储能发动机 一种储能发动机，是由能量输入、能量储存、能量输出等三部分构成，特别是充分有效地提高各种能源利用率的发动机延伸装置。
我们知道，一般发动机都有能量输入、能量输出的过程，就是缺少能量储存过程，致使很多丰富的能源，因受时间、地点和环境的限制，不能充分发挥利用，造成动力实施的困难和经济上的损失。
本发明的目的，是要提供一种发动机延伸装置——储能发动机(简称储能机)，可使能量储存在弹性发条的载体上，不受时间、地点和环境的限制，任何时候、任何地点都可以配套装置使用，并能改善使用条件，可以提高能源利用率，改善环境污染问题和减少使用费开支。
本发明的目的是这样实现的，胡克定律指出：在弹性限度内，固体在外力作用下发生形变，跟它所受的外力成正比，根据这个定律，可把机械钟上的发条盒加以放大(力、功、能和弹性体，均有大小)，大到需要用发动机的“外力”，才能卷曲形变，这就等于把动力“录制”在发条盒里，也就是能量输入过程。在这里发条是储存大小能量的载体，把它叫做“充能”也无不可，发条盒正面有小棘轮和小棘爪可以控制“轴”的逆转，反面有大棘轮和大棘爪，齿向相反，可以控制“轮”的顺转，两面对称有“十”字形夹板，中心套在发条轴上，四边有桩柱相联，底面有底座板，它就成了储存弹性势能的储能器(也叫发条盒)，这是储能发动机的主要部件。
这种卷紧的大型发条，虽有很大的胀力趋势，但有强度很大地夹板、发条盒、大小棘轮、棘爪，还有保险栓和底座板，在严格遵守操作规程的前提下，是完全可以控制它的安全系数和溜弦损失的。
储能器在能量输出过程中，为了保证做功的连续性和均衡性，要在一个方框支架上，卧式(或立式)串联储能器6只，在其上方平行位置，装有一根截面方形传动轴，轴上有类似销轮的从动轮，可以左右滑动，并使两个输出齿轮对准销轮互相啮合，拨动大棘爪离开大棘轮后，两个发条盒随即输出弹性力矩、连环接力地推动输出齿轮和销轮，带动另一个皮带轮把动力传到工作机或者车轮上去。为什么要用两个输出齿轮推动一个销轮呢？这是因为输入能量卷紧发条是由小到大，反过来，输出能量就是从大到小，这样发条的胀力就是两个不同的档次，即上半部为强档，用“十”表示，下半部为弱档，用“一”表示，能量输完后，用“0”表示，两个发条同时输出强弱力矩，可使齿轮均速转动，如果只用一个发条，上强下弱，上部有余，下部不足，不能协调配套进行，能量就会受到很大的浪费，得不偿失。
当第1只弱档(最先输入一个发条，只输入能量一半)输完后，发条就成了阻力，第2只也同时到了弱档，此时失去动平衡，自动停机(工作机因惯性作用，并不停机)，再把销轮推到第2和第3，顺次推到第3和第4、第4和第5、第5和第6的位置上，从头到尾、五次重复同样运动过程，这样就使强弱力矩、连环搭配进行，它就保持了做功的连续性和均衡性，能量全部输完后，第6只还剩下半部弱档，可作下届换用时的第1只而继续使用，如此连环接力运转，就是储能机能量输出做功的全过程。
在这种储能机的工作过程中，它的传动速度比和功率的关系如何呢？为了说明这个问题，现举实例粗略计算说明如下：
1、储能器在充能站充能，燃气涡轮机的效率80％，根据这个发条盒的承受能力，消耗汽油10公斤，问这个储能器充了多少有用功(能)？解：10公斤×11000千卡/公斤×427公斤米/千卡×0.8＝37576000公斤米。
2、储能器储存有37576000公斤米的能量，它的效率是90％，如果分别在2、5、10小时输出全部能量，问在各段时间内的功率各是多少？解：2小时功率：37576000公斤米×0.9÷7200秒÷75公斤米/秒≈63马力
5小时功率：37576000公斤米×0.9÷18000秒÷75公斤米/秒≈25马力
10小时功率：37576000公斤米×0.9÷36000秒÷75公斤米/秒≈12.5马力
由此可见，在总动力不变的情况下，输出时间越短，功率越大；输出时间越长，功率越小，功率与时间成反比，但是能量在储存过程中，是不会发生任何变化的，它既不会无故增多，也不会恁空减少，在不计无用阻力情况下，输出功总是等于输入功，这是符合能量转化和守恒定律的。
但是在这个储能机上运转时间发生长短的原因是什么呢？这与传运速度比有关。我们知道，主动齿轮与从动齿轮的齿数和它们的转速成反比，根据这个原理，假定上述输出齿轮(主动轮)的齿数是100个，把销轮(从动轮)的齿数定为50、20、10个三种，那么它们的传动速度比就是50∶100＝1∶2，20∶100＝1∶5，10∶100＝1∶10的三种比值了，这和上面所说明的时间比值完全相符，所以在这个储能机上，要求功率大时，把销轮换为30—60个齿；要求时间长时，把销轮换为10—20个齿就行了，要求功率更大，或者要求时间更长，在放大发条承受能力的前提下，输入时增加耗油量或者在装机时，增加发条盒的只数，就可以满足各种大小动力的需要了(但是超小型储能器仍用人力输能即可)。
所谓放大发条盒的承受能力，也不是不可捉摸的，这里不妨作个假设或者预测，加以验证，假使机械钟上的发条，用手卷紧的平均动力是0.3公斤，把它放大到400倍，它的平均动力就是0.3公斤×400＝120公斤，发条盒直径也相应放大为0.5米，转速预计每秒25、10、5周三种，根据轮轴杠杆原理，粗略计算它们的功率如下：
1、转速25周功率：120公斤×3.14×0.5米×25周÷75公斤米/秒≈63马力
2、转速10周功率：120公斤米×3.14×0.5米×10周÷75公斤米/秒≈25马力
3、转速5周功率：120公斤米×3.14×0.5米×5周÷75公斤米/秒≈12.5马力
由此可见，原来加在发条上的“外力”只要放大400倍，就相当于消耗汽油10公斤的动力，如果某些动力机，不受体积的限制，直把发条盒直径放大到1米，由此推算它的动力只要(63×75÷25÷1÷3.14≈60)60公斤就行了，由此可知，在功率不变的情况下，发条盒的直径越大，消耗燃料越少，而放大发条盒的倍数，也相应减少到200倍，这样我们对发条盒的放大轮廓，就有一个明确的直观的概念了。
由于采用上述技术方案，这不正是能量从发动机这个物体上转移到储能器这个物体上来了吗。这是一般发动机的延伸，在很多方面，它能起到一般发动机所不能起到的特殊作用。
1、任何形式的能，如热能、电能、风能、水能、化学能、太阳能、原子能等在一定条件下，都可以转比为弹性势能储存起来，可以不受时间、地点和环境的限制，隔时异地使用，提高各种能源利用率，其中太阳能利用率可最高。
2、这种储能发动机，结构简单，生产工艺简比，可以降低造价成本，在工作中，不用加油，只要充能，可以储存大小能量进入备用阶段，还能返复回收、循环充能利用。
3、这种延伸的储能机，在输出能量作功时，无噪音、无污染、无温度、减少费用、安全卫生、使用方便，可以装配在车辆、船舶中，小型工厂以及家用动力和三轮车、轮椅等方面，均可适合应用。
4、如果广泛采用这种无公害的动力机，可以解决城市环境污染问题，其中部分能源如石油、煤炭等虽然还有污染，但可以建设在边远偏僻的地区，一面给储能机充能，一面集中治理污染，不但可以收到事半功倍的效果，还能减少分散性的治污费用。
为了进一步地说明储能机的实施方法和工作情况，特作附图说明如下：
1、输入轴 2、输入轮 3、发条轴
4、夹板 5、小棘轮 6、小棘爪
7、输出齿轮 8、大棘轮 9、大棘爪
10、保险栓 11、条轮片 12、发条
13、销轮轴 14、销轮 15、输出皮带轮
16、推杆 17、推柄 18、偏心轮轴
19、手柄 20、偏心轮 21、螺栓
22、储能器总成 23、支架 24、底座板
图1、图2和图3是储能器总成(发条盒)(22)结构简化示意图，发条盒正面(图2)有小棘轮(5)，固定在发条轴(3)上，小棘爪(6)固定在条轮片(11)上，可以控制发条轴(3)的逆转，反面(图3)有大棘轮(8)，固定在发条盒(22)的底面上，大棘爪(9)固定在夹板(4)的桩柱上，齿向相反，可以控制输出齿轮(7)的顺转。
在输入能量的时候，输入轴(1)插入方形轴孔(孔深是轴的1/3)的发条轴(3)内，拨开大棘爪，由其它发动机带动输入轮(2)旋转。(或用链条传动)，这相当于手拿上条匙卷紧发条(12)的作用，在压力表的指示下，发条满负荷时，停止转动，关上大棘爪(9)，插入保险栓(10)，装上底座板(24)，可以牢固地控制发条盒(22)的顺转，储能器(22)在使用时，夹板(4)拴在方框支架(23)上，此时取下保险栓(10)和底座板(24)，这就完成了输入能量储有弹性势能的储能器总成(22)的全过程，在任何需要的时候，随时可以输出使用。
图4是输出能量做功过程示意图，在一个方框支架(23)上，串联相同规格的储能器6只，发条轴(3)首尾衔接，连环吻合，它们的齿顶齿根，都是排列在横向直线上，如同一个很厚的整体齿轮一般，这是大棘爪触头(也是在一条横向直线上)控制形成的，所以，上面平行位置啮合的销轮(14)在静止时，可以左右滑动而不受阻。
当第1只弱档和第2只强档对准销轮(14)互相啮合开机时，推动手柄(19)自上而下旋转180°，推动两个偏心轮(20)带动两个大棘爪(9)的摇臂触头离开大棘轮(8)，两个发条(12)同时输出弹性力矩，促使两个输出齿轮(7)与一个销轮(14)同时旋转，由输出皮带轮(15)把动力传到工作机或车轮上去(工作机和车轮的转速，可用传动速度比进行调节)。
当第1只弱档输完后，此时第1只发条就成了阻力，同对第2只也到了弱档阶段，动力减弱，失去平衡，自动停机，销轮(14)和销轮轴(13)已经静止，但是工作机因惯性作用，继续运转，在输出皮带轮(15)装有自行车后轮同样机构，仍在绕轴滑动，乘此间隙，进行下步接力操作，推动手柄(19)自下而上，拨动两个偏心轮(20)回到关机位置，两个大棘爪(9)的触头因弹簧还原阻卡大棘轮(8)，才能把销轮(14)向右推到第2和第3的位置，开机时，手柄又要推向下方，随后即把推柄(17)顺次推到第3和第4、第4和第5、第5和第6的位置上，前后五次重复同样运动过程，都是强加弱地均衡进行。
图5是全部输能做功最后阶段，全部输完后，自动停机，第6只还剩下半部弱档，可作下届换用时的第1只而继续使用。
手柄(19)的作用，推到上方就是关机，推到下方就是开机，任何时候、任何位置都可以进行开机和关机，但手柄在下方时偏心轮(20)卡在槽口内，推柄(17)是推不动的。
在这个小型储能机里，如果是用1∶10的传动速度比，它的功率说是12.5马力，自动停机周期间隔5小时，储能器5只(前后各半部只算1只)，连续做功时间约50小时，如果要求功率增大1倍，这比就是1∶20，它的时间就要减少一半。
图6是图5输出齿轮(7)和销轮(14)以及偏心轮(20)的正面位置工作示意图。销轮(14)和输出皮带轮(15)同在一根截面方形机轴(13)上，轮与轴同时转动，储能器(22)第5和第6的输出齿轮(7)共同推动一个销轮(14)，输出齿轮(7)轮转轴不转。
当第一届储能器能量全部输完后，取下“0”号，换上“＋”号，继续运转，取下的“0”号，可以反复充能，循环利用，这样一来，不但彻底改善了发动机的工作条件，减少各种运行参数，而且还使能量进入储存备用阶段，甚至可以进入流通领域，打破时间、地点和环境的界限，随时随地都可以配套装置使用，最大限度地提高能源利用率，改善环境污染问题，这是发动机功能延伸的效果，成为一种无公害的动力机，其经济效益和社会效益是无法估量的。