Гидроудар (сокращенное обозначение гидростатического или гидравлического замка ) — это ненормальное состояние любого устройства, которое предназначено для сжатия газа путем его механического ограничения; чаще всего это поршневой двигатель внутреннего сгорания, случай, о котором идет речь в этой статье, если не указано иное. Гидроудар возникает, когда объем жидкости, превышающий объем цилиндра в его минимуме (конец хода поршня), попадает в цилиндр. Поскольку жидкости практически несжимаемы, поршень не может завершить свой ход; либо двигатель должен прекратить вращение, либо должна произойти механическая поломка.
Если двигатель гидроударяет на скорости, вероятна механическая неисправность. Обычные виды повреждений включают в себя изогнутые или сломанные шатуны, сломанный кривошип, сломанную головку, сломанный блок, повреждение картера, поврежденные подшипники или любую комбинацию из них. Усилия, поглощаемые другими взаимосвязанными компонентами, могут вызвать дополнительный ущерб. Физическое повреждение металлических деталей может проявляться как «грохот» или «визг» и обычно требует замены двигателя или существенной переборки его основных компонентов.
Если двигатель внутреннего сгорания гидроударяет на холостом ходу или в условиях низкой мощности, двигатель может внезапно остановиться без немедленного повреждения. В этом случае двигатель часто можно продуть, открутив свечи зажигания или инжекторы и повернув двигатель, чтобы вытеснить жидкость из камер сгорания, после чего можно попытаться перезапустить. В зависимости от того, как жидкость была введена в двигатель, его, возможно, можно перезапустить и высушить с нормальной теплотой сгорания, или может потребоваться больше работы, например, промывка загрязненных рабочих жидкостей и замена поврежденных прокладок.
Если цилиндр заполняется жидкостью, когда двигатель выключен, двигатель откажется вращаться при попытке запуска. Поскольку крутящий момент стартового механизма обычно намного ниже рабочего крутящего момента двигателя, это обычно не повредит двигатель, но может сжечь стартер. Двигатель можно слить, как указано выше, и перезапустить. Если едкое вещество, такое как вода, находилось в двигателе достаточно долго, чтобы вызвать ржавчину, потребуется более масштабный ремонт.
Количество воды, достаточно значительное для возникновения гидроударника, как правило, нарушает смесь воздуха и топлива в бензиновых двигателях. Если вода вводится достаточно медленно, этот эффект может снизить мощность и скорость двигателя до такой степени, что когда гидроудар действительно происходит, он не вызывает катастрофического повреждения двигателя.
Гидроудар чаще всего случается в автомобилях при движении через наводнения, либо когда вода находится выше уровня воздухозаборника, либо скорость автомобиля слишком велика, что создает высокую носовую волну . Транспортное средство, оснащенное холодным воздухозаборником , установленным низко на транспортном средстве, будет особенно уязвимо к гидроудару при движении через стоячую воду или сильные осадки. Попадание охлаждающей жидкости двигателя в цилиндры различными способами (например, через взорвавшуюся прокладку головки блока цилиндров ) является еще одной распространенной причиной. Чрезмерное попадание топлива ( затопление ) в один или несколько цилиндров в жидкой форме из-за ненормальных условий эксплуатации также может вызвать гидроудар.
Небольшие лодки с подвесными двигателями и личные водные транспортные средства (PWC) имеют тенденцию заглатывать воду просто потому, что они движутся в ней и вокруг нее. Во время опрокидывания или когда волна омывает судно, его двигатель может заклинить, хотя серьезные повреждения редки из-за специальных воздухозаборников и низкой инерции вращения небольших морских двигателей. Внутренние морские двигатели имеют другую уязвимость, поскольку у них часто охлаждающая вода смешивается с выхлопными газами в коллекторе, чтобы заглушить двигатель. Заржавевшие выпускные коллекторы или длительные периоды вращения стартера могут привести к накоплению воды в выхлопной линии до точки, когда она будет течь обратно через выпускной коллектор и заполнять цилиндры. [1] В двигателях с турбонаддувом промежуточный охладитель обычно охлаждается морской водой; если он заржавеет, вода будет заглатываться двигателем.
Дизельные двигатели более подвержены гидроударам, чем бензиновые. Из-за более высокой степени сжатия дизельные двигатели имеют гораздо меньший конечный объем камеры сгорания, требуя гораздо меньше жидкости для гидроударников. Дизельные двигатели также имеют тенденцию иметь более высокий крутящий момент , инерцию вращения и более мощные стартеры, чем бензиновые двигатели. В результате дизельный двигатель с большей вероятностью может получить катастрофические повреждения.
Гидроудар распространен на радиальных и перевернутых двигателях (цилиндры направлены вниз), когда двигатель простаивает в течение длительного периода. Моторное масло просачивается вниз под действием силы тяжести в цилиндр различными способами (через кольца, направляющие клапанов и т. д.) и может заполнить цилиндр достаточным количеством масла, чтобы вызвать гидроудар. Эффект просачивания можно наблюдать по сине-белому дыму, который обычно наблюдается при запуске радиального двигателя. Чтобы предотвратить повреждение двигателя, общепринятой практикой является проверка на наличие гидроударника во время предполетного осмотра самолета, как правило, путем медленного проворачивания винта на несколько оборотов вручную или с помощью стартера, чтобы убедиться, что коленчатый вал нормально вращается через все цилиндры.
Гидравлический затвор может возникнуть в паровых двигателях из-за конденсации пара обратно в воду. В большинстве конструкций паровых двигателей есть короткий промежуток времени в конце обратного хода поршня, когда все клапаны закрыты, и он сжимает оставшийся пар. Вода может быть введена из котла или в холодном двигателе, пар будет конденсироваться в воду на холодных стенках цилиндров и может потенциально привести к гидрозатвору двигателя.
Это так же разрушительно, как и для двигателей внутреннего сгорания, а в случае с паровозом может быть очень опасно, так как сломанный шатун может пробить топку или котел и вызвать паровой взрыв. Паровые двигатели (за исключением небольших моделей и игрушечных машин) всегда оснащены сливными кранами цилиндров, которые открываются, чтобы позволить избытку воды и пара выйти во время разогрева. [2]
Сливные краны цилиндра могут быть ручными или автоматическими. Один тип автоматического сливного крана содержит вращающийся шар, который пропускает воду, но блокирует поток пара. [3] Шар занимает горизонтальный цилиндр, немного больший, чем шар, позволяя жидкой воде течь мимо шара. Однако быстро движущийся пар заставляет шар двигаться к концу цилиндра, где шар блокирует выпускное отверстие.
Вращающийся шар позволяет конденсату выходить, но перекрывается под давлением пара