jine konstrukcni reseni pistoveho motoru

[sawyer]

Mohl by mi nekdo popsat jine a zajimave konstrukcni reseni pistoveho motoru i ze soucasnosti ? ( myslim ti motory ktere nebyly klasicke hvezdicove nebo radaky) (pripadne uvest linky) dik

[lkala]

a) systém Bristol

Letecký motor, zážehový, zdvihový objem 7200 cm3, výkon 125 ks/2200 ot. Schéma motoru máš na dalším obrázku.




Byl vyvíjen koncem 30-tých let, zkoušen pouze experimentálně. Měl celkem 9 válců, které byly uloženy rovnoběžně s klikovou hřídelí. Lineární pohyb válců byl přednášen na rotační pohyb klikového hřídele pomocí zvláštní desky (uprostřed), která byly uložena v závěsu. Na další fotce máš samotný motor.




Nic víc o něm nevím, na internetu ani v jiných zdrojích než 1) jsem o něm již nic dalšího nenašel.


b) systém Dyna-Cam

Letecký motor, vyvíjený od roku 1936 až do současné doby. Nevím o tom, že byl se někdy sériově vyráběl, celkem se údajně postavilo asi 30 motorů v letech 1950-1957. Z těchto celkem 7 motorů dostalo certifikaci k použití. Vynálezcem a konstruktérem motoru byl dr. Hermann z americké firmy Studebaker.





Princip vidíš na horních obrázcích. Opět jsou válce uloženy rovnoběžně s klikovou a pohyb je přenášen přes „dyna“ kotouč (to je to uprostřed). Písty se ve válcích pootáčejí. Funkční plocha pístů je na obou stranách. Motor se (údajně) stále vyvíjí, takže bližší podrobnosti zkus najít zde:

http://www.axialvectorengine.com


c) systém Brzeski


Opět letecký motor, vývoj v letech 1927-1929. Konstruktér byl Ing. H. Brzeski. Byl to 5-ti válec (asi, nevím jistě). Byl vzduchem chlazený, konstrukčně podobný jako výše, tedy válce rovnoběžně s klikovou hřídelí.
Obrázek jsem žádný nenašel, odkazy na internetu také ne. Jeden exponát by měl být vystaven ve Varšavském muzeu techniky. Celkem se vyrobili dva motory, jeden se pokusně zkoušel na letadle. Údajně se neprosadili pro velké problémy s chlazením. K mechanice nic dalšího nevím, mělo to fungovat podobně, jako výše popsaný Bristol, ale měl zároveň rotovat i celý blok s válci. Výkon měl 125 ks a druhý 137 ks při 1200 ot., další údaje nemám.
Jinak blíže nevím, musíš se na něho zajet podívat do Varšavy.


d) lineární spalovací motor


Naše domácí záležitost ze současné doby. Veškeré bližší údaje s obrázky a popisem najdeš zde:

http://www.lceproject.org/


e) motory s variabilním kompresním poměrem


Tyto jsou klasické, tedy řadové (vidlicové), ale mají zvláštní mechanismy pro změny kompresního poměru. Blíže např. zde:

http://www3.fs.cvut.cz/web/fileadmin/do ... 2_VCJB.pdf

nebo na Google.


f) motory do H


Kromě známého leteckého motoru motoru Napier Sabre se objevil ještě na BRM H16 a možná i jinde, ale znám pouze tyto dva.

http://www.simracing.cz/index.php?page=press&id=545

http://members.madasafish.com/~d_hodgki ... -e-H16.htm


g) motory s protiběžnými písty


Viz. zdejší článek o Jumo 205.


Další již mě nenapadají, kdybych si ještě na něco vzpomněl, tak napíšu. Jinak zde týden nebudu, takže s případnými otázkami až příští víkend.

Zdroje:

Letectví a kosmonautika, ročník 1982
Internet

[Rosomak]

Ještě je dobré dodat Wankelův motor.
Najdeš ho např. nyní v Mazdě Rx8.
2x 654 ccm můžeš točit až k 9.800 otáček a dostaneš 170 kW.
Spotřeba ale 8 - 16 litrů.
A tady je video z výroby: http://www.youtube.com/watch?v=C0RlULTBHRM

Účinnost hovoří za vše 2 x 654 ccm je totožné se čtyřválcem 2634 ccm.
Testy s vodíkem (již v provozu) vypadají velmi dobře, nejen z hlediska ekologického provozu ale i vlivu na motor.

Bylo by zajímavé něco takového zamontovat do letadla/stíhačky.

[skelet]

Konstrukcí motorů typu wankel pro letadla se zabývala ruská firma VAZ. Tabulku s motory najdete zde http://www.tuning.cz/ladaauto/wankel.html
a menší pokec o ruských autech s wankelem třeba zde (u mě) http://t613.blog.auto.cz/2008-06/tajems ... ym-jmenem/

[Hans S.]

Bylo by zajímavé něco takového zamontovat do letadla/stíhačky.

No on je ten typ motoru sice poměrně stará záležitost, ale hodně dlouhou dobu trvalo, než se to dostalo do nějaké alespoň trochu použitelné podoby. U letounů není ani tak limitujícím faktorem výkon či hmotnost samotného motoru, jako spíše vrtule. Ta je skutečně účinná jen do určitých otáček a dopředné rychlosti při daném průměru. Pak ji začne ovlivňovat nadzvukové proudění a účinnost vrtule prudce padá. Na tyto limity narážely pístové stíhačky již během druhé světové války a řešil je až přechod na tryskový pohon. Mimochodem: Otáčky vrtule u druhoválečných stíhacích letounů byly často nastavovány tak, aby konce listů dosahovaly Mach 1 při dopředných rychlostech nad 700 km/h. Samozřejmě se dá dosáhnout i více - nízké otáčky vrtule, malé průměry.. ale to pak má zase negativní dopad při nízké rychlosti.

Většina větších a výkonnějších letounů používá turbovrtulové motory, tedy vrtule napojené přes reduktor na turbínu. Takové motory jsou jak dostatečně malé, tak i dostatečně výkonné. Jediné místo, kde by se Wankel asi mohl uplatnit, by byla malá sportovní letadla, ovšem je otázka, jak by to bylo se spolehlivostí a provozními náklady. Pro ta malá letadla je to povětšinou nejdůležitější parametr.

[Pátrač]

sawyer - jde Ti jen o motory s vnitřním spalovaním nebo i o motory s vnějším spalováním?

[Rosomak]

Ano, ale turbovrtulová letadla jsou účinná se spotřebou až od nějaké výšky, protože používají v podstatě proudový motor.

No s těmi vrtulemi je to kapku složitější. Použiješ-li protiběžné vrtule, tak už před drahným časem létal TU-95 rychlostí přes 900 km/hod.

S velkým hlukem se vyrovnali např. na An-70, kde jsou hodně široké listy (a druhá vrtule má o dva listy méně, tj. jen šest).
A cestovní rychlost 750 km/hod na takového drobečka také není špatná.


Možná, kdyby nebyl problém hluk, tak by se i dalo dosáhnout nadzvukové rychlosti - třeba by to nebyly dvě protiběžné vrtule, ale třeba tři, čtyři...
Dá se jen spekulovat bez odpovídajícího vybavení.

Takže když si představím Wankelův motor a protiběžné vrtule se stavitelnými listy, tak můžu získat velmi zajímavý stroj. Doplněný turbodmychadlem (používá se) se jeho výškový rozsah jen zvýší. I ekonomika nemusí být špatná - nemusí se točit při cestovní rychlosti na plné otáčky.
Použití vrtulí máš 30% úsporu paliva, účinnost Wankelova motoru je zhruba dvojnásobná, hmotnost je poloviční (menší nároky na křídlo), takže můžeš mít třeba šestimotorák...

A někde jsem viděl takové hodně zalomené konce vrtulí, ale už nevím, k čemu patřily.

[Hans S.]

Rosomak:

- Samozřejmě že můžeš dosáhnout i s vrtulemi rychlostí podstatně vyšších, než 700 km/h. Nejrychlejší letadla z druhé světové létala okolo 750 km/h a při těchto rychlostech konce vrtulových listů již byly nadzvukové. Nejrychlejší letadlo s pístovým motorem, experimentální P47J, dosáhl ve vodorovném letu rychlosti 801 km/h.

- Protiběžné vrtule nemají s řešením problematiky Machova čísla mnoho společného. Tam spíše souvisí vše se vším - třeba přenos momentu přes hřídele. Zásadní potíž tkví v tom, že vrtule při nadzvukovém provozu značně ztrácí na účinnosti (spočítá se to primitivně - pythagorova věta, do které dosadíš na odvěsny dopřednou rychlost a rychlost otáčení na požadovaném poloměru). To znamená, že čím rychleji letoun letí nad Mach 1, tím méně účinná jeho vrtule je. Turbovrtulové jednotky poskytují dostatečný výkon, aby se vyrovnávaly se značnou ztrátou účinnosti.
Srovnej třeba bombardér B29 s Tu-95. Boeing s maximální vzletovou hmotností okolo 60 t dosahoval se čtyřmi motory o celkovém výkonu 8800 hp maximální rychlosti okolo 570 km/h. Tupolev při maximální vzletové hmotnosti okolo 185 t dosahuje se čtyřmi motory o celkovém výkonu 59200 hp rychlosti 920 km/h. Trojnásobná hmotnost, jedenapůl násobná rychlost a téměř 7x vyšší výkon na vrtuli + k tomu nezanedbatelný tah motorů. Výsledek je jednoznačný: Prostě se to rve přes brutální sílu motorů, účinnost neúčinnost, efektivita neefektivita . Bohužel jsem nenašel moc údajů o cestovní rychlosti Tu-95, ale obecně se udává okolo 710 km/h - a v tom je právě to kouzlo. Turbovrtulové motory mají obecně vyšší výkon, nežli motory pístové (resp. jsou schopné na vrtuli převést více), přičemž ale mají nižší spotřebu, nežli klasické tryskové. Pokud je tedy honíš v normálních mezích, umožní při stejné zásobě paliva lepší dolet, nežli jety. Otázka je, jakou spotřebu tento stroj má při rychlostech okolo 900 km/h a jestli by stále měl nižší, nežli jet.

- Vysoký podzvuk a nadzvuk jsou dvě zcela odlišné mety. Při transsonických rychlostech, kdy je část letounu obtékána nadzvukově dochází k prudkému růstu aerodynamického odporu. Laicky řečeno tedy na přiblížení se k rychlosti zvuku potřebuješ tah Y, ale abys ji překonal, potřebuješ třeba 5x Y. Navíc potřebuješ supersonické tvary letounu, které zase nejsou tak výhodné při subsonickém obtékání. Vrtule do v podstatě vylučují, byť úvahy na toto téma byly a jsou.

- Už někdo postavil Wankel, který by dokázal podat výkon okolo 15 000 PS? U těch velkých letadel je to prostě celkem zbytečná záležitost - pokud mají létat při rychlostech nad 800 km/h, tak nejspíše bude proudový motor ekonomičtější. Na malých sportovních letounech se Wankely v jisté míře používají (viz. Wiki ZDE), byť tedy nevím, jak to mají s certifikacemi.

- Zahnuté konce vrtulí souvisí se snížením hlučnosti.

[Rosomak]

Jasně, nemá význam plést několik věcí dohromady:
- protiběžné vrtule na letadlech (určitě znáš) již na konci WW2


- konstrukce protiběžných vrtulí vzhledem k nadzvukovým rychlostem vrtulí a samotného stroje (vícelisté vrtule)
Zde by bylo asi zajímavé na čem všem pracují naši experti ve Výzkumném a zkušebním leteckém ústavu... (mají mj. testovací prostředí až do M 1.1). Sice dělají jen malé vrtule, ale údajně se nějak podíleli i na An-70.
(u vrtulí je zajímavé, že tak málo se dělají tlačné vrtule, ale přitom např. ponorka nemá nikdy vrtuli vpředu)

- konstrukce Wankelova motoru a případně Wankelova motoru velkého výkonu (zde otázka vývoje a případného využití vodíku, který je pro Wankel vhodnější než standardní palivo)

Jinak to srovnání TU-95 s B-29 není myslím šťastné, zde je myslím zajímavější (přepočet na proudový motor):
B-52 má 8 motorů, každý o tahu přibližně 76 kN (celkem 608 kN), maximální hmotnost plného letounu je 220 tun, nosná plocha 371 m3.
Tu-95 má 4 motory, každý o výkonu 11000 kW, maximální vzletovou hmotnost 188 tun a nosnou plochu 311 m3.
Podle hmotnosti a plochy křídel můžeme usuzovat, že Tupolev má asi 80-85% aerodynamického odporu Boeingu. Tu-95 by tak stačily motory o celkovém výkonu asi 500 kN.
Poměr R/P zde vychází tedy 11.4 N.kW-1. Zdroj

[Hans S.]

- Jasně, protiběžná vrtule na Spitfiru je stará věc Instalovaly se především kvůli eliminaci momentu vrtule, vývoj provázelo docela dost potíží a jestli si vzpomínám, tak snad i nějaká smrtelná nehoda.

- Bavil jsem se dneska právě s kámošem z VZLU, který se přímo specializuje na vrtule. Právě s ním jsem konzultoval onen Tu-95 a dospěli jsme k závěru, že na tom není žádná magie, nebo něco takového - prostě se to jen žene přes obrovský výkon s velkými ztrátami. Při nižších rychlostech to ale může pracovat ekonomicky.

- Tlačné vrtule mají nevýhodu v tom, že na ně nabíhá již rozbitý vzduch od letounu, na druhou stranu to je i výhoda, protože na letoun nedopadá rozbitý vzduch od vrtule Takový Do 335 podával lepší výkon při letu na tlačnou, než tažnou vrtuli. Další nevýhoda těch tlačných spočívá v samotné konfiguraci. Většina letounů má motor vpředu, to je výhodné kvůli umístění těžiště. Pokud by měla být hnána tlačná vrtule, chtělo by to dlouhý hřídel a to sebou opět nese další nároky.

- Srovnávat dvě letadla a jejich aerodynamický odpor je dosti ošemetná záležitost. Třeba Fw 190 A má jedenapůlkrát větší součinitel odporu, nežli P51D. A to je Mustang rozměrnější a má i větší křídlo. Prostě podle vzhledu to bez podrobnějších údajů lze jen obtížně dovodit. Je otázka, zda měl Sovětský Svaz v době vývoje Tu-95 k dispozici takové motory, které byly dostatečně výkonné a zároveň hospodárné, aby fungovaly jako ekvivalent těch na B52.

[Rosomak]

No když máš takové kámoše, tak jsi přímo u zdroje...

TU-95 právě proto, že jsou velmi ekonomické (vydrží ve vzduchu velmi dlouho - při rychlosti do cca 800 km až 19 hodin) z počátečního posměchu si získali dost velké uznání. Kopírovaly hranici USA a Amíci na jednoho Medvěda potřebovali pár leteckých tankerů a stíhaček, které se střídaly - protože musely dost často tankovat...
Ostatní stroje nestačily s dechem. Dokážeš si představit, kdyby tam naprali plný výkon při plnění bojového úkolu a šli by do těsně podzvukové rychlosti a všem patrolujícím strojům by uletěli?
Údajně byly také dobré na to, aby rušily citlivé sonary protiponorkové sítě.

Právě NASA testovala tlačné vrtule, ale měla s tím více problémů, takže celý projekt byl zastaven.

Máš pravdu, přesně se srovnat letadla nedají. Zkrátka se nedá posadit na brzdu tak jako motor...

[Hans S.]

Myslím, že k "těsnému" podzvuku mají ještě docela daleko, ale pravda je, že jejich výkony jsou velice dobré

[Rosomak]

No, prototypy létaly údajně 991 km/hod a to byly ještě staré motory.
Jaké je skutečné maximum novějších a silnějších motorů, těžko odhadnout. SSSR/Rusko asi neukázal v míru vše, co tento stroj dokáže.

Prý bylo pro piloty dost frustrující, když taková kráva akcelerovala rychleji než jejich stíhačka. Takže pilot Tornada F.3 (stalo se to při válce v Zálivu, kdy se na to zapomnělo). Samozřejmě to bylo v operační výšce Medvěda, Tornádo bylo optimalizované pro nízké lety, ale je frustrující, když pilot stíhačky musí zapnout forsáž aby stačil držet krok se zrychlujícím vrtuláčem. Jak dlouho mu v té výšce asi vydrželo palivo, než ho Medvěd vycukal?

Zajímavé je, že otáčky motorů jsou jen kolem 800. Mají průměr 5,6 m a při rychlosti letu M 0.83 mají obvodovou rychlost M 1.05.

[alibaba]

Bylo by zajímavé něco takového zamontovat do letadla/stíhačky.

... a jeste lepsi aplikace je vznasedlo Moller. Je-li libo motor pro UL tak primo od Wankela nebo napriklad od UAV Engines.
A modelarske dela napriklad Graupner.

[Cassius Chaerea]

Ještě je dobré dodat Wankelův motor.
Najdeš ho např. nyní v Mazdě Rx8.
2x 654 ccm můžeš točit až k 9.800 otáček a dostaneš 170 kW.
Spotřeba ale 8 - 16 litrů.

No že sem tak smělej. O Wankelovu motoru vím jen ze základky z fyziky. Co si pamatuju, tak motor sám, sic vítězí pomalu na všech čarách, měl jeden zásadní nedostatek a to opotřebení špiček pístu. Přes všechny pokusy (špičky pístu z diamantů atd.) se problém s opotřebením nedokázal vyřešit.

Předpokládám že tedy od té doby co nechodím na základku se nějak výrazněji podařilo prodloužit životnost motoru, nebo měl můj učitel špatné informace?

[Rosomak]

Mrkni na video z montáže. Používají nějaký pružný materiál, který to zatížení a teploty snese. Něco jako samosvorné těsnění a dvě nezávislé těsnící plochy.
Životnost je v současné době minimálně odpovídají benzinovému motoru.

Zkus si projít http://www.mazda.com/mazdaspirit/rotary/

(BTW, dřív neměli učitelé k dispozici internet, ke spoustě informací se prostě nebyla šance dostat)

[Cassius Chaerea]

Mrkni na video z montáže. Používají nějaký pružný materiál, který to zatížení a teploty snese. Něco jako samosvorné těsnění a dvě nezávislé těsnící plochy.
Životnost je v současné době minimálně odpovídají benzinovému motoru.

Zkus si projít http://www.mazda.com/mazdaspirit/rotary/

(BTW, dřív neměli učitelé k dispozici internet, ke spoustě informací se prostě nebyla šance dostat)

JJ už sem to omrkal, no prostě doba se posunula, ale zase už vím že jsou i jiné mínusy Wankelu, které ještě nevyřešily a které v tomto principu půjdou těžko vyřešit.

[Hans S.]

No, prototypy létaly údajně 991 km/hod a to byly ještě staré motory.
Jaké je skutečné maximum novějších a silnějších motorů, těžko odhadnout. SSSR/Rusko asi neukázal v míru vše, co tento stroj dokáže.

Na druhou stranu prototyp byl výrazně lehčí a snad i rozumněji aerodynamicky tvarován.

Prý bylo pro piloty dost frustrující, když taková kráva akcelerovala rychleji než jejich stíhačka. Takže pilot Tornada F.3 (stalo se to při válce v Zálivu, kdy se na to zapomnělo). Samozřejmě to bylo v operační výšce Medvěda, Tornádo bylo optimalizované pro nízké lety, ale je frustrující, když pilot stíhačky musí zapnout forsáž aby stačil držet krok se zrychlujícím vrtuláčem. Jak dlouho mu v té výšce asi vydrželo palivo, než ho Medvěd vycukal?

Je jasné, že vrtulová letadla akcelerují při nízkých rychlostech lépe, nežli proudová. Pokud oba stroje zrychlovaly z nějaké rychlosti vhodné pro Tu-95 a Tornado skutečně nepoužilo forsáž, tak proč ne. Myslím, že jestli by někdo při bojovém kontaktu obou strojů byl frustrován, pak by to byla posádka takřka bezbranného Tu-95

[Alchymista]

Offtopic
Posledným tvrdením by som si nebol až tak istý. Tu-95MS v modernizovanej verzii nesú súpravu veľmi účinných rušičov, ktoré prakticky znemožňujú použitie rádiolokačne navádzaných leteckých plrs. Pri skúškach koncom 80. rokoch simuloval protivníkove stíhače Mig-31 s RL Zaslon, v tom čase absolútna špička v oblasti leteckých RL - rádiolokátor bol Tu-95 schopný zachytiť a prejsť do režimu sledovania na vzdialenosť menej než 10km a rakety neboli schopné cieľ vôbec zachytiť. Rovnako neboli schopné cieľ zachytiť ani rakety R-73 s IR navedením.
Zadné strelište s dvojicou GŠ-23 je vybavené RL a televíznym/IR zameriavacím systémom, schopným postreľovať ciele až do rozdielu rýchlostí Mach 2-2,5.
Akú zásobu streliva pre kanóny vezú, neviem, ale dopravný Il-76 s podobnou vežou mal dva pásy streliva dlhé viac ako sedem metrov.

[Rosomak]

ad. prototyp - zase měl o 6.700 kW (9.200 ps) menší sílu na hřídelích...
I když zase o dvě tuny nižší prázdnou hmotnost.

Tj. měl/má podobnou aktivní obranu jako lodi.
Rozstřílet jakoukoliv raketu/letadlo v bezpečné vzdálenosti od sebe je taktika, která se ne zrovna jednoduše překonává.
Vezmeme do úvahy, že v případě konfliktu by se tak blízké setkání jako v míru dosti těžko realizovalo, likvidace by započala z větší dálky.
Tj. způsob jak zastavit 150 relativně pomalých bombardérů na konci 80 let vyžaduje cca 300 stíhaček.
Kolik střel země-vzduch nebo vzduch-vzduch by bylo potřeba
nebo kolik tankovacích strojů (současné počty jsou 37x KC-130F, 14x KC-130Rs, v rezervě je 24x KC-130Ts) na pokrytí všech stíhaček... Hezké štábní cvičení a logistický rozbor.