Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Анимированная диаграмма движка Deltic
Порядок работы цилиндров 18-цилиндрового дизельного двигателя Napier Deltic: сетка представляет собой треугольное расположение цилиндров (группы A, B, C) и ряды с 1 по 6.

Напьер Deltic двигатель является британским противоположна-поршневым бесклапанным , наддув прямоточной продувки , двухтактный дизельного двигатель используется в морских и локомотивных приложениях, разработанных и производимых D. Napier & Son . Необычно то, что цилиндры были расположены в треугольнике с тремя рядами, с коленчатым валом в каждом углу треугольника.

Термин Deltic (означающий «в форме греческой буквы (заглавной) дельта ») используется для обозначения как высокоскоростного дизельного двигателя Deltic E.130 с оппозитными поршнями, так и локомотивов, производимых English Electric, использующих эти двигатели. включая его демонстрационный локомотив под названием DELTIC и серийную версию для British Railways , которая обозначила их как ( TOPS ) Class 55 .

Единственный, половинного размера, силовой агрегат Deltic с турбонаддувом также был установлен в локомотиве Type 2, построенном английскими электротехническими компаниями и получившем обозначение Class 23 . И локомотив, и двигатель стали более известны как «Baby Deltic».

История и дизайн [ править ]

История Deltic началась в 1943 году, когда Британское Адмиралтейство создало комитет по разработке мощного и легкого дизельного двигателя для торпедных катеров . [1] До сих пор в Королевском флоте такие лодки приводились в движение бензиновыми двигателями , но их легковоспламеняющееся топливо делало их уязвимыми для пожара, в отличие от других дизельных электронных лодок .

До этого времени дизельные двигатели имели плохую удельную мощность и низкую скорость. Перед войной Napier работал над дизайном авиационного дизеля, известного как Culverin после лицензирования версий Junkers Jumo 204 . Culverin имел двухтактную конструкцию с оппозитными поршнями. Вместо того, чтобы каждый цилиндр имел один поршень и был закрыт с одного конца головкой блока цилиндров , в конструкции на основе Jumo использовался удлиненный цилиндр, содержащий два поршня, движущихся в противоположных направлениях к центру. Это устраняет необходимость в тяжелой головке блока цилиндров., поскольку противоположный поршень выполнял эту роль. С другой стороны, компоновка требовала отдельных коленчатых валов на каждом конце двигателя, которые должны были соединяться через зубчатые передачи или валы. Основными преимуществами конструкции были прямоточное дыхание и довольно «плоский» двигатель, изначально предназначенный для установки в крыльях больших самолетов.

Адмиралтейство нуждалось в гораздо более мощном двигателе, и оно знало о проектах Юнкерса для двигателей с несколькими коленчатыми валами, рядных шестицилиндровых и ромбовидных. Адмиралтейство посчитало, что это будет разумной отправной точкой для более крупного проекта, который ему требовался. В результате получился треугольник, ряды цилиндров образующие стороны, с коленчатыми валами в каждом углу, соединенными синхронизирующими шестернями с одним выходным валом - по сути, тремя отдельными двигателями V-12. Deltic может производиться с различным количеством цилиндров; 9 и 18 были наиболее распространенными, имея соответственно по три или шесть цилиндров на ряд. В 1946 году Адмиралтейство заключило контракт с English Electric Company, материнской компанией Napier, на разработку этого двигателя. [1]

Одной из особенностей двигателя было расположение фаз коленчатого вала с учетом опережения выпускного отверстия и запаздывания впускного отверстия. Эти двигатели называются « однопоточными » конструкциями, потому что поток газа в цилиндр и из цилиндра является односторонним, чему способствуют нагнетатели для улучшения продувки выхлопных газов цилиндра . Порядок входных / выходных отверстий - вход / выход / вход / выход / вход / выход по треугольному кольцу (т. Е. Устройства входного и выходного коллектора имеют симметрию вращения C 3 ). [2]

Ранние попытки создать такой двигатель столкнулись с трудностями, связанными с правильным расположением поршней для движения всех трех цилиндров в одной дельте, и это была проблема, из-за которой компания Junkers Motorenbau оставила работу над треугольной формой, продолжая создать прототип ромбовидного четырехколенчатого 24-цилиндрового Junkers Jumo 223 . Г-н Герберт Пенварден, старший чертежник из инженерной лаборатории Адмиралтейства, предположил, что один коленчатый вал должен вращаться против часовой стрелки, чтобы добиться правильного фазирования поршня, поэтому конструкторы Napier изготовили необходимую зубчатую передачу, чтобы одна из них вращалась в направлении, противоположном двум другим. .

Имея конструкцию с оппозитными поршнями, без впускных и выпускных клапанов и без возможности изменять положение портов, конструкция Deltic располагала каждый коленчатый вал для соединения двух соседних поршней, работающих в разных цилиндрах в одной плоскости, с использованием шатунов типа «вилка и лезвие». , последний - «впускной» поршень, используемый для открытия и закрытия впускного отверстия, а первый - «выпускной» поршень в соседнем цилиндре, чтобы открывать и закрывать выпускное отверстие. Это привело бы к тому, что зажигание в каждом блоке цилиндров находилось на расстоянии 60 ° друг от друга, но было принято решение, что выхлопной поршень каждого цилиндра будет опережать его впускной поршень на 20 ° вращения коленчатого вала. Это позволяло открывать выпускной порт задолго до впускного отверстия и позволяло закрывать впускной порт после выпускного отверстия, что приводило как к хорошей продувке выхлопных газов, так и к хорошейобъемный КПД для заправки свежим воздухом. Это требовало, чтобы события зажигания соседних цилиндров находились на расстоянии 40 ° друг от друга. Для 18-цилиндровой конструкции события зажигания могли быть чередованы по всем шести рядам. Это привело к равномерному гудению выхлопа Deltic с воспламенением заряда каждые 20 ° оборота коленчатого вала и отсутствию крутильных колебаний., идеально подходит для использования на минно-охотничьих судах. В 9-цилиндровой конструкции с тремя рядами цилиндров коленчатые валы вращаются в противоположном направлении. Наклон выхлопа 20 ° добавляется к 60 ° между рядами, что дает события зажигания для соседних цилиндров в одном ряду, разнесенных на 80 °. Чередование событий зажигания по всем трем рядам цилиндров по-прежнему приводит к равномерному гудению выхлопа и воспламенению заряда через каждые 40 ° оборота коленчатого вала с последующим уменьшением крутильных колебаний.

Хотя двигатель имел цилиндрические каналы и не требовал тарельчатых клапанов , каждый блок имел распределительный вал , приводимый в движение с частотой вращения коленчатого вала. Он использовался исключительно для привода топливных насосов, каждый цилиндр имел собственный инжектор и насос, приводимый в действие собственным кулачком.

Использует [ редактировать ]

Военно-морская служба [ править ]

Охотничье противоминное судно класса Deltic HMS Ledbury

Разработка началась в 1947 году, и первой моделью Deltic была модель D18-11B, выпущенная в 1950 году. Она была разработана для производства 2 500  л.с. (1 900  кВт ) при 2000 об / мин в течение 15 минут; номинальная мощность составляет 1875 л.с. (1398 кВт) при 1700 об / мин, исходя из 1000 часов капитального ремонта или срока службы. [3] К январю 1952 года было доступно шесть двигателей, достаточных для полной разработки и испытаний на выносливость. Захваченный немецкий E-лодка S212 [ править ] был выбран , как он был приведен в действие Mercedes-Benz дизели с приблизительно такой же мощности , как 18- цилиндра Deltics. Когда два из трех Mercedes-Benzдвигатели были заменены, компактность двигателей Napier была графически проиллюстрирована - они были вдвое меньше оригинальных двигателей и примерно в пять раз меньше веса. [1]

Оказавшись успешными, дизельные двигатели Deltic стали обычной силовой установкой на малых и быстрых военно-морских судах. Королевский флот использовал их первый в Dark класса быстрой атаки судов. [4] Впоследствии они использовались в ряде других малых боевых кораблей. Будучи в основном алюминиевой конструкцией, их низкая магнитная сигнатура позволила использовать их на судах противоминной защиты, а Deltic была выбрана для установки на тральщики класса Ton . Двигатель Deltic до сих пор используется в классе Hunt . Эти версии снижены для снижения нагрузки на двигатель.

Deltic Diesels служили в МТБ и катерах ПТ, построенных для других военно-морских сил. Особенно заметным был норвежский Tjeld или Насти класс , который также был продан в Германии, Греции, а также ВМС США . Лодки неприятного класса служили во время войны во Вьетнаме , в основном для секретных операций.

Меньшие девятицилиндровые двигатели Deltic 9 использовались в качестве судовых двигателей, особенно на тральщиках . В класса Ton сосуды были приведены в действие с помощью пары Deltic 18s и используется дополнительный Deltic 9 для выработки электроэнергии для их магнитного влияния стреловидности. [5] Класс Hunt использовал три Deltic 9, два для тяги и снова один для выработки электроэнергии, но на этот раз с гидравлическим насосом, интегрированным в носовые подруливающие устройства для маневрирования на малой скорости, [6] до тех пор, пока BAE Systems не приступила к программе ремонта. , который работал с 2010 по 2018 год, заменил Deltic на Caterpillar CAT C32 двигатели на восьми оставшихся кораблях Королевского флота.

Использование железной дороги [ править ]

Napier Deltic с двигателем British Rail Class 55 D9009 Alycidon , в Национальном железнодорожном музее , Йорк , Великобритания
Основные статьи: British Rail Class 55 и British Rail Class 23
Паровоз Napier Deltic в Национальном железнодорожном музее , Йорк , Великобритания

Двигатели «Deltic» использовались в двух типах британских железнодорожных локомотивов: в 1961–62 годах постройки класса 55 и в 1959 году постройки класса 23. Эти типы локомотивов были известны как «Deltics» и «Baby Deltics» соответственно.

В классе 55 использовались два двигателя D18-25 серии II типа V Deltic: 18-цилиндровые двигатели с механическим наддувом каждый мощностью 1650 л.с. (1230 кВт), непрерывная при 1500 об / мин. [7] Класс 23 использовал один менее мощный девятицилиндровый T9-29 Deltic с турбонаддувом мощностью 1100 л.с. (820 кВт). [8] [9]

Шесть из первоначальных 22 локомотивов "Deltic" выжили, четыре из которых в разное время с 1996 года возвращались к работе на главной линии, обслуживая как служебные, так и чартерные поезда. D9000 "Royal Scots Grey", старейшина класса, был возвращен в состояние работоспособности на основной линии в 1996 году и продолжал работать по всей Великобритании в течение почти двадцати лет. После отказа силового агрегата этот локомотив какое-то время оснащался бывшим норвежским ВМС типом Т18-37К, после того как были тщательно спроектированы различные модификации, чтобы сделать новый агрегат совместимым.

Использование пожарной службы [ править ]

Пожарная служба Нью-Йорка использовала двигатель Napier Deltic для питания своей уникальной системы Super Pumper. Это был крупногабаритный пожарный насос, смонтированный на прицепе, с отдельным тендером. [10]

Надежность в обслуживании [ править ]

Несмотря на то, что двигатель Deltic успешно использовался на морских судах и на железнодорожном транспорте и был очень мощным для своих размеров и веса, это был очень напряженный агрегат, требующий тщательного обслуживания. Это привело к политике замены блока, а не ремонта на месте. Двигатели Deltic легко снимались после поломки и обычно отправлялись обратно производителю для ремонта, хотя после истечения срока первоначальных контрактов Королевский флот и Британские железные дороги открыли свои собственные мастерские для капитального ремонта. [11]

Турбо-компаунд Deltic [ править ]

«E.185» или «соединение Deltic» турбо-соединения был запланирован вариант [1] и один прототип был построен в 1956 году [12] и испытан в 1957 г. [13] Это заглавного на опыте Непер как с « Nomad » и его растущее участие в газовых турбинах . Он использовал Deltic в качестве газогенератора внутри газовой турбины с двенадцатиступенчатым осевым компрессором и трехступенчатой ​​газовой турбиной. В отличие от Nomad, эта турбина не была механически соединена с коленчатым валом, а просто приводила в действие компрессор. Была надежда, что он будет производить 6000 лошадиных сил, [ цитата необходима ]с топливной экономичностью и удельной мощностью, равной «непревзойденной». [14] По прогнозам инженеров, тесно связанных с этим, выход из строя шатуна будет пределом этой мощности, выход из строя составляет около 5300 л.с. На испытаниях он фактически выдал 5600 л.с., прежде чем шатун был протянут через картер, как и предполагалось. [12] Военно-морской интерес к 1958 году ослаб в пользу чисто газовой турбины, несмотря на более высокий расход топлива, и никаких дальнейших разработок не проводилось.

Сопоставимые двигатели [ править ]

  • Звезда М503

См. Также [ править ]

  • Общество сохранения дельт

Ссылки [ править ]

  1. ^ а б в г Д. К. Браун и Джордж Мур (2003). Восстановление Королевского флота. Проектирование военного корабля с 1945 года . Chatham Publishing. ISBN 1-86176-222-4.
  2. ↑ Конец на изображении двигателя типа Deltic с выставленными выпускными коллекторами (через Deltic Preservation Society - проект Baby Deltic). Архивировано 11 июня 2011 г. на Wayback Machine thedps.co.uk
  3. ^ Дельтика . Издательская группа Haynes. 1985. с. 4.
  4. ^ "Двухтактный двигатель мощностью 2500 л.с." . Тут и там. Полет . Vol. 65 нет. 2358. 2 апреля 1954 г., с. 392 . Проверено 23 декабря 2009 года . Скоростной патрульный катер HM Dark Hunter, спущенный на воду 18 марта, оснащен двигателем Napier Deltic. Двухтактный дизель с оппозитными поршнями развивает 2500 л.с. (1900 кВт); его соотношение мощности и веса 4,2  фунта / л.с. (2,6  кг / кВт ) считается самым высоким, когда-либо достигнутым в судовых дизелях .
  5. ^ Весси, Napier Powered , стр. 102
  6. ^ Весси, Napier Powered , стр. 104
  7. ^ Чемберлин 1963 .
  8. ^ Весси, Napier Powered , стр. 110
  9. ^ Webb, Deltic Двигатели , стр. 50
  10. ^ «Soaking Behemoth - Mack Super Pumper был пожарным с локомотивом, который мог сам погасить ад (и часто это делал)» . Проверено 18 октября 2018 года .
  11. ^ Уэбб, Брайан (1982). Дельтические локомотивы компании British Rail . Ньютон Эббот: Дэвид и Чарльз . ISBN 0-7153-8110-5.
  12. ^ a b Бойль, Путь Нэпьера , стр. 121
  13. ^ Весся, Napier Работает , стр. 107-108
  14. ↑ Бойл, Путь Нэпьера , стр. 221

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Брайан «Боб» Бойл (2000). Путь Нэпьера . Издательство Bookmarque. ISBN 1-870519-57-4.
  • Алан Весси (составитель) (1997). Napier Powered . Темпус. ISBN 0-7524-0766-X.
  • Брайан Уэбб (1982). Дельтические локомотивы компании British Rail . Дэвид и Чарльз. ISBN 0-7153-8110-5.
  • Чаттертон, Эрнест Эдвард (1956). "Дизельный двигатель Napier Deltic". Технический документ SAE . Серия технических статей SAE. SAE International . 1 (560038). DOI : 10.4271 / 560038 .
  • Чемберлин, Р. Х. (1963). "Дизельный двигатель Napier Deltic в магистральных локомотивах". Труды Института инженеров-механиков, Материалы конференций . 178 (311): 53–73. DOI : 10.1243 / PIME_CONF_1963_178_299_02 .
  • «Дизельный двигатель Deltic мощностью 2500 л.с.» (PDF) , The Engineer , 195 : 596–7, 24 апреля 1953 г.

Внешние ссылки [ править ]

  • Технические детали Deltic .
  • Общество сохранения дельт .
  • Корабль противоминной обороны класса « Дельтик» с приводом от мин.
  • Deltic Animations Трехмерная анимация движения поршня в двигателе Deltic.
  • «Энергоблок 406» .Восстановление одного из двигателей D9016 Gordon Highlander после пожара глушителя в 1999 году.