在以三點(diǎn)圓周均布并與主動(dòng)圓柱相切滾動(dòng)的從動(dòng)圓柱5的密封分隔作用下,于另一個(gè)端蓋的排氣孔以切線方向排出,大部份高壓蒸汽從靜壓區(qū)泄壓道202 (詳見(jiàn)圖2說(shuō)明)排出,因此產(chǎn)生巨大而高速的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能(無(wú)限行程活塞式蒸機(jī)參考圖7說(shuō)明),此時(shí)與之共軸的卷?yè)P(yáng)機(jī)滾筒802也跟隨旋轉(zhuǎn)起來(lái),纏繞在上面的鋼纜索803在多個(gè)導(dǎo)輪804的導(dǎo)向折返下形成循環(huán)運(yùn)動(dòng),而安裝在鋼纜索803上的導(dǎo)向滑輪車806在上下導(dǎo)軌805的導(dǎo)向下跟隨鋼纜索向前方猛烈移動(dòng),穿過(guò)甲板809的縫隙與導(dǎo)向滑輪車806連接在一起的拉鉤808將甲板上的飛機(jī)快速地拉動(dòng)彈射出去,當(dāng)導(dǎo)向滑輪車806接近終點(diǎn)時(shí),卷?yè)P(yáng)機(jī)滾筒802通過(guò)離合裝置與無(wú)限行程活塞式蒸汽機(jī)801分離開(kāi)來(lái),最終由裝在導(dǎo)軌終點(diǎn)的水剎807將慣性抵消制動(dòng)下來(lái),再通過(guò)離合器使卷?yè)P(yáng)機(jī)反向旋轉(zhuǎn)將導(dǎo)向滑輪車806和拉鉤808拉回原位,從而完成整個(gè)蒸汽彈射的過(guò)程。
[0058]此無(wú)限行程活塞蒸汽彈射器有以下多重特點(diǎn):1.因?yàn)闊o(wú)限行程活塞蒸汽輪機(jī)同時(shí)具備高速高扭矩的優(yōu)點(diǎn)(參考圖7說(shuō)明),所以完全符合既需要快速移動(dòng)又需要超大瞬間推力的彈射需求,當(dāng)然對(duì)于瞬間推動(dòng)力的大小要求,可以根據(jù)設(shè)計(jì)需要增加無(wú)限行程活塞式蒸汽機(jī)的缸體軸向尺寸以擴(kuò)大容積和活塞表面積,也可以在同一根主軸上串連多個(gè)無(wú)限行程活塞式蒸汽機(jī)達(dá)到加大活塞表面積從而增大扭矩目的;2.因?yàn)榇藦椛淦鞯臒o(wú)限行程活塞式蒸汽機(jī)可以安裝在航母甲板的下方較低位置或底層,所以此彈射器的蒸汽輪機(jī)可以與用于推動(dòng)航母螺旋漿使航母自身前進(jìn)的蒸汽輪機(jī)共用,在平時(shí)不需要彈射作業(yè)時(shí)用于推動(dòng)航母前進(jìn),只有在需要彈射飛機(jī)的瞬間通過(guò)離合器將旋轉(zhuǎn)動(dòng)能轉(zhuǎn)換至卷?yè)P(yáng)機(jī)滾筒使用,因此體積和重量相對(duì)于某國(guó)現(xiàn)有的開(kāi)口式汽缸蒸汽彈射器大大減小,而且可以共用操作人員,使操作更加簡(jiǎn)化;3.因?yàn)榇藦椛淦鞯臒o(wú)限行程活式塞蒸汽機(jī)和卷?yè)P(yáng)機(jī)滾筒可以安裝于航母的下層建筑,所以重心大大降低,有利于整個(gè)航母的平穩(wěn)行駛和抗打擊能力;4.如果采用多套串連的無(wú)限行程活式塞蒸汽機(jī)方式,那么蒸汽的輸入方式則為多流道多股輸入,可將單蒸汽管道閥控制更改為多蒸汽管道閥細(xì)化控制,有利于精細(xì)控制流量,改變現(xiàn)有蒸汽彈射器工作過(guò)程能量輸出不均勻而對(duì)飛機(jī)損害大的缺點(diǎn);5.無(wú)限行程活塞蒸汽彈射器所輸入的蒸汽在推動(dòng)活塞1/3周后即被排出體外,不存在現(xiàn)有開(kāi)口式汽缸汽彈射器的蒸汽泄漏和超大容積使蒸汽自身冷卻收縮導(dǎo)致末端失力的嚴(yán)重缺點(diǎn);6.靜壓腔泄壓道202提前泄出的壓力蒸汽,可以減輕總排汽道壓力加大活塞正面與背面的壓力差提高效率的同時(shí)還可以用來(lái)做功發(fā)電或冷卻回收淡水,實(shí)現(xiàn)更加節(jié)能。
[0059]請(qǐng)參照?qǐng)D9,為本實(shí)用新型應(yīng)用于無(wú)限行程活塞多極借力打力壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。借力打力為中華武術(shù)《太極拳》里面所提起的概念,意在借助對(duì)方的力氣來(lái)為自已所用,達(dá)到省力的目的。此無(wú)限行程活塞多極流體壓縮機(jī)也能有相同的效果,如圖9它由多個(gè)不同容積的無(wú)限行程活塞機(jī)構(gòu)將上一個(gè)的流體輸出孔和下一個(gè)的流體輸入孔通過(guò)管道串連而成,使本機(jī)構(gòu)在應(yīng)用到空氣壓縮機(jī)、空調(diào)壓縮機(jī)或其它領(lǐng)域流體壓縮時(shí)達(dá)到多極壓縮的目的。無(wú)限行程活塞多極借力打力流體壓縮機(jī)的工作過(guò)程如下;外部原動(dòng)機(jī)通過(guò)齒輪或其它傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)圖中多個(gè)無(wú)限行程活塞機(jī)構(gòu)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái),空氣或其它流體從流體輸入孔12被旋轉(zhuǎn)中的活塞2形成的負(fù)壓以切線方向被吸入,旋轉(zhuǎn)一周后在從動(dòng)圓柱5的同步滾動(dòng)相切密封分隔下被迫從流體輸出孔13以切線方向被壓出(詳細(xì)流體驅(qū)動(dòng)過(guò)程參考圖1說(shuō)明),上一級(jí)壓縮完成后的壓力流體通過(guò)一跟管道以切線方向進(jìn)入第二套無(wú)限行程活塞壓縮機(jī)的流體輸入孔,繼續(xù)與之上面相同的壓縮過(guò)程,被第二套進(jìn)一步壓縮后的流體再次進(jìn)入第三級(jí)、四級(jí)、五級(jí)......無(wú)限行程活塞壓縮機(jī),進(jìn)行多級(jí)多次壓縮,每一級(jí)無(wú)限行程活塞壓縮機(jī)的容積跟據(jù)所設(shè)定的每級(jí)所需壓縮比例一套一套相繼變小。因?yàn)樯弦患?jí)壓縮機(jī)已經(jīng)對(duì)流體進(jìn)行了壓縮,此時(shí)被輸入到第二級(jí)壓縮機(jī)的流體已經(jīng)具有了高于大氣壓力和被壓縮后升高的溫度。依流體學(xué)原理,當(dāng)流體被壓縮具有內(nèi)部壓力時(shí),壓強(qiáng)都是垂直于裝有此流體容器的所有表面上的,圖中流體輸出孔13到第二級(jí)無(wú)限行程活塞機(jī)構(gòu)的活塞背面901之間充斥的正是被第一級(jí)壓縮機(jī)壓縮過(guò)的具有壓力的流體,理所當(dāng)然活塞背面901也受到了氣體的垂直壓力推動(dòng),而這個(gè)力所推動(dòng)的方向與原動(dòng)機(jī)所需要傳動(dòng)的方向是一致的,所以也就幫助原動(dòng)機(jī)省力了,因此實(shí)現(xiàn)了借助上一級(jí)制造的流體壓力來(lái)推動(dòng)下一級(jí)壓縮機(jī)的借力打力節(jié)能目的。由本圖可以看出,在不考慮其它動(dòng)能損耗的情況下,壓縮的級(jí)數(shù)越多省力也就越多,相反也適用于抽吸工作的真空栗等機(jī)器。事實(shí)上,實(shí)際設(shè)計(jì)中基于能量守恒定律的能量不可能再生,真正借力打力和所借來(lái)的“力”來(lái)自于熱功,即被壓縮后的流體溫度會(huì)升高,升高后的熱量會(huì)使流體自身膨脹促使壓力進(jìn)一步升高,因此將這種由部份熱量轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的膨脹力進(jìn)行回收再利用,而傳統(tǒng)的壓縮機(jī)都是直接通過(guò)散熱片或中冷器等其它散熱方試將熱量散發(fā)到大氣中去,造成了能量的白白浪費(fèi)。從構(gòu)造形式上,可以設(shè)計(jì)為如本圖無(wú)限行程活塞機(jī)構(gòu)平鋪開(kāi)來(lái)徑向改變?nèi)莘e的陣列式,也可以由同一跟軸串連起來(lái)軸向改變?nèi)莘e的串連式等多種構(gòu)造形式。
[0060]請(qǐng)參照?qǐng)D10,為本實(shí)用新型應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣驅(qū)動(dòng)無(wú)限行程活塞增壓器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中各部份為無(wú)限行程活塞氣輪機(jī)1001、無(wú)限行程活塞壓縮機(jī)1002、主動(dòng)圓柱1、從動(dòng)圓柱5、主傳動(dòng)軸3、從動(dòng)軸8、活塞發(fā)動(dòng)機(jī)1003等。如圖1所述的基本原理,本實(shí)用新型無(wú)限行程活塞機(jī)構(gòu)既可以被流體驅(qū)動(dòng)對(duì)外做功且又能驅(qū)動(dòng)或壓縮流體對(duì)流體做功的雙重功能,以及如同傳統(tǒng)的帶有連桿曲軸的往復(fù)式活塞氣缸一樣的密封性和低速高扭矩的特性,如同渦輪機(jī)的高轉(zhuǎn)速大排量特性,因此可以用來(lái)作為發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣驅(qū)動(dòng)增壓器。本實(shí)用新型的工作過(guò)程如下;增壓器由兩套彼此密封且同軸串連的無(wú)限行程活塞機(jī)構(gòu)組成,連接在排氣道一端的叫無(wú)限行程活塞氣輪機(jī)1001,連接在進(jìn)氣道一端的叫無(wú)限行程活塞壓縮機(jī)1002,汽輪機(jī)和壓縮機(jī)上的兩個(gè)主動(dòng)圓柱I和兩個(gè)從動(dòng)圓柱2分別通過(guò)一根主傳動(dòng)軸3和從動(dòng)軸8相連。工作時(shí),活塞發(fā)動(dòng)機(jī)1003排出的廢氣推動(dòng)無(wú)限行程活塞氣輪機(jī)1001轉(zhuǎn)動(dòng),使得與之共軸的無(wú)限行程活塞壓縮機(jī)1002在進(jìn)氣道中同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)向發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)栗送壓力空氣(無(wú)限行程活塞氣輪機(jī)被驅(qū)動(dòng)的過(guò)程和無(wú)限行程活塞壓縮機(jī)壓縮空氣的過(guò)程請(qǐng)參考圖1說(shuō)明),使活塞發(fā)動(dòng)機(jī)1003吸氣沖程時(shí)的進(jìn)氣壓力上升,提高了氣缸內(nèi)新鮮空氣的充量,充分與燃料混合后燃燒,發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和扭矩由此大大提升。本無(wú)限行程活塞發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣驅(qū)動(dòng)增壓器有以下優(yōu)點(diǎn):1.相比傳統(tǒng)的需要在20000轉(zhuǎn)每分鐘的轉(zhuǎn)速下才能正常工作的渦輪增壓機(jī),本實(shí)用新型因?yàn)榫哂谢钊?dú)有的高密封性,只要有壓力廢氣進(jìn)入就能轉(zhuǎn)動(dòng),且只要轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)就可以工作,因此在發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速的情況下也能時(shí)刻為發(fā)動(dòng)機(jī)提供增壓,使汽車行駛過(guò)程中全程增加功率實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。2.因?yàn)楸緳C(jī)構(gòu)相比傳統(tǒng)的可以兩頭相貫通的窩輪機(jī)有更好的密封性,因此無(wú)需設(shè)計(jì)上萬(wàn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速工作,在較低的轉(zhuǎn)速下工作時(shí),使用壽命更長(zhǎng)維護(hù)成本更低和性能更可靠,所以本實(shí)用新型更優(yōu)于傳統(tǒng)的渦輪增壓器。
[0061]請(qǐng)參照?qǐng)D11,為本實(shí)用新型應(yīng)用于無(wú)限行程活塞發(fā)動(dòng)機(jī)膨脹比及扭矩增大器的結(jié)構(gòu)示意圖。由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)1101、緩存膨脹腔1102、動(dòng)能回傳主動(dòng)齒輪1103、動(dòng)能回傳從動(dòng)齒輪1104、活塞發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸1105、膨脹介質(zhì)補(bǔ)給管道1106、無(wú)限行程活塞機(jī)構(gòu)1107、主動(dòng)圓柱1、活塞2、主傳動(dòng)軸3、缸體4、從動(dòng)圓柱5、流體輸入孔12等部件組成。如圖1所述的基本原理,本實(shí)用新型的無(wú)限行程活塞機(jī)構(gòu)既可以驅(qū)動(dòng)流體又可以被流體驅(qū)動(dòng),而且具有很好的密封性和低速高扭矩的特性,因此可以連接在活塞發(fā)動(dòng)機(jī)排氣口用作此圖所示意的膨脹比及扭矩放大器,以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和燃燒效率來(lái)達(dá)到節(jié)能減排的目的。本機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程為;在活塞發(fā)動(dòng)機(jī)1101做功沖程還尚未完全達(dá)到下止點(diǎn)時(shí),即打開(kāi)排氣門,使還具有高壓高熱的廢氣排入緩存膨脹腔1102中,高壓高熱廢氣在緩存腔中因?yàn)榧哟罅巳莘e空間的同時(shí)也延長(zhǎng)了熱力學(xué)反應(yīng)時(shí)間所以膨脹出更大的體積(實(shí)際應(yīng)用中也可以在活塞發(fā)動(dòng)機(jī)尚未排出高壓氣體前,通過(guò)外部機(jī)械從膨脹介質(zhì)補(bǔ)給管道1106加入常溫空氣、水、超聲波霧化水霧等其它流體作為再次膨脹介質(zhì)),再經(jīng)由管道以切線方向從流體輸入孔12進(jìn)入本實(shí)用新型的無(wú)限行程活塞機(jī)構(gòu)1107的缸體4內(nèi),在從動(dòng)圓柱5的同步滾動(dòng)相切密封分隔作用下推動(dòng)活塞2使主動(dòng)圓柱I和主傳動(dòng)軸3旋轉(zhuǎn)起來(lái)(詳細(xì)被驅(qū)動(dòng)過(guò)程請(qǐng)參考圖1說(shuō)明),由主傳動(dòng)軸3—端的動(dòng)能回傳主動(dòng)齒輪1103將扭力通過(guò)動(dòng)能回傳從動(dòng)齒輪1104傳動(dòng)到活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸1105上,最終由曲軸將活塞發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的動(dòng)能和無(wú)限行程活塞機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的動(dòng)能一并對(duì)外輸出做功。廢氣繞無(wú)限行程活塞機(jī)構(gòu)的缸體4內(nèi)一周后最終以切線方向從流體輸出孔13排出。部份廢氣壓從靜壓區(qū)(靜壓區(qū)詳見(jiàn)圖2說(shuō)明)提前排出,其靜壓區(qū)廢壓可以用來(lái)推動(dòng)無(wú)限行程活塞發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣驅(qū)動(dòng)增壓器(詳見(jiàn)圖10說(shuō)明)給發(fā)動(dòng)機(jī)全程增壓。本機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的第一個(gè)有益過(guò)程是;全部壓力氣體在推動(dòng)活塞做功的同時(shí)也在推動(dòng)無(wú)限行程活塞做功,爆燃后的氣體分布在活塞發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)和無(wú)限行程活塞機(jī)構(gòu)缸內(nèi)還有緩存腔和管道內(nèi),因此單獨(dú)增加了做功沖程的容積,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于吸氣沖程時(shí)的缸內(nèi)容積,從而延長(zhǎng)了熱力學(xué)反應(yīng)時(shí)間,使廢熱氣體比以住的發(fā)動(dòng)機(jī)膨脹出了更大的體積增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的膨脹比,相同量的燃料下也就做出了更多的功。第二個(gè)有益過(guò)程是;將做功沖程的爆燃?xì)怏w壓力大部份導(dǎo)出到無(wú)限行程活塞機(jī)構(gòu)里時(shí),氣體壓力的能量始終垂直于被推動(dòng)的活塞表面即力臂上,而且可以通過(guò)減小缸體的軸向容積來(lái)?yè)Q取加大徑向容積,以便在發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率和轉(zhuǎn)速不變的情況下加大被氣體壓力推動(dòng)的活塞表面與軸心的距離,g卩加大了力臂長(zhǎng)度,因此這種在做功沖程中將大部份氣壓能量輸入恒定力矩的長(zhǎng)力臂圓周單向運(yùn)動(dòng)的無(wú)限行程活塞機(jī)構(gòu)的輔助做功方式,相對(duì)于將全部氣體壓力能量施加于壓力方向與力臂夾角不斷變化、軸心與曲柄中心間力臂極短的傳統(tǒng)往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī),可以大大提高能量轉(zhuǎn)換效率和扭矩輸出。第三個(gè)有益之處是,靜壓腔的廢熱氣體還有巨大的壓力,可以用來(lái)推動(dòng)無(wú)限行程活塞廢氣增壓機(jī),達(dá)到減少動(dòng)能損耗為發(fā)動(dòng)機(jī)增壓提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率的雙重目的,(而傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的剩余壓力被直接排放浪費(fèi),以至于當(dāng)取下消聲器時(shí)常聽(tīng)到的是串狀爆炸聲)。第四個(gè)有益之處是,可以在單向閥的作用下在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣、吸氣、壓縮的三個(gè)沖程的時(shí)間間隙中通過(guò)膨脹介質(zhì)補(bǔ)給管道1106于緩存膨脹腔1102中加入低內(nèi)能物質(zhì)(如超聲波霧化水霧、空氣、水、其它物質(zhì)),使這些低內(nèi)能物質(zhì)與高熱廢氣滲合吸收其中的熱量膨脹出更大的體積參與在無(wú)限行程活塞面上做功,這種在爆燃之后做功之前于高熱氣體中加入膨脹介質(zhì)的方式可