RU95117519A - Способ преобразования энергии и устройство для его осуществления - Google Patents

Claims (20)

1. Способ преобразования энергии в энергоустановках и двигателях, заключающийся в том, что воздействие сил исходного вида энергии, например, воздействие сил электрических или магнитных полей, либо воздействие сил рабочего тела в газообразном или жидком состоянии, либо воздействие сил любого другого используемого в энергоустановке или двигателе вида энергии на тело или тела системы преобразования энергии, воспринимающие это воздействие, преобразуют в необходимый вид полезной энергии указанным телом или телами указанной системы, отличающийся тем, что, с целью значительного повышения удельного выхода получаемой полезной энергии и эффективности процесса преобразования энергии в целом, силовое воздействие исходной преобразуемой энергии осуществляют в направлении, направлениях или зонах применяемой системы преобразования энергии, которые соответствуют потенциально возможному образованию значительного дополнительного количества механической энергии, определяемых тем, что в этих направлении, направлениях или зонах применяемой системы преобразования энергии, место или места приложения, направление или направления сил воздействия преобразуемой энергии на тело или тела, воспринимающие это воздействие, приближаются к месту приложения и направлению или совмещаются с местом приложения и направлением вектора максимальной линейной скорости движения указанных тела или тел, например, с направлением и местом приложения максимальной линейной скорости вращающихся тела или тел системы преобразования энергии.

2. Способ преобразования энергии по пункту 1, отличающийся тем, что в процессе преобразования энергии силовое воздействие исходного вида энергии на тело или тела системы, используемой для указанного преобразования, осуществляют в резонансном режиме, который достигают путем того, что направление и период (волн) силового воздействия преобразуемой энергии приближают к направлению и периоду, или совмещают с направлением и периодом (волн механической энергии) движения тела или тел указанной системы, воспринимающих это воздействие, например, поршня и кривошипно-шатунного механизма.

3. Способ преобразования энергии по пп. 2 и 3, отличающийся тем, что в процессе преобразования энергии в качестве тела или тел указанной системы используют рабочий орган или рабочие органы энергоустановки или двигателя, воспринимающие силовое воздействие преобразуемой энергии.

4. Способ преобразования энергии по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что осуществляют преобразование силового воздействия исходного вида энергии, например, силового воздействия носителя энергии в газообразном состоянии или жидком состоянии, в механическую энергию по меньшей мере одного вращающегося рабочего органа, соединенного по меньшей мере с одним органом, воспринимающим и передающим указанное силовое воздействие указанному вращающемуся рабочему органу для его преобразования, при этом место приложения максимальных сил воздействия преобразуемой энергии и направление этих сил приближают к месту приложения и направлению или совмещают с местом приложения и направлением вектора максимальной линейной скорости указанного вращающегося рабочего органа.

5. Способ преобразования энергии по п.4, отличающийся тем, что одновременно с приближением или совмещением места или мест приложения и направления сил воздействия энергии рабочего тела в газообразном состоянии к месту или с местом приложения и направления вектора максимальной линейной скорости вращающего рабочего органа, осуществляют так же приближение или совмещение к этому месту места или мест организации процессов парообразования и/или горения, необходимых для образования энергии указанного рабочего тела, например, организуемых в микрокамерах высокого давления, располагаемых по периметру траектории движения или непосредственно на вращающемся рабочем органе.

6. Способ преобразования энергии по п.4, отличающийся тем, что преобразование одного вида энергии в другой осуществляют с обратной физической связью, например, электрической или силовой по обратимому замкнутому рабочему циклу, который достигают путем того, что механическую энергию преобразовывают в один из существующих видов энергии, например, в электрическую энергию либо энергию рабочего тела в газообразном или жидком состоянии, любым ранее известным путем, затем выполняют преобразование силы или сил воздействия образуемой при этом энергии обратно в механическую энергию по меньшей мере одного вращающегося рабочего органа путем, описанным в пп.1 - 4 с последующим повторением процессов преобразования энергии по указанному обратимому замкнутому рабочему циклу, при котором одна часть необходимого количества механической энергии направляется на повторение процесса преобразования и воспроизводство энергии, вторая часть используется на совершение полезной работы.

7. Способ преобразования энергии по пп.4 - 6, отличающийся тем, что в процессе преобразования энергии силовое воздействие исходной энергии, например, объемное, перераспределяют, концентрируют в направлении движения рабочего органа или рабочих органов системы преобразования энергии, воспринимающих и преобразующих это воздействие в полезную энергию, например, путем того, что увеличивают площадь сечения указаного рабочего органа или суммарную площадь сечения рабочих органов указанной системы в направлении их движения.

8. Способ преобразования энергии по п.6, отличающийся тем, что в процессе обратного преобразования указанных силы или сил воздействия в механическую энергию вращающегося рабочего органа, одновременно с приложением силового воздействия в указанном режиме увеличивают плечо приложения этой силы или этих сил к этому рабочему органу.

9. Способ преобразования энергии по п.7, отличающийся тем, что процесс преобразования энергии рабочего тела в газообразном состоянии в механическую энергию осуществляют в поршневом двигателе, снабженном ступенчатым рабочим цилиндром с расположенным в нем ступенчатым рабочим поршнем, соединенным с кривошипно-шатунным механизмом, путем того, что рабочее тело, созданное в меньшем рабочем объеме рабочего цилиндра, направляют в больший рабочий объем этого цилиндра со стороны, обеспечивающей перемещение поршня в направлении нижней мертвой точки.

10. Способ преобразования энергии по п.3, отличающийся тем, что резонансный режим преобразования энергии осуществляют в поршневом двигателе с кривошипно-шатунным механизмом при помощи вспомогательного поршня, расположенного в рабочем цилиндре за основным рабочим поршнем со стороны его днища, снабженного управляемым приводом, например, гидравлическим, обеспечивающим перемещение вспомогательного поршня вслед за основным вплоть до положения, при котором приложение максимальной силы силового воздействия используемого рабочего тела и его направление приближается к месту приложения вектора максимальной линейной скорости основного рабочего поршня и направлению вектора линейной скорости движения кривошипа.

11. Способ преобразования энергии по п.10, отличающийся тем, что в процессе преобразования энергии управляют режимом преобразования путем того, что в необходимом положении, заданном режимом работы двигателя, вспомогательный поршень фиксируют относительно рабочего цилиндра, например, гидравлическим замком.

12. Способ преобразования энергии по пп.4 - 11, отличающийся тем, что резонансный режим преобразования энергии в поршневом двигателе с кривошипно-шатунным механизмом осуществляют по обратимому замкнутому рабочему циклу путем того, что механическую энергию кривошипа, передаваемую через шатун и основной рабочий поршень, преобразуют в энергию газообразного рабочего тела, образуемую в процессе его сжатия в рабочем цилиндре при движении основного рабочего поршня к положению верхней мертвой точки, перемещают это рабочее тело вспомогательным поршнем, например, при помощи гидравлического привода, по ходу движения основного рабочего поршня в положение, соответствующее вводу системы (рабочее тело-основной рабочий поршень - шатун - кривошип) в резонансный режим, одновременно с перемещением рабочего тела энергию, затрачиваемую при этом, преобразовывают в механическую энергию, после чего вспомогательный поршень фиксируют относительно рабочего цилиндра, и далее энергию рабочего тела, образовавшуюся в процессе его сжатия, преобразовывают уже в процессе расширения этого тела в механическую энергию, при этом одна часть образуемой механической энергии направляется на повторение процесса преобразования и ее воспроизводство, вторая часть используется на совершение полезной работы.

13. Способ преобразования энергии по п. 12, отличающийся тем, что в процессе преобразования энергии в качестве рабочего тела между вспомогательным и основным рабочим поршнями используют пружину или блок пружин.

14. Способ преобразования энергии по пп.3 - 13, отличающийся тем, что в процессе преобразования энергии рабочее тело используют по обратимо-замкнутому рабочему циклу.

15. Энергоустановка для осуществления способа по пп.3-14, включающая систему подвода преобразуемой энергии, систему преобразования подводимой энергии в механическую энергию, содержащая по меньшей мере один вращающийся рабочий орган, отличающаяся тем, что система преобразования энергии содержит тело или тела, орган или органы, которые при помощи энергии от автономного источника или энергии, используемой в рассматриваемом устройстве, приближают место или места приложения, направление или направления сил воздействия преобразуемой энергии, в том числе максимальных на рабочий или рабочие органы, воспринимающие это воздействие, к месту приложения и направлению вектора максимальной линейной скорости указанного вращающегося рабочего органа, преобразующего указанное воздействие в указанную механическую энергию, или, которые путем приближения направления и периода воздействия сил преобразуемой энергии к направлению и периоду движения рабочего или рабочих органов системы преобразования энергии, воспринимающих и преобразующих это воздействие в механическую энергию, вводят в резонансный режим указанное воздействие сил с указанным движением рабочего органа или рабочих органов указанной системы.

16. Энергоустановка по п.15, отличающаяся тем, что она включает ступенчатый рабочий цилиндр с расположенным в нем ступенчатым поршнем, соединенным с кривошипно-шатунном механизмом, систему всасывания воздуха, систему подачи топлива и/или воды в жидком или парообразном состоянии и систему выпуска отработанной среды, при этом система подачи топлива и/или воды и система всасывания воздуха соединены с верхней частью ступени рабочего цилиндра с меньшим диаметром, кроме этого, эта часть соединена посредством по меньшей мере одного канала, снабженного по меньшей мере одним клапаном подачи рабочего тела в ступень цилиндра с большим диаметром, с верхней частью ступени цилиндра с большим диаметром, которая в свою очередь по меньшей мере через один выпускной клапан соединена с системой выпуска отработанной среды.

17. Энергоустановка по п. 15, отличающаяся тем, что она включает по меньшей мере один рабочий цилиндр с расположенными в нем основным рабочим поршнем, соединенным с кривошипно-шатунным механизмом, и вспомогательным поршнем, выполняющим роль органа, приближающего место приложения, направление сил воздействия преобразуемой энергии на рабочий орган (основной рабочий поршень), воспринимающий это воздействие, к месту приложения и направлению или совмещающие с местом приложения и направлением вектора максимальной линейной скорости движения указанного вращающегося органа (кривошипа), расположенным в рабочем цилиндре за основным поршнем со стороны его днища, управляемый привод перемещения вспомогательного поршня, например, гидравлический, систему фиксирования вспомогательного поршня в заданном положении, систему разового или циклического подвода рабочего тела в пространство между основным и вспомогательным рабочими поршнями.

18. Энергоустановка по п.15, отличающаяся тем, что органы, приближающие место или места приложения, направление или направления сил воздействия преобразуемой энергии на рабочий орган или рабочие органы, воспринимающие это воздействие, к месту приложения и направлению вектора максимальной линейной скорости движения указанного вращающегося органа, расположены по периметру траектории движения или непосредственно на этом вращающемся рабочем органе.

19. Энергоустановка по п.18, отличающаяся тем, что органы, приближающие место или места приложения, направление или направления сил воздействия преобразуемой энергии на рабочий орган или рабочие органы, воспринимающие это воздействие, к месту приложения и направлению вектора максимальной линейной скорости движения вращающегося органа, выполнены в виде микрокамер парообразования и/или горения, например, с давлением более 100 кг/см².

20. Энергоустановка по п.18, отличающаяся тем, что в ней вращающийся рабочий орган выполнен в виде реактивного колеса, внутри которого расположены каналы для центробежного перемещения и/или сжатия рабочего тела, например в жидком или газообразном состоянии, которые в конце могут переходить в рабочие элементы, служащие органами или соединены с органами, приближающими место или места приложения, направление или направления сил воздействия преобразуемой энергии на рабочий орган или рабочие органы, воспринимающие это воздействие, к месту приложения и направлению вектора максимальной линейной скорости движения указанного вращающегося органа, например, каналы соединены с реактивными соплами или насадками, реакция истечения струй из которых приближается к касательной к окружности колеса, по оси которого расположена полость, например, цилиндрическая, через эту полость рабочее тело подается и распределяется по указанным каналам, например, от масляной гидравлической системы, под давлением, задаваемым режимом работы установки, например, под давлением более 100 кг/см².