3D-модель роторного двигателя

Актуальность

Роторные двигатели имеют относительно широкое распространение в сверхлёгкой авиации, малом судостроении и в наземной технике.

Цель

Создание виртуальной модели и макета роторно-поршневого двигателя.

Задачи

1. Изучить программу.
2. Создать виртуальные модели.
3. Собрать виртуальные модели.
4. Провести анализ напряжений.
5. Исследовать патентную базу.
6. Оценить стоимость.
7. Создать макет двигателя.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

Программа SolidWorks 2014

Описание

Автором были созданы две виртуальные модели роторно-поршневого двигателя.
1. Виртуальная модель для испытаний соответствует размерам из чертежей. Подходит для испытаний, внесения изменений в строение и изучения их последствий для дальнейшего развития проекта.
2. Модель для печати на 3D-принтере: для экономии материала было решено уменьшить размеры деталей в 2 раза при помощи функции «Масштаб» в программе SolidWorks. Для более наглядного изучения модели был сделан её разрез и «окна» в корпусе для видимости внутренних деталей.

Испытания корпуса двигателя прошли в программе SolidWorks. Было проведено 2 вида статического анализа и выбрано два материала: «Простая углеродистая сталь» и «40X13 ГОСТ 4543-71» (вид стали). Испытания прошёл только второй материал.

Оценка стоимости была выполнена при помощи программы SolidWorks. Программа учитывает множество параметров, влияющих на цену. Цены всех элементов детали (вырезы, изгибы, отверстия и т. д.) выведены в отдельную таблицу. Итоговая стоимость составила 167 тыс. руб.

Исследование патентной базы необходимо для изучения дальнейших возможных вариантов развития роторных двигателей. Было проанализировано около 10 патентов, однако большая их часть были патентами без каких-либо нововведений. Действительно интересными автор считает следующие решения:
1) увеличить КПД, используя кривошип вместо центральной шестерни и эксцентрика;
2) увеличить КПД за счёт поднятия начального давления при сжатии рабочей смеси, используя оставшуюся после расширения энергию сгоревших газов;
3) вращать ротор находящимися в нём поршнями, не имеющими «мёртвых точек», что позволяет использовать в качестве топливной смеси газ, в том числе водород;
4) увеличить мощность двигателя в 1,5 раза, изменив геометрию ротора и его корпуса.

Результаты работы/выводы

По результатам работы была изучена программа SolidWorks 2014, созданы и собраны виртуальные модели роторного двигателя, проведён анализ напряжения, а также исследована патентная база и проведена оценка стоимости деталей двигателя.

Перспективы использования результатов работы

Планируется провести дополнительную оценку стоимости двигателя, покупку необходимого сырья и сборку модели для проведения испытаний, подтверждающих расчёты данной работы. Также интересно узнать о возможности модернизации двигателя с использованием решений из патентной базы.

Награды/достижения (в каких конкурсах и с какими результатами выставлялась ранее эта работа)

«Поиск-НИТ» – призёр;
«Транспорт будущего» – участник финального этапа;
«Творчество юных (МИЭТ)» – призёр;
«Потенциал» – диплом III степени