Аксиальный двигатель внутреннего сгорания Г.Л.Ф. Треберта (США)

В начале десятых годов прошлого века возникла новая тенденция в двигателестроении. Инженеры нескольких стран занялись созданием т.н. аксиальных двигателей внутреннего сгорания. Компоновка мотора с параллельным размещением цилиндров и главного вала позволяла уменьшить габариты конструкции с сохранением приемлемой мощности. Ввиду отсутствия устоявшихся альтернатив силовые установки этого класса представляли большой интерес и регулярно становились предметами новых патентов.

В 1911 году к работам по тематике аксиальных двигателей подключился американский конструктор Генри Л.Ф. Треберт. Работая в собственной мастерской в Рочестере (штат Нью-Йорк), он разработал свой вариант перспективного двигателя, который, в первую очередь, предназначался для самолетов. Предполагаемая сфера применения сказалась на основных требованиях к конструкции. Новый двигатель должен был иметь минимально возможные габариты и вес. Анализ перспектив различных идей и решений привел к уже известным выводам: одно из самых лучших соотношений размеров, веса и мощности дает аксиальная компоновка.

Аксиальный двигатель внутреннего сгорания Г.Л.Ф. Треберта (США)
Общий вид двигателя



Проект Треберта был готов к осени 1911 года. В октябре инженер подал заявку в патентное бюро, но ее одобрения пришлось ждать несколько лет. Патент был выдан только в ноябре 1917 года – через шесть лет после подачи документов. Тем не менее, конструктор получил все необходимые документы, которые, в частности, позволили ему остаться в истории как создателю интересного проекта.

Г.Л.Ф. Треберт решил строить новый авиационный двигатель по аксиальной схеме с воздушным охлаждением цилиндров. С целью улучшения охлаждения, подобно другим разработкам того времени, новый мотор планировалось делать ротативным с поворачивающимся блоков цилиндров. Кроме того, автор проекта предложил использовать новый механизм преобразования движения цилиндров во вращение вала. Предыдущие аксиальные двигатели для этого использовали шайбовый механизм. В проекте Треберта для этих целей предлагалось использовать коническую зубчатую передачу.

Основной деталью двигателя Треберта был цилиндрический картер, состоящий из крупной «банки» и крышки с болтовым соединением. Внутри картера размещался основной механизм. Поскольку двигатель был ротативным, на донной части картера предусматривались жесткие крепления для вала, на котором должен был устанавливаться воздушный винт. Кроме того, внутри картера предусматривались подшипники для главного вала, который предлагалось жестко закреплять на мотораме самолета.

В крышке предусматривались отверстия для установки литых цилиндров. Известно о существовании двух вариантов двигателя Треберта. В первом применялись четыре цилиндра, во втором – шесть. Патент 1917 года был выдан на шестицилиндровый двигатель. Следует отметить, количество цилиндров не сказывалось на общей компоновке двигателя и влияло только на размещение конкретных агрегатов. Общая структура двигателя и принцип его работы не зависели от числа цилиндров.

Аксиальный двигатель внутреннего сгорания Г.Л.Ф. Треберта (США)
Чертеж из патента


Внутри цилиндров размещались поршни с шатунами. Ввиду использования сравнительно простого механизма передачи Треберт использовал качающееся крепление шатунов, которые могли двигаться только в одной плоскости. В верхней части цилиндра предусматривался патрубок для подачи бензовоздушной смеси от карбюратора. Патрубок имел Г-образную форму и своим верхним концом соприкасался со специальным полым барабаном на главном валу двигателя. В стенке барабана предусматривалось окно для подачи смеси. При вращении подвижного блока двигателя впускные патрубки последовательно соединялись с окном барабана и подавали смесь в цилиндр. Кроме того, имелись клапаны для сброса выхлопных газов. Отдельный выхлопной коллектор не предусматривался, газы выбрасывались через патрубок цилиндра. Зажигание производилось свечами, соединенными с магнето. Последнее, согласно патенту, размещалось рядом с валом воздушного винта.

Более ранние аксиальные двигатели Смоллбоуна и Макомбера имели в своем составе механизм «планшайба-стержни». Такая система обеспечивала требуемые характеристики, но была сложной с точки зрения конструкции, эксплуатации и обслуживания. Генри Л.Ф. Треберт предложил использовать для тех же целей коническую зубчатую передачу. На жестко закрепленном главном валу размещалось зубчатое колесо, которое отвечало за поворот всей конструкции двигателя. С ним контактировали 4 или 6 зубчатых колес (по числу цилиндров) меньшего диаметра. Эти шестерни были связаны с кривошипами и шатунами поршней.

Аксиальный двигатель внутреннего сгорания Г.Л.Ф. Треберта (США)
Общая схема механизмов (без цилиндров и картера)


Во время работы двигателя поршни, двигаясь вниз и вверх относительно цилиндра, через шатуны и кривошипы должны были вращать малые шестерни. Последние, находясь в сцеплении с жестко закрепленным главным зубчатым колесом, заставляли блок цилиндров и картер вращаться вокруг главного вала. Вместе с ними должен был вращаться и воздушный винт, жестко закрепленный на картере. За счет вращения предполагалось улучшить обдув головок цилиндров с целью более эффективного охлаждения.

Запатентованный вариант двигателя Треберта имел цилиндры с внутренним диаметром 3,75 дюйма (9,52 см) и ходом поршня длиной 4,25 дюйма (10,79 см). Общий рабочий объем двигателя составлял 282 куб. дюйма (4,62 л). В составе двигателя планировалось использовать карбюратор фирмы Panhard и магнето компании Mea. Предлагаемый двигатель, по расчетам, мог развивать мощность до 60 л.с.

Аксиальный двигатель внутреннего сгорания Г.Л.Ф. Треберта (США)
Схема двигателя в сборе


Характерной особенностью аксиальных двигателей внутреннего сгорания являются сравнительно малые габариты и вес конструкции. Двигатель Треберта не стал исключением из этого правила. Он имел максимальный диаметр 15,5 дюйма (менее 40 см) и общую длину 22 дюйма (55,9 см). Общий вес двигателя со всеми агрегатами составлял 230 фунтов (менее 105 кг). Таким образом, удельная мощность составляла 1,75 л.с. на килограмм веса. Для авиационных двигателей того времени это было неплохим достижением.

Аксиальный авиационный двигатель конструкции Г.Л.Ф. Треберта стал предметом патента, выданного в ноябре 1917 года. Дальнейшая судьба проекта достоверно неизвестна. В некоторых источниках упоминается, что Треберт смог начать серийное производство изделий собственной разработки, но подробности этого отсутствуют. Дефицит информации позволяет предполагать, что двигатели Треберта не заинтересовали потенциальных покупателей. В противном случае история сохранила бы информацию об использовании таких моторов в качестве силовой установки каких-либо самолетов. Вероятно, ввиду позднего получения патента конструктор не успел представить свою разработку в то время, когда она была актуальна и представляла интерес. Как результат, двигатели, если и производились серийно, не имели большого успеха.


По материалам сайтов:
http://douglas-self.com/
http://mechanicalgalaxy.blogspot.ru/
http://gillcad3d.blogspot.ru/
Автор: Рябов Кирилл


Мнение редакции "Военного обозрения" может не совпадать с точкой зрения авторов публикаций

CtrlEnter
Если вы заметили ошибку в тексте, выделите текст с ошибкой и нажмите Ctrl+Enter
Читайте также
Комментарии 8
  1. fktrcfylhn61 24 июня 2015 10:42
    Никакого технолога не устроило бы такое количество конических шестерен при производстве, а тем более механиков при эксплуатации...
    1. Argon 24 июня 2015 14:46
      Это все вторично-смотря какая специализация у ДВС.Более существенно,что в данной конструкции механизма трансформацииудалось уйти от принципа сосредоточенной нагрузки на одну деталь.У Смоулболла это шаровый шкворень,у Макомберга это ось в устройстве перекоса шайбы.Однако,Треберт платит слишком большую цену,механизм получился"двухкоскадный"сначала возвратно поступательное движение поршней преобразуется во вращательное,кривошипно-шатунным механизмом а затем уже передается на выходной вал,что однозначно снижает КПД как механизма,так и ДВС в целом.Учитывая"членение"механизма на отдельно-каждую ЦПГ ,в процессе эксплуатации изменяющиеся зазоры во всех элементах механизма могут значительно влиять на газораспределение.
    2. DmitriyDonskoj 24 июня 2015 15:32
      Да нормальное количество, есть механизмы и по сложнее. Но на кону должно быть больше чем радиальный размер, ради такой сложности.
  2. Вольный ветер 24 июня 2015 17:11
    Правильное название , аксиально-поршневой. Используются в гидравлических схемах, как гидронасосы и гидромоторы. А вот в двигателях внутреннего сгорания, показали себя крайне ненадежно, и очень дорого.
  3. Штык 24 июня 2015 17:36
    Серия статей о аксиальных двигателях, доставила огромное удовольствие ! Спасибо автору! good
  4. Майор_Вихрь 24 июня 2015 17:44
    Двигатель - барахло. Зубчатые шестерни плохо переносят ударные нагрузки и возвратно-поступательное движение поршня быстро приведет в негодность эту мудреную конструкцию.
    1. Майор_Вихрь 25 июня 2015 02:48
      Опять школота мне минусы ставит laughing
  5. Комментарий был удален.
  6. Штык 24 июня 2015 17:47
    Пожалуй у данной конструкции будет очень напряженный тепловой режим и неравномерное охлаждение поверхности цилиндров, не говоря уж о сложности и надежности. Звездочка явно выигрывает.
  7. тасха 25 июня 2015 14:55
    Оказывается, двигатель Требента - только один из вариантов.
    Вот интересная статья

    http://geektimes.ru/post/251620/

Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Картина дня