Napier Deltic - Napier Deltic

Animovaný diagram motoru Deltic

Pořadí vypalování válců osmnáctiválcového vznětového motoru Napier Deltic: Mřížka představuje trojúhelníkové uspořádání válců (řady A, B, C) a řady 1 až 6

Napier Deltic motor je britský protiběžné písty bez ventilu , přeplňovaný uniflow způsobilých pohlcovat , dvoutaktní vznětový motor použitý v námořní a pohybového aplikací, navržených a vyrobených D. Napier & Son . Neobvykle byly válce umístěny ve trojbranném trojúhelníku s klikovým hřídelem v každém rohu trojúhelníku.

Termín Deltic (ve smyslu „ve tvaru řeckého písmene (velké) delty “)) se používá k označení jak protilehlého pístového motoru Deltic E.130, vysokorychlostního dieselového motoru, tak lokomotiv vyráběných společností English Electric pomocí těchto motorů, včetně své předváděcí lokomotivy s názvem DELTIC a produkční verze pro British Railways , která je označila jako ( TOPS ) Class 55 .

Jedna, poloviční, přeplňovaná pohonná jednotka Deltic také vystupovala v anglické elektricky vyráběné lokomotivě typu 2, označované jako třída 23 . Lokomotiva i motor se staly známějšími jako „Baby Deltic“.

Historie a design

Příběh Deltic začal v roce 1943, kdy britská admiralita zřídila výbor pro vývoj vysoce výkonného a lehkého dieselového motoru pro motorové torpédové čluny . Dosud v královském námořnictvu takové lodě poháněly benzínové motory , ale na rozdíl od naftových motorových e-člunů je jejich vysoce hořlavé palivo vystavilo ohni .

Do této doby měly dieselové motory špatný poměr výkonu k hmotnosti a nízké otáčky. Po válce Napier pracoval na návrhu letecké nafty známé jako Culverin poté, co licencoval verze Junkers Jumo 204 . Culverin byl dvoudobý design s protilehlými písty. Místo toho, aby každý válec měl jeden píst a byl na jednom konci uzavřen hlavou válce , konstrukce založená na Jumo použila podlouhlý válec obsahující dva písty pohybující se v opačných směrech směrem ke středu. To odstraňuje potřebu těžké hlavy válců , protože tuto roli plnil protilehlý píst. Na druhé straně rozvržení vyžadovalo oddělené klikové hřídele na každém konci motoru, které musí být spojeny přes ozubené kolo nebo hřídele. Primárními výhodami konstrukce bylo uniflow dýchání a celkem „plochý“ motor, původně zamýšlený být pohřben v křídlech velkých letadel.

Admiralita vyžadovala mnohem výkonnější motor a věděla o návrzích Junkersových pro vícekřídlové motory přímých šestiválcových a diamantových forem. Admiralita cítila, že by to byl rozumný výchozí bod pro větší konstrukci, kterou vyžadovala. Výsledkem byl trojúhelník, kde válce válců tvořily boky, s klikovými hřídeli v každém rohu spojenými fázovacími převody do jediného výstupního hřídele-ve skutečnosti tří samostatných motorů V-12. Deltic mohl být vyráběn s různým počtem válců; Nejběžnější byly 9 a 18, které měly buď tři nebo šest válců na banku. V roce 1946 uzavřela admiralita smlouvu s anglickou elektrickou společností, rodičem Napier, na vývoj tohoto motoru.

Jednou z vlastností motoru byl způsob, jakým bylo uspořádáno fázování klikového hřídele, aby bylo umožněno zpoždění vedení výfukového a vstupního portu. Těmto motorům se říká „ uniflow “, protože proudění plynu do a ven z válce je jedním ze způsobů, kterému pomáhají dmychadla, aby se zlepšilo vychytávání výfukových plynů z válců . Pořadí vstupního/výstupního portu je In/Out/In/Out/In/Out procházející kolem trojúhelníkového prstence (tj. Uspořádání vstupního a výstupního potrubí má rotační symetrii C ₃ ).

Dřívější pokusy o konstrukci takového motoru se setkaly s obtížemi uspořádat písty tak, aby se pohybovaly správným způsobem, pro všechny tři válce v jedné deltě, a to byl problém, který způsobil, že Junkers Motorenbau zanechal práci na delta-formě, zatímco pokračoval prototyp diamantového čtyřválcového Junkers Jumo 223 se čtyřmi klikovými hřídeli . Pan Herbert Penwarden, vedoucí kreslíř z Admirality Engineering Laboratory, navrhl, aby se jeden klikový hřídel otáčel proti směru hodinových ručiček, aby bylo dosaženo správného fázování pístu, takže konstruktéři společnosti Napier vyrobili potřebné ozubené kolo, takže jeden z nich se otáčel opačným směrem než ostatní dva. .

Konstrukce s protilehlými písty bez vstupních nebo výfukových ventilů a bez možnosti měnit polohy portů, konstrukce Deltic uspořádala každý klikový hřídel tak, aby spojil dva sousední písty pracující v různých válcích ve stejné rovině pomocí spojovacích tyčí „vidlice a čepel“ , druhý „vstupní“ píst slouží k otevírání a zavírání vstupního otvoru a první „výfukový“ píst v sousedním válci k otevírání a zavírání výfukového kanálu. To by vedlo ke střelbě v každé řadě válců na 60 ° od sebe, ale bylo přijato uspořádání, že výfukový píst každého válce povede jeho vstupní píst o 20 ° otáčení klikového hřídele. To umožnilo otevřít výfukový port dostatečně před vstupním portem a umožnilo uzavření sacího portu po výfukovém kanálu, což vedlo jak k dobrému zachycení výfukových plynů, tak k dobré objemové účinnosti pro náplň čerstvého vzduchu. To vyžadovalo, aby byly události střelby sousedních válců od sebe vzdáleny 40 °. U konstrukce s 18 válci bylo možné střelbu prokládat všemi šesti bankami. To vedlo k rovnoměrnému, bzučivému tónu výfuku Delticu se zapalováním náboje každých 20 ° otáček klikového hřídele a nedostatkem torzních vibrací , což je ideální pro použití v loveckých plavidlech. Konstrukce 9 válců, která má tři řady válců, má klikové hřídele otáčející se v opačném směru. Výfukový přívod 20 ° je přidán k 60 ° mezi bankami, což umožňuje vypalování pro sousední válce ve stejné skupině vzdálené 80 °. Prokládání vypalovacích událostí na všech třech řadách válců stále vede k rovnoměrnému bzučivému zvuku výfuku a k zapalování náboje dochází každých 40 ° otáček klikového hřídele s následným snížením torzních vibrací.

Přestože byl motor s válcovým portem a nevyžadoval žádné talířové ventily , každá banka měla vačkový hřídel poháněný rychlostí klikového hřídele. To bylo použito výhradně k pohonu vstřikovacích čerpadel paliva, přičemž každý válec měl vlastní vstřikovač a čerpadlo poháněné vlastním vačkovým lalokem.

Využití

Námořní služba

Delta-powered Hunt class Mine Countermeasures Vessel HMS Ledbury

Vývoj začal v roce 1947 a prvním modelem Deltic byl D18-11B, vyrobený v roce 1950. Byl navržen tak, aby produkoval 2 500 hp (1 900  kW ) při 2 000  ot / min za 15minutové hodnocení; průběžné hodnocení je 1875 koní (1398 kW) při 1700 otáčkách za minutu na základě 1000 hodin generální opravy nebo životnosti výměny. V lednu 1952 bylo k dispozici šest motorů, což stačilo na plný vývoj a zkoušky odolnosti. Byl vybrán zajatý německý E-Boat S212, který byl poháněn dieselovými motory Mercedes-Benz s přibližně stejným výkonem jako 18- válec Deltics. Když byly vyměněny dva ze tří motorů Mercedes-Benz , byla kompaktnost motorů Napier graficky znázorněna-byly o polovinu menší než původní motory a přibližně o pětinu hmotnosti.

Osvědčily se, dieselové motory Deltic se staly běžnou elektrárnou v malých a rychlých námořních plavidlech. Royal Navy poprvé použit je v tmavě třídě rychlý útok řemeslo. Následně byly použity v řadě dalších menších útočných plavidel. Jelikož byly z velké části hliníkové konstrukce, jejich nízký magnetický podpis umožňoval jejich použití v plavidlech protiopatření a Deltic byl vybrán k napájení minolovky třídy Ton . Ve třídě Hunt je motor Deltic stále v provozu . Tyto verze jsou dimenzovány ke snížení namáhání motoru.

Deltic Diesels sloužil v MTB a PT lodích postavených pro jiná námořnictva. Zvláště pozoruhodná byla norská třída Tjeld nebo Nasty , která byla také prodána do Německa, Řecka a amerického námořnictva . Lodě třídy Nasty sloužily ve vietnamské válce , převážně pro tajné operace.

Jako lodní motory byly použity menší devítiválce Deltic 9 , zejména minolovkami . Tyto třídy Ton nádoby byl poháněn dvojicí Deltic 18 let a používá další Deltic 9 pro výrobu elektrické energie pro jejich magnetickému ovlivňování cyklu. Třída Hunt používala tři Deltic 9s, dva pro pohon a znovu jeden pro výrobu energie, ale tentokrát s hydraulickým čerpadlem integrovaným do pohonů příďových raket pro pomalé manoeuvring, až do programu obnovy od BAE Systems , který probíhal od roku 2010 do 2018, nahradil Deltic s motory Caterpillar CAT C32 v osmi zbývajících pověřených plavidlech Royal Navy.

Železniční využití

Napier Deltic poháněl British Rail Class 55 D9009 Alycidon , v Národním železničním muzeu , York , Velká Británie

Napier Deltic engine v National Railway Museum , York , UK

Motory „Deltic“ byly použity ve dvou typech britských železničních lokomotiv: v letech 1961–62 postavené třídy 55 a 1959 postavené ve třídě 23. Tyto typy lokomotiv byly známé jako „Deltics“ a „Baby Deltics“.

Třída 55 používala dva deltické motory D18-25 řady II typu V: mechanicky foukané 18válcové motory, každý o výkonu 1 650 hp (1 230 kW) kontinuálně při 1 500 ot./min. Třída 23 používala jeden méně výkonný devítiválec přeplňovaný T9-29 Deltic o výkonu 1100 koní (820 kW).

Šest z původních 22 lokomotiv „Deltic“ přežilo, z nichž čtyři se v různých dobách od roku 1996 vrátily do práce na hlavní trati, provozovaly jak obslužné, tak charterové vlaky. D9000 „Royal Scots Grey“, doyen třídy, byl v roce 1996 vrácen do provozuschopného stavu hlavní linie a pokračoval v práci po celé Velké Británii téměř dvacet let. Po poruše pohonné jednotky byla tato lokomotiva na nějaký čas vybavena bývalým typem norského námořnictva T18-37K, poté, co byly různé úpravy chytře navrženy tak, aby byla nová jednotka kompatibilní.

Použití hasičů

New York City Hasiči použili motor Napier Deltic k pohonu svého jedinečného „systému Super Pumper“. Jednalo se o velmi velkoobjemové požární čerpadlo namontované na přívěsu se samostatným nabídkovým řízením.

Spolehlivost v provozu

Zatímco motor Deltic byl úspěšný v námořním a železničním provozu a velmi silný na svou velikost a hmotnost, byl to vysoce navlečený agregát vyžadující pečlivou údržbu. To vedlo spíše k politice výměny jednotky než opravy na místě. Deltic motory byly snadno odstraněny po poruše, obecně být poslán zpět k výrobci k opravě, ačkoli po počátečních kontraktech vypršelo jak Royal Navy a British Railways zřídily vlastní dílny pro generální opravy.

Turbo-směs Deltic

V plánu byla turbo-sloučenina „E.185“ nebo „Compound Deltic“ a jeden prototyp byl postaven v roce 1956 a testován v roce 1957. To vydělávalo na Napierových zkušenostech s „ Nomadem “ a jeho rostoucím zapojení do plynových turbín . Používal Deltic jako generátor plynu uvnitř plynové turbíny, a to jak s dvanáctistupňovým axiálním kompresorem, tak s třístupňovou plynovou turbínou. Na rozdíl od Nomadu nebyla tato turbína mechanicky spojena s klikovým hřídelem, ale pouze poháněla kompresor. Doufalo se, že bude produkovat 6 000 koní, s úsporou paliva a poměrem výkonu k hmotnosti „na špičkové úrovni“. Předpovědi inženýrů s tím úzce spojených byly, že limitem tohoto výkonu bude porucha ojnice, která by selhala kolem 5300 koní. Při testu to ve skutečnosti produkovalo 5 600 koní, než prohodilo ojnici klikovou skříní, jak se předpokládalo. Naval zájem klesl do roku 1958 ve prospěch čistě plynové turbíny, a to navzdory vyšší spotřebě paliva, a žádný další vývoj byl proveden.

Srovnatelné motory

• Junkers Jumo 223
• Zvezda M503
• Dosahuje síly

Viz také

• Deltic Preservation Society

Reference

Další čtení

externí odkazy

• Technické detaily Deltic .
• The Deltic Preservation Society .
• Hunt Class Deltic powered Mine Countermeasure Vessel.
• Deltic Animations 3-D animace pohybu pístu v motoru Deltic.
• „Pohonná jednotka 406“ .Přestavba jednoho z motorů D9016 Gordon Highlander po požáru tlumiče výfuku v roce 1999