Mio-tech-service.ru

Автомобильный журнал
4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Двигатель вальтера принцип работы

Двигатель Вальтера — лексическое значение слова

Двигатель Вальтера — тип двигателя, разработанного немецким инженером-изобретателем Гельмутом Вальтером.

Жидкостные реактивные двигатели Вальтера [ править | править код ]

В 1936 г. Немецкий авиационный институт заключил с Вальтером контракт на создание жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) тягой 45 кгс, который позволял бы проводить его испытания и приборные измерения характеристик непосредственно в полёте на летающей лаборатории. В ЖРД двигателях Вальтера парогаз T-stoff и Z-stoff, образующийся в реакторе, которым являлась часто сама камера сгорания (разложения), создавал реактивную тягу, так же как и газы горения T-stoff и С-stoff. В некоторых типах двигателя Вальтера T-stoff не соединялся непосредственно с С-stoff, а сначала разлагался с помощью Z-stoff, и только затем горячий окислительный парогаз окислял различные С-stoff-горючие в камере сгорания.

Такой ЖРД был создан и успешно испытан даже для набора высоты на небольших самолётах, что дало возможность считать, что подобные двигатели могут быть использованы в качестве вспомогательных ускорителей для старта тяжёлых бомбардировщиков.

Получив помощь Министерства авиации, Вальтер начал конструировать более мощный ЖРД тягой уже 400 кгс, получивший обозначение HWK R I 203. Фирма «Хейнкель» начинает проектировать под новый двигатель Вальтера, названный Walter HWK RI-203, одноместный самолёт «He 176».

Серийно выпускались следующие двигатели Вальтера с управлением тягой, применявшиеся в немецкой военной технике совершенно различного назначения — от стартовых ускорителей до двигательных установок самолётов и «планирующих авиационных бомбо-ракет»:

  • Walter HWK 507 тяга 240—600 кгс. (двигатель первой в мире управляемой авиационной бомбы (УАБ) или противокорабельной ракеты «воздух-поверхность» Hs-293). По другим данным обозначение этого двигателя HWK 109-507, в соответствии с практикой германского Министерства авиации все секретные разработки ракетных двигателей начинались с индекса «109».
  • Walter HWK 507D тяга 1300 кгс. (двигатель первой в мире УАБ или управляемойпротивокорабельной ракеты «воздух-поверхность» Hs-294 для поражения корабля ниже ватерлинии). Двигатель управляемых противокорабельных ракет Hs-295, Hs-296, Hs-295D (телевизионное управление)
  • Walter HWK 573 тяга . кгс. (работающий под водой двигатель первой в мире управляемой противокорабельной ракеты «воздух-поверхность» GT 1200A для поражения корабля ниже ватерлинии); планирующая торпеда (УАБ) GT 1200A имела подводную скорость 230 км/ч, стала прототипом высокоскоростной торпеды СССР «Шквал».
  • Walter HWK-109 тяга 400 кгс. (двигатель DFS-40 прототипа реактивного самолёта Ме-163 «Комета»)
  • Walter HWK RII-203B тяга 750 кгс.
  • Walter HWK RI-203 тяга 950 кгс. (первый двигатель Вальтера, прототип двигателя был ТР-2)
  • Walter HWK RII-211 . кгс.
  • Walter HWK 501 тяга 1200 кгс.
  • Walter HWK 502 (RI-210b) тяга 1500 кгс. (двигатель управляемой авиационной бомбы Bv 143 «Gleittorpedo»)
  • Walter HWK-109-509A тяга 1700 кгс. (двигатель Ме-163А «Комета»)
  • Walter HWK-109-509С, двухкамерный, тяга с вспомогательной камерой 2000 кгс. (двигатель Ме-163С «Комета»)
  • Walter HWK-109-509С1, двухкамерный, тяга с вспомогательной камерой более 2000 кгс. (двигатель Ba-349 «Гадюка»)
  • Walter HWK-109-509А2 тяга 2000 кгс.
  • Walter HWK-109-509В тяга 2000 кгс. (двигатель для сверхзвуковогоперехватчика «DFS-346» («Sibel-346») с проектной скоростью 2,6 М. На основе «Sibel-346» в СССР в ОКБ-2 были продолжены работы по достижению скорости звука «проект 346».
  • Walter HWK 109—729 . кгс. (двигатель-дублёр BMW 109—559 на ракете ЗУР Hs-117 Schmetterling)
  • Walter HWK 109—739 . кгс. (двигатель ракеты ЗУР «Enzian» E-1)
Читать еще:  Эквивалентная схема асинхронного двигателя

Семейства двигателей Walter

Данные из: Таблицы технических данных двигателей: чехословацкие авиационные двигатели

Вальтер разработал семейства двигателей на основе общих диаметров цилиндра и хода:

Атом / Микрон Диаметр цилиндра x ход поршня 85 мм × 96 мм (3,35 дюйма × 3,78 дюйма) Незначительный Диаметр цилиндра x ход поршня 105 мм × 115 мм (4,14 дюйма × 4,53 дюйма) Младший Диаметр цилиндра x ход поршня 115 мм × 140 мм (4,53 дюйма × 5,51 дюйма) Major / Sagitta Диаметр цилиндра x ход поршня 118 мм × 140 мм (4,65 дюйма × 5,51 дюйма)

Принцип работы

Функцию поршня в РПД выполняет трехгранный ротор, преобразующий силу давления газов во вращательное движение эксцентрикового вала. Движение ротора относительно статора обеспечивается парой шестерен, одна из которых закреплена на роторе, а вторая — на боковой крышке статора.

Конфигурация рабочих поверхностей ротора и статора — эпитрохоидальная. Рабочая поверхность статора имеет износостойкое покрытие. В вершинах ротора установлены специальные уплотнения, на рабочих поверхностях — выемки, выполняющие роль камер сгорания. Вал вращается в подшипниках, размещенных на корпусе, и имеет цилиндрический эксцентрик, на котором вращается ротор.

Шестерня неподвижно закреплена на корпусе двигателя. С ней в зацеплении находится шестерня ротора. Взаимодействие этих шестерен обеспечивает орбитальное движение ротора относительно корпуса, в результате которого образуются три разобщенных камеры переменного объема. Передаточное отношение шестерен 2:3, поэтому за один оборот эксцентрикового вала ротор поворачивается на 120 градусов . За полный оборот ротора в каждой из камер совершается полный четырехтактный цикл. Крутящий момент получается в результате действия газовых сил через ротор на эксцентрик вала.

Между статором и ротором образуются три камеры, аналогичные надпоршневому пространству ДВС. Процесс впуска начинается, когда вершина ротора пересекает кромку впускного окна, после чего объем камеры возрастает и туда поступает горючая смесь. Когда следующая вершина ротора перекрывает впускное окно, смесь начинает сжиматься, и в момент наибольшего сжатия подается искра — начинается рабочий ход. Затем открывается выпускное окно и отработавшие газы покидают пространство камеры.

Таким образом за один оборот ротора в двигателе происходят три цикла, что делает ненужным использование уравновешивающих устройств, особенно в двухсекционных конструкциях, получивших подавляющее распространение.

Боевая часть

Боевой заряд, расположенный в головной части корпуса состоит из заряда взрывчатого вещества и взрывателей. На ранних моделях торпед, применявших в Первую мировую войну, использовалось однокомпонентное взрывчатое вещество (например, пироксилин).

Для подрыва применялся примитивный детонатор, установленный в носовой части. Срабатывание ударника обеспечивалось только в узком диапазоне углов, близком к перпендикулярному попаданию торпеды в цель. Позднее стали применятся усы, связанные с бойком, которые расширили диапазон этих углов.

Дополнительно стали устанавливаться инерционные взрыватели, срабатывавшие в момент резкого замедления движения торпеды. Использование таких детонаторов потребовало введения предохранителя, которым стала крыльчатка, раскручиваемая потоком воды. При использовании электрических взрывателей крыльчатка соединяется с миниатюрным генератором, заряжающим конденсаторную батарею.

Взрыв торпеды возможен только при определенном уровне заряда батареи. Подобное решение обеспечило дополнительную защиту атакующего корабля от самоподрыва. К моменту начала Второй мировой стали применяться многокомпонентные смеси, обладающие повышенной разрушающей способностью.

Так, в торпеде 53-39 используется смесь тротила, гексогена и алюминиевой пудры.

Применение систем защиты от подводного взрыва привело к появлению взрывателей, обеспечивавших подрыв торпеды вне зоны защиты. После войны появились модели, оснащенные ядерными боеголовками. Первая советская торпеда с ядерной боеголовкой модели 53-58 была испытана осенью 1957 года. В 1973 году ее сменила модель 65-73 калибра 650 мм, способная нести ядерный заряд мощностью 20 кт.

Читать еще:  Vortex estina двигатель от чего

Проблемы мотора N42

Казалось бы, мотор удался. Он производил впечатление даже несмотря на довольно невысокую мощность – всего 114 л.с. и тягу в 175 Нм. Система Double Vanos, представляющую собой фазовращатели на обоих распредвалах, трудилась ради снижения расхода топлива и улучшения экологических показателей двигателя. Однако надежность системы оказалась невысокой. Так как работой муфт заведует гидравлика, то при появлении протечек через многочисленные резиновые уплотнения на управляющих клапанах система работает некорректно. Вдобавок появляется люфт, а за ним и износ муфт.

Система Valvetronic – это отдельный механизм, расположенный в ГБЦ, который регулирует высоту поднятия впускных клапанов. Такая регулировка необходима для того, чтобы мотор мог обходиться без дроссельной заслонки и отмерять количество попадающего в цилиндры воздуха регулировкой открытия клапанов. Однако баварские инженеры все равно оставили дроссельную заслонку, которая регулирует работу двигателя при холодном пуске, прогреве мотора до рабочей температуры и в аварийном режиме, если Valvetronic выходит из строя.

Собственно механика Valvetronic состоит из электромотора, который через червячную передачу проворачивает эксцентриковый вал. Его эксцентрики воздействуют – нажимают – на промежуточные роликовые рычаги, на нижних концах которых находятся лопатки, давящие уже на рокеры клапанов. Эксцентрики, отклоняя промежуточные рычаги, изменяют плечо, через которое кулачки распредвала давят на клапана и открывают их. Таким образом и регулируется высота открытия впускных клапанов.

Механизм Valvetronic занимает немало места под клапанной крышкой

В системе Valvetronic немало слабых мест. Во-первых, из строя выходит сам электромотор. Его корпус сделан герметичным, чтобы графитовая пыль с его щеток не смешивалась с моторным маслом. Поэтому частички графита собираются в корпусе электродвигателя и через некоторое время «начинают коротить» его. На практике сервопривод Valvetronic ходит не более 150 000 км.

Есть и проблема с износом впускного распредвала, на который постоянно давят мощные возвратные пружины промежуточных рычагов. Они прижимают распредвал к верхним бугелям, в которых отсутствуют каналы смазки. Со временем шейки распредвалов или бугели изнашиваются, появляется критичный зазор.

Вдобавок со временем изнашиваются эксцентрики системы Valvetronic. К тому же возвратные пружины промежуточных рычагов могут попросту отломаться и упасть в полость ГБЦ, при этом отключив впускные клапана, чьи промежуточные рычаги они возвращали в первоначальное положение.

На этом фото запечатлен износ эксцентриков и поломка возвратной пружины механизма Valvetronic.

Виды импеллеров и их особенности

Различают два вида импеллеров:

  1. Толкающий, когда двигатель расположен за ротором;
  2. Тянущий — классический вариант «двигатель-ротор».

Стальные винты или лопасти изготавливают методом литья или штамповки (пресс с усилием до 40 тонн профилирует лопатки). Заготовки проходят комплекс механической обработки для снятия заусенцев, зазубрин и прочих дефектов. Применяют для этого токарно-фрезеровочные комплексы mazak и фрезеровочные машины MIKRON. После чего лопатки проходят термическую и обработку, отпуск и нормализацию. После чего проводится комплекс испытаний на прочность и твердость.

Читать еще:  Двигатель kz1 технические характеристики

Благодаря особой конструкции импеллера удается достичь минимального шума и отсутствие потери мощности работающей турбины. Корпус импеллерного двигателя обладает меньшими размерами, чем пропеллерные, при этом полезная мощность остается та же. Крыльчатка (закреплена на роторе) представляет собой многолопастной винт в кольцевом канале. Воздух, затянутый в импеллер под большим давлением, имеет какой-то вес, поэтому в результате движения воздушных масс возникает реактивная тяга. Усилие двигает машину или перемещает рабочую среду.

Основная сфера применения импеллеров

Импеллеры применяются в самых разных направлениях. Это не только крупные промышленные двигатели турбин, градирен или компрессоров, но и небольшие механизмы, например, аквариумные фильтры, помпы, двигатели посудомоечных машин, водометы.

Импеллер — механизм для создания реактивной тяги. Принцип используется в авиационных двигателях. Поршневые механизмы давно отошли на задний план, так как реактивные двигатели более легкие, экономичные в работе, работают на более дешевом топливе. Направляющие лопатки могут регулироваться на разных механизмах. Импеллер — механизм, способный обеспечивать максимальную тягу при минимальном диаметре вентилятора, поэтому спрос на такие механизмы очень высок. В настоящее время лопастные высокооборотные электродвигатели нашли широкое применение в авиамоделировании категории F4 (модель копирует реактивный самолет).

Импеллерные двигатели также применяются для двигателей гидроциклов, катеров и прочего водного транспорта. Система придает более высокую тягу и необычайную эффективность, немыслимый разгон и максимальную производительность. Лопаточные элементы — расходный материал, при этом можно заменить только лопастной узел.

Импеллеры применяют как основной механизм насосного оборудования. Такие насосы применяют в пищевой, фармацевтической, косметической, химической промышленности. Основная конструктивная особенность — ротор с резиновыми или пластиковыми лопастями, заключенные в овальный корпус. Такие машины обладают свойствами самовсасывания до 5 метров, имеют реверс (то есть перекачивают жидкость в обе стороны, легко меняется направление перекачивания), допускается перекачивать жидкости с твердыми включениями, для вязких (с пределами вязкости среды до 50000 сСт) и прочих сред. Наиболее часто это насосы-дозаторы, так как производительность жестко связано с частотой вращения. Импеллерные насосы имеют ряд недостатков: ограничение по температуре, а также ограничение по перекачиваемым средам. Оборудование относится к дорогостоящему и технически сложному, поэтому часто используют альтернативные варианты.

Летательные аппараты будущего

J-2000 — лишь один из концептов. Он назван по максимальной взлетной массе в 2000 фунтов (907 кг). Jetoptera планирует создать целое семейство аппаратов, использующих двигатели данной конструкции. В него войдут как футуристические скоростные модели, так и аппараты, внешне похожие на обычные самолеты, оснащенные безлопастными двигателями.

А самое потрясающее — речь не идет о голой теории. Машина Jetoptera уже находится на стадии прототипирования. У компании уже имеется рама с несколькими двигателями, которая летает в тестовом режиме:

И тот факт, что проектом уже заинтересовались военные, доказывает, что речь идет о чем-то намного большем, чем простая фантазия. Вполне возможно, именно так будут выглядеть и летать аппараты будущего.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector