Тепловой двигатель

(19) (11) 03 6 7/О ьный к Ан ь соОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Ленинградский кораблестроитеинститут и Институт химических наКазССР(56) Авторское свидетельство СССРЛЬ 1588020, кл. Р 03 О 7/06, 1988.(57) Сущность изобретения: двигатедержит термочувствител ьный элемен 1, связанныи с корпусом 4 и выходным звеном, и нагреватель, установленный, по меньшей мере, на одной поверхности ТЧЭ 1 и выполненный в виде электрических контактов 2 с проводниками 3, причем каждый контакт 2 соединен при помощи проводника 3 с источником электрического тока. Подача электрического тока на один или определенную группу контактов 2 с различным чередованием сигнала позволяет придавать ТЧЭ 1 различную форму и различные функции, например, возможность выполнения из ТЧЭ 1 транспортера по типу "бегущая волна". 8 ил,Изобретение относится к машиностроению, а более конкретно к тепловым двигателям (ТД) с твердым рабочим телом, иможет быть использовано в различных механических системах, например в транспортных механизмах перемещающих гоуз по"бегущей волне", в кабель-троссовых системах с автоматической смоткой в бухту идрИзвестны ТД, в которых в качестве твердого рабочего тела используются термочувствительные элементы ТЧЭ) из материала,проявляющего эффект памяти формы,Однако эти ТД имеют сравнительно невысокую эффективность и узкие функциональные возможности.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является двигатель, содержащийкорпус по крайней мере один ТЧЗ, который 20связан с корпусом и выходным звеном, инагреватель, установленный по меньшеймере с одной из сторон ТЧЭ,Известный ТД имеет сравнительно невысокую эффективность и узкие функциональные возможности, ч.го обусловленоневозможностью подвода тепла к локальным зонам ТЧЭ,Целью изобретения является повышение эффективности и расширение функциональных возможностей ТД,Указанная цель достигается тем что вТД, содержащем корпус, выходное звено,по меньшей мере один ТЧЭ, который кинематически связан с корпусом и выходным 35звеном, и нагреватель, установленный поменьшей мере с одной из сторон ТЧЭ, нагреватель выполнен в виде электрическихконтактов, установленных на поверхностиТЧЭ, каждый из которых соединен при помощи проводников с источником электрического тока,ТЧЭ может быть изготовлен из материала, обладающего эффектом памяти формы.Электрический контакт может быть выполнен в виде электропроводной пленки,например, из полианилина, Полимернаяпленка электрического контакта может бытьизготовлена из материала с электрическойпроводимостью, меньшей проводимости 50материала ТЧЗ, Проводники могут былгь выполнены из электропроводящего полимера,например из допированного полиацетилена. ТЧЭ может быть составлен израсположенных послойно пластин с электрическими контактами,Электрический контакт может быть выполнен в виде слоя электропроводящей полимерной пленки, нанесенной на поверхностью ТЧЭ, и покрытой слоем электроизоляционной полимерной пленки.На фиг. 1 схематично показан предлагаемой ТД; на фиг. 2 - 4 - пример работы ТД с ТЧЭ в виде пружины; на фиг. 5 - пример использования ТД в кабель-троссах с автоматизированной смоткой в бухту; на фиг. 7 - пример изготовления ТД с ТЧЭ, установленными с возможностью работы в противофазе; на фиг. 8 - пример работы ТД по фиг, 7.ТД содержит по крайней мере один ТЧЭ 1, например из материала, проявляющего эффект памяти формы, и нагреватели в виде электрических контактов 2 и проводников 3, которые изготовлены, например, из электропроводящих полимеров. ТЧЭ 1 одним концом закреплен на корпусе 4 токоизолированно от последнего, Контакты 2 изолированы от проводников 3 электроизоляционным покрытием 5, например, из, резины или пластичных полимеров,В качестве материала с памятью формы могут быть использованы никелид титана, тройные и сложнолегированные сплавы на его основе, сплавы системы медь - алюминий - никель и др, Токоподводы 3 изготавли ва ются преимущественно из полиацетилена допированного раствором йода или раствором металлического натрия в ртути. Контакты 2 могут изготавливаться как из допированного полиацетилена,так и из других электропроводящих полимеров, например, из полианилина, политиофена, полипарфелена, полипиролла, и др. С учетом того, что материалы с памятью формы имеют высокое для металлов электрическое сопротивление, в первом случае (контакт 2 из допированного полиацетилена) ТЧЭ нагревается за счет протекания по нему тока, так как его сопротивление выше, чем у токо- подводящей системы, во втором случае сопротивление ТЧЗ ниже, чем утокоподводов, что приводит к нагреванию контактов 2, а сопряженный с ними участок ТЧЭ нагревается непосредственно от контакта. Расположенная на поверхности ТЧЭ систем контактов 2 проводников 3 и межконтактной электроизоляции 5 образуют нагреватель б,На фиг. 5 показан пример использования ТД для смотки кабель-троса. Аналогично ТД может быть использован для смотки канатов и тросов при выполнении такелажных рабо, Кабель-тросс содержит ТЧЗ 1, нагреватель б, провода 7 и наружное покрытие 8,Если ТЧЗ 1 изготовлен из листовой заготовки фиг, б) контакты 2 могут располагаться на одной или обоих поверхностях симметрично или асимметрично, Формаконтактов может быть самой различной,каждый из контактов 2 проводниками 3 по- раздельно связан с источником тока. Комбинация подключенных к источнику тока контактов 2 определит нагреваемый участок 5 ТЧЭ 1.ТД может быть изготовлен из двух антифазно установленных пластин по фиг, б. Такой ТД показан на фиг, 7, Формоизменение ют различные участки ТЧЭ 1 и, таким образом, термически восстанавливают форму на различных участках ТЧЭ 1(фиг,4). Это свойство может быть использовано в электрических кабель-троссах фиг. 5), связывающих 40 источник энергии с подвижным объектом, например подводный технический объект с кораблем-носителем, Электрическая энергия передается потребителю по проводам 7. В процессе работы за счет удаления объекта от источника тока происходит разматывание кабель-тросса, При приближении объекта к источнику образовавшаяся слабина выбирается за счет нагревания различных участков ТЧЭ 1,5055 При изготовлении ТД с ТЧЭ 1 из антифазно установленных пластин (фиг, 7 и 8) с "памятью" изогнутой формы при нагреве, при этом пластины при нагреве изгибаются навстречу друг другу, путем нагрева продольных полос ТЧЭ 1 (на фиг. 8 зоны и направления теплоподвода показаны стрелками), расположенных антифазно можно получить форму "стоящей волны", Если зоны нагрева, путем внешней коммутации контактов 2, привести в движение в таком ТД может быть самым разнообразным, например в форме бегущей волны(фиг.8),Для сборки ТД предварительно производят обработку ТЧЭ 1 на придание свойства необходимого формоизменения при 15теплосменах, а затем на поверхность ТЧЭнаносят лак полимеров с чередованиемэлектропроводящих и электроизоляционных, При этом последующий слой лака наносится после просушки предыдущего. Для 20повышения электробезопасности нагреватель 6 сверху покрывают электроизоляционным полимером, Апробация показала,чтотолщина "бутерброда" не превышаетдолей милиметра, что не изменяет габариты 25конструкции с учетом размеров ТЧЭ 1,ТД работает следующим образом, ТЧЭ1 изготовлен из проволоки, которая при нагревании принимает форму пружины фиг.2), затем ТЧЭ 1 деформируют до прямого 30положения по всей длине (фиг, 3). Подключая различные контакты 2 посредством наружной коммутации токоподводов 3 кисточнику электрической энергии нагреваперпендикулярно фронту волны, то волны прийдут в движение. В данном случае ТД может использоваться как транспортер, насосный агрегат, и др,К различным участкам может подводиться тепло с различной интенсивностью путем варьирования подводимой электрической мощности.Использование предлагаемого изобретения позволит получить положительный эффект, который будет складываться из следующих факторов, Расширятся функциональные возможности ТД за счет нагрева различных учстков с различной интенсивностью, Это позволит формировать сложные поверхности в изменяющейся во времени формой,Повысится эффективность ТД за счет снижения потерь при токоподводе, Улучшатся условия согласования ТЧЭ 1 с источником энергии за счет варьирования в широких пределах сопротивления токоподводящей цепи путем выбора материала и изменения толщины.Повысится надежность работы ТД за счет исключения возможности перегрева, так как материал контактов и токоподводов не позволит материалу ТЧЭ нагреваться выше 280 - 320 С, что для указанных материалов является недопустимым,Кроме того, конструкция ТД очень компактна и не содержит целого ряда элементов конструкции, таких как токоподводящие электрические провода, клемы, и др. Весь ТД выполнен в виде единого блока, что делает его удобным при практическом использовании.Формула изобретения 1, Тепловой двигатель, содержащий корпус, выходное звено, по меньшей мере один термочувствительный элемент, связанный с корпусом и выходным звеном, и нагреватель, установленный по меньшей мере с одной стороны термочувствительного элемента, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности и расширения функциональных возможностей, нагреватель выполнен в виде электрических контактов, установленных на поверхности термочувствительного элемента, каждый из которых соединен при помощи проводников с источником электрического тока. 2. Двигатель по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что термочувствительный элемент обладает эффектом памяти формы,3. Двигагель по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющ и й с я тем, что электрический контакт выполнен в виде электропроводной полимерной пленки, например полианилина,1744305 4.Двигатель поп.З, отлича ю щийс я тем, что полимерная пленка электрического контакта изготовлена из материала с электрической проводимостью, меньшей проводимости материала термочувствительного элемента. стапенконтал оста вител ьехред Ч,Мо едактор Ю,С ооректор М,Максимишинеи а аказ 2 173 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГО Т СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. марина, ,01 5. Двигатель по пп, 1 - 4, о т л и ч а ющ и й с я тем, что проводники выполнены из электропроводного полимера, например из допированного полиацетилена,6, Двигатель по пп. 1 - 5, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что термочувствительныйэлемент составлен из расположенных послойно пластин с электрическими контакта 5 ми,7,Двигательпоп.б,отл ичаю щийс я тем, что электрический контакт выполнен в виде слоя электропроводной полимерной пленки, нанесенной на поверхность10 термочувствительного элемента и покрытойслоем электроизоляционной полимернойпленки,