже энергоблоков 99 в реке необходимость в сваях 102 и стяжках 105 со стороны низкого уровня воды отпадает. Под действием силы тяжести нижний конец энергоблока 99 опускается на фундаментный блок или грунт. Убедившись в надежности нижнего крепления энергоблока, сохранности и правильности размещения и действия гидродвигателя, электрогенератора 98, лебедки 99.11, рыбозащитных сеток 99.7 и 99.8, заслонок 99.9 и 99.10, обратных клапанов 94.3 и 94.4, 99.3 и 99.5, плоского уплотнителя 99.15, его отсоединяют от крюка плавучего крана. Таким же образом поочередно монтируют энергоблоки с амортизаторами 99.14. Затем их соединяют через разъемы на электрогенераторе 98 электрическими кабелями с электрорегулирующими устройствами на береговой трансформаторной подстанции, проводят проверку надежности соединений и включают в работу, как описано выше, каждый энергоблок самостоятельно по мере необходимости.

Гидростанция с плотиной из автономных полых плавучих энергоблоков 99, каждый из которых оснащен гидродвигателем, состоящим из цилиндрического корпуса 95, с сужающимися направляющими патрубками, и эксцентрично размещенного в нем оребренного ротора 5 с уплотнителями в виде цилиндров, и электрогенератором 98 может работать при разнице уровней воды менее 1 метра. Такая ГЭС может иметь небольшое водохранилище длиной менее 2-3 км. С минимальной высотой подпора 2-3 метра. Регулирование сезонным накоплением и расходованием воды может осуществляться каскадом подобных ГЭС. Производство электроэнергии и запасы воды в небольших водохранилищах будут приближены к потребителям. Каскад малых водохранилищ, с небольшим интервалом изменения уровня воды в каждом из них, позволит улучшить условия для естественного воспроизводства рыбы. Шлюзы с закрепленными на общей оси двухполотными воротами смогут беспрепятственно пропускать два встречных потока судов, сплавляемый лес, а при их неполном открытии, без большой потери запасов воды, могут периодически использоваться в качестве рыбопропускных каналов. Плавучим энергоблокам не опасен паводок и ледоход. В случае повышения уровня воды выше расчетного полые герметичные энергоблоки продолжают временно работать в частично погруженном состоянии или под продвигающимся над ними льдом. Ремонт энергоблока можно проводить на берегу после подъема плавучим краном, при этом выводимый из работы энергоблок может быть незамедлительно заменен резервным, и больших потерь в выработке электроэнергии не будет. При наличии в сборной плотине множества самоустанавливающихся энергоблоков каждый из них работает автономно, имеет небольшую мощность, что позволяет вводить и выводить их из работы в соответствии с реальной нагрузкой. Поскольку электроэнергию нельзя накапливать, вблизи ГЭС могут быть установлены дополнительные механические, тепловые аккумуляторы дешевой энергии, электрохимические аккумуляторные батареи, электролизеры для производства водорода и кислорода, необходимые другим потребителям. Проектирование и строительство, освоение мощностей и эксплуатация ГЭС с унифицированными энергоблоками заводского изготовления вместо огромных железобетонных плотин с уникальными тяжеловесными гидрогенераторами потребует меньше времени, материалов, трудовых ресурсов, денежных средств, позволит пересмотреть перспективные запасы гидроресурсов в сторону их увеличения и по мере возможности увеличивать выработку электроэнергии на экспорт. Это создает новые рабочие места, позволит загрузить недогруженные мощности машиностроительных предприятий, полнее использовать мощности металлургических и связанных с ними предприятий.

Формула изобретения

1. Двигатель внутреннего сгорания, образованный полым цилиндрическим корпусом, торцевыми крышками с подшипниками и эксцентрично расположенным в корпусе цилиндрическим ротором с подвижными уплотнительными элементами, отличающийся тем, что уплотнительные элементы выполнены в виде цилиндрических тел вращения, опирающихся на ребра ротора и внутреннюю поверхность корпуса.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде двух параллельных пересекающихся цилиндров, в меньшем из которых эксцентрично размещен полый вал с полым ротором, имеющим полые подвижные пластины с бортами в ребрах ротора и уплотнительные элементы в виде цилиндрических тел вращения.

3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что корпус плотно закрыт теплозащитным кожухом, при этом полое пространство между кожухом и корпусом, на наружной поверхности которого имеются ребра прочности, служит подогревателем и смесителем топлива и воздуха, а часть каналов в теле корпуса использована под парогенератор для получения пара и вытеснения им продуктов сгорания из рабочих камер.

4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что на концах ребер ротора закреплены сменные накладки, а поверхности ротора, не подвергающиеся износу от трения, покрыты химическими активными материалами, в частности палладием, платиной, родием, по алюминию.

5. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что выполнен с регулятором соотношения топлива и окислителя, состоящим из закрепленного на упругосиловой опоре стержня, который своей заслонкой открывает сопло, пропускающее топливо к камерам сгорания и имеет обратную связь с датчиками параметров работы двигателя через автоматические регуляторы температуры, давления, частоты вращения вала, содержания токсичных и других веществ в патрубках выпуска продуктов сгорания, посылающие управляющие сигналы стержню через связанные с ним исполнительные механизмы, а управляет подачей окислителя рычаг, связанный кинематической цепью с заслонкой, пропускающей сжатый воздух, и электрической цепью со стержнем через реостат и электромагнит.

6. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что на его валу закреплен ротор нагнетателя воздуха, например, пластинчатого, лопаточного, турбинного или состоящего из цилиндрического корпуса, эксцентрично размещенного в нем оребренного ротора с уплотнительными элементами в виде цилиндрических тел вращения, торцевых крышек, всасывающего и напорного патрубков, при этом напорный патрубок нагнетателя соединен воздуховодом с входным воздушным патрубком двигателя.

7. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что выполнен с установленными на общем валу нагнетателем и расширителем, каждый из которых состоит из цилиндрического корпуса с эксцентрично размещенным в нем оребренным ротором и уплотнительными элементами в виде цилиндрических тел вращения, при этом входной канал подачи топливовоздушной смеси, патрубки выпуска продуктов сгорания и пара из парогенератора двигателя соединены с расширителем через парогазовую камеру сжигания топливовоздушной смеси.

8. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что выполнен в виде нескольких модулей одинаковый или разной мощности и типоразмеров, соединенных общими рамой, системой электроснабжения, топливоснабжения, охлаждения, пультом контроля и управления, а также валом, передающим суммарный крутящий момент.

9. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что выполнен с перфорированным патрубком, вставленным в нижний полый корпус эжектора и соединенным через промежуточный трубопровод с патрубком вывода продуктов сгорания.

10. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что выполнен с установленным на валу полым стаканом, внутри которого размещен заполненный жидкостью подвижный полый эластичный элемент, ведущие диски с фрикционными накладками и подшипник ведомого вала с ведомыми дисками, снаружи он снабжен двумя антирезонансными эксцентричными дисками и электрической обмоткой возбуждения, при этом стакан размещен внутри корпуса обратимой электрической машины и с торца закрыт фланцем с вторым подшипником ведомого вала.

11. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что выполнен с подачей разных компонентов топлива в камеры сгорания двумя каналами, при этом канал для первого компонента размещен в начале области сжатия, а второй канал для другого компонента находится в области окончания сжатия первого компонента.

12. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что выполнен с надетыми на цилиндрические вращающиеся детали или узлы антирезонансными дисками разной массы, внутренние отверстия которых эксцентричны внешним окружностям, причем диски имеют возможность проскальзывания во время вращения.

13. Двигатель внутреннего сгорания автономной нагнетательной установки, образованный полым цилиндрическим корпусом, торцевыми крышками с подшипниками и эксцентрично расположенным в корпусе цилиндрическим ротором с подвижными уплотнительными элементами, отличающийся тем, что он выполнен с установленными на общем валу последовательно соединенными дополнительными нагнетателями, состоящими из цилиндрических корпусов с эксцентрично размещенными в них оребренными роторами и уплотнительными элементами в виде цилиндрических тел вращения, а трубопроводы между нагнетателями и после последнего нагнетателя оснащены теплообменниками "труба в трубе" с патрубками, которые соединены с соответствующими патрубками двигателя и нагнетателей для циркуляции охлаждающей жидкости и выпуска продуктов сгорания.

14. Двигатель внутреннего сгорания автономной воздушно-компрессионной холодильной установки, образованный полым цилиндрическим корпусом, торцевыми крышками с подшипниками и эксцентрично расположенным в корпусе цилиндрическим ротором с подвижными уплотнительными элементами, отличающийся тем, что он выполнен с установленными на общем валу дополнительными нагнетателями и расширительной машиной, каждый из которых состоит из цилиндрических корпусов с эксцентрично размещенными в них оребренными роторами и уплотнительными элементами в виде цилиндрических тел вращения, при этом, по крайней мере, у одного из нагнетателей напорный патрубок соединен со всасывающим через охладитель воздуха, расширительную машины и последовательно установленные теплообменники, один из которых размещен в камере охлаждения, а другой вне камеры.

15. Двигатель внутреннего сгорания для автономной паро-эжекционно-компрессионной холодильной установки, образованный полым цилиндрическим корпусом, торцевыми крышками с подшипниками и эксцентрично расположенным в корпусе цилиндрическим ротором с подвижными уплотнительными элементами, отличающийся тем, что он выполнен с установленными на общем валу дополнительными нагнетателями, каждый из которых состоит из цилиндрических корпусов с эксцентрично размещенными в них оребренными роторами и уплотнительными элементами в виде цилиндрических тел вращения, при этом, по крайней мере, у одного из нагнетателей напорный патрубок соединен со всасывающим через конденсатор хладоагента, регулирующий вентиль, испаритель хладоагента, размещенный в камере охлаждения, и всасывающий патрубок парового эжектора, а в нагнетательный патрубок последнего хладоагент в виде пара поступает от двух теплообменников, обогреваемых продуктами сгорания и жидкостью, охлаждающей двигатель.

16. Двигатель внутреннего сгорания для применения в качестве гидродвигателя, образованный корпусом, торцевыми крышками с подшипниками и эксцентрично расположенным в корпусе цилиндрическим ротором с подвижными уплотнительными элементами, отличающийся тем, что имеет входной направляющий сужающийся патрубок, корпус выполнен в виде одного или двух пересекающихся цилиндров с торцевыми крышками, в меньшем из которых эксцентрично размещен вал с оребренным ротором и уплотнительными элементами в виде цилиндрических тел вращения, при этом угол между входным и выпускным окнами в корпусе составляет менее 180^o, а ротор оснащен полыми подвижными пластинами с бортами и упругими элементами.

17. Двигатель внутреннего сгорания для применения в качестве гидродвигателя плавучего автономного самоустанавливающегося энергоблока сборной плотины гидроэлектростанции, образованный корпусом, торцевыми крышками с подшипниками и эксцентрично расположенным в корпусе цилиндрическим ротором с подвижными уплотнительными элементами, отличающийся тем, что выполнен в виде цилиндра с отверстием для выпуска воздуха и двумя входными патрубками с эластичными резинотканевыми клапанами, фартуком с окном и закрепленным на одном из патрубков электрогенератором и эксцентрично размещенным в цилиндре ротором с ребрами и уплотнительными элементами в виде цилиндрических тел вращения.

18. Гидроэлектростанция, содержащая водоем, плотину, неподвижные береговые опоры, гидродвигатель, электрогенератор, отличающаяся тем, что выполнена из имеющих возможность поворота, закрепленных нижними концами за дно водоема и размещенных в ряд между неподвижными береговой и шлюзовой опорами множества полых плавучих автономных самоустанавливающихся энергоблоков, каждый из которых оснащен гидродвигателем, состоящим из цилиндрического корпуса с сужающимися направляющимися патрубками и эксцентрично размещенного в нем оребренного ротора с уплотнительными элементами в виде цилиндрических тел вращения, при этом каждый энергоблок снабжен также рыбозащитной сеткой, балластом, лебедкой с подвижными заслонками, обратными клапанами, редуктором, соединяющим гидродвигатель с электрогенератором, а обладающие подъемной силой полые герметичные двухполотные ворота шлюза закреплены на общей вертикальной оси с возможностью поворота и примыкания к неподвижной шлюзовой и береговой опорам.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26