Изобретатели велосипедов

Самарское ООО «УРАРТУ» ведет разработку уникального двухтактного двигателя аксиального типа мощностью 100 л/с для малой авиации. Пробный пуск двигателя, которым планируется оснащать в первую очередь беспилотные летательные аппараты и легкие самолеты, был проведен в октябре.

В «УРАРТУ» решили остановиться на компоновочной аксиальной схеме, предложенной Игорем Ниппардом, трудившимся тогда на ОАО «Кузнецов». Кроме того компания стала инвестором проекта.

На данное решение повлияла и прошедшая в 2011 г. встреча с представителями компания «Ё-Авто», которая конструировала «Ё-мобиль». Между компаниями было заключено соглашение о неразглашении и планировалось вернуться к переговорам после испытаний двигателя по схеме Ниппарда. Однако в 2014 г. проект «Ё-мобиля» был свернут.

Также проект вызвал интерес у директора Инновационно-инвестиционного фонда Самарской области Александра Осипова и получил финансовую поддержку. По словам Гаспарова, в России аналогов двигателя «УРАРТУ» не существует, а выпускаемые агрегаты со стандартной схемой компоновки весят на 30% больше.

Сейчас существует договоренность об установке двигателя на беспилотники компании «Актуальные решения», которая при участии АНО «Кластерный инжиниринговый центр Самарской области» и частного инвестора планирует создать в регионе серийное производство БПЛА.

Цинк — http://волганьюс.рф/article/397597.html

Вот вам картинка:

ДВС

Здесь видно четыре цилиндра и восемь поршней в них. Вполне очевидно, что газораспределение ведется верхушкой поршня по схеме Юнкерса — поршни, которые ближе к зрителю, открывают выпускные окна, поршни, которые дальше от зрителя — открывают окна впускные. Кстати, они вряд ли могут двигаться строго в противофазе из-за низкого КПД получающегося цикла (симметричные фазы открытия-закрытия впуска и выпуска невыгодны, поэтому в таких моторах фаза движения одной группы поршней сдвинута относительно второй группы — в данном случае просто поворотом одной косой шайбы относительно другой, на общем валу).

Теперь давайте я вам расскажу, что это такое и с чем это едят. Авторы утверждают, что аксиальная схема со встречным движением поршней и с новым механизмом преобразования позволяет:

Сократить массу и габариты на 30…40%, удвоить цилиндровую мощность без увеличения скорости поршня;
Снизить вибрации, т. к. поршни в цилиндре совершают противоположное движение, вращающиеся массы уравновешиваются противовесами;
Снизить механические потери, т. к. штоки-шатуны отклоняются от оси цилиндра на угол менее 1°, т. е. отсутствует боковая составляющая на поршень от газовых сил (потери в Ц.П.Г. составляют 40…50% от общих механических потерь);
Снизить тепловые потери ввиду отсутствия блока головок;
Организовать изохорный подвод тепла, т. е. повысить термический КПД.

Итак: ничего нового в собственно аксиальных моторах нет, их использовали в авиации еще до войны, причем еще до первой мировой. В 1911 году компания Macomber Rotary Engine Company из Лос-Анджелеса выпустила на рынок один из первых аксиальных двигателей внутреннего сгорания. Это был семицилиндровый двигатель с изменяемой степенью сжатия путём изменения угла наклона шайбы, и регулирования таким образом хода поршней.

Almen A-4 аксиально-поршневой мотор, 1921 год

Almen A-4 аксиально-поршневой мотор, 1921 год

В двигателе Дж.О.Алмена вы видите 18 поршней (9 цилиндров с соосным движением поршней).

Двигатель Алмена был вполне пригоден к работе и выдавал 425 лошадиных сил, был испытан в США на самолетах — но тогдашние авиаторы в США ратовали за моторы воздушного охлаждения, а аксиально-поршневой двигатель охлаждать воздухом затруднительно, особенно схему с встречным движением поршней.

Аналогичный двигатель с 6 цилиндрами и 12 поршнями был разработан Джоном Вулером в 1947 году в Англии, использовался на легком самолете. Сохранился и экспонируется в британском музее наук.

Сейчас британская FairDiesel Limited работает над дизельными моторами аналогичной схемы, но с использованием вместо косой шайбы фигурного кулака. Фигурный кулак и ползуны с роликами позволяют обойти главную проблему таких моторов — узел крепления шатуна к косой шайбе через сферический подшипник.

Ani11

Тут вы видите и встречное движение поршней, и газораспределение кромкой поршня — как раз ту самую схему, что ООО «УРАРТУ» и Игорь Ниппард выдают за новое слово в технике.

Вот характерная схема простых аксиальных моторов:

Компоновка простого аксиально-поршневого ДВС

Компоновка простого аксиально-поршневого ДВС

Тут хорошо видны сферические подшипники шатунов.

Прямо сейчас такие моторы используют в торпедах. Любопытствующие могут посмотреть, как выполнен двигатель в американской торпеде Мк-48 — если найдут, ха-ха. И я не буду тыкать пальцем, но для советских мотористов-торпедистов такой двигатель тоже не оказался слишком сложной задачей.

В общем, я не увидел в моторе Ниппарда ничего нового, ничего отличающего его двигатель от мотора Алмена 90-летней давности.

Скажу больше — этот мотор повторяет схему известных танковых дизелей 4ТД (схему Юнкерса), только цилиндры развернуты не в ряд, а аксиально. Решение довольно разумное — оно компактное и устраняет проблему синхронизации вращения двух отдельных коленвалов (в аксиальной схеме две косых шайбы просто оказываются на общем валу). Но больше никаких проблем эта схема не решает, хуже того — у нее получается довольно дурацкая продувка цилиндра из-за того, что впускные и выпускные окна приходится располагать с одной (наружной) стороны цилиндра, а не напротив друг друга, как было бы предпочтительно для двухтактного мотора.

Главное же — я опять вижу те же сферические кулаки подшипников шатунов, которые утопили все проекты аксиальных моторов. Эти сферические кулаки дороги в изготовлении, и их не удается сделать долговечными. Кроме того, я не вижу, как у них решен узел, удерживающий косые шайбы от поворота. Но там наверняка классика — качающийся палец в прорези, в лучшем случае с роликом. Знакопеременная нагрузка на этот палец быстро раздалбывает всю конструкцию.

Честно говоря, схема FairDiesel на ползунах с роликами выглядит более элегантной — там вообще нет шайбы, которую нужно удерживать от поворота, поршни выполнены зацело с ползуном, и так далее. В целом всё существенно проще устроено и хорошо подходит для одноразового (или малоресурсного) двигателя БПЛА.

Но, как я полагаю, Ниппард либо не видел этой схемы, либо боится, что его затаскают по судам — англичане наверняка идею запатентовали. Вот и перепевает американскую конструкцию 90-летней давности.

Настоящий материал самостоятельно опубликован в нашем сообществе пользователем Proper на основании действующей редакции Пользовательского Соглашения. Если вы считаете, что такая публикация нарушает ваши авторские и/или смежные права, вам необходимо сообщить об этом администрации сайта на EMAIL abuse@proru.org с указанием адреса (URL) страницы, содержащей спорный материал. Нарушение будет в кратчайшие сроки устранено, виновные наказаны.

Читайте также:

Комментарии о материале (сверху свежие):
  1. Gena (2015-11-20 02:38:08)
    Не понял две вещи-почему «УРАРТУ» и что здесь уникакального?
  2. Proper (2015-11-20 02:52:23)
    И он заиграл на своём укулеле, И птицы в лесу как одна околели. Ну откуда я знаю, почему это панаму так назвали? Почему Прохор назвал Ё-мобиль ё-мобилем, а не П-мобилем или Прохмобилем?
  3. FLY_Slim Jr. (2015-11-20 05:32:15)
    Как прочёл про ёптмобиль - дальше решил не читать. А двигло это старое, че его изобретать
  4. Garipytch (2015-11-20 08:42:58)
    Мля,чем бы дитя не тешилось
  5. tartar (2015-11-20 08:48:53)
    Оффтоп. Как-то недавно шла речь о танковых двигателях. Если я правильно понял мысль, то до 1940 года на советские танки ставились двигатели с самолётов. А на самолётах они имели ресурс несколько десятков часов. Я не знаком с этими нюансами, поэтому не могу успокоиться. ПОЧЕМУ так происходило? Т.е. была инфраструктура, которая ставила двигатели на самолёты, потом переставляли это на танки, по пути это обслуживали, учитывали, ремонтировали и т.д. Или я что-то невкурил, ну, уж совсем....
  6. Narkom (2015-11-20 11:01:20)
    ...проЁбиль - афтамабиль... Это не новый вариант названия, а констатация свершившегося, если чо... :)
  7. Proper (2015-11-20 12:58:33)
    Эта инфраструктура называется "моторемонтный завод". Моторы с самолетов снимались и отправлялись туда на капремонт. В процессе капремонта двигатель полностью разбирается. Вот после разборки двигателю меняли головки цилиндров, уменьшая компрессию, и обрезали коленчатый вал (один хрен колену шейки прошлифовывали - вот заодно и отрезали лишний носок вала, не нужный в танке - ведь там воздушного винта нет). После этого двигатель собирали - и он уже назывался М-17Т, танковый. Отправлялся на танковый завод.
  8. tartar (2015-11-20 15:21:16)
    Спасибо. А ресурс-то почему у самолётных моторов такой маленький был? Вот это очень интересует.
  9. Ivan83 (2015-11-20 15:23:31)
    В первую очередь из за коэффициента сжатия.
  10. Proper (2015-11-20 15:39:38)
    Технологии такие, допотопные. Мотор высокой форсировки, с большой удельной мощностью, при этом постоянно работающий с высокими нагрузками (между прочим, если вы поставите на самолет мотор Субару от автомобиля, он развалится после нескольких полетов, если вообще не в первом же полёте - чему есть масса практических подтверждений, а про обычные автомобильные моторы вовсе смешно говорить, и это при современных технологиях). Между прочим, американский 12-цилиндровый V-образный двигатель жидкостного охлаждения "Аллисон" на "Аэрокобре" тоже не вырабатывал паспортные 250 часов - уже после 100 часов у него обрывало шатуны, а на советском масле он загибался еще быстрее. Что уж говорить про советские моторы, сделанные из сыромятины и говённого мягкого алюминия. М-17Т после дефорсировки на танках работал вполне надежно - от него просто не требовалась такая мощность, как на самолете.
  11. Ivan83 (2015-11-20 15:42:02)
    Но бензиновые же работали дольше.
  12. Proper (2015-11-20 15:44:52)
    Там не в этом проблема. Тот же мотор с тем же коэффициентом сжатия (во время войны некогда было делать головки с пониженной степенью сжатия, ставили обычные авиационные) на танке работал до капиталки в 3-4 раза дольше, чем на самолете. Режим работы другой. На самолете мотору приходится отдавать максимальную мощность в течении 4-5 минут при взлете, да еще потом вертеться тоже с не слишком сильно сброшенным режимом - это радикально отличается от режима работы мотора на наземной технике, даже на танке. Единственный сравнимый режим - это трактор на пахоте больших полей, так у трактора поэтому двигатель на жалкие 80 кобыл весит полтонны.
  13. tartar (2015-11-20 15:48:11)
    Спасибо! Ещё раз. Вот, сам бы я такое копал долго. Хотя, всё так логично... ))))
  14. Ivan83 (2015-11-20 15:48:55)
    Не. Конечно можно смягчить режим работы, но дизеля тогда в среднем имели меньший моторесурс чем бензиновые?
  15. Proper (2015-11-20 15:52:43)
    О чем вы? О том, что бензиновый М-17Т на танке имел ресурс больше, чем дизель В-2 сходной мощности и больших массогабаритов? Так у дизеля процесс горения идет иначе. Гораздо жестче. Практически горение топлива в дизеле близко по кривой развития давления в камере сгорания к детонационному горению в бензиновом моторе. Долго проживет у вас бензиновый мотор, если вы будете давить газ при детонации? Да он развалится за минуты. Поршни расколются, голова треснет, и так далее. А дизель в таком режиме работает постоянно. Поэтому он требует гораздо более прочной конструкции. А это - вес. Мотор В-2 на 100 кг тяжелее М-17Т при сходной мощности - но этого оказалось мало. Долговечность довели лишь сильно потом, ценой использования совершенно других материалов.
  16. Gena (2015-11-20 15:52:47)
    У пиндосов на Грантах и эмча дизеля имели вполне сопоставимый ресурс с бензинниками. Причём спарка дизелей. Просто у нас технологии были и масла не фонтан.
  17. Ivan83 (2015-11-20 16:01:59)
    О чем я и сказал в начале.
  18. miha_ford_talks_ru (2015-11-20 18:16:34)
    У меня на даче лежит журнал Наука и Жизнь, года 1986-1987...там описан такой двигатель (французский): Один цилиндр-труба, в ней два поршня без шатунов. По бокам этой "трубы" заглушки с пружинами во внутрь к поршням (встречное движение поршней). Посередине камера сгорания, типа 4-тактный дизель. Труба в районах ходов поршней имеет обмотку. Поршни, ходя туда-сюда, вырабатывают ток. Т.е. механически энергия не передается. Предполагалось использовать как генератор электромобиля. Но дальше одного опытного образца на базе Рено 5 (кажется) дело не пошло. Идею выкинули в утиль. Ну наши в журнале расписали, мол такое ноу-хау...хорошо хоть не стали копировать идею. Найду картинку в нете - добавлю сюда.
  19. holyboy (2015-11-23 08:41:56)
    "(между прочим, если вы поставите на самолет мотор Субару от автомобиля, он развалится после нескольких полетов, если вообще не в первом же полёте — чему есть масса практических подтверждений, а про обычные автомобильные моторы вовсе смешно говорить, и это при современных технологиях)" Ничего не могу сказать, о использовании двигателей "Субару" на истребителях, но вот для прогулочного самолёта, лёгкого буксировщика планеров, вывозного для нескольких парашютистов, или для химических работ - вполне себе неплохие движки. Линейка моделей довольно разнообразна. Если интересует - могу дать ссылки на сайт Российской ассоциации экспериментальной авиации. Кстати, но моём самолёте - тоже "субарик" EJ-20 с редуктором.
  20. Igor Nippard (2015-11-23 13:12:24)
    Совершенно верно! Интерес к аксиальным двигателям возник ещё в начале ХХ века. Так русскими инженерами А. Микулиным и Б. Стечкиным, в последствии лидерами советского авиамоторостроения, был изготовлен в 1916 г. авиационный двухтактный двигатель АМБС-1 с противоположно движущимися поршнями и силовым механизмом- косая шайба. В журнале «Автомобильная промышленность» №6 за 1992г. и №5 за 1993г. проведён анализ работ с аксиальными моторами и проблемы, возникающие при доводках. Почитайте, это интересно! Вывод из этих статей таков: неравномерная прецессия и высокие контактные напряжения губят моторы. Устранить данные проблемы позволяет Механизм преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное аксиального двигателя. Патент на изобретение №2503818. При проектировании данного мотора контактные напряжения закладывались в 4 раза ниже, чем в существующих моторах. В Самаре три подшипниковых завода, в контакте с ними мы делаем сферические поверхности. Теперь по продувке. Данная схема двигателя была предложена ФЕРНАНДОМ ФОРЕСТОМ в 1886г. Двигатели с противоположно движущимися поршнями (ПДП) отличаются наилучшей очисткой цилиндра при минимальных газодинамических потерях. Дают возможность реализации любой асимметричной диаграммы газораспределения для предотвращения потери свежего заряда. Прямоточная система газообмена находит применение в транспортных двигателях повышенной удельной мощности. В 30-х годах в Германии по этой схеме были изготовлены мотоциклетные двигатели для рекордных заездов рабочим объемом 250 и 350 куб. см. и авиационные дизельные моторы ЮМО 204… 207А и.т.д., которые успешно выпускались на протяжении многих лет. Тепловозы работают на двигателях 2Д100,10Д100, выполненных по такой схеме, но самое убедительное преимущество данные двигатели продемонстрировали на танках, начиная с Т64 и.т.д. устанавливались моторы 5ТДФ, а в последствии 6ТД1…6ТД4. (Разработка конструкторов ЦИАМ –А.Д.Чаромский). Продувочные и выпускные окна расположены по всей окружности гильзы цилиндра и обеспечивают потребное время-сечение.
  21. Proper (2015-11-23 13:28:19)
    Ну-ну. Удачных вам полетов. Сама FHI делала оппозитные авиадвигатели 8-цилиндровые и без редуктора. Но неофитам причины такой инженерии - темный лес.
  22. Proper (2015-11-23 13:41:02)
    Окна конечно же расположены по всей окружности гильзы цилиндра (вы это подсмотрели у харьковских дурачков, те подсмотрели у Юнкерса, но не поняли некоторых нюансов такого решения) - вот только патрубки впускной и выпускной в вашем аксиальном моторе из-за компоновочных трудностей расположены с одной стороны (или я ошибаюсь?), а канал в рубашке, долженствующий обеспечить распределение потока по всем окнам - имеет небольшое сечение и в реальности никакое распределение не обеспечивает. Вы смело можете не делать половину окон на стороне цилиндра, противоположной патрубку - и это никак не повлияет на работу мотора, эти окна всё равно практически не работают. Статью вы, разумеется, не прочитали - иначе бы увидели, что дизеля семейства 4ТД там упомянуты. Цитата:
    этот мотор повторяет схему известных танковых дизелей 4ТД (схему Юнкерса), только цилиндры развернуты не в ряд, а аксиально
    Вы и не слышали про 4ТД? Неудивительно. Первоначально работы по двигателю 4ТД, разрабатывавшегося под выбранную компоновку МТО танка "Объект 430", велись под руководством главного конструктора завода по дизелестроению Н.Д. Вернера. Конструкторскую группу возглавляли А.Д. Чаромский и Г.А. Волков. Эскизный проект двигателя, выполненный в апреле 1953 г., в июле того же года вместе с эскизным проектом танка "Объект 430" был рассмотрен в Министерстве транспортного машиностроения. Интересно, что от 4-цилиндрового мотора с встречно-движущимися поршнями тогда очень быстро отказались и стали делать 5-цилиндровый, а затем и 6-цилиндровый. Несмотря на увеличение числа цилиндров и огромное время, потраченное на доводку этих дизелей в СССР, они так и остались капризным ненадежным дерьмом, искренне ненавидимым танкистами. Но история ничему не учит, да - снова по тем же грабелькам энтузиасты регулярно пробегают. Похожий мотор британцы, известные создатели технических курьёзов, ставили на танк Chieftain - многотопливный двухтактный 6-цилиндровый оппозитный дизель жидкостного охлаждения L60 фирмы «Лейланд». Тоже дерьмище, не получившее продолжения. По поводу приоритета Фернандо Фореста - нужны пруфы. Как известно, первый карбюраторный ПДП-двигатель с одним коленвалом и штанговым приводом поршней верхнего ряда был выпущен французской компанией Gobron-Brillié в 1900 году. Юнкерс повторил эту схему, добавив дополнительные продувочные поршни - но не был удовлетворен результатами. Дизель с противоположно-движущимися поршнями с двумя коленвалами впервые был построен на Коломенском заводе, главный инженер Коломенского завода Раймонд Александрович Корейво 6 ноября 1907 года запатентовал такой двигатель во Франции. Аналогичные двигатели начал выпускать Юнкерс и, по чертежам Юнкерса, завод Нобеля. Поданная Корейво претензия даже не рассматривалась. В Советском Союзе такую схему стали использовать только после знакомства с немецкими авиационными дизелями Junkers Jumo 205, поэтому ее принято называть "схемой Юнкерса". Как тепловозные в СССР адаптировались дизели Фербенкс-Морзе, попавшие в СССР на военных катерах, поставленных по ленд-лизу. Интересно, что вы даже не догадались, что шайбу с впускными поршнями можно крутить в два раза медленнее, чем выпускную - что позволит получить экономичный 4-тактный цикл на бензине с привычным сейчас распределенным впрыском. Но это сложно, да - в хламе 100-летней давности такого решения еще не было. Впрочем, мы искренне желаем вам успехов. Вдруг получится? Мы оптимисты. Опять же, не нам на грабельки наступить придется, а со стороны оно всегда интереснее смотрится. PS. Это я вам говорю как один из разработчиков и доводчиков серийного аксиально-поршневого мотора. Кстати, мы с него сняли ровно тысячу лошадей, при диаметре конструкции менее полуметра. Топливо, разумеется, нетрадиционное.
  23. Proper (2015-11-23 14:31:51)
    Интересно, что Петер Хофбауэр (вам знакомо это имя?) сейчас вернулся к идее двигателя со встречно-движущимися поршнями с крейцкопфным приводом верхних поршней - как у Gobron-Junkers, только скомпоновал этот мотор оппозитно, с центральным коленвалом. У него получился мотор с двумя оппозитно расположенными цилиндрами, в которых ходят встречно по два поршня. На двухтактном цикле такой мотор имеет довольно хорошую балансировку, и очень прост конструктивно - при этом никаких сомнительных решений вроде шаровых кулаков в нем нет: Мотор Мотор построен и накрутил на динамометрическом стенде более 500 часов. Причем он развивает мощность 325 лошадиных сил и выдаёт крутящий момент 900 Н•м (это в варианте дизеля). Переделать его в бензиновый мотор - тем более не представляет трудностей. Хофбауэр да, голова. На фольксвагене главными конструкторами моторов технических кретинов никогда не держали. И да - обратите внимание на впускные и выпускные коллекторы вокруг окон в цилиндре, на их сечение и на некий нюанс с движением потока внутри этих каналов. Я вам подскажу - поток вращается в этих кольцах, соответственно продувка делается вихревая. Матмоделирование сложно, а подбирать параметры наобум можно до морковкиных заговений.
  24. Igor Nippard (2015-11-24 10:20:35)
    Во время войны самолёт успевал совершить несколько вылетов, а иногда его сбивали в первом полёте, так же и танки.
  25. santehnik Vasya (2015-11-24 10:24:40)
    А иногда сбивали в последнем.
  26. Igor Nippard (2015-11-24 11:07:42)
    Спасибо за информацию! Мне знакомы имена и их работы. Проходные сечения к впускным и выпускным окнам при проектировании закладывались достаточного сечения. Продувочные окна обеспечивают закрутку потока, об этом написано во всех учебниках.
Чтобы писать свои комментарии - надо залогиниться на сайте. Тогда и вид комментариев станет более красивым.