专利名称：直推式活塞发动机及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种直推式活塞发动机及其在运输工具上的应用。
背景技术：
目前用于各种运输工具上的发动机，其功率输出几乎均采用旋转轴或旋转轮的方式。车辆通过车轮与地面或轨道之间的滚动摩擦来推动车辆行驶；轮船和飞机通过旋转的叶轮推动流体而前进。这种行进的方式有一个明显的弊端对于滚动摩擦来说，需要车辆本身有足够的自重；对于旋转的叶轮而言，它在推动流体的同时也在阻挡流体，这意味着有很大一部分能量在做无用功。另外，对于目前广泛使用的以曲柄连杆和曲轴作为功率输出机构的发动机来说，需要将活塞的直线运动转化为旋转运动，不仅使结构复杂，还会造成功率损失，并缩短发动机汽缸及动力传动机构的使用寿命；还有，在滚动摩擦过程中，车轮的空转打滑和摩擦蠕动，也会造成很大的功率损失，想一想数量惊人的轮胎消耗，就会知道这种功率损失有多大。再有，滚动摩擦的作用方式，使得车辆无法在较陡的斜坡上行驶，更不能垂直运行。
对于船和飞机来说，它们靠推可流动的流体前进，与直接推不动的固体前进相比要消耗更多的能量。
发明内容
本发明设计了一种直推式活塞发动机以及各种运输工具。这种直推式活塞发动机用活塞的直线运动直接推动运输工具运行，从而使传统运输工具的上述弊端得以克服。
要使发动机能够推动运输工具运行，就必须使发动机的活塞在做功时通过功率传输机构“顶”在某种相对地面静止的“物体”上。对于传统的车辆来说，这个“物体”就是路面和轨道摩擦面；对于传统的船和飞机而言，这个“物体”就是水和空气。传统的运输工具是通过转动的轮子连续“顶”这些“物体”而运动的。
而这里所发明的直推式活塞发动机及其各种运输工具是通过设在其末端的某种止动构造或构件的活塞，间歇或交替直接去顶某种相对地面静止的“物体”而运行。
我们可以用一个或多个处于同一行程的活塞间歇去“顶”，可使运输工具步进；也可以用多个处于不同行程的活塞交替去“顶”，可使运输工具连续运行。活塞的交替是不间断的。在做功的活塞到达做功终点之前，压缩的活塞便开始做功。
在这里，设在发动机活塞末端的某种构造或构件作为动构件，必须和作为静构件的某种相对地面静止的“物体”结合，组成某种灵活可靠的双向或单向间歇止动机构。这个机构的动作与发动机活塞的动作相配合，并受发动机活塞动作的控制，以保证发动机和整个运输工具的正常运行。
这种直推式活塞发动机与传统发动机的区别主要有两点一是，它的活塞直接与外界作用而做功；而传统发动机的活塞则通过曲杆、曲柄、曲轴、轮周或叶片与外界作用而做功。二是，它是通过静摩擦或直接顶在外界某种静固的“物体”上而做功；而传统发动机则是通过滚动摩擦或推动流体而做功。
这种直推式活塞发动机的活塞在“压缩”和“排气”行程的动力，来自于活塞做功时被压缩的弹簧或空气，而不是传统的飞轮。
直推式活塞发动机没有凸轮轴，它利用连接在活塞上的机构来控制发动机的点火、配气和上述止动机构的动作和动作顺序。
用直推式发动机所驱动的运输工具与传统运输工具相比，具有以下优点1、重量轻，材料成本低；2、相对有效载荷大；3、结构简单它可省去传动系统、刹车装置(双向间歇止动机构可兼作刹车装置)；4、可代替电梯垂直运行；5、可在沙漠、沼泽、浅滩、山坡等船只、车辆难以通行的地方行驶；5、能源利用率高；6、不用造价昂贵的人造路面(包括公路和铁路)，整个运输系统的建造和维护成本很低；7、安全程度高车不会翻、船不会沉、飞机不会掉。
图1描述了沿绳索或杆件运行、并以绳索或杆件作为间歇止动机构的静构件、以“流体加压摩擦制动装置”作为间歇止动机构的动构件、由直推式二冲程活塞发动机所驱动的运输工具的外观立体原理图。图中，1是支撑柱；2时活动支撑架；3是支撑架控制杆，它由承载轴4和恢复弹簧操纵；4是承载轴；5是推动快，它与4之间用轴承连接；6是绷紧的绳索或杆件；7是发动机气缸，它与推动块5相固连；8是活塞，它的回程由汽缸内活塞头部压缩的气体或弹簧提供能量；9是“流体加压摩擦制动装置”，它由摩擦材料、恢复弹簧、液压囊、外钢套以及两端的志向轴承组成，它通过液压软管和单向阀，与发动机气缸的压缩腔相通并与发动机活塞末端相固联；10是运输工具的箱体，它可以被设计成车厢、船舱或机舱。作为机舱，要在它的上面设计机翼。
图2是图1的侧视图。
图3是图2的局部放大图，其中1是气缸缸体；2是活塞端头；3是“流体加压摩擦制动装置”；4是导向直线轴承；5是液压软管。
图4是一种可用于直推式活塞发动机的单向止动机构。图中1是绳索或杆件；2是两端封闭、带有内楔面的金属管，它与活塞的末端固联，其沿图中箭头方向的动作被锁止；3是钢球；4是弹簧。
图5是一种用直推式二冲程活塞发动机驱动的垂直升降机。它以绳索或杆件作为间歇止动机构的静构件、以“流体加压摩擦制动装置”作为间歇止动机构的动构件。其升程由发动机驱动，降程以重力为动力，通过人工控制“流体加压摩擦制动装置”的压力，控制升降机的运行速度。图中1是发动机气缸；2是活塞；3是液压软管；4是刚性连接管；5是“流体加压摩擦制动装置”；6是直线导向轴承；7是垂直绷紧的绳索或杆件；8是气缸的直线导向轴承；9是承重过梁；10是轿厢。
具体实施例方式 一、用绷紧的绳索或杆件作为相对地面静止的“物体”，装有直推式活塞发动机的运输工具沿其运行。绷紧的绳索或杆件作为静构件，环绕着它的“流体加压摩擦制动装置”作为动构件，它们组成间歇止动机构。这种间歇止动机构可同时刹车装置使用。制动装置所需的压力由发动机气缸开始做功时的高压气体和气缸开始排气时的余压气体提供。高压气体供给做功气缸所对应的止动装置，余压气体供给进气气缸所对应的止动装置。卸压由连在活塞上的机构控制。这种以流体加压摩擦制动装置作为动构件的间歇止动机构，不仅适用于二冲程发动机，也适用于四冲程发动机。
对于较长的绳索或杆件，以及环形闭合的绳索或杆件，中间必须要有支架支撑或绷紧。为了使止动机构的动构件能顺利通过这些支架，可将这些支架在绳索或杆件的长度方向上成对布置并可交替支撑。它们的交替动作，可由运输工具上的撞轮、碰快等机械构件控制。
二、用绷紧的绳索或杆件作为静构件，用机械构件(如具有滚珠的楔面)作为动构件，它们组成单向止动机构。它的动作由发动机的活塞直接控制。
三、用带有各种所需形状凹槽的棘条作为相对地面静止的“物体”，装有直推式活塞发动机的运输工具沿其运行。带有各种所需形状凹槽的棘条作为静构件，带有与这些棘条凹槽相配合的止动块的构件作为动构件，它们组成单向止动机构。它的动作由发动机的活塞直接控制。可将棘条设在钢轨的侧面，用直推式活塞发动机驱动，可制成轨道列车，它比传统列车的自重要轻得多，其资源和能源的消耗要小许多。
四、以直推式活塞发动机驱动的运输工具，可在陆上、水上、空中运行。在陆上运行的运输工具，其重量通过各种车轮由路面、钢轨、绳索或杆件支撑；在水中运行的运输工具，其重量通过船体由水的浮力支撑；在用绳索或杆件作为静构件的直推式活塞发动机所驱动的运输工具上装上机翼，当其达到一定的速度时，其部分或全部重量便可由空气通过机翼支撑。当其全部重量都由空气支撑时，便成为能够飞行的车或船。
五、以直推式活塞发动机驱动的运输工具，可用来作为垂直运输设备或爬山设备。
权利要求
1.一种活塞发动机及其运输工具，其特征是这种活赛发动机及其运输工具沿着一种与地面相对静止的构件行驶，二者之间结合组成一种双向或单向间歇止动机构；它的动作与发动机的动作相配合，并受发动机的动作所控制；运输工具通过固定在发动机活塞或活塞杆上的止动机构部件直接和与地面相对静止的构件作用而行进。
2.根据权利要求1所述的活塞发动机及其运输工具，其特征是在所组成的间歇止动机构中，静构件为绳索或杆件，动构件为环绕着绳索或杆件的“流体加压摩擦制动装置”，其所需压力由发动机汽缸的压力气体提供。
3.根据权利要求1所述的活塞发动机及其运输工具，其特征是在所组成的单向间歇止动机构中，静构件为绳索或杆件，动构件为与之配合的机械构件。
4.根据权利要求1所述的活塞发动机及其运输工具，其特征是在所组成的单向间歇止动机构中，静构件为带有各种所需形状凹槽的棘条，动构件为带有与这些棘条凹槽相配合的止动块的构件。
5.根据权利要求1所述的活塞发动机及其运输工具，其特征是这种与地面相对静止的构件为架空绷紧的绳索或杆件；绳索或杆件的支撑架沿绳索或杆件长度成对布置，并可交替支撑绳索或杆件，它们的交替动作，由运输工具上的机械构件控制。
6.根据权利要求4所述的活塞发动机及其运输工具，其特征是其架空绷紧的绳索或杆件是环形闭合的。
7.根据权利要求1所述的活塞发动机及其运输工具，其特征是这种运输工具及其载荷的重量由液体的浮力支撑。
8.根据权利要求1所述的活塞发动机及其运输工具，其特征是这种运输工具在达到一定速度时，自身及载荷的全部或部分重量由空气通过运输工具上的机翼支撑。
9.根据权利要求1所述的活塞发动机及其运输工具，其特征是这种运输工具可用作自动升降机。
10.根据权利要求1所述的活塞发动机及其运输工具，其特征是这种运输工具可用作自动爬山机。
全文摘要
本发明设计了一种直推式活塞发动机以及各种运输工具。这种直推式活塞发动机用活塞的直线运动直接推动运输工具运行。设在发动机活塞末端的某种构造或构件作为动构件，它们和作为静构件的某种相对地面静止的“物体”结合，组成某种灵活可靠的双向或单向间歇止动机构。这个机构的动作与发动机活塞的动作相配合，并受发动机活塞动作的控制，以保证发动机和整个运输工具的正常运行。它与传统发动机的区别主要有两点一是，它的活塞直接与外界作用而做功；而传统发动机的活塞则通过曲杆、曲柄、曲轴、轮周或叶片与外界作用而做功。二是，它通过静摩擦或直接顶在外界某种静固的“物体”上做功；而传统发动机则是通过滚动摩擦或推动流体而做功。
文档编号F01B23/02GK101153543SQ20061015973
公开日2008年4月2日 申请日期2006年9月26日 优先权日2006年9月26日
发明者徐林波 申请人:徐林波