Napier Deltic - Napier Deltic
Napier Deltic silnik brytyjski przeciwny-tłokowe bezzaworową , doładowany jednoprądowe oczyszczane , dwusuwowy silnik wysokoprężny stosowany w morskich i lokomotyw aplikacji, zaprojektowanych i produkowanych przez D. Napier & Son . Nietypowo, cylindry były rozmieszczone w trójkącie trzyrzędowym, z wałem korbowym w każdym rogu trójkąta.
Termin Deltic (oznaczający „w formie greckiej litery ( duża ) delta ”) jest używany w odniesieniu zarówno do szybkoobrotowego silnika wysokoprężnego Deltic E.130 z przeciwbieżnym tłokiem, jak i do lokomotyw produkowanych przez English Electric przy użyciu tych silników, w tym jego demonstracyjna lokomotywa o nazwie DELTIC oraz wersja produkcyjna dla Kolei Brytyjskich , które oznaczyły je jako ( TOPS ) Class 55 .
Pojedyncza, połówkowa, turbodoładowana jednostka napędowa Deltic znalazła się również w lokomotywie Type 2 zbudowanej przez English Electric, oznaczonej jako Class 23 . Zarówno lokomotywa, jak i silnik stały się bardziej znane jako „Baby Deltic”.
Historia i design
Historia Deltic rozpoczęła się w 1943 roku, kiedy brytyjska Admiralicja powołała komisję, której celem było opracowanie lekkiego silnika wysokoprężnego o dużej mocy do motorowych łodzi torpedowych . Do tej pory w Royal Navy takie łodzie były napędzane silnikami benzynowymi , ale ich wysoce łatwopalne paliwo czyniło je podatnymi na ogień, w przeciwieństwie do łodzi elektrycznych napędzanych olejem napędowym .
Do tego czasu silniki wysokoprężne miały słaby stosunek mocy do masy i niską prędkość. Przed wojną Napier pracował nad projektem lotniczego diesla znanego jako Culverin po licencjonowanych wersjach Junkersa Jumo 204 . Culverin był konstrukcją dwusuwową z tłokiem przeciwstawnym. Zamiast każdego cylindra mającego pojedynczy tłok i zamkniętego na jednym końcu głowicą cylindra , konstrukcja oparta na Jumo wykorzystuje wydłużony cylinder zawierający dwa tłoki poruszające się w przeciwnych kierunkach do środka. Eliminuje to konieczność stosowania ciężkiej głowicy cylindrów , ponieważ przeciwny tłok pełnił tę rolę. Z drugiej strony, układ wymagał oddzielnych wałów korbowych na każdym końcu silnika, które muszą być sprzężone za pomocą przekładni lub wałów. Głównymi zaletami konstrukcji były jednokierunkowe oddychanie i raczej „płaski” silnik, pierwotnie przeznaczony do zakopywania w skrzydłach dużych samolotów.
Admiralicja potrzebowała znacznie mocniejszego silnika i wiedziała o projektach Junkersa dla silników wielokorbowych o kształcie rzędowym sześciocylindrowym i diamentowym. Admiralicja uznała, że byłby to rozsądny punkt wyjścia dla większego projektu, którego wymagała. W rezultacie powstał trójkąt, z rzędami cylindrów tworzącymi boki, z wałami korbowymi w każdym rogu połączonymi przekładniami fazowymi z jednym wałem wyjściowym – w rzeczywistości trzema oddzielnymi silnikami V-12. Deltic mógł być produkowany z różną liczbą cylindrów; Najczęściej spotykane były 9 i 18, z odpowiednio trzema lub sześcioma cylindrami na bank. W 1946 roku Admiralicja zawarła kontrakt z English Electric Company, macierzystą Napier, na opracowanie tego silnika.
Jedną z cech silnika był sposób, w jaki ustawiono fazowanie wału korbowego, aby umożliwić wyprzedzenie wylotu i opóźnienie portu wlotowego. Silniki te są nazywane konstrukcjami „ uniflow ”, ponieważ przepływ gazu do i z cylindra jest jednokierunkowy, wspomagany przez dmuchawy w celu poprawy oczyszczania spalin z cylindra . Kolejność portów wlotowych/wylotowych to wejście/wyjście/wlot/wyjście/wlot/wyjście wokół trójkątnego pierścienia (tj. układy kolektora wlotowego i wylotowego mają symetrię obrotową C 3 ).
Wcześniejsze próby zaprojektowania takiego silnika napotkały na trudności z ustawieniem ruchu tłoków we właściwy sposób, dla wszystkich trzech cylindrów w jednej delcie, i to był problem, który spowodował, że Junkers Motorenbau zrezygnował z prac nad kształtem delta, kontynuując do prototypu 24-cylindrowego Junkersa Jumo 223 w kształcie diamentu, z czterema wałami korbowymi . Herbert Penwarden, starszy rysownik w Admiralicji Engineering Laboratory, zasugerował, że jeden wał korbowy musi obracać się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, aby uzyskać prawidłowe ustawienie tłoka, więc projektanci Napier stworzyli niezbędne przekładnie, tak że jeden z nich obracał się w przeciwnym kierunku do pozostałych dwóch .
Będąc konstrukcją przeciwbieżną bez zaworów wlotowych i wylotowych i bez możliwości zmiany pozycji portu, konstrukcja Deltic umieściła każdy wał korbowy w celu połączenia dwóch sąsiednich tłoków pracujących w różnych cylindrach w tej samej płaszczyźnie, przy użyciu korbowodów typu „widelec i łopatka”. , ten ostatni tłok „wlotowy” używany do otwierania i zamykania portu wlotowego, a pierwszy tłok „wylotowy” w sąsiednim cylindrze do otwierania i zamykania portu wylotowego. To spowodowałoby, że wypalanie w każdym szeregu cylindrów byłoby oddalone od siebie o 60°, ale przyjęto założenie, że tłok wydechowy każdego cylindra będzie prowadzić swój tłok wlotowy o 20° obrotu wału korbowego. Pozwoliło to na otwarcie portu wylotowego na długo przed otworem wlotowym i umożliwiło zamknięcie portu wlotowego za otworem wylotowym, co prowadziło zarówno do dobrego usuwania gazów spalinowych, jak i dobrej wydajności objętościowej doładowania świeżym powietrzem. Wymagało to, aby zdarzenia strzelania dla sąsiednich cylindrów były oddalone od siebie o 40°. W przypadku 18-cylindrowego projektu strzelania można było przeplatać na wszystkich sześciu brzegach. Doprowadziło to do równomiernego, brzęczącego dźwięku wydechu Deltica, z zapłonem ładunku co 20° obrotu wału korbowego i braku wibracji skrętnych , idealnej do stosowania na statkach do łowienia min. 9-cylindrowa konstrukcja z trzema rzędami cylindrów ma wały korbowe obracające się w przeciwnym kierunku. Wylot 20° jest dodawany do 60° między rzędami, co daje możliwość wypalania sąsiadujących cylindrów w tym samym rzędzie co 80°. Przeplatanie zdarzeń zapłonu we wszystkich trzech rzędach cylindrów nadal prowadzi do równomiernego brzęczenia wydechu i zapłonu ładunku występującego co 40° obrotu wału korbowego, co w konsekwencji powoduje zmniejszenie drgań skrętnych.
Chociaż silnik był otworem na cylinder i nie wymagał zaworów grzybkowych , każdy rząd miał wałek rozrządu , napędzany z prędkością wału korbowego. Był on używany wyłącznie do napędzania pomp wtryskowych paliwa, przy czym każdy cylinder miał własny wtryskiwacz i pompę, napędzane własnym krzywką.
Zastosowania
Rozwój rozpoczął się w 1947 roku, a pierwszym modelem Deltic był D18-11B, wyprodukowany w 1950 roku. Został zaprojektowany do wytwarzania 2500 KM (1900 kW ) przy 2000 obr./min przez 15 minut; ciągła ocena wynosi 1875 KM (1398 kW) przy 1700 obr./min, w oparciu o 1000-godzinny przegląd lub okres wymiany. Do stycznia 1952 roku dostępnych było sześć silników, co wystarczyło do pełnego rozwoju i prób wytrzymałościowych. Wybrano przechwyconą niemiecką łódź elektryczną S212, ponieważ była ona napędzana silnikami wysokoprężnymi Mercedes-Benz o mniej więcej takiej samej mocy, jak 18- cylindrowy Deltics. Kiedy wymieniono dwa z trzech silników Mercedes-Benz , graficznie zilustrowano zwartość silników Napier — były one o połowę mniejsze od oryginalnych silników i mniej więcej o jedną piątą cięższe.
Odnoszące sukcesy, silniki Deltic Diesel stały się powszechną elektrownią w małych i szybkich jednostkach morskich. : Royal Navy stosować je najpierw w klasie Ciemne szybki atak rzemiosła. Następnie zostały użyte w wielu innych mniejszych pojazdach szturmowych. Będąc w dużej mierze aluminiową konstrukcją, ich niska sygnatura magnetyczna pozwoliła na ich zastosowanie w okrętach przeciwminowych, a Deltic został wybrany do napędzania trałowca klasy Ton . Silnik Deltic nadal służy w klasie Hunt . Wersje te mają obniżone wartości znamionowe, aby zmniejszyć obciążenie silnika.
Deltic Diesels służył w łodziach MTB i PT zbudowanych dla innych marynarek wojennych. Szczególnie godny uwagi był norweski Tjeld lub Nasty klasy , który również został sprzedany do Niemiec, Grecji, a United States Navy . Łodzie klasy paskudnej służyły podczas wojny w Wietnamie , głównie do tajnych operacji.
Mniejsze dziewięciocylindrowe silniki Deltic 9 były używane jako silniki okrętowe, zwłaszcza przez trałowce . Te klasy Ton naczynia były zasilane parą 18s deltic i zastosowano dodatkowy deltic 9 do wytwarzania energii elektrycznej za magnetyczny wpływ cyklu. Klasy Hunt wykorzystywane trzy deltic 9s, dwa do napędu i ponownie jeden dla energetyki, ale tym razem z pompą hydrauliczną zintegrowaną do władzy bow-suwakami dla wolnoobrotowej z manewrami, aż program modernizacji przez BAE Systems , który biegł od 2010 do 2018, zastąpił Deltica silnikami Caterpillar CAT C32 w ośmiu pozostałych oddanych do użytku statkach Royal Navy.
Wykorzystanie kolejowe
Lokomotywy „Deltic” były używane w dwóch typach brytyjskich lokomotyw kolejowych: 1961-62 zbudowanej klasy 55 i 1959 zbudowanej klasy 23. Te typy lokomotyw były znane odpowiednio jako „Deltics” i „Baby Deltics”.
Klasa 55 korzystała z dwóch silników Deltic D18-25 serii II typu V: 18-cylindrowych silników dmuchanych mechanicznie, każdy o mocy 1650 KM (1230 kW) w trybie ciągłym przy 1500 obr./min. W klasie 23 zastosowano pojedynczy, słabszy, dziewięciocylindrowy, turbodoładowany T9-29 Deltic o mocy 1100 KM (820 kW).
Sześć z oryginalnych 22 lokomotyw „Deltic” przetrwało, z których cztery w różnym czasie od 1996 roku powróciły do pracy na głównej linii, obsługując zarówno pociągi serwisowe, jak i pociągi czarterowe. D9000 „Royal Scots Grey”, nestor tej klasy, został przywrócony do głównej linii serwisowej w 1996 roku i pracował w całej Wielkiej Brytanii przez prawie dwadzieścia lat. Po awarii jednostki napędowej lokomotywa ta została przez pewien czas wyposażona w typ T18-37K byłej marynarki norweskiej, po wielu modyfikacjach sprytnie zaprojektowanych, aby zapewnić kompatybilność nowej jednostki.
Wykorzystanie straży pożarnej
Straż pożarna Nowego Jorku użyła silnika Napier Deltic do zasilania swojego jedynego w swoim rodzaju „Super Pumper System”. Była to bardzo wydajna pompa przeciwpożarowa zamontowana na przyczepie z osobnym przetargiem.
Niezawodność w obsłudze
Chociaż silnik Deltic odniósł sukces w zastosowaniach morskich i kolejowych i był bardzo mocny jak na swój rozmiar i wagę, był to wysoce naciągnięta jednostka, wymagająca starannej konserwacji. Doprowadziło to do polityki wymiany jednostek zamiast naprawy na miejscu. Silniki Deltic były łatwo usuwane po awarii i zazwyczaj odsyłane do producenta w celu naprawy, chociaż po wygaśnięciu wstępnych kontraktów zarówno Royal Navy, jak i British Railways otworzyły własne warsztaty remontowe.
Turbo mieszanka Deltic
W „E.185” lub „Związek Deltic” turbo-związek wariant został zaplanowany i jeden prototyp został zbudowany w 1956 roku i przetestowany w 1957 roku wykorzystali doświadczenia Napier zarówno z „ Nomad ” i jego rosnącego zaangażowania w turbinach gazowych . Wykorzystał Deltic jako generator gazu wewnątrz turbiny gazowej, zarówno z dwunastostopniową sprężarką osiową, jak i trzystopniową turbiną gazową. W przeciwieństwie do Nomada, ta turbina nie była mechanicznie sprzężona z wałem korbowym, a jedynie napędzała sprężarkę. Oczekiwano, że będzie produkować 6000 koni mechanicznych, przy oszczędności paliwa i stosunku mocy do masy „nie ma sobie równych”. Przewidywania inżynierów ściśle z tym związane mówiły, że awaria korbowodu będzie ograniczeniem tej mocy, przy około 5300 KM. Podczas testów faktycznie wyprodukował 5600 KM, po czym zgodnie z przewidywaniami wrzucił korbowód przez skrzynię korbową. Zainteresowanie marynarki wojennej osłabło do 1958 r. na rzecz turbiny czysto gazowej, pomimo jej większego zużycia paliwa, i nie prowadzono dalszych prac rozwojowych.
Porównywalne silniki
Zobacz też
Bibliografia
Dalsza lektura
- Bryan „Bob” Boyle (2000). Droga Napiera . Wydawnictwo Bookmarque. Numer ISBN 1-870519-57-4.
- Alan Vessey (kompilator) (1997). Zasilany Napier . Tempus. Numer ISBN 0-7524-0766-X.
- Briana Webba (1982). Lokomotywy Deltic brytyjskiej kolei . Dawid i Karol. Numer ISBN 0-7153-8110-5.
- Chatterton, Ernest Edward (1956). „Napier Deltic Diesel Engine”. Dokument techniczny SAE . Seria papieru technicznego SAE. SAE Międzynarodowy . 1 (560038). doi : 10.4271/560038 .
- Chamberlin, RH (1963). „Silnik Diesla Napier Deltic w lokomotywach linii głównej”. Działalność Zakładu Inżynierów Mechaników, materiały konferencyjne . 178 (311): 53-73. doi : 10.1243/PIME_CONF_1963_178_299_02 .
- „The 2500 bhp- „Deltic” Diesel Engine” (PDF) , Inżynier , 195 : 596–7, 24 kwietnia 1953
Zewnętrzne linki
- Deltic szczegóły techniczne .
- Towarzystwo Ochrony Deltic .
- Hunt Class Deltic - statek przeciwminowy.
- Deltic Animations Animacje 3D ruchu tłoka w silniku Deltic.
- „Zasilacz 406” .Odbudowa jednego z silników D9016 Gordona Highlandera po pożarze tłumika w 1999 roku