Двигатель с кинетическим аккумулятором

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к двигателям с аккумулированием кинетической энергии. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что двигатель состоит из основания, вращающегося кольца, приводного редуктора, соединительной муфты, вала привода, понижающего редуктора и приборов контроля. На основании закреплена опорная ось вращающегося кольца и опора промежуточной шестерни приводного редуктора. На одном конце вала привода установлена муфта разгонная, на другом конце вала привода установлен понижающий редуктор. При включении приводного двигателя последний через разгонную муфту и двухступенчатый редуктор первоначально раскручивает вращающееся кольцо до установленного верхнего предела угловой скорости вращения, накапливает кинетическую энергию, и приводной двигатель отключается. Мощность от вращающегося кольца передается на трансмиссию транспортного средства. При снижении угловой скорости вращения вращающегося кольца до установленного нижнего предела включается приводной двигатель, который дораскручивает вращающееся кольцо до верхнего предела угловой скорости вращения и отключается, далее процесс повторяется. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть применено в качестве силовой установки на автомобилях, других видах транспорта, а также для привода энергетических машин. Известны двигатели с механическим аккумулятором, в которых в середине прошлого века механическая энергия раскручивала маховик, аккумулировала в нем кинетическую энергию, то есть заряжала его, последняя приводила в движение гировозы, которые осуществляли движение небольших поездов. Длина пробега поезда после одной зарядки маховика составляла 4-5 км, применялись гировозы в качестве вспомогательного транспорта во взрывоопасных шахтах. Некоторое практическое применение получили тогда в Бельгии, Швейцарии, России электрожиробусы, оборудованные маховым агрегатом, состоящим из асинхронного двигателя-генератора, сочлененного с маховиком, и тяговых электродвигателей. При этом КПД был менее 50%, а по затратам в эксплуатации дороже троллейбуса и автобуса (БСЭ том 9, стр.222). Основными недостатками были: применение в качестве аккумулятора-маховика стального сплошного диска, момент инерции которого в два раза меньше (J=mr2/2,) например, тонкостенного цилиндрического кольца (J=mr2), так как во вращательном движении роль массы играет момент инерции; небольшое максимальное число оборотов 2000-3000 об/мин), при котором невысокая угловая скорость вращения маховика не могла развивать и аккумулировать большое количество кинетической энергии, T=J/2ω2. Эти недостатки сделали двигатель громоздким, не эффективным и утратили интерес в его дальнейшем развитии и применении.

Кинетическая энергия (T=J/2ω2) является наиболее распространенной энергией, с которой мы постоянно сталкиваемся в повседневной жизни, практически мало изучена, забыта и не используется. Потенциал этой энергии огромен и в применении безграничен, не требует больших затрат на создание на ее базе двигателей на кинетической энергии, которые могут составить серьезную конкуренцию современным двигателям, другим силовым установкам, работающим на углеводородном или биологическом топливе, экологически чистый. Современные технологии позволяют изготовить любые детали указанного двигателя.

Основу двигателя на кинетической энергии составляет тело вращения цилиндрической формы, в данном случае кинетическое кольцо небольшой массы и габаритов, с высоким моментом инерции, которое может накапливать большой заряд кинетической энергии и передавать часть этой энергии в виде работы на трансмиссию автомобиля, другого транспортного средства. Кинетическая энергия кинетического кольца обладает рядом важнейших свойств: при ее угасании или торможении производит работу, что позволяет осуществлять отбор части этой энергии путем рекуперации для привода машин и механизмов; механическая энергия приводного двигателя, передаваемая кинетическому кольцу при его первоначальном раскручивании до установленного верхнего предела угловой скорости вращения, и последующих дораскручиваниях, изменяет величину потенциала массы кинетического кольца при возрастании угловой скорости его вращения, если скорость увеличивается, то потенциальная энергия кинетического кольца (его инертность) уменьшается, в то же время, возрастает «напряженность» массы кинетического кольца, которая возрастает пропорционально этой «напряженности» и создает заряд кинетической энергии (аналогично автомобилю - чем больше скорость, тем меньше требуется мощности двигателя на движение автомобиля). В результате сумма потенциальной и кинетической энергий остается постоянной, что соответствует требованиям Закона сохранения энергии. Следовательно, масса (момент инерции) является определяющим элементом в кинетическом аккумуляторе. Предлагаемый двигатель с кинетическим аккумулятором преобразует механическую энергию приводного двигателя в заряд кинетической энергии кинетического кольца, осуществляет отбор путем рекуперации части этой энергии, которая производит работу по приведению в действие машин и механизмов, электрогенераторов и др.

Устройство двигателя на кинетической энергии (фиг.1) состоит из основания 1, кинетического кольца 2, опорного вала 3, двухступенчатого редуктора 4, вала 5 привода, муфты 6 разгонной, компенсатора 7 мощности, понижающего редуктора 8, приводного двигателя 9, кожуха 11. Основание 1 представляет собой стальную сварную конструкцию, на которой установлен опорный вал 3, консоль 12. Кинетическое кольцо 2 установлено на опорном валу 3, на двух подшипниках 13, с торца закреплена малая цилиндрическая шестерня 14 редуктора 4. Опорный вал 3 установлен на двух радиальных подшипниках 15 и одном упорном подшипнике 16, в гнездах 17 основания 1. Редуктор 4 привода состоит из пары цилиндрических шестерен 14 и 18 и пары конических шестерен 19 и 20, большая цилиндрическая шестерня 18 установлена на консоли 12, на подшипнике 21 и жестко соединена с малой конической шестерней 19, большая коническая шестерня 20 установлена и закреплена на валу 5 привода. Вал 5 привода установлен на подшипниках 22 в гнездах 23 основания 1. Муфта 6 разгонная соединяет вал 5 привода с приводным двигателем 9. Компенсатор 7 мощности установлен на валу 5 привода, соединен с понижающим редуктором 8 и выполняет частично функции вариатора. Приводной двигатель 9 установлен на раме 24 транспортного средства и производит первоначальное раскручивание через приводной редуктор 4, кинетическое кольцо 2 и дальнейшее его дораскручивание в процессе работы системы через определенные промежутки времени. Трансмиссия 10 транспортного средства. Кожух 11.

Работа двигателя с кинетическим аккумулятором (фиг.1). В исходном положении кинетическое кольцо 2 находится в состоянии покоя, то есть не вращается. При включении приводного двигателя 9 муфта 6 соединяется с валом привода 5 и через шестерни редуктора 4 раскручивает кинетическое кольцо 2 до установленного верхнего предела угловой скорости вращения, последнее аккумулирует максимальный заряд кинетической энергии, и приводной двигатель 9 отключается. С этого момента кинетическое кольцо 2 вращается свободно от приводного двигателя и передает часть заряда кинетической энергии через редуктор 4 на вал 5 привода. Энергия производит работу, вращает вал 5 и через компенсатор 7 мощности передает усилие энергии на трансмиссию 10 транспортного средства. Через определенное время часть заряда кинетической энергии расходуется, и угловая скорость вращения кинетического кольца 2 снижается. Достигнув нижнего предела угловой скорости вращения, автоматически включается приводной двигатель 9, который дораскручивает кинетическое кольцо 2 до верхнего предела угловой скорости его вращения, кинетическое кольцо накапливает максимальный заряд кинетической энергии и приводной двигатель отключается. Далее процесс повторяется. Двигатель с кинетическим аккумулятором может быть выполнен (фиг.2) с одноступенчатым редуктором, состоящим из двух конических шестерен 25 и 26, шестерня 25 жестко соединена с кинетическим кольцом 2, муфта 6 разгона установлена на валу коробки передач 29, шестерня 26 установлена на валу 5 привода с муфтой 30, на конце вала 5 установлен компенсатор 7 мощности с механизмом заднего хода 31 и соединены с трансмиссией 10 транспортного средства. Расчетное время движения автомобиля на одном заряде энергии может составлять более двух часов, величина заряда зависит от момента инерции данного кинетического кольца 2 и скорости его вращения. На дораскручивание кинетического кольца 2 затрачивается несколько десятков секунд, и транспортное средство останавливать для этих целей не обязательно. Двигатель с кинетическим аккумулятором прост по конструкции, экологически чистый, устанавливается, предпочтительно, под кузовом, на рамы многих грузовых автомобилей и не требует конструктивных изменений рам и агрегатов, с которыми будут сочленены их механизмы и агрегаты.

Двигатель с кинетическим аккумулятором технологичен в изготовлении, может быть различной мощности и широкого применения. Расход топлива приводного двигателя по расчету составляет около 2 л в день для автомобиля типа ЗИЛ с штатным двигателем внутреннего сгорания. Кинематическая схема двигателя с кинетическим аккумулятором может быть подключена параллельно к штатной кинематической схеме трансмиссии автомобиля (фиг.2).

1. Двигатель с кинетическим аккумулятором, состоящий из привода, сочлененного с маховым агрегатом, отличающийся тем, что двигатель состоит из основания сварной конструкции, вращающегося кольца, приводного редуктора, соединительной муфты, вала привода, понижающего редуктора, приборов контроля, на основании закреплена опорная ось вращающегося кольца и опора промежуточной шестерни приводного редуктора, вращающееся кольцо установлено на опорной оси на радиально-упорных и на опорном подшипнике, размещенных в основании, с торца вращающегося кольца закреплена малая цилиндрическая шестерня приводного редуктора, приводной редуктор двухступенчатый, с парой цилиндрических и парой конических шестерен, малая цилиндрическая шестерня находится в зацеплении с промежуточной цилиндрической шестерней, установленной на подшипнике консоли основания и жестко соединена с малой конической шестерней, большая коническая шестерня приводного редуктора установлена на валу привода и находится в зацеплении с малой конической шестерней, вал привода установлен на подшипниках в гнездах основания, на одном конце вала привода установлена муфта разгонная, на другом конце вала привода установлен понижающий редуктор, при включении приводного двигателя, последний через разгонную муфту и двухступенчатый редуктор, первоначально раскручивает вращающееся кольцо до установленного верхнего предела угловой скорости вращения, накапливает кинетическую энергию, и приводной двигатель отключается, отбор мощности от вращающегося кольца производится путем рекуперации, передается на трансмиссию транспортного средства, при снижении угловой скорости вращения вращающегося кольца до установленного нижнего предела включается приводной двигатель, который дораскручивает вращающееся кольцо до верхнего предела угловой скорости вращения и отключается, далее процесс повторяется.

2. Двигатель с кинетическим аккумулятором по п.1, отличающийся тем, что он имеет механизм заднего хода, муфта разгона установлена на коробке передач, а кинематическая схема подключена параллельно штатной кинематической схеме трансмиссии автомобиля.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в автономных системах электроснабжения. .

Изобретение относится к области машиностроения. .

Изобретение относится к плавающим механическим игрушкам и может быть использовано в учебно-познавательном процессе. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в механических системах, снабженных источником энергии, например, для организации движения автономных космических аппаратов без изменения их массы.

Изобретение относится к самоходным транспортным средствам. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в приводах различных механизмов или машин. .

Изобретение относится к научно-познавательным средствам и касается средства для передвижения в среде, содержащего плавучее основание, установленные на основании подвижные элементы и механизм перемещения элементов относительно основания, включающий установленную на основании со смещением от центра стойку, на стойке закреплена пластина, на которой закреплены статором электродвигатель и вторая стойка, и электрическую контактную систему.

Изобретение относится к области гравитационных двигателей и источников энергии с маховиками. .

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в качестве буферного накопителя энергии, например, для транспортных электрифицированных систем, источников аварийного питания, источников бесперебойного питания для ветровых и солнечных электростанций.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для развития перерабатывающих заводов сельского хозяйства, а также для собственных нужд железных дорог

Маховик // 2439394
Изобретение относится к машиностроению и может использоваться в машинах, имеющих в приводе маховик

Изобретение относится к механическим движителям, предназначенным для преобразования энергии вращательного движения в энергию поступательного движения

Изобретение относится к энергетике и представляет собой вакуумную установку для преобразования механической энергии в электрическую или иную энергию для использования в промышленности, сельском хозяйстве и т.д

Изобретение относится к области электротехники, электромеханики и систем автоматического управления и может найти применение при построении замкнутых аппаратов, движение которых осуществляется без расходования реактивных масс, выбрасываемых наружу, как в ракетах, или за счет фактора трения, как это характерно для автомобилей, кораблей, вертолетов и т.д

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к инерционным приводам, использующим кинетическую энергию вращающегося маховика. Инерционный привод состоит из герметичного корпуса. В корпусе размещен маховик. Маховик через выходной вал кинематически связан через обгонную муфту с двигателем. Инерционный привод содержит кинематическую связь выходного вала с раздаточной шестерней реверса. Эта шестерня взаимодействует с двумя нормально разомкнутыми управляемыми муфтами сцепления. Эти муфты попеременно кинематически связывают выходной вал с передачей прямого хода и передачей обратного хода. Техническим результатом является создание привода, обеспечивающего передачу значительных крутящих моментов в разных направлениях вращения вала привода, и повышение надежности системы раскрутки маховика. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к инерционным установкам (двигателям) - устройствам, устанавливаемым на колесные тракторы с задним приводом вала отбора мощности, аккумулирующим механическую энергию вращения и передвижения грузов в целях преодоления кратковременных нагрузок на двигатель и трансмиссию, увеличения их эксплуатационной долговечности, снижения общего расхода топлива. Регулятор маховикового типа с изменяемым моментом инерции содержит маховик. Плоский диск-маховик с центральным крепежным отверстием содержит направляющие. На направляющих установлены подвижные дисбалансные грузы. Эти грузы поджаты возвратными винтовыми пружинами. Техническим результатом является преодоление кратковременных нагрузок на двигатель и трансмиссию трактора, увеличение их эксплуатационной долговечности, снижение общего расхода топлива за счет установки регулятора маховикового типа с изменяемым моментом инерции, простота его конструкции и изготовления, снижение количества задействованных узлов и деталей, высокая надежность, удобство в установке, обслуживании и эксплуатации. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам накопления электрической энергии с использованием кинетической энергии. Устройство накопления электрической энергии с использованием кинетической энергии содержит установленный внутри корпуса маховик кольцевой формы. Маховик неподвижно соединен с валом. Вал установлен в опоре вращения с возможностью свободного вращения в корпусе. Устройство также содержит средства преобразования. Средства преобразования выполнены с возможностью преобразования электрической энергии, подаваемой на вход устройства, в механическую энергию, накапливаемую маховиком, и преобразования механической энергии, накопленной маховиком, в электрическую энергию на выходе из устройства. Устройство выполнено симметричным относительно центральной плоскости, перпендикулярной оси вращения маховика. Диск маховика расположен в центральной плоскости. Указанные средства преобразования содержат два узла ротор/статор. Эти узлы расположены по обе стороны от диска внутри кольца. Кольцо образовано маховиком. Каждый статор неподвижно соединен с корпусом. Каждый ротор неподвижно соединен с валом. Опора вращения представляет собой по меньшей мере два опорных подшипника. Эти подшипники расположены симметрично по обе стороны от центральной плоскости и удерживают концы вала. Техническим результатом является создание усовершенствованного по сравнению с известными техническими решениями устройства накопления, в частности, характеризующегося лучшей балансировкой и учитывающего механические, магнитные и термические условия, возникающие в результате интегрированного монтажа устройства, чтобы его можно было применять на рельсовом транспорте. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к движителям транспортных средств. Движитель содержит платформу на опорной поверхности, имеющую ось, связанную с приводным шкивом, обеспечивающим движение платформы. Движитель снабжен аэродинамическими поверхностями с клапанами, взаимодействующими с окружающей средой и обеспечивающими перемещение вперед платформы. Способ перемещения транспортного средства характеризуется использованием движителя. Изобретение направлено на повышение тягового усилия. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх