Роторно-лопастной двигатель. Начало.

На мой взгляд, дифференциально-интегральное устройство в этом виде лишено одной механической связи, которая ВЫНУЖДАЛА бы полувалы лопастей расходиться/сходиться на строго заданный расчетом угол.
Сами по себе сжимаемые и расширяющиеся газы не способны реализовать МЕХАНИЧескую связь, - слишком податливы для помех.
Принцип такого "свободного" движения рабочих органов известен в так называемых "свободно-поршневых" машинах специального назначения. 
Они не получили такого широкого применения, как ДВС с механической связью в виде коленвала, строго обеспечивающего размер расхождения/схождения пары "головка цил. - поршень".
Вероятно, Ваша схема могла бы работать при постоянно присоединенных "старт-стопных" устройствах наряду с основным..., но их конкретные примеры в размерах Вы не указали.
Роль расчета механизма в размерах важна, чтобы обнаружить, что и механический точечный контакт зубьев конических шестерен гораздо менее практичен, чем механический контакт при помощи сравнительно большого "пятна внутреннего" соприкосновения обычной шейки шатуна с окружностью коленвала на "колене":  все шестерни внешнего зацепления должны бы поэтому быть просто огромными по сравнению с лопастями (а у шейки шатуна и коленвала - минимальные размеры, отнесенные к размеру лопастей)...
 
Уважаемый Виктор.
Прежде всего, спасибо за выполненную за меня работу. Надеюсь, с Администратором мы в конце-концов решим  мою проблему. 
Очень внимательно и не раз прочёл ваш комментарий.  Думаю, что мне ещё рано комментировать ваши суждения. Всё-таки  мой не тот уровень .  Я буду лучше говорить о том, как я понимаю  процессы  взаимодействия элементов предлагаемой мною схемы.  Правда, не коснуться одного отмеченного вами момента мне будет сложно. Я имею в виду отмеченную вами аналогию между моим устройством и свободно-поршневыми машинами.  Те знания, которые я тотчас приобрёл в Википедии, меня тоже не убедили.  Во первых, лопасти СВЯЗАНЫ между собой кинематически через интегратор, т.е. уже не свободны. Во вторых, не могут вращаться в противоположную сторону (в данном варианте по часовой стрелке) и, в конечном счете, именно благодаря кинематическим связям отдают свою энергию на вал отбора мощности. Единственно, что кажется общим, так это в определённом смысле инвариантность размера камеры сгорания.  И в то же время, это не так.
Я сейчас расскажу, как МНЕ представляется работа такого двигателя. Для простоты изложения я делаю допущение, что двигатель уже запущен и рассматриваемый процесс начинается с позиции, представленной на моей схеме, которую вы любезно разместили на  форуме. Характеризуется эта позиция тем, что чётная пара в этот момент занимает вспомогательное положение, деля круговой цилиндр на два полукруга,  обеспечивая тем самым возможность нечётной паре  совершить обеими своими лопастями  все четыре такта ДВС. По ходу позволю себе заметить, что равномерное движение выходного вала от стоп-позиции чётной лопасти не страдает, и он продолжает движение  под  действием рабочего  хода нечётной лопасти, передающей свой крутящий момент через свою шестерню и сателлиты, оббегающие неподвижную шестерню чётной пары, заставляя тем самым вращаться свою каретку вокруг общей оси.  А каретка, в конечном счете,  и есть вал отбора мощности.  Как видите, здесь не требуется дополнительной механической связи,  « которая ВЫНУЖДАЛА бы полувалы лопастей расходиться/сходиться на строго заданный расчетом угол».  А угол расхождения  будет определяться углом свободного  хода лопасти Л1 (или Л3), который вычисляется по очевидной формуле 180-2(угловой размер лопасти).  После перемещения лопасти Л1 (или Л3) на этот угол и демпфированного контакта, лопасти начинают совместное движение под  действием  момента инерции вала отбора мощности (маховика). Происходит замена функций чётной и нечётной пары. Как только при своём движении сформировавшаяся камера сгорания окажется под свечой, происходит воспламенение сжатой горючей смеси и цикл повторяется. Ещё раз повторюсь, противоход блокируется, например, установкой обгонных муфт на обоих валах или каким-либо иным способом.
Не будучи законченным специалистом в этой области знаний, я плохо понимаю, о каких перегрузках в зацеплениях на этом форуме идёт речь.  Допуская  это в других вариантах устройств сопряжения, представленных синхронизаторами,  я, исходя хотя бы из многолетнего опыта использования человечеством дифференциальных механизмов в автомобилях, могу судить, что это надёжные и долговечные устройства, несмотря на их малые размеры,  относительно диаметров движимых ими колёс.
Что касается дополнения этого механизма старт-стопным устройством. Да, оно действительно нужнО, но лишь на момент запуска двигателя. Как вы смогли заметить, в рабочем режиме  никаких дополнительных  устройств  для успешной реализации всех тактов ДВС и равномерного при этом вращения вала отбора мощности не требуется.   Конечно, всё это при условии, что я нигде не ошибся в своих рассуждениях.
Безусловно, мерилом всего является практика. Изготовить полностью двигатель непросто в условиях Южно-Сахалинска, где после 90-х не осталось ни единого заводского предприятия.  Но, используя простоту кинематической схемы этого варианта РЛД, я в домашних условиях  изготовил демонстрационную модель из подручного материала ( ручной дрели с планетарным механизмом, двух мебельных роликов и куска хорошей фанеры). Вот в  модели как раз и пришлось устанавливать старт-стопный механизм для моделирования режима запуска этого двигателя. Это подпружиненный ролик, притормаживающий с небольшим усилием лопасти в момент их подхода к ВМТ. И всё прекрасно демонстрируется. Если вы посмотрели видео-ролик, ссылка на который находится на том же сайте, что и скопированные вами чертеж и описание, несмотря на невысокое качество материала, на нём легко прослеживается описанный мной алгоритм движения лопастей и даже просматривается стоп-позиция при, безусловно, равномерном вращении используемого в качестве стартера шуруповёрта. В реальности старт-стопным устройством, запускающим этот алгоритм, могут служить электрогенераторы, установленные на обоих валах таким образом, что возникающий тормозной момент ротора электрической машины по времени будет приходиться на момент подхода лопасти к ВМТ. Выбор варианта такого механизма будет зависеть от назначения этого двигателя.
 
что и механический точечный контакт зубьев конических шестерен гораздо менее практичен, чем механический контакт при помощи сравнительно большого "пятна внутреннего" соприкосновения обычной шейки шатуна с окружностью коленвала на "колене":  все шестерни внешнего зацепления должны бы поэтому быть просто огромными по сравнению с лопастями (а у шейки шатуна и коленвала - минимальные размеры, отнесенные к размеру лопастей)...
      В дифференциале как раз это все уже решено, а именно контакт идет не на один зуб как цилиндрицеском редукторе, а сразу на два плюс по окружности  можно вписать еще несколько пар зацеплений на выходное зубчатое колесо или водило как в приведенном примере. Дифференциальные редукторы самые компатные к передоваемому моменту. За исключением циклоидных. Но они не применимы в нашем случае.
 
Уважаемый Георгий Георгиевич, для того, чтобы ВАШ двигатель "заработал", ему нужен механический механизм синхронизации лопастей, и по большому счету больше ничего. Будет также неплохо, если Вы заодно придумаете как в планетарном редукторе, который Вы пристроили к  лопастям, уйти от зубчатого зацепления.
 
Спасибо участникам форума, любезно поделившимся своими соображениями по поводу предложенной мною конструкции РЛД. Поскольку ваши комментарии (я имею в виду, прежде всего Виктора, а также RVD и Владимира П-к) объединены общей темой, я постараюсь в одном ответе коснуться всех. Т.к. Администратор перестал со мной общаться, разрушив мой аккаунт, я теперь на этом форуме под символическим именем ka-pec, любезно предоставленным мне моим сыном.
     Полностью согласен с высказываниями Владимира относительно особых свойств дифференциального механизма. На мой взгляд, это удивительный механизм, который недооценён и незаслуженно мало используется. Моя попытка использовать его в роли интегратора для двухроторного-лопастного ДВС (кстати сказать, тоже блестящей идеи), заслуженная дань его великолепным свойствам. Одно из них, это как раз то, что считает  Виктор в своём комментарии более предпочтительным, а RVD даже обязательным: «механический контакт при помощи сравнительно большого "пятна внутреннего" соприкосновения обычной шейки шатуна с окружностью коленвала на "колене"». Если внимательно приглядеться, то можно заметить, что вращающий момент в конце кинематической цепочки (при выходе на нагрузку) как раз и передаётся через «пятно внутреннего» соприкосновения посадочной шейки сателлитной шестерни с окружностью вала её оси. Зубчатая же поверхность шестерни играет скорее  вспомогательную роль. Для более наглядного представления её роли (конечно, на мой взгляд) здесь уместна некоторая аналогия с одноблочным полиспастом, в котором сила тяжести поднимаемого груза (наш аналог - сила реакции нагрузки) приложена к валу подвижного блока (у нас к валу сателлита, который является частью конструкции вала отбора мощности). Сателлит, вращаясь вокруг своей оси, контактирует всей поверхностью шейки со своим валом, принимая через зубчатое зацепление крутящий момент активного (вращающегося) ротора. Другая половина нагрузки приходится на диаметрально противоположные зубья сателлита, находящиеся в зацеплении с шестерней неподвижного (обеспечивающего) ротора. В этом алгоритме взаимодействия элементов конструкции  и состоит суть аналогии с полиспастом. В нашей конструкции роль подвижного блока играет сателлит, роль вытягиваемого троса играет шестерня активного ротора, а роль неподвижного конца троса играет шестерня неподвижного ротора. 
     Конечно, прав Владимир. Мало того, что сателлит – это шестерня с двойным зацеплением, но допустимо в этом механизме ещё и увеличение числа этих шестерён, причём, для симметрирования нагрузки устанавливать их следует парами, тем самым распределяя нагрузку на бОльшее число зубьев, уменьшая нагрузку на них до ничтожных значений. Отсюда -  нет необходимости уходить от такого зубчатого зацепления, как рекомендует RVD, тем более, что это не обычный «планетарный редуктор», в котором крутящие моменты согласно  коэффициентам  последовательно передаются по кинематической цепи, а это дифференциал : механическое устройство, обеспечивающее определённый алгоритм взаимодействия трёх соосных валов и через них, если угодно, синхронизирует движение лопастей, для выполнения ими в необходимой последовательности всех тактов ДВС. Такой алгоритм движения лопастей демонстрирует, кстати, анимация, размещённая Вилоксом в посте 1978 на 66 странице форума. Я задал ему в письме вопрос, что он хотел сказать этим размещением. Но ответа пока не получил.
      Этот же алгоритм демонстрирует моя модель, которую вы возможно уже посмотрели по моей ссылке. Наверное, скорость вращения в демонстрируемом варианте модели слишком высока и трудно проследить алгоритм движения лопастей. Но он полностью соответствует моему словесному описанию.
Виктор пишет, что  «Ваш механизм будет вращать обе пары лопастей с одинаковой скоростью - сам механизм еще не гарантирует сжатие смеси и снятие механической мощности, а принуждение к нему подводится только старт-стопным механизмом. СтОит только пропустить одну вспышку и амплитуда раскачивания угловых скоростей на лопастях уменьшится - не будет сжатия и смесь не воспламенится...». В изготовленной мною модели как раз и демонстрируется режим запуска этого двигателя, т.е. вал отбора мощности крутит все детали конструкции до появления вспышки и запуска. Всё в точности как у прямоходных (традиционных) ДВС. Так что пропуск вспышки или даже полное выключение во время хода, а затем включение никоим образом на его работе не скажутся.
Мне не совсем понятно замечание RVD о необходимости пристроить к обсуждаемой конструкции механический (видимо, кинематический) синхронизатор. Я помню, что я писал о необходимости введения в конструкцию притормаживающего устройства (не показанное на схеме), которое обеспечивало бы запуск и поддержку описанного алгоритма движения деталей конструкции. Им может быть электромагнитное устройство, создающее тормозной момент при подходе поршня к ВМТ. Кстати, величину тормозного момента можно изменять, обеспечивая тем самым необходимую степень сжатия в зависимости от типа используемого топлива.
Позволю себе в заключение резюме. По-моему двухроторный лопастной ДВС и интегратор (по понятным причинам это название более уместно в нашем случае, нежели дифференциал) просто созданы друг для друга. Кстати, они и были изобретены примерно в одно и то же время. Если бы они ещё и встретились в то время, не было бы почти двухвекового господства прямоходных ДВС, вынужденно занимающихся не своим делом – вращением.  С уважением, Георгий Георгиевич.
 
Доброго времени суток! Прочитал наконец всю ветку, тема конечно интересная и на мой взгляд перспективная. Очевидно, что многие перспективные идеи остаются за бортом по разным причинам. Где то пересекаются чьи то личные интересы и амбиции людей от которых зависит их продвижение, где то просто банальное недопонимание и нежелание что либо понимать, и простая лень человеческая.
Тут обсуждалась возможность использования синхронизации на основе гидравлики, и высказывались опасения о гидроударах, но в этом нет никакой проблемы, так как это решается просто.
На магистрали ставится гидрокомпенсатор, представляющий собой цилиндр с поршеньком, с одной стороны поршня глухая полость с регулируемой пружиной с другой демпфирующий канал. Размерами и усилием пружины можно добиться любой характеристики демпфирования на любой частоте пиков давления.
Успехов в дальнейшем развитии темы! 🙂 
Да не хотелось бы увеличивать сопротивление потока жидкости дополнительными каналами.Если разбираетесь в гидравлике вопрос был в том выдержит ли гидромотор работающий на давлении 20МПа нагрузки ДВС.
 
Да не хотелось бы увеличивать сопротивление потока жидкости дополнительными каналами.
Никаких дополнительных каналов! Гидроаккумулятор "прилепляется" к тому каналу где нужно сгладить пульсации и снизить пиковые значения.
Вот моторы на 40Мпа http://www.psk96.ru/price/
Всё в общем то рассчитывается на соответствие передаваемой мощности, а рассчётное  давление может быть любым.
 
Всё в общем то рассчитывается на соответствие передаваемой мощности, а расчетное давление может быть любым.
Есть стенды для испытания моторов с гидроприводом, это обязательно, чтобы гидромотор был таких размеров тоесть "соответствовать предоваемой мощности" на 200л.с весить 400кг.Должна ли мощность гидромотора соответствовать мощности двигателя для устойчивой работы? Согласно формуле "Мощность и крутящий момент на валу гидромотора. Фактическая мощность развиваемая гидромотором при данном перепаде давлений

NM факт = [ch916]PqMnM[ch951]M

где qм - рабочий объем гидромотора;
nм - частота вращения гидромотора;
[ch951]м - общий КПД гидромотора.", рабочий обьем получается имеет очень большое значение.Прочитал свои старые данные получается не столь страшно гидромотор на 100Квт весит 40 кг вполне приемлемо  http://nordix-metrologia.narod.ru/index7.htm
 
Уважаемые участники событий! Хочу показать вам одну интересную штуку. Ей 29 лет. Изобрёл я её - когда мне был 21год. В шахтерском посёлке найти нужную информацию было сложно, поэтому долго думал, что я один такой умный. Мечтал её изготовить, но дальше модели дело не пошло. Сначала не было денег, потом деньги были - не было времени. Изобретал всё с нуля. Сначала был тор - камерой сгорания - отказался, сложно. Потом цилиндр. Даже подетальные чертежи сделал. Много потом было идей на счет привода, изобрёл массу вариантов в том числе и выше указанных . Кто знает- возможно кого либо опередил. Но самый первый вариант - самый простой и самый надёжный. Я встречал даже мультик о том как он работает. Две пары шестерен со смещенным центром. По одной на роторах, так как их два , и по одной в блоке. Для нормальной работы, в зависимости от смещения центра  требуется небольшой элипс .  2,2х2,2=4,84 к примеру и все работает.
 

Вложения

  • P1030889.JPG
    P1030889.JPG
    24,4 КБ · Просмотры: 66
Эти бумажки - различные варианты газораспределения  они сменные их около десяти и позволяют объяснять тот или иной принцип действия. Поверьте, данный механизм наиболее надёжен и прост. Шестерни 1 и 2 крепятся на роторы , 3 и4 жестко соединяются в противолежащем виде. Лопасти сходятся и расходятся замечательно. Расчитывал элипс  шестерни позубно  для фрезерного станка, все просто. Переменные нагрузки требуют минимальных зазоров но это решается очень просто и балансируется этот механизм просто. Так что ,, летать будет,, . Вот такая,, древняя рукопись,, .
 

Вложения

  • P1030892.JPG
    P1030892.JPG
    33,5 КБ · Просмотры: 64
:~)На фото шестерни в соотношении 2,2х2,2, как видите элипс незначительный, а следовательно зацепление надежное.
 
Так что ,, летать будет,, . Вот такая,, древняя рукопись,, . 

К сожалению летать не будет. Я даже получил патент на РЛД привод которого приведен ниже, а все равно не летает. Не летает по причине больших нагрузок на зуб шестерни в момент взрыва топливно - воздушной смеси. Эта тема уже неоднократно обсуждалась на этой ветке. Оказывается механический привод с использованием некруглых колес известен лет 100. Вот такая песня получается.

http://i080.radikal.ru/1109/24/af038e62581f.gif - привод для РЛД угол расхождения 25 градусов
 
В выше пиведённой ссылке речь идёт о двух парах элиптических шестерен , лопасти при таком раскладе сходятся два раза. А в моём случае 1 раз за оборот, а следовательно у него в два раза выше плавность хода , да и нагрузки в два раза ниже . А угол расхождения при 2,2х2,2 =165градусов. Проверено опытным путём. Повторяю, это шестерни со смещённым центром   и работают они по другому. Здесь схема классического РЛД не подходит. Где то в интернете есть мульт ,где РЛД работает с такими шестернями. Поверьте , даже в случае с элиптическими шестернями двигатель работоспособен, ведь размер шестерен нам никто не лимитировал. К сожалению, я потерял интерес к этой теме уже много лет назад, иначе давно бы построил такой двигатель. Сейчас у меня есть более интересные вещи. Тем более такую схему кто то уже запатентовал вот он пусть и заморачивается.
 
Господа двигателисты обьясните пожалуйста почему приведенные выше некруглые зубчастые зацепления с периодически изменяемым передаточным отношением с периодом 180 градусов не могут быть использованы для отбора мощности РЛД или не РЛД.

Вполне могут. Жаль, что такой РЛД можно будет использовать только на холостом ходу.  🙂
Чтобы выдерживать нагрузки от давлений в рабочей камере, зуб передачи, соответствующий максимальным значениям давления, должен быть сравним размерами с шатунной шейкой аналогичного ДВС с КШМ.  😀 
 
Да, нагрузки велики, но в два раза меньше ,чем при элипсоидах - это как удар кувалдой по в два раза более длинному рычагу. У шестерен можно увеличить размер зубьев - только венец, да будет тяжелее ,но гораздо легче чем поршневой. Да и подобрать можно хорошую лигированную сталь, с хорошей термообработкой. А то мы привыкли к тому, что в СССР лигированные стали разрешались лишь для оборонки. А для цилиндра подойдет гильза от МАЗа отрезок нужной длины Ф130мм.
 
180градусов вполне возможно . И еще посмотрите на двиг . ЁМА-ЁМА Биля вот это пипец а не мотор. Больше пиара .
 
Да, нагрузки велики, но в два раза меньше ,чем при элипсоидах - это как удар кувалдой по в два раза более длинному рычагу. У шестерен можно увеличить размер зубьев - только венец, да будет тяжелее ,но гораздо легче чем поршневой. Да и подобрать можно хорошую лигированную сталь, с хорошей термообработкой. А то мы привыкли к тому, что в СССР лигированные стали разрешались лишь для оборонки. А для цилиндра подойдет гильза от МАЗа отрезок нужной длины Ф130мм.

Давайте перейдем от интуиции к конкретным законам математики и механики. Какой профиль зуба вы планируете применить в зубчатом зацеплении ? Это будет циклоида, эволюта или что то другое ?
 
Профиль и  модуль зуба - зависит от планируемого объёма двигателя.  Дайте объём , а дальше не сложно посчитать. Или вам нужны конструктивные особенности моего варианта?, точнее 10? Кстати в разных вариациях и нагрузки разные. Есть с прямой продувкой,обратно кольцевой ,петлевой, на четыре ,две, одной точек воспламенения. Не собираюсь ничего доказывать, Всё давно просчитано и если Вы зашли в тупик то это Ваша проблема. И так много подсказок. Практически задачки с решениями.
 
Я имел в виду совсем другое. Для того чтобы спроектировать зубчатое зацепление, скажем с эвольвентным профилем, нужно сначала построить центроиды, затем эволюты и уже потом эвольвенты. Я сомневаюсь что два эксцентрика могут работать в паре как центроиды. Скорее всего это будет ексцентрик и элипс.
А что касается тупиков то в механике их предостаточно и немногим удалось их обойти. 😉
 
Назад
Вверх