Salıncak pistonlu motor - Swing-piston engine

Bir salıncak pistonlu motor , pistonların halka şeklindeki bir "silindir" içinde dairesel bir hareketle hareket ettiği, sıkıştırma ve genişleme sağlamak için birbirine daha yakın ve daha uzağa hareket ettiği bir tür içten yanmalı motordur . Genellikle, silindir etrafında dönerken sabit bir ilişki içinde hareket etmek üzere tasarlanmış iki set piston kullanılır. Bazı versiyonlarda pistonlar, tüm motorun etrafında dönmenin aksine sabit bir merkez etrafında salınır. Tasarımı da şu şekilde de ifade edilmiştir salınım pistonlu motor , titreşimli motora pistonlar yerine veya döndürmek ve salınım olduğunda , toroidal motor "silindir" şekline göre.

Birçok döner pistonlu motor önerildi, ancak hiçbiri başarılı olmadı. Yaklaşık 2010'daki iki girişim, Amerikan yapımı MYT motor prototipi ve Yo-Mobile hibrit arabada kullanım için prototip Rus CEVHERİ'dir . Her ikisi de yüksek yakıt verimliliği ve yüksek güç-ağırlık oranı iddia etti, ancak iddia edilen verimlilik veya motorların pratik kullanım için yeterince dayanıklı olduğuna dair başarılı bir gösteri yapılmadı.

Buharlı motorlar

Salıncak pistonlu motorlar , buhar türbininin yaygın olarak tanıtılmasından önce , ilk olarak 1820'lerde alternatif buhar motoru tasarımları olarak tanıtıldı . Bu örneklerde "piston", modern bir içten yanmalı tasarımda olduğu gibi tipik olarak silindirik değildir ve genellikle üstten görüldüğü gibi kesit olarak dikdörtgen şeklindedir ve düz bir disk "silindir" içinde döner. Yandan ya düz plakalar ya da pasta kama şeklindedirler. Bu durumlarda "döner piston" terimi tamamen doğru değildir, ancak çalışma çevrimi aynıdır ve burada uygun şekilde ele alınmıştır.

Bilinen ilk örnek, gemi tahriki için 1829'da Elijah Galloway tarafından tanıtıldı. 270 derece dönen tek bir kanat içeriyordu. Bilim Müzesi'nde hala bir model bulunmasına rağmen, bu versiyonun hiç yapılmadığı anlaşılıyor . Galloway ayrıca kanatları da kullanan çok çeşitli saf döner motorlar tasarladı.

Daha ciddi bir girişim, 1841'de John Jones'un "Kambriyen Sistemi" idi. Bu tasarımda, döngü devam ederken daha yakına veya daha uzağa hareket etmeye yönelik iki veya üç düz plaka kullanıldı. Plakalar en yakın noktadayken, bir valf kullanılarak aralarına buhar alındı ​​ve döngü devam ederken onları birbirinden ayırdı. Plakalar maksimum mesafeye ulaştığında, kısmen genleşmiş buharın cihazın ortasından geçerek kanatların diğer tarafındaki alana akmasına izin veren bir iç geçit ortaya çıkarıldı, bu da artık minimum mesafelerindeydi. Bu şekilde tasarım, etkili bir şekilde bileşik bir motordu .

Bunu birçok varyasyon izledi ve bunların bir kısmı sahada sınırlı kullanım gördü. Bunların arasında dikkate değer olan, John Ericsson'un , Amerika Birleşik Devletleri'nin ilk vidalı buharlı gemisi olan USS Princeton'a güç sağlayan 1843 tasarımıydı . Charles Parsons konsepti inceledi ve buhar türbinine geçmeden önce iki döner pistonlu motor tasarımı üretmiş görünüyor. Roots kardeşler, süper şarjlı tasarımlarıyla daha iyi tanınmalarına rağmen, benzersiz tipte bir salıncak pistonlu motor tasarladılar .

İçten yanma

Otto Lutz'un motorunun şaftını, sarmal pistonlarını ve kamlarını gösteren ABD patenti 2301667'nin 1.

Herhangi bir içten yanmalı salıncak pistonlu motorun üretime ulaşıp ulaşmadığı belli değil, ancak en yakın girişim , Otto Lutz  [ de ] tarafından yapılan II. Dünya Savaşı dönemindeki Alman tasarımı gibi görünüyor . Tasarımında, her biri iki diske bağlı üç adet olmak üzere toplam altı piston vardı. Diskler, pistonlar arasında altı odacık oluşturacak şekilde düzenlenmiştir, öyle ki herhangi bir anda üç odacıktan oluşan bir grup "birbirine yakın" iken diğer üç odacıklı grup, bu iki uç arasında değişen, "birbirinden geniş" idi. diskler döndürüldü. Zamanlama, hazneler buji üzerinde "birbirine yakın" noktalarına ve emme ve egzoz portları üzerinde "geniş ayrı" noktalarına ulaşacak şekilde ayarlandı. Bu hareket Wankel motoruna benzer , birincil fark, Wankel'in pistonların göreli hareketinden ziyade motorun ve rotorun şekli yoluyla sıkıştırma ve genişleme yaratmasıdır.

Lutz'un motoru , geleneksel santrifüjlü veya eksenel kompresörü kendi salınımlı piston tasarımıyla değiştiren yeni tip bir uçak motoru için deneysel bir gaz jeneratörü olarak tasarlandı . Sonuçta egzoz bir türbini sürmek için kullanılacaktı, bu güç bir turboprop üretmek için bir pervaneyi sürmek için kullanılacaktı . Bu rol için egzoz gazı, o sırada mevcut malzemeler göz önüne alındığında, doğrudan bir türbinde kullanılamayacak kadar sıcaktı, bu nedenle motorda, soğuk basınçlı havayı tahliye eden ve daha sonra sıcak egzoza karıştırılan ikinci bir "egzoz portu" vardı. Doğrudan güç kullanımı için, bir türbini sürmek yerine, motorun bu "üçüncü alanı", gereksiz sıkıştırma ile güç kaybını önlemek için basitçe havaya açık bırakılabilir.

İlk test motorlarında, özellikle sızdırmazlık ile ilgili bazı küçük sorunlar vardı, ancak bunlar üzerinde çalışıldı ve motorlar 1944'te test edildi. Döner pistonlu motorların özellikle iyi bir özelliği, ortak bir krank mili boyunca arka arkaya cıvatalanabilmeleridir. daha büyük bir motor yapmak için ve her ek aşamada çalışma daha yumuşak hale gelir ve daha büyük yapılması gereken tek parça krank milidir. Radyal motorla benzer bir düzenlemenin, özellikle soğutmanın düzenlenmesi genellikle daha zordur ve sıralı motor düzenlemeleri kısa sürede o kadar uzar ki, krank milinin titremesini önlemek ciddi bir sorun haline gelir ( örneğin bkz. Chrysler IV-2220 ).

Lutz'un tasarımındaki her "silindir" 0.70 m çapında ve sadece 30 cm derinliğindeydi ve 140 kg'dan 445 hp güç sağlıyordu , bu, dönemin jet motorlarına kıyasla bile mükemmel bir güç-ağırlık oranıydı. Turboprop konsepti için yaklaşık 2 m uzunluğunda bir motordan 3.450 hp sağlayan beş bloklu bir versiyon önerildi. Güç-ağırlık oranı iyi olsa da , motorun yoğunluğu tek kelimeyle mükemmeldi.

Genel turboprop, bir pistondan çok bir jet motoruna benziyordu. Salıncak pistonlu gaz jeneratörü, önünde beş kademeli bir eksenel kompresör ve arkasında üç kademeli bir türbin bulunan uzun bir naselin ortasına yerleştirildi. Kompresör, hem pistonlu motor için bir süperşarj olarak hareket etmek hem de türbini soğutmak için soğuk hava sağlamak için kullanıldı. Hem pistonları hem de türbinleri birleştiren pervanenin gerçek gücü, 10.000 m yükseklikte 4.930 hp idi ve bu, herhangi bir Alman savaş zamanı projesinden çok daha fazlaydı.

Birincil avantajı basitlik olan turboprop motorun yeni bir versiyonunu üretmek için tüm bu karmaşıklık neden? Geleneksel jet motorlarındaki temel sorun, yanmanın, sabit hacimli (veya ona yakın) bir pistonlu motorun kapalı odasından önemli ölçüde daha az verimli olan açık bir odada gerçekleşmesidir. Otto çevrimi veya Dizel çevrimi Pistonlu motorlarda kullanılan bir daha düşük olan yakıt tüketiminin daha Brayton çevrimi düşük hızda geleneksel gaz türbin motorlarının. Lutz'un tasarımı, yakıt ekonomisinin basitlik ve performanstan daha önemli olduğu çok uzun menzilli bombardıman uçaklarına ve devriye uçaklarına güç sağlamak için tasarlandı .

Lutz daha sonra tasarımın patentini "Döner kompresör ve diğer motorlar", Amerika Birleşik Devletleri patenti 2.301.667 altında aldı.

Diğer örnekler

Lutz'un tasarımı böyle bir motoru üretmenin tek yolu değil: BMW , daha önce deneylerde birkaç kez kullanılmış olan, yanma odalarında popet valfleri olan geleneksel bir motorla deneyler yaptı. Tamamen başka bir yaklaşım, bir ısı eşanjöründe egzoz ısısının bir kısmını geri kazanmak ve bunu, General Motors tarafından bir dizi otomobil türbininde kullanılan bir konsept olan, sıkıştırılmış havayı ısıtmak için yakıt yerine kullanmaktır . Bununla birlikte, genel olarak, "düşük güç" rollerinde temel pistonlu motordaki gelişmeler, bu gelişmiş tasarımların herhangi birini pazarın dışında tutmuştur.

1990'larda, bir dizi mucit, kavramı yeniymiş gibi yeniden tanıttı. Örnekler arasında Angel Labs'in "Massive Yet Tiny" motoru, Rotoblock, Roundengine, Trochilic Engine ve Tschudi ve Hoose tasarımları sayılabilir. 2009 yılında, Rus milyarder sanayici Mikhail Prokhorov , bu tasarımı ana taşıyıcı olarak kullanan bir dizi hafif hibrit araçla bir otomotiv işine girme planlarını açıkladı . Hibrid pazarı hedefleyen Başka bir son tanıtım modifiye ile salıncak pistonlu konseptini birleştiren "Hüttlin Kugelmotor" dir swashplate küresel tasarım olduğunu doğrudan güçler, bir iç üretmek için elektrik jeneratörü .

Diğer isimler

Tschudi motoru aynı zamanda "kedi fare motoru" veya "makas motoru" olarak da bilinir.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Notlar

bibliyografya

Dış bağlantılar