1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) B (11) 29205
(51) F01B 1/00 (2006.01)
F01B 9/02 (2006.01)
F01B 23/02 (2006.01)
F01B 29/08 (2006.01)
КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
(21) 2013/0825.1
(22) 21.06.2013
(45) 17.11.2014, бюл. №11
(76) Сложеникин Александр Александрович
(56) RU 55426 U1, 10.08.2006
RU 2157893 C2, 20.10.2000
RU 2154738 C2, 20.08.2000
US 2013055884 A1, 07.03.2013
(54) АВТОМОБИЛЬ C1
(57) Изобретение относится к экологически
чистому виду транспорта. Основным видом топлива
для зарядки данного автомобиля будет
электричество. При работе данного автомобиля,
будут отсутствовать какие бы то ни было вредные
выбросы в атмосферу. Данный автомобиль в
отличие от ныне имеющихся электромобилей и
автомобилей, работающих на сжатом воздухе, а
также автомобилей, работающих на водороде, имеет
запас хода в три раза больше. А срок службы его
аккумуляторов почти в пять раз дольше
аккумуляторов электромобилей. Запуск
производства данных автомобилей сможет
действительно составить конкуренцию автомобилям
работающих на дизельном и бензиновом топливе.
(19)KZ(13)B(11)29205
2. 29205
2
Изобретение относится к экологически чистому
виду транспорта.
На сегодняшний день в мире имеются только три
экологически чистых вида автомобиля. Это
электромобили, работающие на заряженных
электроаккумуляторах, пневмомобили, работающие
на сжатом воздухе и автомобили, работающие на
водороде. Гибридные автомобили в расчет не берем,
так как они имеют выброс вредных веществ в
атмосферу при работе. Основным недостатком
электромобиля является тяжелый вес
аккумуляторов, малый срок их службы,
максимально пять лет. В рекламных буклетах указан
срок гораздо выше, но как показывает практика, в
действительности после пяти летнего срока
выдаваемая мощность аккумулятора значительно
падает, а, следовательно, и пробег автомобиля
значительно уменьшается. Вторым недостатком
электромобиля является малый пробег автомобиля
от зарядки до зарядки. Максимально до 200 км. А
срок зарядки составляет несколько часов. Третий
недостаток - стоимость аккумулятора. Она очень
высока, и нужно учитывать то, что его нужно
менять каждые пять лет.
Еще имеется один недостаток электромобилей:
при зарядки электромобилей происходит
химический процесс в их аккумуляторах, в
результате чего происходит выброс водорода и
паров химических соединений. Хоть и в небольшом
количестве, но он существует. Недостатком
автомобилей, работающих на сжатом воздухе,
является малый запас хода, максимально 200 км, и
то для очень легких автомобилей. А также большой
баллон для сжатого воздуха. А при закачки воздуха
от обычной электросети с помощью
вмонтированного в автомобиль компрессора, время
закачки воздуха в баллон составит 3-4 часа.
Недостатком автомобилей, работающих на
водороде, является практическое отсутствие
станций по заправке данных автомобилей
водородом. Также дороговизна получения водорода.
И небольшой пробег автомобиля на одной заправке
водородом. Из вышеперечисленных фактов следует,
что на сегодняшний день ни электромобили, ни
автомобили, работающие на сжатом воздухе, не
автомобили, работающие на водороде не могут
создать явную конкуренцию автомобилям,
работающих на двигателе внутреннего сгорания.
В моем изобретении вместо свинцово-цинковых
или литиево-ионных аккумуляторов использован
тепловой аккумулятор. В настоящее время известен
достаточно широкий спектр веществ,
обеспечивающих температуру аккумуляции от 0 до
1400°С. Необходимо отметить, что широкое
применение тепловых аккумуляторов с плавящимся
ТАМ сдерживается, прежде всего, соображениями
экономичности создаваемых установок. Тепловой
аккумулятор с плавящимся ТАМ, в отличие от
электроаккумуляторов имеет срок службы до 25 лет.
И в отличие от электроаккумуляторов его срок
службы не зависит от количества циклов зарядки и
разрядки. Электричество разогревает тепловой
аккумулятор до 1000-1400 градусов Цельсия. И он в
течение нескольких суток держит эту температуру.
Тепловая энергия из теплового аккумулятора
поступает в пароатмосферный двигатель,
работающий на конденсации водяных паров.
На фиг.1 показан вертикальный разрез
пароатмосферного двигателя.
Обозначены: 1 - рабочий цилиндр, 2 - диафрагма
рабочего цилиндра, 3 - коленчатый вал, 4 - шатун,
соединяющий диафрагму с коленчатым валом, 5 -
малый цилиндр компрессора, 6 - поршень
компрессора, 7 - шатун компрессора, 8 -
моторгенератор, 9 - маховик-ротор генератора, 10 -
стакан для сбора конденсата, 11 - свеча, вкрученная
в дно стакана, 12 - трубопровод отсоса лишнего
конденсата, 13 - картер двигателя, 14 - блок
двигателя в термонепроницаемой оболочке, 15 -
форсунка для подачи холодной воды в рабочий
цилиндр, 16 - трубопровод холодной воды, 17 -
сетка с крупными ячейками, установленной внутри
стакана.
На фиг.2 показан горизонтальный разрез
пароатмосферного двигателя.
Обозначены: 1/1 - рабочий цилиндр первого
двигателя, 1/2 - диафрагма рабочего цилиндра
первого двигателя, 1/3 - коленчатый вал первого
двигателя, 1/4 - шатун, соединяющий коленчатый
вал с диафрагмой первого двигателя, 1/5 - цилиндр
компрессора первого двигателя, 1/6 - шатун
компрессора первого двигателя, 1/7 -
моторгенератор первого двигателя, 1/8 - маховик-
ротор генератора первого двигателя, 1/9 - рабочий
цилиндр второго двигателя, 1/10 - диафрагма
рабочего цилиндра второго двигателя, 1/11 -
коленчатый вал второго двигателя, 1/12 - шатун,
соединяющий коленчатый вал с диафрагмой второго
двигателя, 1/13 - цилиндр компрессора второго
двигателя, 1/14 - шатун компрессора второго
двигателя, 1/15 - моторгенератор второго двигателя,
1/16 - маховик-ротор генератора второго двигателя,
1/17 - блок двигателя в термонепроницаемой
оболочке, 1/18 - температурная камера между
задними стенками рабочих цилиндров первого и
второго двигателей, 1/19 - трубопровод подвода
тепловой энергии.
На фиг.2 показано, что под капотом автомобиля
расположены два независимых пароатмосферных
двигателя, но находятся они в одном блоке под
№1/17. Каждый из двигателей имеет свой
коленчатый вал, под №1/3 и №1/11, рабочий
цилиндр с диафрагмой большого диаметра, под
№1/1 и №1/9, в которых происходит конденсация
паров воды, за счет впрыскивания в цилиндры
холодной воды. И второй цилиндр компрессора
маленького диаметра с большим ходом поршня, под
№1/5 и №1/13. Два длинных шатуна компрессора,
под №1/6 и №1/14 и два коротких шатуна, под №1/4
и №1/12, соединяющие диафрагмы с коленчатым
валом.
Как видно из фиг.2 в блоке двигателя находятся
два параллельно расположенных коленчатых вала. В
передней части блока находятся два цилиндра
компрессора. На каждом коленчатом валу по
одному цилиндру компрессора. В задней части
3. 29205
3
двигателя расположены два больших рабочих
цилиндра с диафрагмами, по одному цилиндру на
каждом коленчатому валу. Каждый из двух этих
коленчатых валов может работать отдельно друг от
друга. По сути это два пароатмосферных двигателя
в одном блоке, с единым картером и данный блок
имеет свободный заход атмосферного воздуха через
большой воздушный фильтр. Для поступления
воздуха в поршня компрессора имеется второй
большой воздушный фильтр. Между двумя
рабочими цилиндрами находится тепловая камера
под №1/18, в которую из теплового аккумулятора по
теплопроводу под №1/19 поступает тепловая
энергия для постоянного поддержания в задних
стенках цилиндра температуры равную 100 градусов
Цельсия. Под №1/7 и №1/15 находятся
моторгенераторы, выполняющие роль стартера
двигателя и генератора. Под №1/8 и №1/16
находятся маховики, выполняющие одновременно и
роль маховика и роль ротора в генераторе.
Маховики расположены один сзади другой спереди
двигателя. Потому что они имеют большой диаметр,
и если их разместить с одной стороны, то они
попросту не вместятся.
Принцип работы изобретения: на фиг.1 показан
вертикальный разрез одного из двух
пароатмосферных двигателей. При запуске
двигателя тепло из теплового аккумулятора
разогревает заднюю стенку цилиндра №1 до 100
градусов Цельсия. Внизу цилиндра имеется стакан
под №10, в котором находится вода. В дне стакана
под №11 находится электросвеча с большими
электроконтактами. Под №17 в стакане установлено
несколько рядов сетки с большими ячейками. На
свечу под №1 подается искровой разряд высокого
напряжения. В результате чего внутри стакана
происходит электрогидравлический удар открытый
Юткиным. Сам же электрогидравлический эффект
Юткина или коротко ЭГЭ представляет собой
мощнейший гидроудар с локальным давлением
выше ста тысяч атмосфер, возникающий при
прохождении искрового разряда высокого
напряжения, через водный промежуток.
Одной из серьезнейших практических ценностей
и преимуществ данного эффекта является его
стопроцентная повторяемость и простота
реализации даже в домашних условиях, без
применения дорогостоящего лабораторного
оборудования и материалов. В результате данного
эффекта вода выстреливает из стакана, а проходя
через ряд сеток, при большой скорости получает
дополнительное тепло в результате трения сетки.
Стакан находится под наклоном в 10 градусов к
задней стенки рабочего цилиндра. И в результате
этого вся вода, вылетевшая из стакана, попадает на
разогретую заднюю стенку. В результате
электрогидроудара, прохождение через сетки и
нагрева на задней стенки цилиндра вся имеющаяся
внутри цилиндра воды превращается в пар за
короткий период времени. Затем через форсунку
№15 происходит впрыск холодной воды. Согласно
закона физики достаточно остудить пар до 98
градусов Цельсия и он мгновенно превратится в
конденсат. И внутри цилиндра образуется
разряжение в 0,98 атмосфера. В результате чего на
внешнюю стенку диафрагмы давит атмосферное
давление 980-1000 грамм на 1 кв.см. При диаметре
диафрагмы в 1000 мм, площадь диафрагмы составит
7853 см2
. Следовательно, давление на всю
диафрагму составляет 7850 кг. И это давление через
шатун под №4 передается на коленчатый вал под
№3. После конденсации паров, весь конденсат
стекает в нижнюю часть цилиндра в стакан №10.
Диафрагма под №2, закрепленная на внешнем крае
цилиндра, под действием атмосферного давления
вдавливается внутрь цилиндра, увлекая за собой
шатун под №4, а шатун в свою очередь
проворачивает коленчатый вал под №3. В это же
самое время на моторгенератор №8 подается
электронапряжение с автомобильной батареи.
Маховик внутри генератора начинает вращаться,
тем самым задавая цикличное действие постоянной
конденсации пара, а за подачей электричества для
гидроудара и подачей холодной воды следит
компьютерная программа, которая обеспечивает при
каждом обороте коленчатого вала цикл
паропревращения, а затем конденсации пара.
Разогнав данный двигатель до 500-600 оборотов в
минуту стартер, отключается, и пароатмосферный
двигатель начинает работать в автономном режиме.
На одном коленчатом валу с рабочим цилиндром
находится цилиндр компрессора, который в момент
запуска двигателя путем постоянного открытия
впускного клапана переведен в холостой режим и
воздух не качает. После полного запуска
пароатмосферного двигателя и отключения стартера
компрессор переходит в рабочий режим и начинает
закачивать воздух в баллон для сжатого воздуха.
Диаметр цилиндра компрессора составляет 100 мм,
а следовательно площадь поршня цилиндра под №6
составляет 78 см2
исходя из имеющейся у нас
мощности 7850 кг передаваемой от диафрагмы на
коленчатый вал в 7850 кг, компрессор с диаметров
поршня в 100мм сможет создавать давление в 100
атмосфер. И закачивать его в баллон. Большая часть
выработанной электроэнергии генератором №8 идет
на создание электрогидроудара. А оставшаяся часть
в автомобильный аккумулятор для работы
приборов. В результате применения
электрогидроудара Юткина расход тепловой
энергии из теплоаккумулятора уменьшается во
много раз. И обеспечивает постоянную работу
пароатмосферного двигателя в течение 12 часов.
Воздух, закачанный компрессором в баллон
высокого давления, затем поступает на
пневмодвигатель. Как известно КПД
пневмодвигателя в два раза выше чем у двигателя
внутреннего сгорания и в 1,5 раза выше чем у
электродвигателя. Пневмодвигатель, через коробку
передач и трансмиссию, вращает колеса автомобиля.
Мною избрана такая схема потому что
пароатмосферный двигатель в отличие от двигателя
внутреннего сгорания не может резко увеличивать
свою мощность и резко увеличивать обороты. Что
необходимо для трогания, разгона автомобиля,
подъема в гору. А вот двигатель, работающий на
4. 29205
4
сжатом воздухе, может мгновенно увеличивать и
мощность и обороты. Что обеспечит нормальную
возможность движения автомобиля как по городу,
так и по трассе. Второй пароатмосферный
двигатель, находящийся в одном блоке с первым,
служит как раз для того, что имелась возможность
двигаться с большой скоростью по автомагистрали.
При работе только одного пароатмосферного
двигателя воздуха им вырабатываемого будет
достаточно для того, что автомобиль мог развивать
скорость до 70км/ч на ровном участке дороге. Этого
будет также достаточно для езды по городу. При
выезде на автомагистраль или в горную местность
компьютер автоматически запустит второй
пароатмосферный двигатель и подача сжатого
воздуха в баллон увеличится в два раза. А,
следовательно, автомобиль сможет двигаться по
автомагистрали со скоростью до 140 км/ч. При
выходе из строя одного из двух пароатмосферных
двигателей, автомобиль спокойно может двигаться
на одном рабочем пароатмосферном двигателе со
скоростью до 70 км/ч. При полном охлаждении
теплового аккумулятора и прекращения работы
обоих пароатмосферных двигателей сжатого
воздуха в баллоне хватит, чтоб проехать еще 50 км.
Принцип зарядки автомобиля: автомобиль на
ночь подключается к обычной электросети. В
результате чего будет разогреваться
теплоаккумулятор, а пароатмосфреный двигатель
закачивать допустимое возможное количество
сжатого воздуха в баллон. После полной закачки
баллона компьютер отключит пароатмосферные
двигатели. А после полного нагрева
теплоаккумулятора отключит и его от электросети.
После полного разогрева тепоаккумулятора и
полной закачки воздуха в баллон запаса энергии
имеющейся в данном автомобиле будет достаточно
для прохождения данным автомобилем 500-600 км
на одной зарядке. Что сделает его явным
конкурентом автомобиля с двигателем внутреннего
сгорания. Также в компьютере управляющего всеми
системами автомобиля будет программа
самостоятельного запуска и прогрева двигателя. В
случае если водителю нужно выезжать в 7 часов
утра, компьютер в 6 часов 40 минут разогреет и
запустит пароатмосферный двигатель и к 7 часам
утра автомобиль полностью будет готов к
движению. А в зимний период времени прогревать
придется чаще, не смотря на то, что весь блок
двигателя помещен в теплонепроницаемую
оболочку, все равно потери тепла будут
присутствовать и для этого зимой двигатель нужно
будет постоянно прогревать. Но так как на Земле
80% населения земли живут в тех районах, где зимы
как таковой не существует, данный принцип работы
экологически чистого автомобиля может получить
широкое распространение.
В отличие от электродвигателей и двигателей на
сжатом воздухе, которые применяются только на
небольших легковых автомобилях, мой двигатель с
успехом может применяться на легковых, на
автобусах, на грузовых и большегрузных
автомобилях.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Автомобиль, содержащий силовую установку,
состоящую из теплового аккумулятора,
трансмиссии, отличающийся тем, что состоит из
двух пароатмосферных двигателей, находящихся в
одном блоке, покрытых термонепроницаемой
оболочкой, каждый пароатмосферный двигатель
имеет коленчатый вал, рабочий цилиндр с
диафрагмой, шатун, соединяющий диафрагму с
коленчатым валом, компрессор с цилиндром, шатун
компрессора, моторгенератор, выполняющий роль
стартера двигателя и генератора, маховик,
выполняющий одновременно и роль маховика, и
роль ротора в генераторе, между двумя рабочими
цилиндрами находится тепловая камера.
