Торово-роторный двигатель внутреннего сгорания "трд-кан21" (варианты)
Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС) для силовых установок воздушной, наземной и подводной техники, гражданского и военного назначения. Торово-роторный двигатель (ТРД) внутреннего сгорания, включающий в себя энергообразующий блок, устройство преобразования тепловой энергии расширения газов в механическую и вспомогательные механизмы обеспечения, согласно изобретению энергообразующий блок содержит торовый цилиндр, в котором размещены два встречно движущихся ротопоршня двухстороннего действия, которые обеспечивают полный двухтактный рабочий цикл с бесклапанной прямоточной продувкой и передают крутящий момент на два сквозных соосных вала, два ротопоршня для передачи крутящего момента имеют жесткое соединение каждый со своим ведущим валом, размещенные соосно один в другом с возможностью вращения внутреннего вала в наружном на игольчатых подшипниках, два ведущих вала выполнены цельными (несоставными) и проходят сквозь энергообразующий блок и сквозь весь двигатель, обеспечивают привод для всех вспомогательных и исполнительных механизмов, при этом наружный вал имеет секторные прорези для секторных колебаний штифт-шпонки внутреннего вала. Оба ротопоршня снабжены торцевыми компрессионными кольцами и полостями для прокачки сквозь них масла, по внутренней поверхности цилиндра выполнены поперечные газовые канавки, а на внешней его поверхности - ребра воздушного охлаждения и (или) рубашка водяного охлаждения. Для нагнетания чистого воздуха в ресивер цилиндра энергообразующего блока применен компрессор со встречным секторным колебанием ротолопаток, оборудованный клапанами всасывания и нагнетания, например, типа жалюзи, при этом число ротолопаток в компрессоре больше, чем число ротопоршней в энергообразующем блоке. Для синхронизации секторных колебаний всех механизмов двигателя по фазе, частоте и амплитуде и для привязки колебаний к постоянной зоне корпуса двигателя применен синхронизатор, который содержит две большие конические шестерни, скрепленные каждая со своим сквозным ведущим валом, и несколько малых шестерен-сателлитов, вращающихся на осях, закрепленных на корпусе. Для впрыска топлива в камеры сгорания применен плунжерный компрессор с приводом от секторных колебаний кулачка на ведущем валу с регулированием объема подачи топлива. Для увеличения степени наддува цилиндров энергообразующего блока чистым воздухом применен механизм перекрытия выхлопного канала непосредственно около цилиндра. Для запуска двигателя можно применять пневмоцилиндры, работающие от сжатого воздуха. Выхлопные газы выведены на газовую турбину нагрузки для ее вращения с последующей передачей мощности исполнительному агрегату. На продолжении ведущих валов двигателя установлен один или несколько торово-роторных насосов для перекачки текучих сред. Рассмотрены варианты ТРД. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 24 ил.
1. Область техники, к которой относится изобретение.
Изобретение относится к производству двигателей внутреннего сгорания (д.в.с.) для силовых установок воздушной, наземной, надводной и подводной техники гражданского и военного назначения.
2. Уровень существующей техники. Аналоги.
В существующей технике основным массовым энергообразующим блоком силовых установок является кривошипно-шатунный д.в.с. с прямолинейным возвратно-поступательным движением поршней в цилиндрах.
За 100 лет д.в.с. прошел несколько основных этапов научно-технического развития.
1. Четырехтактный и двухтактный рабочий цикл.
2. Бензиновый и дизельный д.в.с.
3. Клапанная и бесклапанная продувка цилиндра.
4. Петлевая и прямоточная продувка.
5. Наддув.
6. Встречное движение поршней.
7. Принцип двойного действия поршней.
8. Свободно-поршневые генераторы газа (СПГГ).
Конечная цель всех научно-технических изысканий - это получить наибольшую литровую мощность двигателя Nл=лс/л и наименьший удельный вес G=кг/лс.
В кривошипно-шатунной схеме д.в.с. трудно реализовать в одном двигателе сразу все перечисленные достижения современного двигателестроения. В каждом виде двигателей реализуется лишь часть принципиальных достижений. Серийный двигатель с идеально достижимыми показателями еще не создан. В кривошипно-шатунной схеме это невозможно в силу ее специфики. Требовалось найти новую кинематическую схему энергообразующего блока, которая объединит и реализует все лучшее, что привнес в двигателестроение 20-й век. Изобретательская инженерная мысль нашла техническое решение идеального торово-роторного энергообразующего блока.
Первым и единственным прототипом моему торово-роторному энергоблоку явился свободно-поршневой генератор газа (СПГГ). «Автомобильные двигатели, работающие по новым схемам». Конспект лекций. А.А.Чайка. 1971 год. СПГГ уже работал. «Высокий наддув, высокая степень сжатия (до 22), малые потери тепла, малые внутренние механические потери делают СПГ генератору кпд=45%, что выгодно отличает его от известных поршневых двигателей». Бензиновые - кпд=35%, дизельные - кпд=40%. Удивительно простая, рациональная конструкция: цилиндр, два поршня и корпус.
Схема устройства СПГГ зародила во мне задачу - сделать работу поршней двухсторонней, для этого развить прямой цилиндр в бесконечный ТОР, создать торово-роторный генератор газа (ТРГГ). При равных условиях его производительность в единицу времени должна быть в 2 раза больше.
В 1977 году ТРГГ со всеми вспомогательными механизмами был разработан.
Схема торово-роторного энергоблока задействует все лучшее в двигателестроении и дополняет д.в.с. другие принципиальные достижения:
- тор - идеальная бесконечная цилиндро-поршневая группа,
- все ротопоршни двухстороннего действия,
- усилие давления рабочих газов направлено по касательной к окружности относительно оси вращения ведущих валов и приложено на постоянном радиусе плеча,
- возрастает степень сжатия рабочей смеси в камере сгорания, главное то, что сжатие достигается динамической инерционной силой ротопоршней, брошенных навстречу друг другу силой сгоревшей смеси, сжатие не нагружает механизмы.
Все это призывало, дополнительно к ТРГГ, разработать механическую передачу огромного момента от энергоблока к исполнительным устройствам и агрегатам.
В 1977 году был разработан торово-роторный двигатель дорожный (ТРДД) и торово-роторный двигатель винта (ТРДВ) с механической передачей усилия.
Аналоги.
1. Торово-роторный энергоблок. Аналогом может быть энергетическая схема блока, патент DE 2845845 A1; F01С 9/00; 30.4.1980 г.
Отличительным признаком заявленного мною блока от всех, мною просмотренных, является конструкция соединения двух ротопоршней с ведущими валами: шпонкой или шлицем с наружным валом и штифт-шпонкой, сквозь наружный вал с внутренним валом. Это соединение позволило вывести два ведущих вала с обеих сторон энергоблока и передать их ведущие моменты на все механизмы обслуживания и исполнения.
2. Конструкция соединения механизмов двигателя с наружным и внутренним соосными ведущими валами. Аналогом можно считать конструкцию соединения в патенте RU 2242619; F01С 9/00; 20.12.2004 г. В этой конструкции к внутреннему валу сквозь наружный вал крепится рычаг с противовесом. Чтобы обеспечить сборку этой конструкции и работу рычага, наружный вал в этом месте выполняется разборным, с местным увеличением диаметра, с прорезями для прохода и работы силового рычага.
Недостаток. Конструкция не пригодна для соединения деталей типа шестерня, кулачок, муфта. Наружный вал разъемный, местное увеличение диаметра вала, большие прорези для работы рычага уменьшают качество и надежность. И все для того, чтобы разместить рычаги коленвала между энергоблоком и компрессором. Рычагам правильнее быть рядом, но с одного торца двигателя, на открытых концах валов. Такие компоновки есть.
Отличительным признаком заявленного соединения является то, что для передачи момента во внутренний вал запрессован штифт-шпонка, он проходит в окна наружного вала. Это соединение универсально для любого механизма: ротор, рычаг, шестерня, кулачок, муфта не усложняют конструкцию деталей узла.
3. Торово-роторный компрессор воздуха для бесклапанной, прямоточной продувки цилиндров энергоблока. Аналогом является патент RU 2242619; F01С 9/00; 20.12.2004 г. Фиг.4.
Четыре узкие ротолопатки компрессора движутся по закону четырех широких ротопоршней энергоблока, поэтому свободный объем компрессора надо заполнить, в данном случае корпусами клапанов. Иногда ротолопатки и ротопоршни делают одинаковыми по углу сектора.
Недостаток. Оба варианта уменьшают производительность компрессора.
Отличительный признак. Заявленный шестилопастный ротокомпрессор при четырехпоршневом энергоблоке работает существенно производительнее. Угол поворота обоих роторов одинаков.
4. Синхронизатор. Ближайший аналог в патенте DE 2808769; F01С 9/00; 6.9.1979 г. Синхронизатор обеспечивает противовращение двух ротопоршней двух энергоблоков, чтобы устранить динамический дисбаланс двигателя.
Недостаток. Такая конструкция синхронизатора способна объединить два самостоятельных, разрозненных энергоблока и закрывает торцы энергоблоков.
Отличительный признак. Заявляемый синхронизатор вписывается в любое место двигателя, предназначен связать единым ритмом работу всех механизмов, для этого иначе выполнена конструкция его соединения с ведущими валами.
5. Муфта одностороннего непрерывного ведения.
Муфты одностороннего ведения известны.
Отличительный признак заявляемой муфты в том, что она разработана придать винту или ротору непрерывное вращение от секторных встречных колебаний двух ведущих валов. Это обеспечивает согласованная работа двух муфт (полумуфт) на один винт.
Привод на два соосных винта встречного вращения от двигателя внутреннего сгорания - это явление новое. К этим решениям привели задачи авиации.
6. Кривошипно-шатунный механизм как синхронизатор и преобразователь. Этот механизм преобразования напрашивается сразу. Поэтому запатентовано много интересных решений. Ближайший по замыслу и исполнению аналог заявлен в патенте RU 2080453; F01С 9/00; 01.02.1994 г. Главная задача аналога - привести ось маховика к оси ведущих валов энергоблока, дать возможность менять обороты маховика, снизить динамический дисбаланс механизма.
Недостаток. Использовать 4-е рычага, 4-е шатуна, 4-е коленвала, 7 шестерен для вращения одного маховика - это неоправданно много. Больше механизмов - меньше надежность.
Отличительный признак. Заявленное решение передает вращение центрально расположенному маховику меньшим количеством механизмов: 2-а рычага, 2-а шатуна, 1-н коленвал, 3 шестерни. При этом обеспечивает лучшую вариацию оборотов маховика, отличную балансировку механизмов и не выходит за наружный диаметр двигателя.
Привод на разнесенные 2 или 4 вала от одного торово-роторного двигателя - это решение новое, оно продиктовано задачами морского флота.
7. Сцепление фрикционное, клиновое, цилиндрическое. Аналогом может служить барабанный тормоз на колесах грузовых машин.
Отличительные признаки заявленного решения заключены в конструкции сцепления. Она решает четыре задачи. Имея равные габариты и массу с дисковым сцеплением, создать большую энергию вращения маховика, большее усилие трения сцепления, равномерный зазор расцепления, простая замена тормозных колодок. Основные массы вращающихся деталей, зона приложения сил трения вынесены на наибольший радиус, поверхности трения клиновые.
3. Раскрытие изобретения.
Технический результат и экономический эффект, на достижение которых направлено изобретение.
Итоговый результат, который решает данное изобретение, заключается в том, чтобы в новом двигателе получить основные технические характеристики, в 2 (два) раза лучшие относительно современных серийных д.в.с.
Современные серийные д.в.с., в зависимости от назначения, имеют
Nл=35÷100 лс/л; G=0,5÷4,0 кг/лс.
Предварительный расчет и сравнительный анализ показывают, что ТРД будет иметь Nл=200÷300 лс/л; G=от 0,2 кг/лс.
Этот итоговый результат обеспечивается тем, что в схеме предлагаемого ТРД задействованы все передовые достижения в двигателестроении 20 века, все лучшим образом и в полную меру.
1. Двухтактный рабочий цикл.
2. Бесклапанная прямоточная продувка.
3. Эффективный наддув.
4. Высокая инерционная степень сжатия.
5. Рабочие цилиндры расположены в торовой полости.
6. Встречное движение ротопоршней.
7. Принцип двойного действия ротопоршней.
8. Рабочее усилие ротопоршней направлено по оси торовой полости.
9. Рабочее усилие, которое вращает ведущие валы, приложено на постоянном радиусе действия и не влияет на силу трения в блоке.
Все эти научно-технические достижения объединены в один энергоблок, реализованы в ТРД и создадут двигатель простой, компактный, могучий, надежный и долговечный. Экономически он в разы уменьшит затраты производства, уменьшит металлоемкость, поднимет доходность производителей, сделает высокодоходной самую массовую высокотехнологичную отрасль страны, уменьшит эксплуатационные расходы владельцев.
Технической задачей изобретения является повышение мощности и экономичности двигателя.
Поставленная задача решается за счет того, что торово-роторный двигатель (ТРД) внутреннего сгорания, включающий в себя энергообразующий блок, устройство преобразования тепловой энергии расширения газов в механическую и вспомогательные механизмы обеспечения, согласно изобретению энергообразующий блок содержит торовый цилиндр, в котором размещены два встречно движущихся ротопоршня двухстороннего действия, они обеспечивают полный двухтактный рабочий цикл с бесклапанной прямоточной продувкой и передают крутящий момент на два сквозных соосных вала, два ротопоршня для передачи крутящего момента имеют жесткое соединение каждый со своим ведущим валом, которые размещены соосно один в другом с возможностью вращения внутреннего вала в наружном на игольчатых подшипниках, два ведущих вала выполнены цельными (несоставными) и проходят сквозь энергообразующий блок и сквозь весь двигатель, обеспечивают привод для всех вспомогательных и исполнительных механизмов, при этом наружный вал имеет секторные прорези для секторных колебаний штифт-шпонки внутреннего вала. Оба ротопоршня снабжены торцевыми компрессионными кольцами и полостями для прокачки сквозь них масла, по внутренней поверхности цилиндра выполнены поперечные газовые канавки, а на внешней его поверхности - ребра воздушного охлаждения и (или) рубашка водяного охлаждения. Для нагнетания чистого воздуха в ресивер цилиндра энергообразующего блока применен компрессор со встречным секторным колебанием ротолопаток, оборудованный клапанами всасывания и нагнетания, например, типа жалюзи, при этом число ротолопаток в компрессоре больше, чем число ротопоршней в энергообразующем блоке. Для синхронизации секторных колебаний всех механизмов двигателя по фазе, частоте и амплитуде и для привязки колебаний к постоянной зоне корпуса двигателя применен синхронизатор, который содержит две большие конические шестерни, скрепленные каждая со своим сквозным ведущим валом и несколько малых шестерен - сателлитов, вращающихся на осях, закрепленных на корпусе. Для впрыска топлива в камеры сгорания применен плунжерный компрессор с приводом от секторных колебаний кулачка на ведущем валу, с регулированием объема подачи топлива. Для увеличения степени наддува цилиндров энергообразующего блока чистым воздухом применен механизм перекрытия выхлопного канала непосредственно около цилиндра. Для запуска двигателя можно применять пневмоцилиндры, работающие от сжатого воздуха. Выхлопные газы выведены на газовую турбину нагрузки для ее вращения с последующей передачей мощности исполнительному агрегату. На продолжении ведущих валов двигателя установлен один или несколько торово-роторных насосов для перекачки текучих сред.
Во втором варианте торово-роторный турбодвигатель двухконтурный (ТРТДД), включающий в себя энергообразующий блок, устройство преобразования тепловой энергии расширения газов в механическую и вспомогательные механизмы обеспечения, согласно изобретению энергообразующий блок содержит торовый цилиндр, в котором размещены два встречно движущихся ротопоршня двухстороннего действия, они обеспечивают полный двухтактный рабочий цикл с бесклапанной прямоточной продувкой и передают крутящий момент на два сквозных соосных вала, два ротопоршня для передачи крутящего момента имеют жесткое соединение, каждый со своим ведущим валом, которые размещены соосно в другом. С возможностью вращения внутреннего вала в наружном на игольчатых подшипниках, два ведущих вала выполнены цельными (не составными) и проходят сквозь энергообразующий блок и сквозь весь двигатель. Обеспечивают привод для всех вспомогательных и исполнительных механизмов, наружный вал имеет секторные прорези для секторных колебаний штифт-шпонки внутреннего вала, при этом выхлопные газы от двигателя и воздух или жидкость от насоса выведены на турбину нагрузки, чтобы вращать турбину, в качестве насоса можно использовать компрессор воздуха.
Согласно третьему варианту торово-роторный двигатель винта (ТРДВ) включает в себя энергообразующий блок, устройство преобразования тепловой энергии расширения газов в механическую и вспомогательные механизмы обеспечения, при этом энергообразующий блок содержит торовый цилиндр, в котором размещены два встречно движущихся ротопоршня двухстороннего действия, они обеспечивают полный двухтактный рабочий цикл с бесклапанной прямоточной продувкой и передают крутящий момент на два сквозных вала, два ротопоршня для передачи крутящего момента имеют жесткое соединение, каждый со своим ведущим валом, которые размещены соосно один в другом, с возможностью вращения внутреннего вала в наружном на игольчатых подшипниках. Два ведущих вала выполнены цельными (не составными) и проходят сквозь энергообразующий блок и сквозь весь двигатель, обеспечивают привод для всех вспомогательных и исполнительных механизмов, наружный вал имеет секторные прорези для секторных колебаний штифт-шпонки внутреннего вала, при этом для придания непрерывного вращения одному или более исполнительным соосным винтам (роторам) применены муфты одностороннего ведения, например пружинные, размещенные на обоих валах с одной стороны двигателя или с обеих сторон двигателя.
Согласно четвертому варианту торово-роторный двигатель дорожный (ТРДД) включает в себя энергообразующий блок, устройство преобразования тепловой энергии расширения газов в механическую и вспомогательные механизмы обеспечения, согласно изобретению энергообразующий блок содержит торовый цилиндр, в котором размещены два встречно движущихся ротопоршня двухстороннего действия, они обеспечивают полный двухтактный рабочий цикл с бесклапанной прямоточной продувкой и передают крутящий момент на два сквозных соосных вала, два ротопоршня для передачи крутящего момента имеют жесткое соединение, каждый со своим ведущим валом, которые размещены соосно один в другом с возможностью вращения внутреннего вала в наружном на игольчатых подшипниках, два ведущих вала выполнены цельными (не составными) и проходят сквозь энергообразующий блок и сквозь весь двигатель, обеспечивают привод для всех вспомогательных и исполнительных механизмов, наружный вал имеет секторные прорези для секторных колебаний штифт-шпонки внутреннего вала, при этом для механического преобразования секторных колебаний ведущих валов в непрерывное вращение одного, двух или четырех исполнительных валов применен кривошипно-шатунный механизм коленчатого вала, возможно с рессорой. Для управляемой передачи крутящего момента от двигателя к исполнительному агрегату применены маховик и фрикционное, цилиндрическое, клиновое сцепления с равномерным зазором отключения в направлении оси вращения.
Итоговый результат, который решает данное изобретение, заключается в том, что в новом двигателе получены основные технические характеристики, в два раза лучшие относительно современных серийных д.в.с.
Современные серийные д.в.с., в зависимости от назначения, имеют
Nл=35÷100 лс/л; G=0,5÷4,0 кг/лс.
Предварительный расчет и сравнительный анализ показывают, что ТРД будет иметь Nл=200÷300 лс/л; G=от 0,2 кг/лс.
Этот итоговый результат обеспечивается тем, что в схеме предлагаемого ТРД задействованы все передовые достижения в двигателестроении XX века:
1. Двухтактный рабочий цикл.
2. Бесклапанная прямоточная продувка.
3. Эффективный наддув.
4. Высокая инерционная степень сжатия.
5. Рабочие цилиндры расположены в торовой полости.
6. Встречное движение ротопоршней.
7. Принцип двойного действия ротопоршней.
8. Рабочее усилие ротопоршней направлено по оси торовой полости.
9. Рабочее усилие, которое вращает ведущие валы, приложено на постоянном радиусе действия и не влияет на силу трения в блоке.
Все эти научно-технические достижения объединены в один энергоблок, реализованы в ТРД и создадут двигатель простой, компактный, надежный и долговечный. Экономически он уменьшает затраты производства, металлоемкость.
Достижение указанных технического и экономического результатов обеспечивает следующие существенные признаки.
1. Торово-роторный энергообразующий блок обеспечивает лучшие условия продувания цилиндра, сгорания смеси и передачи силы.
2. Поршневая зона двух ротопоршней находится в полости торового замкнутого рабочего цилиндра, воспринимает окружное давление газов и через дисковую зону ротопоршней передает усилие газов как усилие поворота на два ведущих вала.
3. Два соосных сквозных ведущих вала передают силовые поворотные колебания обслуживающим и исполнительным механизмам двигателя.
4. Торово-роторный лопаточный компрессор воздуха втягивает в себя чистый воздух (или горючую смесь) и нагнетает его в ресивер и в рабочие объемы торового цилиндра, обеспечивая наддув и охлаждение тора.
5. Синхронизатор обеспечивает точное соотношение колебаний двух рабочих роторов по частоте, амплитуде и по фазе, привязывает амплитуду колебаний к постоянной зоне цилиндра, задает синхронность всем механизмам.
6. Плунжерный компрессор топлива обеспечивает впрыск топлива в камеры сгорания блока.
7. Механизм преобразования преобразует секторные колебания силовых, ведущих валов в непрерывное вращение ведомого исполнительного устройства.
8. Заслон наддува позволяет создать повышенное давление воздуха в рабочих цилиндрах независимо от давления на выхлопе.
9. Рессора воспринимает пиковую нагрузку ротопоршней при вспышке горючей смеси в камере сгорания и возвращает усилие исполнительному механизму на фазе вращения.
10. Пневмозапуск обеспечивает запуск двигателя от сжатого воздуха.
11. Сцепление передает крутящий момент от выходного вала ТРД на входной вал исполнительного агрегата.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображены блоки и механизмы ТРД.
На фиг.1 изображен СПГГ (прототип), содержащий рабочий цилиндр 1, поршень цилиндра и компрессора 2, пневмобуфер 3, компрессор воздуха 4, форсунку 5, ресивер воздуха 6, ресивер газа 7, турбину газовую 8;
на фиг.2 - герметизация, смазка и охлаждение ТР энергоблока, содержащая канавку газовой герметизации 9, кольцо торцевого уплотнения 10, кольцевые полости для масла 11, штуцер подачи масла 12, ребра охлаждения 13;
на фиг.3-5 - торово-роторный энергоблок, содержащий вал внутренний 14, вал наружный 15, ротопоршень правый 16, ротопоршень левый 17, штифт-шпонку 18, шпонку 19, блок цилиндра 20, форсунку (свеча) 21;
на фиг.4 - сечение А-А;
на фиг.5 - сечение Б-Б;
на фиг.6 - торово-роторный компрессор воздуха, содержащий вал внутренний 14, вал наружный 15, ротолопатку 22, ротолопатку 23, штифт-шпонку 24, шпонку 25, блок-цилиндр 26, клапан всасывания 27, клапан нагнетания 28;
на фиг.7 показано сечение В-В;
на фиг.8 - синхронизатор, содержащий вал внутренний 14, вал наружный 15, шестерню правую 29, шестерню левую 30, штифт-шпонку 31, шпонку 32, корпус синхронизатора 33, шестерню-сателлит 34;
на фиг.9 - компрессор топлива, содержащий вал внутренний 14, вал наружный 15, кулачок 35, шпонку 36, рычаг количества 37, плунжер 38, корпус компрессора 39;
на фиг.10 - муфта одностороннего непрерывного ведения, содержащая вал внутренний 14, вал наружный 15, полумуфту правую 40, полумуфту левую 41, штифт-шпонку 42, шпонку 43, пружину ведения правую 44, пружину ведения левую 45, ротор ведомый 46;
на фиг.11 - привод на соосные винты встречного вращения, содержащий полумуфту правую 40, полумуфту левую 41, ротор ведомый 47, 48, муфту правого вращения I, муфту левого вращения II;
на фиг.12 и 13 - привод на коленчатый вал и маховик, схема кинематическая, содержащий вал внутренний 14, вал наружный 15, рычаг 49, рычаг 50, шатун 51, шатун 52, вал коленчатый 53, маховик 54;
на фиг.14 - привод на четыре коленчатых вала, схема кинематическая, содержащий вал внутренний 14, вал наружный 15, вал коленчатый 55, 56, 57, 58;
на фиг.16 - рессора односторонняя, содержащая поршень 65, цилиндр 66, шатун 67, рессора 68, ползун 69, вал коленчатый 70;
на фиг.17 - заслонка наддува, содержащая вал внутренний 14, вал наружный 15, рычаг управления 71, ползун 72, магнит 73, привод заслонки 74, заслонку выхлопа 75, корпус ТРД 76;
на фиг.18 - пневмозапуск, содержащий вал внутренний 14, вал наружный 15, рычаг 77, поводок 78, каретку 79, 81, пневмоцилиндры 80, 82, направляющую 83, корпус 84;
на фиг.19 - сцепление цилиндрическое;
на фиг.20 - сечение Г-Г, содержащий вал 84 маховика, вал 85 сцепления, маховик 54, диск сцепления 86, шток-тягу 87, опору 88, колодку 89, пружину 90, рычаг выжима 91, кольцо выжима 92;
на фиг.21 - ТРД, торово-роторный двигатель, блок-схема, содержащий блок энергообразующий 93, компрессор воздуха 94, ресивер воздуха 95, компрессор топлива 96, синхронизатор 97, заслон наддува 98;
на фиг.22 - ТРДД, торово-роторный двигатель дорожный, блок-схема, механизм коленчатого вала 99, маховик 100, диск сцепления 101, вал ведомый 102;
на фиг.23 - ТРДВ, торово-роторный двигатель винта, блок-схема, муфта ведения 103, ротор ведомый 104;
на фиг.24 - ТРТДД - торово-роторный турбодвигатель двухконтурный, содержащий блок энергообразующий 105, компрессор воздуха 106, ресивер воздуха 107, компрессор топлива 108, синхронизатор 109, заслон наддува 110, насос нагрузки 111, турбину нагрузки 112.
В заявляемом торово-роторном двигателе внутреннего сгорания (ТРД в.с.) задействованы несколько основных и вспомогательных функций.
1. Получение тепловой энергии расширения, преобразование тепловой энергии в механическую.
2. Передача механических колебаний на ведущие валы.
3. Обеспечение жизнеспособности энергоблока.
1. Получение тепловой энергии расширения, преобразование тепловой энергии в механическую.
2. Передача механических колебаний на ведущие валы.
3. Обеспечение жизнеспособности энергоблока.
4. Нагнетание в цилиндры чистого воздуха.
5. Синхронизация движения всех механизмов.
6. Впрыск топлива в камеры сгорания, воспламенение.
7. Преобразование секторных колебаний ведущих валов во вращение исполнительных механизмов.
8. Увеличение степени наддува.
9. Распределение по фазе пиковой нагрузки.
10. Пневмозапуск двигателя.
11. Фрикционное соединение двигателя с агрегатом.
12. Варианты ТРД в.c. разного назначения.
1. Получение тепловой энергии расширения и преобразование тепловой энергии в механическую.
Для исполнения этой функции в торовом энергоблоке реализованы четыре энергетические фазы двигателя внутреннего сгорания: нагнетание горючей смеси, сжатие, сгорание, расширение рабочих газов.
В энергоблок, фиг.3, входят короткий блок-цилиндр 20, закрытый с торцов крышками, внутри блок-цилиндра расположены встречно два ротопоршня 16, 17 (ротора). В каждом роторе имеются две зоны - дисковая и поршневая. Дисковые зоны полностью заполняют среднюю часть полости блок-цилиндра и формируют периферийную рабочую торовую полость прямоугольного сечения. Поршневая зона ротора делит торовую полость на рабочие цилиндры и выполняет все функции поршня в ДВС.
Каждый ротопоршень имеет один или более поршней прямоугольного сечения. Мы рассматриваем вариант по два поршня. Итого четыре поршня делят торовую полость на четыре рабочих цилиндра. Каждый поршень работает на два цилиндра. Условный центр каждого цилиндра - это форсунка, края цилиндра - это продувочные окна.
Два ротопоршня в торовом цилиндре с помощью синхронизатора под давлением рабочих газов совершают встречные, двухсторонние секторные колебания. Один рабочий цикл состоит из двух тактов: сжатие и расширение. В торовом цилиндре параллельно, со сдвигом в один такт, проходят два рабочих цикла, по обе стороны каждого поршня.
В начальном цикле, фиг.3, в первом такте верхние и нижние поршни подошли к верхней и нижней форсункам, открыли продувочные окна для боковых цилиндров. Поршни полностью сжали воздух, верхняя и нижняя форсунки впрыснули топливо. Смесь воспламенилась. Рабочие газы повели поршни к боковым форсункам.
Поршни перекрывают продувочные окна, сжимают свежий воздух в боковых цилиндрах, полностью прошли мимо продувочных окон, открыли их второй своей стороной для продувания верхнего и нижнего цилиндров. Поршни полностью сжали воздух в боковых цилиндрах, подошли к боковым форсункам. Боковые форсунки впрыснули топливо. Воспламенение.
Рабочие газы повели поршни обратно от боковых форсунок к вертикальным. Поршни перекрыли продувочные окна, сжимают свежий воздух в верхнем и нижнем цилиндрах, полностью прошли мимо продувочных окон, открыли их первой стороной для продувания боковых цилиндров. Поршни полностью сжали воздух в верхнем и нижнем цилиндрах, подошли к вертикальным форсункам. Форсунки впрыснули топливо. Воспламенение.
Рабочие газы повели поршни от вертикальных форсунок снова к боковым. И так пока есть топливо.
2. Передача механических колебаний.
Сквозь блок-цилиндр 20 и ротопоршни 16, 17 в положении их общей оси проходят два сквозных, соосных ведущих вала 14 и 15. Каждый ротопоршень жестко соединен со своим валом и передает валу свои секторные колебания, крутящий момент. Ротопоршень 17 передает момент валу 15 через шпонки 19. Ротопоршень 16 передает момент валу 14 через штифт-шпонку 18. Наружный вал 15 имеет две секторные прорези, сквозь которые проходит и работает штифт-шпонка 18.
3. Обеспечение жизнеспособности торово-роторного энергоблока. Фиг.2. Сплошная средняя зона ротопоршней размещает два соосных сквозных ведущих вала, внутренний вал в наружном вращается на игольчатых сепараторных подшипниках, составных по полдиаметра, кольцевые полости 11 для прокачки масла охлаждения, размещает кольца уплотнения 10 всех торцевых стыков блока. Все четыре стенки полости торового цилиндра прорезаны неглубокими поперечными канавками 9 для газовой герметизации процессов сжатия и расширения. Двухстороннее действие ротопоршней и окна продувания делают ненужной дополнительную герметизацию поршней.
Наружная поверхность торового цилиндра выполнена ребрами 13 и является внутренней поверхностью ресивера свежего воздуха для продувания цилиндров, фиг.21. Постоянная прокачка свежего воздуха вокруг блока должна удерживать нужную температуру блока. Если в дорожном варианте ТРД этого будет мало, то потребуется ввести дополнительное воздушное или водяное охлаждение.
4. Нагнетание в цилиндры воздуха.
К энергоблоку рядом на соосных валах 14 и 15 крепится лопаточный торово-роторный компрессор воздуха, фиг.6. Схема его работы похожа, но противоположна работе энергоблока. Ротолопатки 22 и 23 жестко соединены каждая со своим ведущим валом 14 и 15, встречно направлены и совершают принудительные секторные колебания. Через клапаны 27 воздух втягивается в компрессор, когда лопатки расходятся, а через клапаны 28 воздух нагнетается в ресивер, когда лопатки сближаются.
Компрессор за один раз выдавливает объем воздуха в четыре и более раза больше, чем объем одной заправки очередных цилиндров. Ресивер может охватывать энергоблок и охлаждать его, может находиться отдельно.
5. Синхронизация движения всех механизмов двигателя по частоте, амплитуде и по фазе, привязка колебаний к постоянной зоне блоков. Эту функцию выполняют синхронизаторы. Устройство шестеренчатого синхронизатора показано на фиг.8.
Рядом к компрессору воздуха на соосных валах 14 и 15 крепится корпус 33 синхронизатора. На ведущие валы 14 и 15 жестко закреплены две конические шестерни 29 и 30, направленные встречно. Между ними на корпусе 33, по окружности, расположены несколько малых конических шестерен-сателлитов 34. Малые шестерни входят в зацепление сразу с двумя большими шестернями, так что при вращении одной шестерни 29 на определенный угол вторая 30 повернется на этот же угол в обратном направлении. Через жесткое соединение штифт-шпонкой 31 и шпонкой 32 эта синхронизация передается на валы 14 и 15, соответственно на все механизмы двигателя. Привязка всех движений к корпусу производится сателлитами.
6. Впрыск топлива в камеру сгорания производит плунжерный топливный компрессор, фиг.9. Рабочее движение плунжерам 38 задает кулачок 35, который жестко связан с ведущим валом 15 шпонкой 36. Рычаги количества 37 через ось-эксцентрик меняют количество топлива к форсункам.
7. Механизмы преобразования секторных колебаний ведущих валов 14 и 15 в непрерывное вращение исполнительного механизма, устройства, агрегата.
7.1.1. Для двигателей, нагруженных аэро- и гидровинтами, компрессорами, генераторами, насосами и другими устройствами с относительно равномерной нагрузкой, целесообразно применять преобразователь, в котором отсутствует верхняя и нижняя мертвые зоны коленчатого вала. Таким преобразователем могут быть муфты одностороннего ведения пружинные, роликовые, храповые, кулачковые и другие.
Муфта одностороннего непрерывного ведения пружинная показана на фиг.10. Ведущий вал 14 жестко соединен с полумуфтой 40, а вал 15 - полумуфтой 41, и совершают возвратные секторные колебания. К полумуфте 40 прикреплен один конец цилиндрической пружины ведения 44, а к полумуфте 41 - пружины ведения 45. Своими витками пружины 44 и 45 плотно охватывают ступицу исполнительного ротора 46. Вторые концы пружин лежат на роторе свободно. В процессе колебаний вместе с полумуфтами колеблются их пружины.
В первой половине цикла полумуфта 40 поворачивается по часовой стрелке, ее пружина движется заневоленным концом вперед, плотно обжимает ступицу и поворачивает ротор 46. В это время полумуфта 41 поворачивается против часовой стрелки, ее пружина движется свободным концом вперед и проскальзывает на ступице, не мешая ей повернуться.
Во второй половине цикла по часовой стрелке поворачивается полумуфта 41 и пружина 45 ведет ротор 46, а полумуфта 40 с пружиной 44 поворачиваются против часовой стрелки, не препятствуя ротору. Передавая момент на ротор, муфта уменьшает его обороты относительно колебаниям ротопоршней.
7.1.2. Для нагружения двигателей большой мощности на самолетах, вертолетах и водных судах применяются два многолопастных соосных винта встречного вращения на соосных валах. Предлагаемый ТРД позволяет реализовать эту схему, позволяет использовать не только два, а четыре, шесть и т.д. винтов с обоих торцов двигателя.
На фиг.10 раскрыт принцип вращения ротора исполнительного 46 по часовой стрелке. В этом случае ротопоршни 16, 17 и валы 14, 15 нагружены при повороте по часовой стрелке, а при повороте против часовой стрелки ничего не поворачивают, только синхронизатор, он и замыкает через себя двойное усилие на ротор 46. Это не лучший вариант. Поворот против часовой стрелки целесообразно задействовать на второй ротор, через вторую пару полумуфт. Такое устройство показано на фиг.11.
Для удобства понимания детали муфт обозначены одинаково, но муфта I поворачивает ротор 47 по часовой стрелке, а муфта II поворачивает ротор 48 против часовой стрелки. Соосные роторы 47 и 48 вращаются в противоположные стороны. На особо мощные двигатели можно ставить большее количество роторов, можно задействовать для них оба выхода валов 14 и 15 из двигателя.
7.2.1. Для транспортных средств с резким перепадом нагрузок на двигатель движение по земле с препятствиями, ускорение и торможение, преобразование правильнее производить коленчатым валом, так как он обеспечивает неразрывную связь от ведущего двигателя к ведомому агрегату. На фиг.12 показана схема кинематическая кривошипно-шатунного механизма. На ведущие валы 14 и 15 закреплены рычаги 49 и 50. Секторные колебания рычагов через шатуны 51 и 52 вращают коленчатый вал 53 в одном направлении. Одно полное колебание рычага соответствует одному обороту коленчатого вала. Дополнительно коленчатый вал синхронизирует работу всех механизмов двигателя, в этом случае синхронизатор фиг.8 не требуется.
7.2.2. В некоторых изделиях, например на морских судах, требуется мощный привод на два и четыре параллельных вала. На предлагаемом двигателе можно реализовать эту схему. На кинематической схеме фиг. 14 качающиеся рычаги за шейки кривошипов вращают четыре коленчатых вала 55, 56, 57, 58. На четыре рычага можно оставить два коленчатых вала, верхний и нижний, по схеме фиг.12. Можно расположить их горизонтально.
8. Дополнительное увеличение степени наддува.
В бесклапанной продувке рабочего цилиндра окно выхлопа отработавшего газа открывается раньше и закрывается позже окна нагнетания свежего воздуха. Дополнительное давление (наддув) в цилиндре при открытом окне выхлопа обеспечивает сопротивление в канале газоотвода. Это малоэффективно. Высота окна выхлопа составляет 10-15% от величины хода поршня, и для рабочего объема цилиндра эта часть цилиндра потеряна.
Механизм «Заслонка», изображенный на фиг.17, делает давление независимым от давления на выхлопе и вводит зону окна выхлопа в рабочий объем цилиндра. Все это существенно повысит степень наддува и, соответственно, литровую мощность Nл двигателя.
Устройство и принцип работы механизма «Заслонка». На внешнем ведущем валу 15 закреплен рычаг 71. В рычаге 71 есть подвижный ползун 72. В крайнем правом положении рычага 71 закончено выдавливание газа из цилиндра свежим воздухом. Рычаг 71 в последний момент через ползун 72 и привод 74 повернет заслонку 75. Заслонка 75 перекроет выхлопной канал, а в цилиндр через входной канал продолжает нагнетаться воздух из ресивера.
В начале поворота вала 14 и рычага 71 влево магнит 73 удерживает ползун 72, механизм 74 и заслонку 75 в закрытом положении. Когда ротопоршень, двигаясь влево, полностью перекроет окно выхлопа, то рычаг 71 проскользит весь ползун 72 до левого упора и отнимет его от магнита 73, а привод 74 повернет заслонку 75 и откроет канал для следующего выхлопа. Приводы двух заслонок должны срабатывать одновременно, это делает простой синхронизатор (не показано).
9. Срез и сдвиг по фазе пиковой нагрузки.
В рабочем цикле кривошипно-шатунного механизма есть пик давления газа на поршни и механической нагрузки - это верхняя мертвая зона шейки кривошипа коленчатого вала. В этот момент в камере сгорания давление на поршень от сгорания смеси увеличивается в два раза, а механизм запер эту силу и не дает ей работать, при этом сам испытывает максимальные нагрузки. Снять с коленчатого вала в мертвой зоне эту максимальную нагрузку и вернуть ее со сдвигом по фазе предназначено устройство «Рессора», фиг.15 и фиг.16.
На фиг.16 изображен механизм «Рессора» одностороннего действия для обычной поршневой группы. Поршень 65 сжал горючую смесь в цилиндре 66. Воспламенение и сгорание смеси. Давление на поршень возрастает в два раза. Группа коленчатый вал 70, шатун 67, поршень 65 стоят в верхней мертвой зоне, пиковое усилие газов на поворот коленчатого вала не работает. В этом случае усилие газа через поршень 65 и шатун 67 сжимает рессору 68, поршень опускается вниз, увеличивает камеру сгорания и уменьшает силу давления. Коленчатый вал 70 прошел мертвую зону, и рессора 68 начинает разжиматься, возвращает коленчатому валу ранее принятое на себя усилие. Рессора выполняет две функции: уменьшает пиковую нагрузку на группу поршень - коленчатый вал, сдвигает эту нагрузку по фазе для поворота коленчатого вала.
Если F1 - сила сжатия горючей смеси в верхней зоне поршня,
F2=2F1 - сила после сгорания этой смеси,
то F3=1,3F1 - начальное усилие заневоленной рессоры,
F4=1,8F1 - конечное усилие рессоры при деформации.
В предлагаемом торово-роторном двигателе действие поршней двухстороннее. Двухстороннее устройство «Рессора» изображено на фиг. 15. Рычаг 59 закреплен на наружном валу 15 ротопоршня. Вся группа находится в крайнем правом положении. Произошел процесс сжатия горючей смеси, воспламенение, сгорание. Ротопоршень начинает поворачивать рычаг 59 влево. Но шатун 62 и коленчатый вал 63 находятся в мертвой зоне и не могут реализовать эту силу в поворот. Поэтому рычаг 59 через ось 60 и ползун 64 сжимает рессору 61, увеличивает камеру сгорания и уменьшает нагрузку. Коленчатый вал прошел мертвую зону, рессора 61 возвращает ему запасенное усилие. При обратном движении рычага 59, из крайнего левого положения вправо, аналогично сработает рессора 61а (см. фиг.15).
Точно так работает система, в которую входят вал 14, рычаг 59а и его кривошипно-шатунная группа, на чертеже не показаны.
10. Пневмозапуск двигателя устанавливается на изделия, где не желательно иметь химический аккумулятор. Механизм пневмозапуска показан на фиг.18. На ведущем валу 15 крепится рычаг 77, в который вмонтирован штырь-поводок 78. На корпусе двигателя крепится корпус 84 механизма с направляющими 83. По направляющим перемещаются каретки 79 и 81. Пневмоцилиндры 80 и 82 поочередно движут каретки 79 и 81, а каретки, через поводок 78, поворачивают рычаг 77 и ведущий вал 15. Эти повороты через синхронизатор передаются ведущему валу 14 и ротопоршням. Таким образом имитируется рабочий процесс, при подаче топлива двигатель запускается.
Алгоритм работы механизма пневмозапуска. Водитель вручную, через реле, подает воздух в пневмоцилиндр 80, каретка 79 движется влево. В крайнем левом положении каретка 79 переключает реле воздуха на пневмоцилиндр 82. Пневмоцилиндр 82 движет рычаг 77 вправо. Каретка 81 в крайнем правом положении переключает реле воздуха на пневмоцилиндр 80, и так повторяется, пока двигатель запустится. Двигатель запустился, водитель отпустил свое реле, каретки 79 и 81 вернулись в крайние нерабочие положения. Можно запускать двигатель одним цилиндром двухстороннего действия.
11. Управляемое фрикционное соединение двигателя с агрегатом.
От коленчатого вала 53, фиг.13, вращение получает вал 84 и маховик 54 фиг.20. Маховик 54 через диск 86 передает вращение на вал 85 исполнительного агрегата.
Чтобы увеличить кинетическую энергию вращения маховика, его массу надо сосредоточить на большем радиусе.
Чтобы передать наибольший крутящий момент, силу трения сцепления надо расположить на большем радиусе.
Чтобы увеличить силу трения, поверхности сцепления надо сделать клиновыми и увеличить силу давления фрикционов за счет их центробежной силы вращения.
Все эти требования решает сцепление цилиндрическое, фиг.19. На сечении Г-Г показан момент отключения сцепления. Усилие Р через кольцо 92 продвинуло вперед шарнирный рычаг 91. Рычаг 91, сжимая пружину 90, отводит к центру шток-тягу 87, опору 88 и фрикционную колодку 89. Чтобы включить сцепление, надо убрать усилие Р, пружины 90 прижмут колодки 89 к маховику 54. Колодки 89 выполнены легкосменными.
12. Варианты реализации ТРД внутреннего сгорания разного назначения. Возможные компоновки.
12.1. ТРД - торово-роторный двигатель, фиг.21, является базовым двигателем для работы с нагружающими исполнительными агрегатами.
12.2. ТРГГ - торово-роторный генератор газа, является развитием базового ТРД. Выхлопные газы ТРД выводятся на газовую турбину. Наподобие фиг.1, газовая турбина передает мощность исполнительному агрегату.
12.3. ТРОНН - торово-роторный откачивающий, нагнетающий насос. В дополнение к ТРД на ведущие валы 14 и 15 установить один или несколько, можно иного объема, торово-роторный компрессор, фиг.6, и использовать его как исполнительный агрегат для перекачки текучей среды.
12.4. ТРТДД - торово-роторный турбодвигатель двухконтурный.
Если свободно-поршневой генератор газа (СПГГ) в сочетании с газовой турбиной обладает значительными достоинствами, то целесообразно в торово-роторном варианте, кроме удвоения количества производимого газа, подать на вал турбины дополнительную мощность.
ТРГГ - торово-роторный генератор газа получается недозагружен, так как на вращение турбины (нагрузки) повторно используется уже отработавший в цилиндрах горячий газ; мощь крутящего момента ротопоршней и двух ведущих валов в этом варианте не используется, ее желательно задействовать и лучше задействовать на увеличение мощности турбины. Такое дополнение возможно, если объединить варианты ТРГГ и ТРОНН. Этот тандем назовется ТРТДД - торово-роторный турбодвигатель двухконтурный, фиг.24. На рабочую турбину 112 направляются горячий газ от двигателя и воздух или жидкость от насоса.
В качестве насоса воздуха можно использовать только компрессор воздуха 106. Для этого его надо сделать значительно больше и подавать часть воздуха в ресивер двигателя, часть воздуха на турбину нагрузки. Варианты задействовать оба потока могут быть разными.
1. Двухвальные турбины - каждая одновальная турбина работает от своего потока, затем мощности турбин суммируются.
2. Одновальная, двухроторная турбина - на одном валу работают два ротора, каждый от своего потока.
3. Одновальная, однороторная турбина - на один ротор направлены отдельно поток газа и поток воздуха, за ротором они перемешиваются. В случае варианта 3 возможны две разновидности.
3.1. Все сопла располагаются поочередно на окружности одного радиуса. В этом случае два потока необходимо привести к одинаковым показателям по скорости и по плотности.
3.2. Сопла газа и сопла воздуха располагаются на окружностях разного радиуса, фиг.24. В этом случае профиль и частота лопаток на своем радиусе соответствуют своему потоку.
4. Потоки газа и воздуха смешиваются перед турбиной.
12.5. ТРДВ - торово-роторный двигатель винта, фиг.23. Приводит во вращение исполнительные винты (роторы), расположенные на ведущих валах 14 и 15 ТРД. Всю силу момента секторных колебаний ротопоршней пружинные, фиг.10, или иные муфты одностороннего ведения, без кинематических потерь, передают непрерывному вращению винтов. Односторонняя муфта уменьшает число полных оборотов винта относительно числа полных колебаний четырех ротопоршней примерно в 3,5 раза.
12.6. ТРДД - торово-роторный двигатель дорожный, фиг.22. Устанавливается на наземные транспортные средства с резко переменными нагрузками движения. Поэтому для передачи механической энергии от ТРД к транспортному средству используется замкнутая, неразрывная кинематическая связь, фиг.12 и 13. Звенья этой связи: ротопоршни, ведущие валы, кривошипно-шатунный механизм коленчатого вала и маховик-накопитель и передатчик кинетической энергии вращения.
1. Торово-роторный двигатель (ТРД) внутреннего сгорания, включающий в себя энергообразующий блок, устройство преобразования тепловой энергии расширения газов в механическую и вспомогательные механизмы обеспечения, отличающийся тем, что энергообразующий блок содержит торовый цилиндр, в котором размещены два встречно движущихся ротопоршня двухстороннего действия, они обеспечивают полный двухтактный рабочий цикл с бесклапанной прямоточной продувкой и передают крутящий момент на два сквозных соосных вала, два ротопоршня для передачи крутящего момента имеют жесткое соединение каждый со своим ведущим валом, которые размещены соосно один в другом с возможностью вращения внутреннего вала в наружном на игольчатых подшипниках, два ведущих вала выполнены цельными (несоставными) и проходят сквозь энергообразующий блок и сквозь весь двигатель, обеспечивают привод для всех вспомогательных и исполнительных механизмов, при этом наружный вал имеет секторные прорези для секторных колебаний штифт-шпонки внутреннего вала.
2. Торово-роторный двигатель по п.1, отличающийся тем, что оба ротопоршня снабжены торцевыми компрессионными кольцами и полостями для прокачки сквозь них масла, по внутренней поверхности цилиндра выполнены поперечные газовые канавки, а на внешней его поверхности - ребра воздушного охлаждения и(или) рубашка водяного охлаждения.
3. Торово-роторный двигатель по п.1, отличающийся тем, что для нагнетания чистого воздуха в ресивер цилиндра энергообразующего блока применен компрессор со встречным секторным колебанием ротолопаток, оборудованный клапанами всасывания и нагнетания, например типа жалюзи, при этом число ротолопаток в компрессоре больше, чем число ротопоршней в энергообразующем блоке.
4. Торово-роторный двигатель по п.1, отличающийся тем, что для синхронизации секторных колебаний всех механизмов двигателя по фазе, частоте и амплитуде и для привязки колебаний к постоянной зоне корпуса двигателя применен синхронизатор, который содержит две большие конические шестерни, скрепленные каждая со своим сквозным ведущим валом, и несколько малых шестерен-сателлитов, вращающихся на осях, закрепленных на корпусе.
5. Торово-роторный двигатель по п.1, отличающийся тем, что для впрыска топлива в камеры сгорания применен плунжерный компрессор с приводом от секторных колебаний кулачка на ведущем валу, с регулированием объема подачи топлива.
6. Торово-роторный двигатель по п.1, отличающийся тем, что для увеличения степени наддува цилиндров энергообразующего блока чистым воздухом применен механизм перекрытия выхлопного канала непосредственно около цилиндра.
7. Торово-роторный двигатель по п.1, отличающийся тем, что для запуска двигателя можно применять пневмоцилиндры, работающие от сжатого воздуха.
8. Торово-роторный двигатель по п.1, отличающийся тем, что его выхлопные газы выведены на газовую турбину нагрузки для ее вращения с последующей передачей мощности исполнительному агрегату.
9. Торово-роторный двигатель по п.1, отличающийся тем, что на продолжении его ведущих валов установлен один или несколько торово-роторных насосов для перекачки текучих сред.
10. Торово-роторный турбодвигатель двухконтурный (ТРТДД), включающий в себя энергообразующий блок, устройство преобразования тепловой энергии расширения газов в механическую и вспомогательные механизмы обеспечения, отличающийся тем, что энергообразующий блок содержит торовый цилиндр, в котором размещены два встречно движущихся ротопоршня двухстороннего действия, они обеспечивают полный двухтактный рабочий цикл с бесклапанной прямоточной продувкой и передают крутящий момент на два сквозных соосных вала, два ротопоршня для передачи крутящего момента имеют жесткое соединение, каждый со своим ведущим валом, которые размещены соосно один в другом, с возможностью вращения внутреннего вала в наружном на игольчатых подшипниках, два ведущих вала выполнены цельными (не составными) и проходят сквозь энергообразующий блок и сквозь весь двигатель, обеспечивают привод для всех вспомогательных и исполнительных механизмов, наружный вал имеет секторные прорези для секторных колебаний штифт-шпонки внутреннего вала, при этом выхлопные газы от двигателя и воздух или жидкость от насоса выведены на турбину нагрузки, чтобы вращать турбину, в качестве насоса можно использовать компрессор воздуха.
11. Торово-роторный двигатель винта (ТРДВ), включающий в себя энергообразующий блок, устройство преобразования тепловой энергии расширения газов в механическую и вспомогательные механизмы обеспечения, отличающийся тем, что энергообразующий блок содержит торовый цилиндр, в котором размещены два встречно движущихся ротопоршня двухстороннего действия, они обеспечивают полный двухтактный рабочий цикл с бесклапанной прямоточной продувкой и передают крутящий момент на два сквозных соосных вала, два ротопоршня для передачи крутящего момента имеют жесткое соединение, каждый со своим ведущим валом, которые размещены соосно один в другом, с возможностью вращения внутреннего вала в наружном на игольчатых подшипниках, два ведущих вала выполнены цельными (не составными) и проходят сквозь энергообразующий блок и сквозь весь двигатель, обеспечивают привод для всех вспомогательных и исполнительных механизмов, наружный вал имеет секторные прорези для секторных колебаний штифт-шпонки внутреннего вала, при этом для придания непрерывного вращения одному или более исполнительным соосным винтам (роторам) применены муфты одностороннего ведения, например пружинные, размещенные на обоих валах с одной стороны двигателя, или с обеих сторон двигателя.
12. Торово-роторный двигатель дорожный (ТРДД) включает в себя энергообразующий блок, устройство преобразования тепловой энергии расширения газов в механическую и вспомогательные механизмы обеспечения, отличающийся тем, что энергообразующий блок содержит торовый цилиндр, в котором размещены два встречно движущихся ротопоршня двухстороннего действия, они обеспечивают полный двухтактный рабочий цикл с бесклапанной прямоточной продувкой и передают крутящий момент на два сквозных соосных вала, два ротопоршня для передачи крутящего момента имеют жесткое соединение, каждый со своим ведущим валом, которые размещены соосно один в другом с возможностью вращения внутреннего вала в наружном на игольчатых подшипниках, два ведущих вала выполнены цельными (не составными) и проходят сквозь энергообразующий блок и сквозь весь двигатель, обеспечивают привод для всех вспомогательных и исполнительных механизмов, наружный вал имеет секторные прорези для секторных колебаний штифт-шпонки внутреннего вала, при этом для механического преобразования секторных колебаний ведущих валов в непрерывное вращение одного, двух или четырех исполнительных валов применен кривошипно-шатунный механизм коленчатого вала, возможно с рессорой.
13. Торово-роторный двигатель дорожный по п. 12, отличающийся тем, что для управляемой передачи крутящего момента от двигателя к исполнительному агрегату применены маховик и фрикционное, цилиндрическое, клиновое сцепление с равномерным зазором отключения в направлении оси вращения.
