электромобиль

Формула изобретения

Электромобиль, содержащий несущий кузов, ходовую часть с элементами подвески, управляемыми и ведущими колесами, отсек тяговых батарей, тяговые батареи, механизмы управления, отличающийся тем, что в моторном отделении размещен атмосферный ионный двигатель, содержащий круглый цилиндрический корпус, имеющий впускную полость, которая через воздушный фильтр соединена с атмосферой, внутрь которого вставлен ротор в форме цилиндрического тела вращения, выполненного заодно с валом, пропущенным в отверстие передней крышки, второй конец которого закреплен в подшипнике задней крышки корпуса, причем ротор имеет радиальные пазы, в которые вставлены подпружиненные лопасти, продольная ось которого смещена вниз относительно продольной оси круглого цилиндрического корпуса таким образом, что наружная поверхность ротора контактирует с внутренней поверхностью круглого цилиндрического корпуса, кроме того, выпускная полость атмосферного ионного двигателя выполнена как одно целое с корпусами нескольких электрических ионных насосов, одинаковых по конструкции, оканчивающихся общей выпускной трубой, причем каждый из них содержит ионизатор атмосферного воздуха, ускоряющее устройство и нейтрализатор, которые посредством коммутирующего устройства подключены к тяговым батареям, представляющим собой ядерно-изотопные батареи, размещенные в отсеке тяговых батарей, каждая из которых представляет собой металлический корпус, из которого выкачан воздух, а внутри установлен эмиттер с изолированным от корпуса выводом, выполненным из металла, содержащего радиоактивные изотопы или эмиссии, причем рабочим телом вышеуказанного двигателя является атмосферный воздух, кроме того, вал атмосферного ионного двигателя соединен с ведущим валом насоса гидропередачи, выполненным заодно со шнеком, установленным в корпусе, закрытым передней и задней крышками и имеющим впускной штуцер, соединенный трубопроводом с масляным баком, и выпускной штуцер, соединенный трубопроводами с масляным баком и гидромотором через золотниковый переключатель, обеспечивающий передний и задний ход, а также отключение гидромотора, причем вал гидромотора посредством карданного вала связан с ведущим мостом электромобиля.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к области электротранспорта и может найти применение в качестве электромобиля.

В настоящее время в связи с увеличивающимися трудностями получения энергоресурсов и борьбой за экологическую чистоту окружающей среды намечается тенденция по переходу на энергосберегающие технологии, созданию экологически чистых транспортных средств, энергосберегающих двигателей и новых источников тока. Данный электромобиль - один из вариантов экологически чистого транспортного средства.

Известен электрокар, содержащий раму, ходовую часть с моторными и управляемыми колесами, площадку водителя, грузовую платформу, отсек аккумуляторных батарей, механизмы управления. Грузоподъемность 5 т, скорость движения 15-20 км/час, запас хода в пределах заводской территории (Политехнический словарь, изд. 2, гл. ред. акад. А.Ю.Ишлинский, Советская энциклопедия, М., 1980, с.612-613).

Недостатками известного электрокара являются: небольшое расстояние перемещения груза, малая скорость движения, большой расход электроэнергии, частые зарядки аккумуляторных батарей, большой собственный вес.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией электрокара.

Известен такие электромобиль японской фирмы "Ниссан", содержащий несущий кузов, ходовую часть с элементами подвески, управляемыми и ведущими колесами, отсек аккумуляторных батарей с тяговыми аккумуляторами, тяговые электродвигатели с колесными редукторами, механизмы управления. Масса 3,5 т, грузоподъемность 1 т, мощность электродвигателей 27 кВт, скорость движения 85 км/час, запас хода при движении со скоростью 40 км/час 220 км (там же, с.614, рисунок на с.616).

Известный электромобиль, как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому полезному результату, принят за прототип.

Недостатки известного электромобиля, принятого за прототип, те же.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией электромобиля.

Целью настоящего изобретения является повышение технических и эксплуатационных характеристик электромобиля.

Указанная цель согласно изобретению обеспечивается тем, что тяговые аккумуляторы и тяговые электродвигатели с колесными редукторами заменены атмосферным ионным двигателем, содержащим круглый цилиндрический корпус, имеющий впускную полость, которая через воздушный фильтр соединена с атмосферой, закрытый передней и задней крышками, внутрь которого вставлен ротор в форме цилиндрического тела вращения, выполненного за одно с валом, пропущенным в отверстие передней крышки, второй конец которого закреплен в подшипнике задней крышки корпуса, причем ротор имеет радиальные пазы, в которые вставлены подпружиненные лопасти, продольная ось которого смещена вниз относительно продольной оси круглого цилиндрического корпуса таким образом, что наружная поверхность ротора контактирует с внутренней поверхностью круглого цилиндрического корпуса, кроме того, выпускная полость атмосферного ионного двигателя выполнена как одно целое с корпусами нескольких электрических ионных насосов, одинаковых по конструкции, оканчивающихся общей выпускной трубой, причем каждый из них содержит ионизатор атмосферного воздуха, ускоряющее устройство и нейтрализатор, тяговыми батареями, подключенными к электрическим ионным насосам посредством коммутирующего устройства, представляющим собой ядерно-изотопные батареи, размещенные в отсеке тяговых батарей, каждая из которых представляет собой металлический корпус, из которого выкачан воздух, а внутри установлен эмиттер с изолированным от корпуса выводом, выполненным из металла, содержащего соли радиоактивного изотопа или эмиссии, причем рабочим телом двигателя является атмосферный воздух, гидропередачей, имеющей шнековый гидронасос, вал которого соединен с валом атмосферного ионного двигателя, гидромотор, вал которого соединен с карданным валом ведущего моста электромобиля, масляный бак и золотниковый переключатель, обеспечивающий передний и задний ход, а также отключение гидромотора, причем все они соединены между собой трубопроводами.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фигуре 1 изображен общий вид электромобиля, на фигуре 2 - схема силовой передачи, на фигуре 3 - общий вид атмосферного ионного двигателя, на фигуре 4 - вид на атмосферный ионный двигатель спереди, на фигуре 5 - вид на атмосферный ионный двигатель сверху, на фигуре 6 - устройство воздушного фильтра, на фигуре 7 - устройство атмосферного ионного двигателя с поперечным разрезом, на фигуре 8 - схема принципа действия атмосферного ионного двигателя, на фигуре 9 - схема гидропередачи электромобиля, на фигуре 10 - устройство ядерно-изотопной батареи.

Электромобиль содержит несущий кузов 1, ходовую часть с элементами подвески, управляемыми 2 и ведущими 3 колесами, моторное 4 и багажное 5 отделения, а под задним сиденьем расположен отсек тяговых батарей. В моторном отделении установлен атмосферный ионный двигатель 6, содержащий круглый цилиндрический корпус 7, закрытый передней 8 и задней 9 крышками, имеющий впускную полость 10, закрытую боковой крышкой 11, соединенной с впускной трубой 12, на которой закреплен воздушный фильтр 13. Воздушный фильтр содержит корпус 14, соединенный в верхней части с крышкой 15, приподнятой над корпусом с образованием впускных окон 16. Внутри корпус разделен перегородкой 17 на две части, сообщающиеся друг с другом внизу. В нижней части к перегородке прикреплен ультразвуковой излучатель 18, электрически соединенный с ультразвуковым генератором 19 и источником тока. Нижняя часть корпуса закрыта съемной крышкой 20. Внутрь круглого цилиндрического корпуса вставлен ротор 21 в форме цилиндрического тела вращения, выполненного заодно с валом 22, имеющим радиальные пазы, в которые вставлены пустотелые лопасти 23 с установленными внутри пружинами 24. Продольная ось ротора смещена относительно продольной оси круглого цилиндрического корпуса так, что наружная поверхность ротора контактирует с внутренней поверхностью круглого цилиндрического корпуса. Выпускная полость 25 атмосферного ионного двигателя выполнена как одно целое с корпусами 26 нескольких, одинаковых по конструкции, электрических ионных насосов, закрытых крышками 27, соединенными с общей выпускной трубой 28. (Об ионных двигателях, используемых в качестве ионных насосов, см. Н.Н.Боброва, Э.Ф. Богданов и др., Машиностроение, Терминологический словарь под общей редакцией М.К.Ускова и Э.Ф.Богданова, М., Машиностроение, 1995, с.151, рис.13 и (б).) Каждый корпус электрического ионного насоса внутри выложен слоем изоляционной керамики 29 и содержит ионизационную камеру 30 для объемной ударной ионизации, источник электронов 31, ускоряющие электроды 32, соленоид закрутки 33, выходную разделительную сетку 34, замедляющий электрод 35 и нейтрализатор 36. Ионизатор, ускоряющее устройство и нейтрализатор каждого электрического ионного насоса через коммутирующее устройство 37 подключены к тяговым ядерно-изотопным батареям 38. Каждая ядерно-изотопная батарея содержит корпус 39, внутрь которого вставлен эмиттер 40, вывод которого изолирован от корпуса и выведен наружу. Эмиттер выполнен из металла, содержащего соли радиоактивного элемента, например стронция (Sr⁹⁰) или эмиссии. Из корпуса выкачан воздух. Напряжение ядерно-изотопной батареи 360000 вольт. (О батареях см. В.Фильштих, Топливные элементы, пер. с немецкого С.К.Бычковского, Ю.А.Мазитова и др., под ред. проф. B.C.Багоцкого, издательство "Мир", М., 1968, с.339, рис.7.2.) Рабочим телом двигателя является атмосферный воздух. В связи с тем, что атмосферный ионный двигатель не является реверсивным, на электромобиле установлена гидропередача, в состав которой входят гидронасос 41, гидродвигатель 42, масляный бак 43 и золотниковый переключатель 44 для обеспечения переднего и заднего хода и для отключения атмосферного ионного двигателя от ведущих колес. Гидронасос содержит корпус 45, закрытый передней 46 и задней 47 крышками и имеющий впускной и выпускной штуцеры. Впускной штуцер трубопроводом соединен с масляным баком. Внутрь корпуса вставлен шнек 48, выполненный за одно с валом 49, который механически соединен с валом атмосферного ионного двигателя. Выпускной штуцер гидравлически соединен с редукционным клапаном 50 и золотниковым переключателем, содержащим цилиндрический корпус 51 с входными и выходными штуцерами, внутрь которого вставлен золотник 52 с ручкой, имеющий две проточки 53. Гидромотор содержит круглый цилиндрический корпус 53а, внутрь которого вставлен ротор 54, выполненный за одно с валом 55, который механически соединен с карданным валом 56 и ведущим мостом 57. Ротор имеет радиальные пазы, в которые вставлены лопасти 58 с пружинами. Продольная ось ротора смещена относительна продольной оси корпуса до соприкосновения поверхностей ротора и корпуса. Корпус имеет две впускные-выпускные полости, которые трубопроводами соединены с золотниковым переключателем и масляным баком.

Работа электромобиля

Перед началом движения электромобиля необходимо запустить атмосферный ионный двигатель 6. Для этого необходимо ручку золотника 52 золотникового переключателя 44 передвинуть в среднее положение, как показано на фигуре 9, и отключить гидромотор 42 от гидронасоса 41. Затем включить коммутирующее устройство 37 (на фигуре 8 показано пунктиром) и подключить ядерно-изотопные батареи 38 к одному электрическому ионному насосу. При этом в ионизационной камере 30 происходит ударная объемная ионизация атмосферного воздуха, а источник электронов 31 создает облако быстро движущихся электронов, которые перемешиваются в объеме соленоидом закрутки 33 и ионизируют атомы атмосферного воздуха. В результате образуются ионы воздуха, которые под действием электрического поля начинают с большой скоростью двигаться в направлении выходной разделительной сетки 34. Далее они проходят через замедляющий электрод 35, уменьшая свою скорость, а достигнув нейтрализатора 36 отбирают у него недостающие электроны и превращаются в нейтральные атомы, продолжая по инерции движение в сторону выпускной трубы 28 (фиг.6). Атмосферный воздух из впускной полости 10 начинает давить с силой F на лопасть 23, поворачивая ее вместе с ротором 21 и валом 22. После поворота ротора 21 на некоторый угол атмосферный воздух, находящийся между двух лопастей 23, попадает в выпускную полость 25, а затем в ионизационную камеру 30, где он будет ионизирован и все начнется сначала. Таким образом, атмосферный воздух будет из впускной полости 10 перемещаться в выпускную полость 30 и удаляться из последней электрическими ионными насосами в выпускную трубу 28, образуя непрерывно в выпускной полости 30 разрежение и тем самым обеспечивая непрерывное вращение вала 22. Перед тем как попасть во впускную полость 10, атмосферный воздух проходит очистку в воздушном фильтре 13 следующим образом. Через окна 16 атмосферный воздух попадает в правый канал (фиг.6) и движется в направлении стрелки. Достигнув нижней части, он попадает в область действия ультразвукового излучателя 18, питаемого от генератора ультразвука 19. Под действием ультразвука частицы пыли ударяются друг о друга, слипаются в более крупные частицы и при движении по круговой траектории в нижней части корпуса 14 под действием центробежной силы отбрасываются вниз на конусное дно 20, а очищенный атмосферный воздух поднимается вверх и поступает во впускную трубу 12. Как только вал 22 атмосферного ионного двигателя 6 наберет необходимую частоту вращения, золотник 52 золотникового переключателя 44 гидропередачи передвигается вверх, на фигуре 9 показано пунктиром. Масло из выпускного штуцера шнекового насоса 41 начинает поступать в верхнюю полость гидродвигателя 42, вал 55 которого начинает вращаться и вращать соответственно карданный вал 56 и ведущие задние колеса 3 заднего моста 57 электромобиля, который начинает двигаться вперед с некоторой скоростью. Для увеличения мощности и скорости движения электромобиля последовательно коммутирующими устройствами 37 включаются второй и третий электрические ионные насосы. В результате этого последовательно будет возрастать и достигнет максимальной величины разрежение в выпускной полости 25, давление в которой резко уменьшится. Сила давления F на лопасти 23 увеличится до максимальной величины. Скорость движения электромобиля увеличится. Для уменьшения скорости движения электромобиля тот или иной или все электрические ионные насосы отключаются. Регулировать скорость движения электромобиля можно золотниковым переключателем 44, отключая гидронасос 41 от гидромотора 42, не выключая при этом электрические ионные насосы. После остановки для движения задним ходом необходимо ручку золотника 52 передвинуть вниз. После этого масло от шнекового насоса 41 станет поступать в нижнюю полость гидромотора 42 и его вал 55 станет вращаться в противоположную сторону и электромобиль станет двигаться задним ходом (на фиг.9 показано точечными стрелками). При работающем атмосферном ионном двигателе на стоянке золотник 52 должен быть передвинут в среднее положение. В этом случае гидромотор 42 оказывается отключенным от гидронасоса 41 и последний перекачивает масло из масляного бака 43 снова в него (на фиг.9 показано сплошными стрелками). Остановка атмосферного ионного двигателя производится путем отключения тяговых ядерно-изотопных батарей 38 посредством коммутирующих устройств 37.

Положительный эффект: простота эксплуатации, нет необходимости в подзарядке тяговых батарей, долговечность тяговых батарей соотносится с долговечностью электромобиля, экономия свинца, пластмасс и других химических материалов, идущих на изготовление тяговых аккумуляторных батарей.