ابتدا رفع ابهام کنم از دلیل اینکه, به موتورهای توربینی ,موتور توربین
گازی گفته میشود فقط و فقط بخاطر این است که این نوع موتورها از انبساط
گازها نیرو میگیرند نه به دلیل اینکه بعضی از آنها از سوخت گاز استفاده
میکنند. همان طور که متوجه شدید این موتورها از نیروی افزایش حجم گازها
استفاده میکنند. با یک توضیح خیلی ساده به کارکرد این موتورها میپردازیم :
در
موتورهای توربینی یک قسمت وجود دارد که به هوا شتاب داده و سپس سرعت آنرا
کاهش میدهد و با اینکار فشار و دمای گاز را افزایش میدهد. این هوا تا چهار
بار ( بسته به قدرت فشرده کننده ) فشرده تر شده و به محفظه احتراق وارد
میشود. محفظه احتراق دارای گونه های مختلفی است (حلقوی ؛ لوله ای ؛ ...)؛
سپس سوخت به داخل محفظه احتراق تزریق می شود و به صورت مداوم مشتعل می
ماند یعنی در واقع این موتورها دارای احتراق مداوم می باشند. پس از مشتعل
شدن سوخت با هوا فراورده ها افزایش حجم پیدا کرده و گاز های خروجی با
سرعتی خیلی بیشتر از حالت ورودی آنها محفظه احتراق را ترک می کنند ودر
همین جاست که تعدادی توربین قدرت قرار دارد و با جذب انرژی جنبشی آنها به
حرکت در آمده و نیروی لازم برای قسمت فشرده کننده (کمپرسور) را فراهم
میکند .
اولین وسیله نقلیه جاده ای که انرژی اش به وسیله موتورهای بخار تأمین می شد، به وسیله نیکلاس ژوزف کاگنوت فرانسوی در سال 1769 ساخته شد. این اتومبیل به وسیله کلوب اتومبیل سلطنتی انگلیس و کلوب اتومبیل دوفرانس به عنوان اولین اتومبیل شناخته شده است. بنابراین چرا بسیاری از کتاب های تاریخی می گویند که اتومبیل به وسیله "گوتلیب دیملر" و یا توسط "کارل بنز" اختراع شده است.
این امر به این دلیل است که هم دیملر و هم بنز وسایل نقلیه کاربردی و عملی که با انرژی بنزین کار می کرد و سرآغاز اتومبیل های امروزی است را با درجه موفقیت بالایی اختراع کردند. دیملر و بنز اتومبیل هایی اختراع کردند که شبیه به ماشین هایی که ما امروزه مورد استفاده قرار می دهیم به نظر می رسیدند و کار می کردند.
تاریخ موتوراحتراق داخلی- قلب اتومبیل
موتور احتراق داخلی، موتوری است که در آن احتراق انفجاری سوخت یک پیستون را داخل سیلندر هل می دهد. حرکت پیستون، میل لنگی را می گرداند و سپس چرخ های اتومبیل را از طریق یک زنجیر یا یک جعبه دنده به گردش درمی آورد و سواری حرکت می کند. سوخت هایی که معمولاً برای موتورهای احتراق اتومبیل مورد استفاده قرار می گیرند بنزین، دیزل و نفت سفید هستند.
خلاصه تاریخ موتور احتراق داخل به این گونه است:
1680 -فیزیکدان آلمانی، کریستین هویگنس Christian Huygens، یک موتور احتراق داخلی اختراع کرد (اما هرگز ساخته نشد) که سوختش باروت بود.
1807-ایساک فرنکوییز دو ریواز Francois Isaac de Rivaz سوییسی، یک موتور احتراق داخلی اختراع کرد که ترکیبی از هیدروژن و اکسیژن را به عنوان سوخت مورد استفاده قرار می داد. ریواز اتومبیلی برای موتورش طراحی کرد که اولین اتومبیلی بود که موتورش احتراق داخلی بود. به هرصورت آن چه که او طراحی کرد، طراحی بسیار ناموفقی بود.
1824-مهندس انگلیسی، ساموئل براون موتور بخاری را که برای سوزاندن بنزین مناسب بود ساخت. ماشین او مدت کوتاهی از تپه "شاترز هیل" لندن بالا رفت.
1858-یک مهندس متولد بلژیک به نام جان جوزف اتینه لنویر Jean Joseph Étienne Lenoir در سال 1860 یک موتور دوکاره احتراق داخلی با جرقه الکتریکی اختراع کرد و آن را ثبت کرد. این موتور با سوخت گاز ذغال کار می کرد. در سال 1863 لنویر موتور بهتری را ساخت (در آن از کاربراتور اولیه و مشتقات نفت استفاده می شد) که یک واگن سه چرخه را حرکت می داد و توانست یک سفر تاریخی را در جاده ای 50 مایلی به پایان برساند.
1862-آلفونس بیو دو روچاس Alphonse Beau de Rochas، مهندس غیرنظامی فرانسه یک موتور چهار زمانه را ثبت اختراع کرد ولی آن را نساخت.
1864-مهندس اتریشی، مارکوس زیگفرید، یک موتور یک سیلندری را با کاربراتوری ابتدایی ساخت و موتورش را در ارابه ای با دو چرخ کار گذاشت که برای رانندگی 500 فوتی (15/0 کیلومتری) در سنگلاخ نیز مناسب بود. چند سال بعد مارکوس وسیله نقلیه ای طراحی کرد که با سرعت 10 مایل در ساعت (حدود 16 کیلومتر) در ساعت حرکت می کرد و چند مورخ آن را آغاز اتومبیل مدرنی که با بنزین یا گازوییل کار می کرد می دانند.
1873-جرج بریتون، مهندسی آمریکایی بود که به شکل ناموفقی موتور دو زمانه با سوخت نفت سفید ساخت (این موتور دو سیلندر که با دو پمپ بیرونی کار می کرد) را ایجاد کرد. به هر صورت این موتور به عنوان اولین موتور نفتی کاربردی و ایمن در نظر گرفته می شود.
1866-مهندسان آلمانی یوگن لنگن Eugen Langen و نیکولاس آگوست اتو، روی طرح های لنویر و دو روچاس کار کردند و یک موتور بنزینی مؤثر و کارا را اختراع کردند.
1876-نیکلاس آگوست اتو به طور موفقیت آمیزی یک موتور چهار زمانه را اختراع کرد وبعداً آن را ثبت اختراع کرد که "سیکل اتو" نامیده می شود.
1876-اولین موتور دو زمانه به شکل موفقی به وسیله سر دوگاله کلرک Sir Dougald Clerk اختراع شد.
1883-مهندس فرانسوی ادوارد دلامر-دبوتویل Edouard Delamare-Debouteville، یک موتور چهار زمانه تک سیلندر ساخت که با بنزین کوره حرکت می کرد. مشخص نیست که آیا او واقعاً اتومبیلی ساخت یا نه. اما به هرحال طرح های او برای آن زمان بسیار پیشرفته بود و هم دیملر و هم بنز آنها را از بعضی جهات دست کم بر روی کاغذ جلو بردند.
1885-گوتلایب دیملر آن چه را که اغلب به عنوان نمونه اولیه موتور بنزینی مدرن شناخته می شود اختراع کرد که با یک سیلندر عمودی و با بنزینی که به داخل یک کاربراتور تزریق می شد کار می کرد (این اختراع در سال 1887 ثبت شد). دیملر در ابتدا با این موتور یک وسیله نقلیه سواری با دوچرخ ساخت و یک سال بعد اولین وسیله نقلیه موتوری چهارچرخ جهان را ساخت.
1886-در 29 ژانری،کارل بنز اولین اتومبیل با سوخت بنزین را ثبت اختراع کرد.
1889-دیملر یک موتور چهار زمانه پیشرفته با سوپاپ های قارچی شکل و دو سیلندر وی (V) شکل ساخت.
1890-ویلهم میبچ Wilhelm Maybach اولین موتور چهار سیلندر چهار زمانه را ساخت.
طراحی موتور و طراحی خودرو فعالیت هایی مکمل یکدیگرند. تقریباً همه طراحان موتور که پیش از این به آنها اشاره شد، خودرو هم طراحی کردند. چند تا از این طرح ها تداوم یافتند و تبدیل به محصولات اصلی در اتومبیل سازی شدند. همه این مخترعان و افرادی دیگر تکامل قابل توجهی در وسایل نقلیه با احتراق داخلی به وجود آوردند.
آشنایی با موتور Lycoming R-7755 بزرگترین موتور پیستونی دنیا
Lycoming R-7755 بزرگترین موتور پیستونی ای است که برای هواپیماها ساخته شده است. این موتور دارای 36 سیلندر با حجم 7750 اینچ مکعب (127 لیتر) و قدرتی حدود 5000 اسب بخار می باشد. این موتور به منطور استفاده در بمب افکن Convair B-36 طراحی و ساخته شد. تا سال 1946 که سال پایانی این پروژه بود فقط دو نمونه از این موتور ساخته شد.
<!--[if !vml]-->شرکت Lycoming در آن سال ها در طراحی و ساخت موتورهای پرقدرت
به توفیق آنچنانی نرسیده بود. آنها ورود به عرصه موتورهای عظیم الجثه (Hyper Engines) را با ساخت موتور O-1230 شروع کردند. O-1230
قدرتی حدود 1200 اسب بخار داشت اما این قدرت نیازهای هواپیماهای آن زمان را ارضا
نمی کرد و نیاز به قدرت های بالاتر احساس می شد. Lycoming با ادغام کردن دو
موتور O-1230 و تولید یک موتور H-type با
نام H-2470 توانست یک قدم جلوتر گام بگذارد. این موتور در
هواپیمای Vultee XP-54 به
کار گرفته شد. با پایان ساخت این هواپیما، ساخت موتور H-2470 هم متوقف شد.
مدتی بعد Lycoming
تصمیم به ساخت بزرگترین موتور دنیا گرفت. در تابستان 1943 آنها با تشکیل یک تیم
تحت سرپرستی Engineering Clarence
Wiegman در مقر اصلی خود یعنی کارخانه Williamsport کار خود را شروع کردند.
در طراحی نهایی به این نتیجه رسیده شد که یک موتور ستاره ای 4 ردیفه با 9 سیلندر
در هر ردیف ساخته شود. بر خلاف سایر موتورهای ستاره ای که به وسیله هوا خنک می
شدند، R-7755 به
وسیله آب خنک کاری را انجام می داد. از نظر ظاهری R-7755 شبیه به موتور Junkers
Jumo 222 بود، اما Junkers
Jumo یک موتور V-type
بود.
R-7755 حدود 10 پا (3 متر) طول داشت. قطر آن چیزی
حدود 5 پا (1.5 متر) بود. وزنی حدود 6050 پوند (2740 کیلوگرم) نیز داشت. حداکثر
قدرت موتور 5000 اسب بخار در دور موتور 2600 rpm بود.
در این موتور از سیستم Overhead Camshaft
استفاده می شد. سوپاپ ها نیز از نوع Poppet
Valve بودند. سیستم Camshaft در
این موتور دارای دو ردیف Cam
بود، یکی برای حالت Full takeoff
power و دیگری برای حالت کروز که خلبان می توانست بین این دو حالت سوییچ
کند. در طراحی موتور تعدادی از متعلقات (Accessories)
در جلوی Camshaft
نصب می شدند که از آن جمله می توان به دو Magneto و
چهار Distributor اشاره کرد. از Camshaft هفتم که در جلوی موتور قرار داشت برای سیستم
روغن Reduction Gear (گیربکس کاهنده دور ملخ) استفاده می شد.
مدل اولیه یعنی XR-7755-1
فقط دارای یک Shaft
خروجی بود و تنها یک ملخ را می توانست بچرخاند. استفاده از یک ملخ باعث می شود که
برای ایجاد تراست بیشتر سایز ملخ بزرگ شود که مشکلات فراوانی را به همراه دارد و
عملا ساخت آن ممکن نیست. به منظور رفع این مشکل، تصمیم گرفته شد تا مدل XR-7755-3 ساخته شود. این مدل دارای دو Shaft خروجی بود که می توانست دو ملخ را بر خلاف جهت هم (Contra-Rotating Props) بچرخاند. ضمنا Reduction Gear در این سری دو حالت داشت که می توان با توجه
به شرایط گوناگون بین این دو حالت سوییچ کرد. در سری نهایی این موتور یعنی XR-7755-5 تنها یک تغییر انجام شد و سیستم انژکتور
جایگزین کاربراتور شد.
در سال 1944 در اولین تستی که بر روی XR-7755-3
انجام شد گرچه قدرت 5000 اسب بخار ثبت شد اما مشکلاتی نیز در موتور دیده شد. طبق
قرار داد پس از رفع یک سری مشکلات، نمونه دوم در سال 1946 برای USAAF (United States Army Air Forces) آماده شد. اما در همین زمان بود که نیروی
هوایی رویکرد خود را به سمت موتورهای جت تغییر داد و این آب سردی بود بر پیکر Lycoming !
نحوه کار کرد موتور های جت