Мотор «Зелений мураха»: унікальна розробка з Росії

0
13


Російські конструктори придумали двигун внутрішнього згоряння без… колінчастого валу! У «Сколково» вже побудували прототип такого мотора і отримали на нього патент. Зараз автори проекту «Зелений мураха» зайняті пошуком інвесторів, готових втілити задум у життя.
Отечесвенная розробка відрізняється принципово новим способом перетворення поступальної енергії руху поршнів в обертальний. В теорії такий мотор повинен працювати на більш низьких оборотах, розвивати більший крутний момент і опинитися на третє економічніше звичних ДВС. Нижче наведені розрахункові характеристики «революційного» мотора і порівняння його з двигунами серійних машин:
Мотор «Зеленый муравей»: уникальная разработка из России марки и модели
Щоб розібратися в суті розробки, скористаємося теоретичними викладками фізики процесу роботи двигуна «Зелений мураха».
Запатентована конструкція пристрою відбору потужності від двигуна внутрішнього згоряння не порушує законів природи та базових наукових принципів. Проект реалізує нову конструкцію ДВЗ без зміни принципів його роботи і, тим більше, не зачіпає теоретичних основ ДВС. Всі умови роботи двигуна за пропонованим принципом – повністю ідентичні умовам роботи традиційних двигунів. Відмінність полягає тільки в способі передачі зусилля робочого процесу. І ця відмінність перебуває у базових законах фізики, а не в теорії двигуна.
Існуюча теорія двигуна визначає процеси, що відбуваються в інерційних машинах. Всі конструкції двигунів – кривошипно-шатунная, Ванкеля, Баландіна – є саме такими. Напрямок інерційних сил конструкції скрізь збігається з напрямком робочого зусилля – будь-які рухи перетворюються на одностороннє обертання. Тому в теорії двигуна цілком справедливо зазначено, що практично вся ефективність двигуна зосереджена в циліндрі і визначається якістю робочого процесу, а конструкція силового механізму (кривошипно-шатунного, кулачкового, кулісного, аксіального і т. д. і т. п.) не чинить істотного впливу на ККД двигуна. Однак, ця теорія не може бути застосована до безінерційним машин.
Як відомо, в основі принципу дії будь-якої машини лежать базові закони фізики, і тому різниця пояснюється за допомогою законів про складання сил. У фізиці існує велика різниця між поняттями «тягнути» або «штовхати». Чому електродвигун розвиває високий крутний момент, практично з самого початку? Відповідь полягає в тому, що електромагнітне поле «тягне» за собою ротор. Інерційні сили при цьому не утворюються. Утворюється пряма передача зусилля, як в редукторі. Чому двигун внутрішнього згоряння, який має значно більше зусилля робочого процесу, не розвиває високий крутний момент? Відповідь полягає в тому, що поршень «штовхає» виконавчий механізм (колінчастий вал). Це одразу призводить до появи інерційних сил, що діють в тому ж напрямку. Саме наявність значних власних інерційних сил у виконавчого механізму (колінчатого валу), призводить до поглинання великої частини робочого зусилля. Іншими словами, зусилля робочого процесу передається на виконавчий механізм, який вже самостійно тікає в тому ж напрямку.
Мотор «Зеленый муравей»: уникальная разработка из России марки и модели
Розподіл сил в кривошипно-шатунного механізму. У процесі беруть участь 2 сили: F – сила робочого процесу і F ін – сила інерції конструкції. У зв’язку з тим, що ці сили діють в одному напрямку, то за законом про складання односпрямованих сил, прикладених в різних точках, тільки F рез може бути передана в корисну роботу. Чим швидше обертається двигун, тим більше стає сила інерції конструкції при незмінній силі робочого процесу. Кількість тактів зростає, але F рез зменшується ефективність двигуна залишається на колишньому рівні. Збільшення навантаження на вихідному валу не дасть жодного результату, крім збільшення витрати палива – фізика процесу не змінюється.
Низький коефіцієнт корисної дії двигуна обумовлений тільки тим, що інерційні сили конструкції діють в попутному напрямку. Це багаторазово підтверджено на практиці. Не дарма в теорії двигуна записано, що конструкція механізму передачі зусилля не має значення, тому що всі раніше створені конструкції, діяли за одним принципом – будь-які зусилля перетворювалися на одностороннє обертання. Додатковим підтвердженням служить той факт, що положення кривошипа ніяк не впливає на параметри двигуна.
Ще одним фактичним доказом, служить випередження запалювання, що застосовується в двигунах. Якщо його немає, то всі показники двигуна різко знижуються. Пояснення просте – передача зусилля без випередження запалювання проводиться на поршень, який вже самостійно тікає з-за обертання колінчастого вала. Це призводить до того, що значна частина робочого зусилля поглинається власним рухом конструкції. Утворюється, практично безопорному схема. Для того, щоб перетворити зусилля в корисну роботу, потрібно мати хорошу опору, тобто нульову інерційну точку (без власного руху), а якщо такої опори немає, то і результату теж немає. Пропонований принцип дії пристрою відбору потужності від двигуна внутрішнього згоряння дозволяє усунути інерційні сили. Для цього потрібно відразу перетворити робоче зусилля поршня в двостороннє обертання – в протилежні сторони. Це призведе до взаємознищення, що виникають інерційних сил. Саме це і відбувається в запропонованій схемі.
Мотор «Зеленый муравей»: уникальная разработка из России марки и модели
Фізика процесу заснована на простому клині, зусилля робочого ходу передається в дві сторони одночасно. Тому в запатентованої конструкції УОМ одночасно здійснюються 2 однакових обертання в протилежні сторони – 2-х стороннє обертання. Розподіл сил у запатентованої конструкції УОМ представлено на наступне малюнку. У процесі бере участь тільки одна сила F – сила робочого процесу (інерційна сила обертання практично = 0). Ця сила ділиться на 2 однакових складових, які приводять механізм в 2 протилежних обертання. Тут результуюча сила F рез на вихідному валу (згідно з законом про складання сил) буде складена з 2-х протилежних складових. Це означає, що вихідний вал буде мати одностороннє обертання, але його привід буде здійснено зубчастими передачами з різних напрямків.
Мотор «Зеленый муравей»: уникальная разработка из России марки и модели
Навіть без проведення розрахунків, з простої геометрії розкладання сил, абсолютно очевидно, що F рез у пропонованій конструкції в кілька разів більше, ніж F рез в інерційному механізмі. Збільшення оборотів в даній конструкції, тобто кількості тактів, призведе до зростання показників двигуна (лінія на графіку стане діагоналлю, замість прямої). Усунення інерційних сил дозволить отримати характеристики двигуна внутрішнього згоряння, більш близькі до електродвигунів, тобто утворити пряму передачу зусилля. Для ще більш полегшеного розуміння можна привести просту аналогію з ударом по більярдному кулі. Якщо Ви натиснете своєю кулею по нерухомому кулі — це робота безынерционного механізму. Якщо ви натиснете своєю кулею по кулі, який рухається з високою швидкістю в попутному напрямку Вашого удару — це робота інерційного механізму. Цілком очевидно, що стоїть куля отримає набагато більш сильний удар (відбір потужності) від кулі, ніж куля, який віддаляється від Вас.
Принцип роботи механізму також можна спрощено представити у вигляді розкрутки дитячої дзиги – гвинтовий шток з дерев’яною ручкою, натискаєш на шток, і юла розкручується. У початковий момент – проводиться різке натискання з «великим зусиллям, а потім, по мірі опускання штока, зусилля потрібно все менше і менше. Однак, дзига крутиться все швидше і швидше. Якщо весь час працювати ручкою», то дзига збереже рівномірний рух з постійним моментом. Запропонована система інтегрує вже відомі технології, новації проекту стосуються лише вдосконалення наявної конструкції ДВЗ.
Ігор Коваленко