моторное судно

Формула изобретения

Моторное судно, содержащее корпус, каюту, силовую установку, соединенную через редуктор и разобщительную муфту с гребным винтом, внутренний пост управления, отличающееся тем, что силовая установка выполнена в форме роторно-поршневого дизельного двигателя, содержащего цилиндр, размещенный горизонтально и выполненный заодно с фундаментальной рамой, закрытый передней и задней крышками, имеющими соответственно выпускные и впускные продувочные окна, расположенные соосно друг другу, первые из которых соединены с выпускными трубами, а вторые с ротационной воздуходувкой и воздушным фильтром, причем внутрь цилиндра вставлен Z-образный ротор с элементами уплотнения, выполненный заодно с валом, концы которого пропущены в отверстия передней и задней крышек, причем на противоположных концах ротора выполнено по два выступа в форме треугольников, обращенных своими вершинами в сторону, противоположную вращению ротора, кроме того, на противоположных сторонах ротора установлено по одному поршню с элементами уплотнения, каждый из которых выполнен в форме сегмента, обращенного своей сферической поверхностью к внутренней поверхности цилиндра, причем оба поршня установлены с возможностью вращения вместе с ротором и радиального перемещения, причем ротор и поршни размещены в поперечной плоскости относительно вала, кроме того, каждый поршень имеет выступ и наклонную направляющую, входящие соответственно в паз и наклонный канал ротора, а на задней поверхности каждого поршня закреплен палец, входящий в профилированный паз, выполненный на внутренней поверхности задней крышки, причем сферические и боковые поверхности поршней, зубчатые поверхности поршней и ротора, внутренняя поверхность цилиндра образуют две камеры сгорания, имеющие форсунки, соединенные с системой питания, кроме того, на свободных концах вала установлены маховик и ротор ротационной воздуходувки, закреплены ведущие шестерни, входящие в зацепление с ведомыми шестернями привода насоса высокого давления, топливного, масляного и водяного насосов, а на передней крышке закреплен стартер, шестерня которого взаимодействует с зубчатым венцом маховика.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к области судостроения и может найти применение в качестве водоизмещащего судна.

Известен прогулочный катер "Бриджит", содержащий корпус, каюту, открытый кокпит, подвесной лодочный мотор. Длина 4,8 м, ширина 2,0 м, высота борта 0,9 м, мощность двигателя 80 л.с., скорость движения 50 км/час.

/X.Баадер, Разъездные, туристские и спортивные катера. Л.: Судостроение, 1976, с.98-100/.

Недостатками прогулочного катера "Бриджит" являются: большой расход топлива и его ограниченный запас, небольшая автономность плавания, низкий КПД и большие тепловые потери в двигателе.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией судна и его кривошипно-шатунной силовой установкой.

Известен также туристский катер "Бойеро", содержащий корпус с остроскулыми обводами, закрытый кокпит, носовую каюту, силовую установку, размещенную внутри корпуса и кинематически связанную с гребным винтом, руль, внутренний и наружный посты управления. Длина 7,0 м, ширина 2,5 м, мощность 120 л.с., максимальная скорость движения 35 км/час, расход топлива 18 литров при 3/4 максимальной скорости.

/Там же, с.123-125/.

Известный туристский катер "Бойеро", как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому полезному результату, принят за прототип.

Недостатки известного туристского катера "Бойеро", принятого за прототип, те же.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией силовой установки.

Целью настоящего изобретения является повышение технических характеристик водоизмещающего моторного судна.

Указанная цель согласно изобретению обеспечивается тем, что силовая установка в форме кривошипно-шатунного двигателя заменена силовой установкой в форме роторно-поршневого дизельного двигателя, содержащего цилиндр, размещенный горизонтально и выполненный заодно с фундаментальной рамой, закрытый передней и задней крышками, имеющий соответственно выпускные и впускные продувочные окна, расположенные соосно друг другу, первые из которых соединены с выпускными трубами, а вторые - с ротационной воздуходувкой и воздушным фильтром, причем внутрь цилиндра вставлен Z-образный ротор с элементами уплотнения, выполненный заодно с валом, концы которого пропущены в отверстия передней и задней крышек, причем на противоположных концах ротора выполнено по два выступа в форме треугольников, обращенных своими вершинами в сторону, противоположную вращению ротора, кроме того, на противоположных сторонах ротора установлено по одному поршню с элементами уплотнения, каждый из которых выполнен в форме сегмента, обращенного своей сферической поверхностью к внутренней поверхности цилиндра, причем оба поршня установлены с возможностью вращения вместе с ротором и радиального перемещения, причем ротор и поршни размещены в поперечной плоскости относительно вала, кроме того, каждый поршень имеет выступ и наклонную направляющую, входящие соответственно в паз и наклонный канал ротора, а на задней поверхности каждого поршня закреплен палец, входящий в профилированный паз, выполненный на внутренней поверхности задней крышки, причем сферические и боковые поверхности поршней, зубчатые поверхности поршней и ротора, внутренняя поверхность цилиндра образуют две камеры сгорания, имеющие форсунки, соединенные с системой питания, кроме того, на свободных концах вала установлены маховик и ротор ротационной воздуходувки, закреплены ведущие шестерни, входящие в зацепление с ведомыми шестернями привода насоса высокого давления, топливного, масляного и водяного насосов, а на передней крышке закреплен стартер, шестерня которого взаимодействует с зубчатым венцом маховика.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид моторного судна, на фиг.2 - схема силовой установки, на фиг.3 - общий вид роторно-поршневого двигателя, на фиг.4 - вид слева на роторно-поршневой дизельный двигатель, на фиг.5 - вид справа на роторно-поршневой дизельный двигатель, на фиг.6 - кинематическая схема роторно-поршневого дизельного двигателя, на фиг.7 - поперечный разрез роторно-поршневого дизельного двигателя, на фиг.8 - общий вид ротора, на фиг.9 - вид на ротор слева, на фиг. - 10 - вид на ротор сверху, на фиг.11 - общий вид поршня роторно-поршневого дизельного двигателя, на фиг.12 - вид слева на поршень, на фиг.13 - вид на поршень сверху с частичным разрезом, на фиг.14 - схема системы питания роторно-поршневого дизельного двигателя, на фиг.15 - вид спереди на Г-образные уплотнительные элементы поршня или ротора, на фиг.16 - вид сзади на уплотнительные элементы поршня или ротора, на фиг.17 - вид сверху в разрезе на поршень двигателя, на фиг.18, 19, 20, 21 - схема принципа действия роторно-поршневого дизельного двигателя.

Моторное судно содержит корпус 1 с остроскулыми обводами, закрытый кокпит 2, носовую каюту 3, силовую установку 4, соединенную через редуктор переднего и заднего хода 5, и разобщительную муфту 6 с гребным винтом 7, внутренний пост управления 8 и руль 9. Силовая установка выполнена в форме роторно-поршневого дизельного двигателя 10. Он содержит цилиндр 11 с рубашкой охлаждения 12, размещенный горизонтально, выполненный заодно с фундаментальной рамой 13 и закрытый передней 14 и задней 15 крышками. Передняя крышка имеет выпускные окна 16, соединенные с выпускными трубами 17. Задняя крышка имеет впускные окна 18, пневматически соединенные с выпускными трубами 19 ротационной воздуходувки 20, впускная труба 21 которой соединена с воздушным фильтром 22. Впускные и выпускные окна соосны друг другу. Внутрь цилиндра вставлен Z-образный ротор 23 с Г-образными уплотнительными элементами 24 и пружинами 25, выполненный заодно с валом 26, концы которого пропущены в отверстия передней и задней крышек. На противоположных концах ротора выполнено по два выступа в форме треугольников 27, обращенных своими вершинами в сторону, противоположную вращению ротора, а на его противоположных сторонах установлены поршни 28 с Г-образными элементами уплотнения, выполненные в форме сегментов, обращенные своими сферическими поверхностями к внутренней поверхности цилиндра. Каждый поршень установлен с возможностью радиального перемещения и имеет выступ 29 и наклонную направляющую 30, установленную под углом , равным 68° к основанию поршня, входящих соответственно в паз 31 и наклонный канал 32 ротора, а также боковой палец 33, входящий в профилированный паз 34, выполненный на внутренней поверхности задней крышки цилиндра. Поршни и ротор размещены в поперечной плоскости относительно вала. Ротор, поршни и внутренняя поверхность цилиндра образуют впускные-выпускные полости 35 и камеры сгорания 36, имеющие форсунки 37, связанные с системой питания. Система питания включает в себя: топливный бак 38, топливный насос 33, топливный фильтр 40, насос высокого давления 41 с ручкой 42 управления подачей топлива. Все агрегаты топливной системы связаны между собой трубопроводами низкого или высокого давления. На свободных концах вала двигателя закреплены: маховик 43 с зубчатым венцом, взаимодействующим с шестерней 44 стартера 45, закрепленного на передней крышке, ротор 46 ротационной воздуходувки и ведущие шестерни 47, входящие в зацепление с шестернями 48 привода насоса высокого давления, топливного, масляного 49, водяного 50 насосов и генератора электрического тока 51. Чтобы между поршнями и ротором не возникало разрежения или сжатия воздуха на задней стенке выполнены пазы 52, соединенные с атмосферой.

Работа моторного судна.

После проверки двигателя происходит его запуск стартером 45, шестерня 44 которого входит в зацепление с зубчатым венцом маховика 43 и начинает раскручивать вал 26, после чего двигатель запускается и работает следующим образом. В исходном положении (фиг.20) ротор 23 занимает вертикальное положение. Впускные 18 и выпускные 16 окна открыты. Воздух через воздушный фильтр 22 засасывается ротационной воздуходувкой 20 и подается во впускные камеры 35, где он вытесняет отработанные газы через выпускные окна 16 и выпускные трубы 19 в атмосферу и заполняет впускные камеры 35 чистым воздухом. Поршни 28 до конца сдвинуты к ротору 23, который далее поворачивается в направлении, показанном стрелкой. При этом чистый воздух постепенно перемещается из впускных камер 35 в камеры сгорания 36, одновременно сжимаясь, впускные и выпускные окна закрываются (фиг.21). Поршни 28 за счет пальцев 33, движущихся по профилированному пазу 34, перемещаются в сторону от оси вращения и сжимают находящийся воздух до необходимой величины. Как только ротор 23 займет положение, показанное на фиг.18, воздух полностью перемещен в камеры сгорания 36, сжат и нагрет до нужной температуры. За 10-20° до указанного положения через форсунки 37 в цилиндр подается топливо (на фиг.18 показано стрелками) насосом высокого давления 41. Топливо от высокой температуры воспламеняется и сгорает, а возникшие газы производят давление на сферические поверхности и торцевые площадки поршней 28 и выступы 27 ротора 23. При этом силы F и F₁ создают пару сил, которые приводят ротор 23 во вращение. Силы F₂ и F₃ взаимно уравновешивают друг друга, так как равны по величине, направлены в разные стороны и действуют на равные площади. Силы F₄ и F₅, действующие на сферические поверхности поршней, не мешают вращению ротора, так как направлены навстречу друг другу и их векторы направлены через центр вращения (на фиг.18 показано пунктиром). Далее, достигнув положения, показанного на фиг.19, все начинается сначала. Частота вращения ротора 23 и вала 26 регулируется посредством ручки 42 насоса высокого давления 41 путем увеличения или уменьшения количества подаваемого топлива. За один оборот вала 26 в цилиндре 11 совершается четыре рабочих хода. После запуска силовой установки 4 посредством ручки редуктора 5 включается передний или задний ход, затем включается разобщительная муфта 6, гребной винт 7 приходит во вращение и судно начинает движение. Достигнув места назначения, судно причаливает к пристани, разобщительная муфта 6 отключается, ручкой 42 прекращается подача топлива и роторно-поршневой дизельный двигатель останавливается.

Положительный эффект: более высокий КПД и мощность силовой установки, меньший вес, упрощение конструкции, что позволит увеличить скорость движения, дальность плавания и взять на борт большее количество груза.