Гравитационный двигатель в.с.григорчука

Гравитационный двигатель в.с.григорчука

Реферат

 

Использование: в энергетике. Сущность изобретения: преобразователь энергии выполнен в виде двух составных, параллельных друг другу валов 19, 20, механически соединенных с валом 5 двигателя и имеющих произвольное количество пар рабочих колес 38 - 45, одинаковых по конструкции, каждое из которых содержит ступицу с диском и ободом, по периметру которого размещены направляющие, внутрь которых вставлены грузы, кинематически соединенные со штоками гидроцилиндров, размещенных в прорезях диска и прикрепленных к ступице рабочего колеса. Количество грузов на рабочем колесе 38 - 45 - четное. Внутренние полости гидроцилиндров гидравлически соединены с гидрораспределительным устройством, размещенным внутри валов и опорных подшипников, и гидросистемой, имеющей насос, кинематически связанный с электродвигателями, подключенными к аккумуляторным батареям. Один из параллельных валов соединен через повышающий редуктор с генератором постоянного тока, электрически связанным с аккумуляторными батареями. 4 з. п. ф-лы, 17 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение в качестве силовой установки на железнодорожном транспорте, на передвижных и стационарных электростанциях.

Известен тепловой двигатель, содержащий два зубчатых колеса, одно из которых погружено в воду, а другое размещено над ним в воздухе, соединенных между собой цепью из гибких сосудов, заполненных легкокипящей жидкостью [1] (журнал "Юный техник", N 11, 1989, с.70-71).

Недостатками известного теплового двигателя являются небольшая мощность, малая скорость вращения, низкий КПД.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией двигателя, а также низкой скоростью теплопередачи от нагревателя к рабочему телу и от него к холодильнику.

Известен также гравитационный двигатель [2] содержащий преобразователь энергии в форме рабочего колеса, закрепленного на оси и имеющего по периметру полукруглые лопатки, причем рабочее колесо через узел отбора мощности кинематически связан с механизмом возбуждения, выполненным в форме элеваторного подъемника, представляющего собой внутреннее неподвижное колесо и наружное подвижное колесо с внутренними лопатками, охватывающее первое, ось вращения которого параллельна оси рабочего колеса и расположена на некотором расстоянии от нее, причем плоскость вращения колеса элеваторного подъемника, имеющего в нижней и верхней частях соответственно съемную и подающую лопатки, лежит в плоскости вращения рабочего колеса. Кроме того, оба колеса имеют одинаковый диаметр, а в качестве рабочего тела использованы шарики-грузики. Известный гравитационный двигатель [2] как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому полезному результату, принят за прототип.

Его недостатками являются небольшая мощность, сложность запуска, невозможность регулирования частоты вращения вала двигателя, очень ограниченная область применения, низкий КПД. Указанные недостатки обусловлены конструкцией двигателя (за время рабочего хода три шара-грузика, падая с высоты, должны поднять три других шара-грузика на ту же высоту).

Целью изобретения является повышение эксплуатационных качеств гравитационного двигателя.

Это обеспечивается тем, что преобразователь энергии, механизм возбуждения и узел отбора мощности заменены преобразователем энергии, выполненным в форме нескольких пар рабочих колес, закрепленных на двух параллельных друг другу валах, которые посредством системы шестерен соединены с валом двигателя, причем каждое рабочее колесо имеет радиальные прорези, в которых размещены гидроцилиндры механически соединенные со ступицей колеса, а штоками с грузиками, установленными внутри направляющих, механизмом возбуждения, выполненным в форме гидравлической системы, содержащей масляный бак, масляный насос, имеющий групповой привод от электродвигателей, электрически подключенных к аккумуляторным батареям, гидрораспределители, соединенные гидравлически между собой, а также с гидроцилиндрами и размещенные в опорах валов, узлом отбора мощности, выполненным в форме повышающего редуктора, входной вал которого механически соединен с одним из рабочих валов двигателя, выходной вал механически соединен с генератором электрической энергии, который через реле-регулятор и реле обратного тока электрически подключен к аккумуляторным батареям.

На фиг.1 изображен общий вид гравитационного двигателя; на фиг.2 гравитационный двигатель, вид спереди; на фиг.3 то же, вид сверху (в разрезе); на фиг.4 то же, вид спереди (в разрезе); на фиг.5 общий вид рабочего колеса; на фиг. 6 то же, вид сбоку; на фиг.7 общий вид вала рабочего колеса, установленного на подшипниках; на фиг.8 разрез А-А на фиг.7; на фиг.9 разрез Б-Б на фиг. 7; на фиг.10 общий вид гидроцилиндра и грузика; на фиг.11 грузик, вид сбоку; на фиг.12 гидравлическая схема гравитационного двигателя; на фиг.13 схема соединения валов рабочих колес; на фиг. 14 схема группового привода масляного насоса двигателя; на фиг.15 диаграмма работы рабочего колеса; на фиг; 16 схема регулятора гравитационного двигателя; на фиг.17 схема принципа действия гравитационного двигателя.

Гравитационный двигатель содержит раму 1, на которой установлен картер 2, закрытый сверху крышкой 3. Через передний подшипник 4 пропущен вал 5 двигателя, имеющий на заднем конце ведомый барабан 6 в форме стакана с внутренними и наружными зубьями, входящий в зацепление с шестернями 7 и 8, расположенными на передних концах промежуточных валов 9 и 10; установленных на подшипниках 11 14, а на задних концах этих валов установлены шестерни 15 и 16, входящие в зацепление с ведущими шестернями 17 и 18 рабочих валов 19 и 20, укрепленных в подшипниках 21 24, имеющих стойки, прикрепленные к картеру двигателя. Через задний подшипник 25 пропущен вал 26, который соединительными муфтами 27 и 28 механически связан с масляным насосом 29 и выходным валом редуктора группового привода 30, входные валы которого посредством соединительных муфт 31 соединены с валами электродвигателей 32, 33, 34. На картере гравитационного двигателя закреплен щит управления 35, на который вынесены все контрольные приборы, включатели, контрольные (сигнальные) лампы и расположены передние 36 и боковые 37 крышки смотровых люков. Два рабочих вала, размещенных параллельно друг другу, имеют рабочие колеса 38 45, и каждый из них состоит из нескольких отдельных валов 46, имеющих на концах шлицы, на которых закреплены полумуфты 47 и 48, имеющие штыри 49. Каждый отдельный вал установлен на двух дополнительных опорных подшипниках 50 и 51. В средней части каждый отдельный вал имеет выполненное как одно целое с ним рабочее колесо, содержащее ступицу 52, обод 53 и диск 54. На ободе расположены десять квадратных или круглых направляющих 55, в которые вставлены грузики 56 65, которые шарнирно соединены со штоками силовых гидроцилиндров 66 75, корпуса которых шарнирно соединены со ступицей рабочего колеса и расположены в прорезях 76 диска колеса. Каждый силовой гидроцилиндр содержит корпус в форме стакана, закрытый крышкой 77, через отверстие которой пропущен шток 78, соединенный с поршнем 79, установленным внутри корпуса силового гидроцилиндра. Внутренние полости гидроцилиндров посредством гибких трубопроводов 80 и 81 через впускные штуцеры 82, выпускные штуцеры 83, горизонтальные 84 и вертикальные каналы 85 внутри валов, проточки 86 и 87, вертикальные каналы 88 и 89 в опорных подшипниках, корпуса которых 90 и 91 выполнены заодно с вертикальными стойками 92 и 93, штуцеры 94 97 подключены к гидравлической системе гравитационного двигателя, имеющей масляный бак 98, напорную 99 и сливную магистрали. К корпусу каждого опорного подшипника привернуты болтами крышки 101 и 102, которые удерживают уплотнительные сальники 103 и 104. Кроме того, гидравлическая система имеет краны остановки двигателя 105 и 106, а также краны запуска двигателя 107 и 108. Последние соединены с напорной и сливной магистралями и через штуцеры 109 и 110, горизонтальные каналы 111 и 112 подключены к проточкам 113 и 114, сделанным в корпусах опорных дополнительных подшипников. Все отдельные валы соединены между собой в одно целое посредством упругого и прочного диска 115 с отверстиями, расположенного между двумя полумуфтами. Электродвигатели электрически соединены с аккумуляторными батареями 116, соединенными между собой последовательно, а в группах параллельно, которые через реле-регулятор 117 и реле обратного тока 118 подключены к генератору электрического тока 119, механически соединенного с одним из рабочих валов двигателя через повышающий редуктор 120. Регулятор частоты оборотов двигателя 121 содержит конус 122, соединенный с одним из рабочих валов и имеющий пазы 123, в которые вставлены шарики 124, контактирующие с диском 125, установленным на стержне 126, соединенным с подвижной частью электрического регулятора (потенциометра) 127, включенного в цепь электродвигателей. На торцевой части стержня закреплена чашка 128, в которую входит передний конец пружины 129, задний конец которой укреплен в стакане 130, установленном с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости и взаимодействующего с ручкой 131 регулятора. Система смазки, как у всех двигателей, состоит из известных узлов и деталей (не показана).

Гравитационный двигатель работает следующим образом.

В исходном положении штоки 78 гидроцилиндров 66 75 втянуты внутрь корпусов и грузики 56 65 располагаются внутри направляющих 55 так, как показано на фиг. 5. Силы, действующие на плечи l и l₁, l₂ и l₃ рабочих колес 38 45, равны. Раз силы гравитации, действующие по обе стороны от оси вращения колес равны, то и моменты инерции, действующие на плечи рабочих колес, тоже равны. Валы 19 и 20 и вал двигателя 5 неподвижны. В этом случае валы электродвигателей 32, 33, 34 неподвижны, гидравлическая система не работает, а краны 105 и 106 закрыты. Для запуска двигателя необходимо включить соответствующими включателями на щите управления 35 электродвигатели 32,33,34. Валы электродвигателей 32 и 34 станут вращаться в одну сторону, а вал электродвигателя 33 в противоположную и через редуктор группового привода 30 соединительные муфты 27, 28 приведут в движение масляный насос 29, который станет подавать масло из бака 98 в напорную магистраль 99. Поворотом ручки (не показана) открываются краны запуска 107 и 108. Затем открываются краны 105 и 106. Масло через краны 107, 108, штуцеры 110, горизонтальные каналы 112, проточки 114 дополнительных опорных подшипников 50 и 51, далее через вертикальные каналы 85, горизонтальные каналы 84 внутри валов, штуцеры 82 и гибкие шланги 80 поступает в одну из полостей гидроцилиндров 68,69,70 рабочего вала 20 и гидроцилиндров 72,73.74 рабочего вала 19, если рабочие колеса находятся в положении, показанном на фиг. 5, или это могут быть другие гидроцилиндры, занявшие эти положения. При этом из другой полости этих гидроцилиндров масло будет удаляться насосом 29 в масляный бак 98 через гибкие шланги 81, штуцеры 83, вертикальные 85 и горизонтальные 84 каналы, проточки 111, штуцеры 109 и сливную магистраль 100. Поршни 79 через штоки 78 выдвинут грузики 58 64 у всех рабочих колес 38 45 из направляющих 55. В результате этого изменятся моменты инерции колес из-за того, что плечи l и l₁, l₂ и l₃ станут не равны. Воздействие гравитационных сил на плечи l и l₃ станет больше, чем воздействие этих сил на плечи l₁ и l₂. Вследствие этого возникнет вращающийся момент, который заставит рабочие колеса 38 41 рабочего вала 19 и рабочие колеса 42 45 рабочего вала 20 вращаться в противоположные стороны (на фиг.17 показано сплошными стрелками). Вращаясь в противоположные стороны, ведущие шестерни 17 и 18 приводят в движение шестерни 15 и 16, а вместе с ними промежуточные валы 9 и 10, шестерни 7 и 8, зубчатый барабан 6 и вал двигателя 5. Как только вал двигателя 5 станет устойчиво вращаться, краны запуска 107 и 108 отключаются. При работе масляного насоса и открытых кранов 105 и 106 масло по напорной магистрали 99 поступает также к штуцерам 95 и отводится в сливную магистраль 100 от штуцеров 94. В результате этого при достижении каким-либо грузиком верхнего вертикального положения соответствующие вертикальные каналы 85 совмещаются с проточками 86 и масло начинает поступать в одну из полостей данного гидроцилиндра, а из другой полости удаляться. Шток выходит из гидроцилиндра и выдвигает из направляющей соответствующий грузик (фиг. 17, показано пунктирными стрелками). Выдвижение грузика происходит за время поворота гидроцилиндра 0 36^о (на фиг.15 закрашено чеpным). Далее, поворачиваясь на угол 36-180^о, каждый гидроцилиндр отключается от гидравлической системы (вертикальные каналы 85 выходят из соприкосновения с проточками 86), а грузик остается в выдвинутом положении и совершает рабочий ход (на фиг.15 заштриховано). Достигнув нижнего вертикального положения, соответствующего 180^о, грузик начинает втягиваться внутрь направляющей 55. Вертикальные каналы 85 совмещаются с проточками 87 и масло через штуцер 97 нагнетается в одну из полостей гидроцилиндра, а из другой полости через штуцер 96 удаляется (на фиг.17 показано пунктирной стрелкой).

Таким образом, при работе масляного насоса 29 и вращении рабочих колес, в верхней части каждого из них происходит выдвижение грузиков из направляющих, а в нижней части втягивание грузиков внутрь направляющих. Этим обеспечивается разность сил, действующих по разные стороны от оси вращения колес. Втягивание грузиков происходит при повороте рабочего колеса от точки, соответствующей 180^о, до точки, соответствующей 216^о (на фиг.15 обозначено клетками). Незаштрихованная зона от точки, соответствующей 216^о, до точки 360^о является зоной холостого хода. Диаграмма, представленная на фиг.15, относится к рабочим колесам 42 45 (фиг.4) вала 20. Для рабочих колес 38 41 вала 19 указанная диаграмма должна быть развернута в вертикальной плоскости на 180^о. Часть энергии с рабочего вала 20 поступает на вращение генератора постоянного тока 119, который приводится в движение через повышающий редуктор 120 так как частота вращения рабочего вала 20 недостаточная. Вырабатываемый генератором электрический ток через реле-регулятор 117 поступает на реле обратного тока 118, которое подключает аккумуляторные батареи 116 к цепи генератора 119, когда напряжение на клеммах аккумуляторных батарей меньше напряжения генератора, и наоборот. Ток от аккумуляторных батарей через регулятор 127 поступает на электродвигатели 32,33,34, приводя их во вращение. Во время работы гравитационного двигателя частота вращения вала 5 может произвольно меняться. Обороты вала 5 поддерживаются автоматически пружиной 129 центробежного регулятора. Постоянство оборотов осуществляется увеличением или уменьшением силы действия пружины и устанавливается перемещением в ту или иную сторону ручки 131. Центробежный регулятор 121 механически связан с рабочим валом 19 и при увеличении частоты вращения последнего вместе с ним увеличивается частота вращения конуса 122. Под действием центробежной силы шарики 124 перемещаются в пазах 123 и нажимают на диск 125, перемещая его вправо. Вместе с диском перемещается стержень 126 с закрепленной на нем подвижной частью регулятора 127. Сопротивление в цепи электродвигателей 32,33,34 увеличивается и частота вращения валов этих электродвигателей уменьшается. Вследствие этого уменьшается производительность масляного насоса 29, грузики выдвигаются из направляющих на меньшее расстояние за тот же промежуток времени, уменьшается разность сил, действующая на плечи l, l₁ и l₂, l₃ рабочих колес и частота вращения вала двигателя 5 уменьшается. При уменьшении частоты вращения вала двигателя уменьшается центробежная сила, действующая на шарики 124. Они перемещаются в пазах 123 влево ближе к центру вращения. Пружина 129 перемещает стержень 126 влево, передвигая в ту же сторону подвижную часть регулятора 127. Сопротивление в цепи электродвигателей 32, 33,34 уменьшается и частота вращения валов этих электродвигателей увеличивается, что ведет к повышению производительности масляного насоса 29. Грузики станут выдвигаться из направляющих быстрее и на большее расстояние за один и тот же промежуток времени. Разность сил, действующая на плечи рабочих колес, увеличивается и вал двигателя вращается быстрее. Для остановки двигателя необходимо закрыть краны 105 и 106. В этом случае масло в гидроцилиндры будет подаваться таким образом, что все грузики окажутся втянутыми внутрь направляющих (фиг. 5) и рабочие колеса остановятся. После этого на щите управления 35 отключаются электродвигатели 32,33,34 привода масляного насоса 29.

Положительный эффект изобретения обеспечивает более высокий КПД, большую мощность, простоту запуска и остановки двигателя.

Формула изобретения

1. Гравитационный двигатель, содержащий преобразователь энергии, механизмы возбуждения и отбора мощности, отличающийся тем, что преобразователь энергии выполнен в форме двух составных параллельных друг другу валов, установленных на подшипниках, на которых закреплено несколько пар рабочих колес, причем параллельные валы посредством системы шестерен соединены с валом двигателя.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что рабочие колеса одинаковы по конструкции и каждое из них представляет собой диск со ступицей, имеющий радиальные пазы, в которые вставлены гидроцилиндры, корпуса которых соединены со ступицей, а штоки соединены с грузовиками, установленными внутри направляющих с возможностью перемещения в них, которые приварены к внешней части диска.

3. Двигатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что механизм возбуждения представляет собой гидравлическую систему, содержащую масляный бак, масляный насос, имеющий групповой привод от электродвигателей, электрически подключенных к аккумуляторным батареям, механизмы распределения, размещенные в опорных подшипниках, причем все перечисленные узлы и гидроцилиндры преобразователя энергии гидравлически соединены между собой трубопроводами.

4. Двигатель по пп.1 3, отличающийся тем, что узел отбора мощности выполнен в форме генератора электрического тока, кинематически соединенного через повышающий редуктор с одним из валов преобразователя энергии и электрически соединенного с аккумуляторными батареями.

5. Двигатель по пп.1 4, отличающийся тем, что регулятор частоты вращения вала двигателя выполнен в форме центробежного механизма и механически соединен с одним из валов преобразователя энергии и реостатом, электрически подключенным в цепь электродвигателей привода масляного насоса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17