Конструкция двигателя предназначенного для преобразования разницы давлений существующих в жидкости по высоте в данном случае передаточного механизма, предполагаемое название двигателя: “двигатель разницы давлений “.
Конструкция гидравлического двигателя разницы давлений:
Заявляемый двигатель иллюстрируется на фиг.3(вид сбоку) и фиг.4(вид с торца). Он включает в себя сам передаточный механизм, а так же обозначенные цифрами следующие элементы конструкции:
- обтекатель цилиндров
- перепускной коллектор
- заглушка обтекателя
- заглушка крепление
- реечный редуктор
Входящий в конструкцию передаточного механизма, но в отношении которого нужно сделать следующее пояснение: все редукторы должны иметь две автоматически переключающиеся передачи, которые должны обеспечить прямой и обратный ход поршня при движении передаточного механизма по окружности, кроме этого в конструкции всех редукторов должен быть предусмотрен дифференциал, для согласования скоростей движения поршней в цилиндрах со скоростью вращения передаточного механизма.
Применение двигателя может иметь два различных решения: в первом случае двигатель погружен в жидкость, тогда в перепускном коллекторе находится воздух при атмосферном давлении, или двигатель работает на воздухе и тогда в перепускном коллекторе находится жидкость. При этом конструкция двигателя остается без изменений, в данном случае будет рассматриваться первый вариант т.е. двигатель работает погруженным в жидкость.
Конструктивно двигатель устроен следующим образом: на валу передаточного механизма неподвижно закреплен перепускной коллектор(2), который герметично соединяет между собой цилиндры передаточного механизма. Количество цилиндров должно быть максимально возможным, наиболее лучшим будет применение цилиндров имеющих форму профиля близкую к усеченному со стороны крепления сегмента. В этом случае цилиндры будут сами исполнять предназначение обтекателя. Объединяющий обтекатель(1) нужен при применении цилиндров круглой или иной формы, он имеет форму полого цилиндра объединяя внутреннюю и внешнюю окружности поверхностей цилиндров передаточного механизма. Внутри обтекателя на валу расположены заглушка(3) и заглушка-крепление(4) создающие внутри обтекателя воздушную пробку, Назначение воздушной пробки и обтекателя будет приведено в конце текста.
Работает предложенный двигатель следующим образом:
Работа двигателя будет рассмотрена на примере движения одного поршня в цилиндре передаточного механизма. Движение начинается с точки окружности лежащей на половине высоты передаточного механизма. В этот момент поршень должен находится в крайне левом положении в цилиндре в соответствии с фиг.3, При этом положении цилиндр заполнен воздухом. Под воздействием давления поршень приходит в движение и вытесняет из цилиндра воздушную пробку, сам передаточный механизм при этом начинает вращаться. Длина цилиндра должна соответствовать с учетом передаточных чисел передач повороту передаточного механизма на 180°, но в данном двигателе первый полуоборот происходит только через нижнюю часть окружности вращения. После того как механизм совершит половину оборота в реечном редукторе(5) происходит переключение хода поршня на обратный. При этом передаточный механизм продолжает вращение в прежнем направлении, а поршень под действием передач передаточного механизма совершает обратное движение вытесняя жидкость из цилиндра. Вращение передаточного механизма в момент обратного хода поршня в цилиндре происходит за счет работы расположенного напротив по окружности в конструкции механизма, поршня в соответственно противоположном цилиндре. После того как передаточный механизм совершит полный поворот, поршень возвращается в исходное положение в реечном редукторе(5) происходит еще одно переключение, но уже с обратного хода на прямой ход, и далее цикл движения повторяется. Мощность предложенного двигателя пропорциональна разнице давлений действующих на поршень в нижней и в верхней половинах окружности вращения передаточного механизма. Но на цилиндры, ввиду того что в них находятся воздушные пробки, будут действовать выталкивающие силы. Линейный расчет действия активных крутящих моментов создаваемых давлением жидкости на поршни в цилиндрах и реактивных моментов создаваемых действием воздушных пробок в поршнях дает их примерное равенство. Для создания неравенства крутящих моментов необходимое для движения передаточного механизма и предназначены обтекатель цилиндров и воздушная пробка на валу передаточного механизма. Обтекатель цилиндров объединяет действие отдельных воздушных пробок в единую силу, а воздушная пробка изменяет длину радиуса вектора действия этой силы. Так для двигателя с формой цилиндров в виде усеченного сегментов расположенных на расстоянии равном половине радиуса передаточного механизма и имеющих такую же высоту, применение воздушной пробки длиной 0,62 длины поршня увеличивает величину выталкивающей силы на одну восьмую часть и вдвое сокращает величину радиуса вектора действия этой силы. Тем самым достигается необходимое для движения передаточного механизма неравенство крутящих моментов. В данном случае обтекатель цилиндров не нужен. Дополнительное назначение обтекателя: он сглаживает сопротивление жидкости при круглой или иной форме цилиндров. Непременное требование к конструкции обтекателя: его плотность должна быть либо равна, либо выше плотности применяемой жидкости, то есть обтекатель не должен создавать дополнительную выталкивающую силу. Длина воздушной пробки рассчитывается отдельно для каждой конструкции в зависимости от формы цилиндров.
Рабочие параметры данного двигателя можно оценить на примере уже упомянутого двигателя с формой цилиндров в виде усеченного сегмента. Как уже было высказано что применение воздушной пробки увеличивает действие силы на одну восьмую часть и сокращает радиус вектора действия этой силы вдвое, что примерно соответствует тому что действие активных крутящих моментов будет превышать действие реактивных моментов на 45%. Расчет потерь в конструкции двигателя будет несколько меньше по сравнению с двигателем внешнего давления. Принимая приблизительно их равными 15% от общей мощности, получаем что КПД данного двигателя будет составлять порядка 30% от разницы действия давлений жидкости на поршни в нижней и верхней полуокружностей передаточного механизма. Несмотря на достаточную приблизительность этих расчетов, на основании конструкции данного двигателя можно будет создавать автономные источники механической и соответственно электрической энергии.
Приведённое выше доказательство работоспособности спроектированного мной двигателя разницы давлений в жидкости, как и доказательство приведённое в разделе формула движения достаточно сложные, и требуют определённой специальной подготовки. Особенно сложными для понимания они оказались для экспертов ФИПС(федеральный институт промышленной собственности). Эти эксперты спроектированный мной двигатель обозвали «вечным двигателем» и при помощи нелепых, а зачастую ошибочных утверждений пытаются меня в этом убедить. Они почему-то считают что мой двигатель противоречит закону Архимеда. Для меня это совсем непонятно, ведь Архимед рассматривал действие на тело выталкивающей силы, в то время приведённые мной доказательства основаны на рассмотрении действия крутящих моментов создаваемых выталкивающей силой действующей на гидроцилиндр, и давлением жидкости действующей на поршень внутри этого гидроцилиндра. Удивительно, но у меня сложилось такое мнение что эти эксперты не понимают разницы между действием силы и действием крутящего момента создаваемого этой силой. Видимо пробелы в образовании не позволяют им понять простую истину: действие силы на тело и действие крутящего момента создаваемого этой силой, это два разных физических явления, и они рассчитываются при помощи совершенно различных методик.
Но в силу этих обстоятельств при проверке проекта я неожиданно для себя обнаружил, что совершенно позабыл и не использовал в своих расчётах формулу Виллиса для расчёта планетарной передачи. Согласно произведенных расчетов с учётом формулы Виллиса выяснилось следующее: в силу того что сателлит при движении по эпициклу совершает на один оборот меньше передаточного числа, величина крутящего момента создаваемого давлением жидкости всегда, для данного передаточного механизма, будет больше чем величина крутящего момента создаваемого выталкивающей силой. Более подробно это разобрано в разделе формула Виллиса.