Двигатель Napier Deltic — это британский оппозитный бесклапанный однопоточный дизельный двигатель с наддувом и продувкой , используемый в морских и локомотивных установках, разработанный и произведенный D. Napier & Son . Необычно то, что цилиндры располагались в виде трехрядного треугольника с коленчатым валом в каждом углу треугольника.
Термин Deltic (означающий «в форме греческой буквы (заглавной) дельта ») используется для обозначения как оппозитного высокоскоростного дизельного двигателя Deltic E.130, так и локомотивов, производимых компанией English Electric с использованием этих двигателей. включая локомотив-демонстратор под названием DELTIC и серийную версию для British Railways , которая обозначила их как Class 55 .
Одиночный двигатель Deltic половинного размера с турбонаддувом также использовался в локомотиве Type 2, построенном компанией English Electric, получившем обозначение Class 23 . И локомотив, и паровоз стали более известны как «Baby Deltic».
История Deltic началась в 1943 году, когда Британское Адмиралтейство создало комитет по разработке мощного и легкого дизельного двигателя для моторных торпедных катеров . [1] До сих пор в Королевском флоте такие лодки приводились в движение бензиновыми двигателями , но их легковоспламеняющееся топливо делало их уязвимыми для огня, в отличие от электролодок с дизельным двигателем . Патент на двигатель аналогичной сложности, но с четырьмя рядами поршней, а не только с тремя, был подан в 1930 году Вифредо Рикартом , связанным с Alfa Romeo , и испанским производителем грузовиков INI Pegaso Pat ES0118013.
До этого времени дизельные двигатели имели плохую удельную мощность и низкую скорость. До войны Нэпьер работал над конструкцией авиационного дизеля, известной как Culverin, после лицензирования версии Junkers Jumo 204 . Culverin представлял собой двухтактную конструкцию с оппозитными поршнями. Вместо того, чтобы каждый цилиндр имел один поршень и был закрыт с одного конца головкой блока цилиндров , в конструкции на основе Jumo использовался удлиненный цилиндр, содержащий два поршня, движущихся в противоположных направлениях к центру. Это устраняет необходимость в тяжелой головке блока цилиндров , поскольку эту роль выполнял противоположный поршень. С другой стороны, компоновка требовала отдельных коленчатых валов на каждом конце двигателя, которые должны были соединяться через зубчатую передачу или валы. Основными преимуществами конструкции были прямоточное дыхание и достаточно «плоский» двигатель.
Адмиралтейству требовался гораздо более мощный двигатель, и оно знало о проектах Юнкерса многоколенчатых двигателей рядной шестерки и ромбовидной формы. Адмиралтейство посчитало, что это будет разумной отправной точкой для более крупного проекта, который ему нужен. В результате получился треугольник, в котором ряды цилиндров образуют стороны, а коленчатые валы в каждом углу соединены фазирующими шестернями с одним выходным валом - фактически три отдельных двигателя V-12. Deltic мог производиться с разным количеством цилиндров; Наиболее распространенными были 9 и 18, имеющие по три или шесть цилиндров на ряд соответственно. В 1946 году Адмиралтейство заключило контракт с English Electric Company, материнской компанией Napier, на разработку этого двигателя. [1]
Одной из особенностей двигателя было то, как была организована фазировка коленчатого вала, позволяющая обеспечить опережение выпускного и запаздывание впускного каналов. Эти двигатели называются « однопоточными », потому что поток газа в цилиндр и из него осуществляется в одном направлении, чему способствуют нагнетатели, улучшающие продувку выхлопных газов из цилиндра . Порядок впускных/выпускных портов следующий: вход/выход/вход/выход/вход/выход по треугольному кольцу (т.е. расположение впускного и выпускного коллекторов имеет вращательную симметрию C 3 ). [2]
Более ранние попытки спроектировать такой двигатель столкнулись с трудностью обеспечить правильное движение поршней для всех трех цилиндров в одном треугольнике, и это была проблема, которая заставила Junkers Motorenbau оставить работу над дельта-образным двигателем, продолжая создать прототип ромбовидного четырехколенчатого 24-цилиндрового двигателя Junkers Jumo 223 . Герберт Пенварден, старший чертежник Инженерной лаборатории Адмиралтейства, предположил, что один коленчатый вал должен вращаться против часовой стрелки, чтобы добиться правильной фазы поршня, поэтому конструкторы Napier изготовили необходимую передачу, чтобы один из них вращался в направлении, противоположном двум другим.
Имея оппозитную конструкцию поршня, без впускных и выпускных клапанов и без возможности изменять положение отверстий, конструкция Deltic предусматривала соединение каждого коленчатого вала с двумя соседними поршнями, работающими в разных цилиндрах в одной плоскости, с использованием шатунов типа «вилка и лезвие». , последний - это «впускной» поршень, используемый для открытия и закрытия впускного отверстия, а первый - «выпускной» поршень в соседнем цилиндре для открытия и закрытия выпускного отверстия. Это привело бы к тому, что воспламенение в каждом ряде цилиндров происходило бы на расстоянии 60° друг от друга, но было принято решение, при котором выпускной поршень каждого цилиндра опережал впускной поршень на 20° поворота коленчатого вала. Это позволило открыть выпускное отверстие задолго до впускного и закрыть впускное отверстие после выпускного, что привело как к хорошей очистке выхлопных газов, так и к хорошему объемному КПД для заряда свежего воздуха. Для этого требовалось, чтобы события зажигания соседних цилиндров находились на расстоянии 40 ° друг от друга. В конструкции с 18 цилиндрами события зажигания могли чередоваться по всем шести блокам. Это привело к равномерному, жужжащему звуку выхлопа Deltic с воспламенением заряда через каждые 20° оборота коленчатого вала и отсутствию крутильной вибрации , что идеально подходит для использования на минно-охотничьих судах. В 9-цилиндровой конструкции с тремя рядами цилиндров коленчатые валы вращаются в противоположном направлении. Угол выхлопа 20° добавляется к углу 60° между рядами, что дает возможность воспламенения соседних цилиндров одного и того же ряда на расстоянии 80° друг от друга. Переплетение воспламенений во всех трех рядах цилиндров по-прежнему приводит к равномерному гудению выхлопа, а воспламенение заряда происходит каждые 40° оборота коленчатого вала с последующим снижением крутильных вибраций.
Хотя двигатель имел несколько цилиндров и не требовал тарельчатых клапанов , каждый блок имел распределительный вал , приводимый в движение со скоростью коленчатого вала. Он использовался исключительно для привода топливных насосов высокого давления, причем каждый цилиндр имел свою собственную форсунку и насос, приводимые в движение собственным кулачком кулачка.
_-_Portsmouth_2007_-_BB.jpg/1280px-HMS_Ledbury_(M30)_-_Portsmouth_2007_-_BB.jpg)
Разработка началась в 1947 году, и первой моделью Deltic была D18-11B, выпущенная в 1950 году. Она была рассчитана на мощность 2500 л.с. (1900 кВт ) при 2000 об/мин в течение 15 минут; продолжительная мощность составляет 1875 л.с. (1398 кВт) при 1700 об/мин, исходя из срока службы после капитального ремонта или замены в 10 000 часов. [3] К январю 1952 года было доступно шесть двигателей, чего было достаточно для полной разработки и испытаний на долговечность. Был выбран трофейный немецкий E -Boat S212, поскольку он был оснащен дизелями Mercedes-Benz примерно той же мощности, что и 18- цилиндровый Deltics . Когда были заменены два из трех двигателей Mercedes-Benz , компактность двигателей Napier была графически проиллюстрирована: они были вдвое меньше оригинальных двигателей и примерно на одну пятую легче. [1]
Доказав свой успех, двигатели Deltic Diesel стали широко распространенной силовой установкой на небольших и быстрых военно-морских судах. Королевский флот впервые использовал их на быстроходных ударных кораблях класса «Темный» . [4] Впоследствии они использовались в ряде других небольших боевых кораблей. Поскольку они в основном имели алюминиевую конструкцию, их низкая магнитная сигнатура позволила использовать их на кораблях противоминной обороны , и «Дельтик» был выбран для питания тральщиков класса «Тон» . Двигатель Deltic до сих пор используется в некоторых самолетах класса Hunt . Эти версии имеют пониженные характеристики, чтобы снизить нагрузку на двигатель.
Дизели Deltic использовались в МТБ и катерах ПТ , построенных для других военно-морских сил. Особенно примечателен был норвежский класс Tjeld или Nasty , который также был продан Германии, Греции и ВМС США . Лодки класса Nasty служили во время войны во Вьетнаме , в основном для секретных операций.
Девятицилиндровые двигатели Deltic 9 меньшего размера использовались в качестве судовых двигателей, особенно на тральщиках. Корабли класса «Тон» приводились в движение парой двигателей «Дельтик-18» и использовали дополнительный «Дельтик-9» для выработки электроэнергии при развертке магнитного воздействия . [5] В классе «Хант» использовались три двигателя Deltic 9: два для силовой установки и еще один для выработки электроэнергии, но на этот раз с гидравлическим насосом, встроенным в привод носовых подруливающих устройств для маневрирования на малой скорости, [6] до программы ремонта, проведенной BAE Systems. , работавший с 2010 по 2018 год, заменил двигатели Deltic на двигатели Caterpillar C32 на восьми оставшихся введенных в эксплуатацию кораблях Королевского флота.
.jpg/1280px-D9017_The_Durham_Light_Infantry(8190815683).jpg)
Двигатели Deltic использовались в двух типах британских железнодорожных локомотивов: классе 55 постройки 1961–62 годов и классе 23 постройки 1959 года. Эти типы локомотивов были известны как Deltics и Baby Deltics соответственно.
В классе 55 использовались два двигателя D18-25 серии II тип V Deltic: 18-цилиндровые двигатели с механическим обдувом, каждый мощностью 1650 л.с. (1230 кВт) при постоянной частоте вращения 1500 об / мин. [7] [8] В классе 23 использовался один менее мощный девятицилиндровый двигатель T9-29 Deltic с турбонаддувом мощностью 1100 л.с. (820 кВт). [9] [10]
Шесть из первоначальных 22 локомотивов класса 55 сохранились. [11] Лидер класса D9000 Royal Scots Grey был возвращен в основной рабочий статус в 1996 году. После отказа силовой установки этот локомотив какое-то время оснащался бывшим типом T18-37K Королевского флота Норвегии , после того как были тщательно спроектированы различные модификации. чтобы сделать новый блок совместимым.
Пожарная служба Нью-Йорка использовала двигатель Napier Deltic для питания своей единственной в своем роде «Системы Super Pumper». Это был прицепной пожарный насос очень большого объема с отдельным тендером. [12]
Хотя двигатель Deltic успешно использовался на морских и железнодорожных судах и был очень мощным для своего размера и веса, это был очень чувствительный агрегат, требующий тщательного обслуживания. Это привело к политике замены агрегатов, а не ремонта на месте. Двигатели Deltic легко снимались после поломки и обычно отправлялись обратно производителю для ремонта, хотя после истечения срока первоначальных контрактов и Королевский флот, и Британские железные дороги открыли свои собственные мастерские для капитального ремонта. [13]
Был запланирован турбокомпаундный вариант «E.185» или «Compound Deltic» [1] , единственный прототип был построен в 1956 году [14] и испытан в 1957 году. [15] В этом был использован опыт Нейпира с обоими « Nomad ». и его растущее участие в газовых турбинах . Он использовал Deltic в качестве газогенератора внутри газовой турбины с двенадцатиступенчатым осевым компрессором и трехступенчатой газовой турбиной. В отличие от Nomad, эта турбина не была механически связана с коленчатым валом, а лишь приводила в движение компрессор. Была надежда, что он будет производить 6000 лошадиных сил, при этом экономия топлива и соотношение мощности к весу будут «непревзойденными». [16] Инженеры, тесно связанные с этим, предсказывали, что выход из строя шатуна будет пределом этой мощности, выходя из строя на отметке 5300 л.с. На испытаниях он действительно выдавал 5600 л.с., прежде чем шатун вылетел через картер, как и предполагалось. [14] К 1958 году интерес военно-морского флота к чисто газовой турбине ослаб, несмотря на более высокий расход топлива, и никаких дальнейших разработок не проводилось.
На быстроходном патрульном катере HM Dark Hunter, спущенном на воду 18 марта, установлен двигатель Napier Deltic.
Двухтактный дизель с оппозитным расположением поршней, развивает мощность 2500 л.с. (1900 кВт);
его соотношение мощности и веса, составляющее 4,2
фунта/л.с.
(2,6
кг/кВт
), считается самым высоким, когда-либо достигнутым в
судовом дизеле
.
