Самоделки и всё что с ними связано • Просмотр темы - Авиационные карбюраторы: краткий исторический обзор

Авиационные карбюраторы: краткий исторический обзор

Лекции, теоретическая часть, расчёты

Re: Авиационные карбюраторы: краткий исторический обзор

Сообщение Admin » 16 апр 2013, 03:30

Карбюратор Pallas, устанавливался на моторы N.A.G. Коррекция снижением разрежения в форсунке.

Центральная поплавковая камера обеспечивает независимость уровня топлива в форсунке от наклона самолета.

Топливная форсунка особой конструкции установлена наклонно в корпусе карбюратора и может быть легко извлечена из него для очистки и профилактики.

Принцип действия системы коррекции близок к принципу работы компенсационной форсунки карбюратора Zenith и заключается в следующем:

Подача топлива в форсунку ограничена главным жиклером Brennstoffduse. В корпус форсунки вставлена воздушная трубка Tauchrohr, образующая компенсационный колодец. Подача воздуха в воздушную трубку ограничена воздушным жиклером Korrektur-Luftduse, прикрытым воздушным фильтром Schutzsieb. В нижней части воздушной трубки имеются отверстия для выхода воздуха Luftofnungen. В центре корпуса форсунки расположены отверстия для распыления топлива Brennstoffaustritt, уровень топлива в поплавковой камере поддерживается чуть ниже этих отверстий. С увеличением оборотов мотора уровень топлива внутри воздушной трубки падает и когда он доходит до нижних отверстий воздушной трубки, через них начинает подсасываться воздух, который уменьшает разрежение в форсунке и снижает подачу топлива, аналогично тому, как это происходит в компенсационном колодце карбюратора Zenith. Однако в отличие от системы Zenith, воздушная трубка карбюратора Pallas соединена с атмосферой через воздушный жиклер, вследствие чего в ней образуется некоторое разрежение, зависящее от оборотов мотора, и расход топлива в карбюраторе Pallas не остается постоянным, как это происходит в компенсационной форсунке карбюратора Zenith, а слегка увеличивается с ростом оборотов, что дает возможность использовать только одну форсунку вместо двух, как это сделано в карбюраторе Zenith. Предварительное перемешивание топлива с воздухом в топливной форсунке благотворно влияет на качество горючей смеси.

Система малого газа выполнена аналогично карбюратору Zenith, но топливо поступает в трубку малого газа непосредственно из топливной форсунки основной топливной системы, в которой оно перемешивается с воздухом, образуя топливную эмульсию.



Карбюратор Zenith, устанавливался на моторы Koerting.

Конструкция карбюратора идентична конструкции карбюратора Zenith, описаной выше.



Карбюратор Cudell, устанавливался на моторы Argus.

Конструкция карбюратора идентична карбюратору Grouvelle et Arquembourg, описанному выше.

Как создать тему и вставить изображение в сообщение viewtopic.php?p=228#p228
Правила форума viewtopic.php?p=10373#p10373
Мой канал на Youtube https://www.youtube.com/user/motorist828
Наш Telegram чат https://t.me/sam0delki_ru
Изображение
Аватара пользователя
Admin
Администратор
 
Сообщения: 3550
Зарегистрирован: 20 июл 2011, 13:33
Откуда: Смоленская обл.
Возраст: 26
Баллы репутации: 137

Re: Авиационные карбюраторы: краткий исторический обзор

Сообщение Admin » 16 апр 2013, 03:32

А все-таки они вертятся!

Развитие немецких рядных «шестерок» подхлестнуло конструкторов ротативных моторов.

Проблемным местом двигателей Gnome был автоматический, то есть открывающийся за счет разрежения в цилиндре, впускной клапан, расположенный в днище поршня – решение уже на тот момент времени довольно архаичное. Автоматическим клапанам были свойственны два принципиальных недостатка: во-первых, их нельзя было как следует прижимать к седлу, иначе они просто не открылись бы под действием разрежения, а во-вторых, для лучшего наполнения цилиндра горючей смесью впускные клапаны желательно открывать в определенный момент, а не тогда, когда они откроются сами. Эти соображения привели к созданию в 1913 году мотора с экстраординарной системой газораспределения, который получил название Gnome-Monosoupape.

Внешне Monosoupape почти ничем не отличался от обычного мотора Gnome, однако его внутреннее устройство было иным. Клапаны в поршнях отсутствовали, а для подачи горючей смеси в цилиндрах были выполнены перепускные каналы между картером и внутренним объемом цилиндра, окна которых открывались в момент достижения поршнем нижней мертвой точки, наподобие того, как это сделано в традиционных двухтактных моторах. Зажигание горючей смеси происходило обычным образом, не доходя 20 град. до верхней мертвой точки. Далее поршень двигался вниз, но выпускной клапан открывался намного раньше, чем в традиционных четырехтактных двигателях – на половине хода поршня, чтобы к моменту открытия перепускного канала давление в цилиндре было бы сброшено и выхлопные газы через перепускной канал не проникли бы в картер. Таким образом, такт выпуска начинался не доходя 90 град. до нижней мертвой точки и продолжался до достижения поршнем верхней мертвой точки. В начале такта всасывания выпускной клапан продолжал оставаться открытым еще 135 град. от верхней мертвой точки и через него в цилиндр поступал чистый воздух, одновременно охлаждавший клапан. Далее выпускной клапан закрывался и в цилиндре создавалось разрежение. Не доходя 20 град. до нижней мертвой точки верхняя кромка поршня начинала открывать окна перепускного канала и цилиндр заряжался порцией сверхобогащенной топливной смеси, которая, смешиваясь с чистым воздухом, наполнявшим цилиндр, создавала горючую смесь нормального состава. Такт сжатия происходил традиционным образом.
Горючая смесь, находящаяся в картере была настолько богатый, что не могла гореть без дополнительного воздуха и это предотвращало ее воспламенение через перепускной канал, соединявший цилиндр с картером. Для того, чтобы создать такую богатую смесь, братья Сеген перенесли топливную форсунку в глубину впускной трубы и впрыскивали топливо непосредственно в картер мотора. При такой компоновке дроссельную заслонку ставить было негде и перед братьями Сеген возникла задача создания какого-либо иного устройства для изменения оборотов мотора.

В моторах Gnome-Monosoupape первых лет выпуска изменение оборотов производилось с помощью специального механизма, изменяющего длительность и высоту открытия выпускных клапанов, но оказалось, что на некоторых режимах работы это приводило к их перегреву и повреждению, поэтому через некоторое время братья Сеген предложили взамен этой системы оригинальный комбинаторный механизм, периодически выключающий зажигание в определенных цилиндрах. Однако прерывание зажигания в цилиндрах вызывало неравномерную работу мотора, а цилиндры, в которых происходил пропуск зажигания быстро забивались нагаром, поэтому от этой системы тоже в конце концов отказались и мотор стал однорежимным. Изменять обороты можно было только в небольших пределах, изменяя состав смеси топливным корректором или периодически выключая зажигание. (The Aeroplane Engine, Marks, 1922)

С 1914 по 1917 год моторы Gnome-Monosoupape 100 HP выпускали серийно на заводе филиала фирмы «Gnome» в Москве.

На рисунке:

Продольный разрез мотора Gnome-Monosoupape Type B-2

Как создать тему и вставить изображение в сообщение viewtopic.php?p=228#p228
Правила форума viewtopic.php?p=10373#p10373
Мой канал на Youtube https://www.youtube.com/user/motorist828
Наш Telegram чат https://t.me/sam0delki_ru
Изображение
Аватара пользователя
Admin
Администратор
 
Сообщения: 3550
Зарегистрирован: 20 июл 2011, 13:33
Откуда: Смоленская обл.
Возраст: 26
Баллы репутации: 137

Re: Авиационные карбюраторы: краткий исторический обзор

Сообщение Admin » 16 апр 2013, 03:33

Успех, выпавший на долю моторов Gnome, вызвал всеобщее оживление и ряд моторостроительных команий разработали свои собственные ротативные моторы улучшеной конструкции. Наиболее совершенной оказалась продукция фирм Le Rhone и Clerget. В Германии лицензию на выпуск моторов Le Rhone приобрела фирма Oberursel и в 1916 году приступила к выпуску 110-сильной модели Le Rhone 9J под обозначением UR.II. Двигатели Le Rhone серийно выпускали в Москве с 1915 по 1931 г. Английский офицер W. O. Bentley на основе мотора Clerget разработал облегченный за счет широкого использования аллюминиевых деталей мотор увеличеного объема, получивший обозначение B.R.-1 (Bentley Rotary – 1). Вскоре он еще раз увеличил его рабочий объем, и новый мотор под обозначением B.R.-2 стал широко использоваться в английской авиации.

В результате глубокой модернизации французских конструкций, инженерам германской фирмы Siemens удалось создать пригодные к практической эксплуатации биротативные двигатели. В этих моторах между коленвалом и картером мотора был установлен дифференциал, корпус которого неподвижно крепился к фюзеляжу самолета в результате чего картер двигателя с цилиндрами вращался в одну сторону, а коленвал – в противоположную. Таким образом, скорость вращения цилиндров мотора относительно воздуха была равна половине скорости вращения коленвала относительно цилиндров, что существенно снижало гироскопический эффект и мощность, затрачиваемую на обдув цилиндров.

Попытки улучшить карбюратор Gnome предпринимались неоднократно. Ротативные моторы в силу своей конструкции позволяли легко снять штатный карбюратор и заменить его на карбюратор другой системы. Таким тюнингом занимался, например, Моррис Эгертон (см. ссылку выше) – он заменил штатный карбюратор Gnome на карбюратор Florence, и нашел его весьма удобным для использования. Карбюратор Florence конструкции английских инженеров Альфреда Чиземана (Alfred Cheeseman) и Йозефа Флоренс (Joseph Florence) отличался от стандартного воздушной заслонкой чечевицеобразного сечения, которая одновременно играла роль топливного крана. В ось воздушной заслонки подавалось топливо, затем через через каналы в заслонке оно поступало на ее боковую грань и распылялось в полый коленчатый вал мотора. Поворот заслонки одновременно изменял проходные сечения воздушного и топливного каналов, таким образом осуществлялась грубая настройка состава смеси. Тонкая настройка производилась, как и в оригинальном карбюраторе Gnome, отдельным топливным регулятором. Однако Эгертон заметил, что с карбюратором Florence мотор дает чуть меньшие максимальные обороты, чем со стандартным и, как он выразился, с сожалением вернулся к прежнему карбюратору.

На рисунке:

1. Конструкция карбюратора Florence



А – корпус карбюратора

A1 – впуск воздуха

A2 – резьбовое соединение корпуса с полым коленвалом ротативного мотора

B – воздушная заслонка

b – полая ось воздушной заслонки, в которую подается топливо

b4 – топливный канал

b6 – отверстие, через которое происходит распыление топлива в коленвал
Как создать тему и вставить изображение в сообщение viewtopic.php?p=228#p228
Правила форума viewtopic.php?p=10373#p10373
Мой канал на Youtube https://www.youtube.com/user/motorist828
Наш Telegram чат https://t.me/sam0delki_ru
Изображение
Аватара пользователя
Admin
Администратор
 
Сообщения: 3550
Зарегистрирован: 20 июл 2011, 13:33
Откуда: Смоленская обл.
Возраст: 26
Баллы репутации: 137

Re: Авиационные карбюраторы: краткий исторический обзор

Сообщение Admin » 16 апр 2013, 03:34

В карбюраторе системы Siemens топливный регулятор грубой настройки размещен непосредственно в корпусе карбюратора и просто механически связан с дроссельным краном тягой. Регулятор тонкой настройки установлен отдельно.

На рисунке:

1. Конструкция карбюратора Siemens



1 – корпус карбюратора

2 – дроссельный кран

3 – заслонка

4 – топливная форсунка

5 – поворотная гильза, регулирующая подачу топлива из форсунки

6 – рычаг управления подачей топлива

7 – соединительная тяга

8 – рычаг управления дроссельным краном

11 - дренаж
Как создать тему и вставить изображение в сообщение viewtopic.php?p=228#p228
Правила форума viewtopic.php?p=10373#p10373
Мой канал на Youtube https://www.youtube.com/user/motorist828
Наш Telegram чат https://t.me/sam0delki_ru
Изображение
Аватара пользователя
Admin
Администратор
 
Сообщения: 3550
Зарегистрирован: 20 июл 2011, 13:33
Откуда: Смоленская обл.
Возраст: 26
Баллы репутации: 137

Re: Авиационные карбюраторы: краткий исторический обзор

Сообщение Admin » 16 апр 2013, 03:35

Цилиндрический корпус карбюратора Clerget являлся продолжением полого коленвала. Воздух в карбюратор подавался через два дюритовых горизонтальных воздуховода (их называли «усы»), соединенных с воздухозаборными отверстиями в фюзеляже. Подача воздуха регулировалась цилиндрическим дросселем, в основание которого была вкручена на резьбе топливная форсунка. При повороте дросселя форсунка завинчивалась или вывинчивалась из дросселя, перемещаясь таким образом вдоль продольной оси карбюратора. В форсунку была вставлена регулировочная игла и перемещение форсунки при повороте дросселя вызывало соответствующее изменение потока топлива. Регулировочная игла в свою очередь также была завинчена в резьбовое отверстие кронштейна своего крепления и на хвостовике иглы закреплялся рычаг тонкой настройки. Завинчивая или отвинчивая иглу можно было производить тонкую настройку состава смеси. Соединение форсунки с иглой герметизировалось сальником, топливо подводилось к форсунке сбоку через штуцер. Резьба на форсунке и регулировочной игле была одного шага, в связи с чем у карбюратора Clerget была интересная особенность – одновременное движение сектора газа и сектора тонкой настройки смеси вызывало одновременное перемещение форсунки и регулировочной иглы в результате чего подача топлива оставалась без изменения и изменялась только подача воздуха.

На рисунке:

1. Конструкция карбюратора Clerget

Fuel Jet – топливная форсунка

Throttle Valve – дроссельный кран

Fuel Needle Valve Lever – регулировочный рычаг тонкой настройки смеси



Продолжение слудует
Как создать тему и вставить изображение в сообщение viewtopic.php?p=228#p228
Правила форума viewtopic.php?p=10373#p10373
Мой канал на Youtube https://www.youtube.com/user/motorist828
Наш Telegram чат https://t.me/sam0delki_ru
Изображение
Аватара пользователя
Admin
Администратор
 
Сообщения: 3550
Зарегистрирован: 20 июл 2011, 13:33
Откуда: Смоленская обл.
Возраст: 26
Баллы репутации: 137

Re: Авиационные карбюраторы: краткий исторический обзор

Сообщение Admin » 17 апр 2013, 01:15

Из-за малых ходов регулировочных элементов подачи топлива влияние неточностей их изготовления было очень велико и все вышеперечисленные карбюраторы для ротативных моторов довольно грубо поддерживали постоянный состав смеси и требовали проведения тонкой регулировки после каждого изменения положения дросселя. Ситуация значительно улучшилась благодаря изобретению французского инженера по имени Рене Тампьер (Rene Tampier). В карбюраторе его конструкции, получившем название Block-Tube поток топлива регулируется конусной иглой, связанной с плоской воздушной заслонкой и имеющей намного больший ход по сравнению с регуляторами предыдущих систем. График изменения расхода топлива в зависимости от оборотов мотора, полученый по результатам испытания этого карбюратора свидетельствует о том, что он поддерживает состав смеси с высокой точностью и тонкая настройка после каждого изменения положения дроссельной заслонки не требуется. Тем не менее, в случае изменения условий полета тонкая настройка по прежнему была необходима. Карбюратор Block-Tube быстро вытеснил все остальные типы и стал штатным устройством для моторов Le Rhone, Siemens Sh.III, B.R.-2 и других.

На рисунке:

A. Конструкция карбюратора Block-Tube

Slide Operating Link – тяга управления воздушной заслонкой

Regulating Slide – воздушная заслонка

Air Screen – антифламинговая сетка

Air Entrance – труба, через которую воздух поступает в карбюратор

Fuel Entrance – ввод топлива

Fuel Regulating Needle – игла топливного регулятора

Spray Nozzle – топливная форсунка

Needle Seating Spring – пружина крепления иглы

Carburetor Right and Left Coupling – соединительная муфта с правой и левой резьбой

B. Конструкция регулятора тонкой настройки для карбюратора Block-Tube

Fuel Control Bell Crank – рычаг управления регулятором

Link – тяга

Valve Stem – шток клапана

Stuffing Box – корпус сальника

Packing – уплотнение

Fuel Outlet – вывод топлива

Fuel Feed – подача топлива

Regulating Needle – игла регулятора

Filter Screen – сетка фильтра

Fuel Intake – ввод топлива

Как создать тему и вставить изображение в сообщение viewtopic.php?p=228#p228
Правила форума viewtopic.php?p=10373#p10373
Мой канал на Youtube https://www.youtube.com/user/motorist828
Наш Telegram чат https://t.me/sam0delki_ru
Изображение
Аватара пользователя
Admin
Администратор
 
Сообщения: 3550
Зарегистрирован: 20 июл 2011, 13:33
Откуда: Смоленская обл.
Возраст: 26
Баллы репутации: 137

Re: Авиационные карбюраторы: краткий исторический обзор

Сообщение Admin » 17 апр 2013, 01:16

11. Все выше, и выше, и выше стремим мы полет наших птиц!

Противостояние французских «ротативов» и немецких рядных «шестерок» нарушил человек по имени Марк Биркигт (Marc Birkigt). В конце 1914 года он создал V-образный 8-цилиндровый авиационный мотор нового поколения, каждый ряд цилиндров которого объединялся общим, отлитым из алюминиевого сплава блоком, включавшим в себя головки цилиндров и рубашку системы охлаждения, что обеспечило высокую жесткость всей конструкции. Коромысла клапанов отсутствовали: верхние распредвалы нажимали своими кулачками непосредственно на толкатели клапанов. Распредвалы закрывались штампованными крышками, которые не только устраняли проникновение пыли в привод клапанов, но и улучшали обтекаемость мотора. Литые алюминиевые поршни обеспечивали улучшенный теплоотвод. Имелась возможность использовать как карбюратор Zenith, так и Claudel.

В конце 1915 года производство моторов Биркигта было развернуто на заводе Hispano-Suiza и в августе 1916 года первый SPAD S.VII, оснащенный 150-сильным двигателем Hispano-Suiza Aa поступил на фронт. Удельный вес сухого мотора составлял 1,3 кг/л.с., для сравнения – удельный вес 160-сильного рядного 6-цилиндрового Мерседеса без учета системы охлаждения был равен 1,7 кг/л.с.
8-ми цилиндровая Hispano-Suiza получила наилучшие отзывы с фронта, этот мотор строили по лицензии ряд французских, английских и американских фирм, лицензию на его производство закупило Российское правительство, но приступить к выпуску не успело. Небольшая партия этих моторов под названием «Русский Испано» была построена в 1920 году в Москве на заводе ГАЗ № 4 (бывший «Гном и Рон»), в 1921 году они получили обозначение М-4.

С развитием зенитной артиллерии возникла необходимость обеспечить работу авиационных моторов на высоте. С ростом высоты плотность воздуха понижается и горючая смесь в автоматическом карбюраторе постепенно обогащается, поэтому в авиационные карбюраторы пришлось добавить вторую систему топливной коррекции – высотную. Франсуа Бовери - избретатель карбюратора Zenith, предложил довольно простое решение – он соединил поплавковую камеру со смесительной камерой карбюратора воздушным каналом и поставил воздушный кран в месте соединения. При открытии крана в поплавковую камеру передавалось разрежение из смесительной камеры а в диффузоре разрежение оставалось прежним, перепад давлений между поплавковой камерой и форсункой уменьшался и расход топлива через форсунку тоже уменьшался. Чтобы разрежение в поплавковой камере не сравнялось с разрежением в смесительной камере и подача топлива не прекратилась совсем, поплавковая камера должна быть соединена с атмосферой отверстием небольшого сечения. Оптимальное положение крана высотной коррекции определялось по максимуму оборотов мотора.

На рисунках:

1. Схема системы высотной коррекции карбюратора Zenith



a – впуск воздуха

b – диффузор

c – поплавковая камера

d – выход воздушного канала в смесительную камеру

e – воздушный канал между смесительной и поплавковой камерами

f – топливная форсунка

g – калиброванное вентиляционное отверстие

m – дроссельная заслонка

r – кран высотного корректора

2. Конструкция системы высотной коррекции карбюратора Zenith двигателя Hispano-Suiza



В реальном карбюраторе схема высотной коррекции была немного видоизменена: разрежение для поплавковой камеры отбиралось из воздушного канала между впускной трубой и смесительной камерой, поток воздуха через который регулировался краном высотного корректора.

a – выход воздушного канала корректора в смесительную камеру

b – кран высотного корректора

c – воздушный канал корректора

d – воздушный канал, соединяющий поплавковую камеру с воздушным каналом корректора
Как создать тему и вставить изображение в сообщение viewtopic.php?p=228#p228
Правила форума viewtopic.php?p=10373#p10373
Мой канал на Youtube https://www.youtube.com/user/motorist828
Наш Telegram чат https://t.me/sam0delki_ru
Изображение
Аватара пользователя
Admin
Администратор
 
Сообщения: 3550
Зарегистрирован: 20 июл 2011, 13:33
Откуда: Смоленская обл.
Возраст: 26
Баллы репутации: 137

Re: Авиационные карбюраторы: краткий исторический обзор

Сообщение Admin » 17 апр 2013, 01:18

Устройство карбюратора Claudel к моменту возникновения потребности в высотной коррекции несколько изменилось. Форсунка типа «воздушный инжектор», описанная выше уступила место более совершенной форсунке типа «диффузор», которая была устроена следующим образом:

В новой форсунке, так же как и в «воздушном инжекторе» подача топлива управлялась потоком воздуха, проходящего через форсунку, но этот поток зависил не от изменения разрежения в центре дроссельного крана, а от изменения проходного сечения воздушного канала форсунки, которое регулировалось своеобразным гидравлическим затвором (см. рисунок).

Поступление топлива в форсунку ограничивалось топливным жиклером fт. Топливо заполняло центральную трубку форсунки, называвшуюся «распылительной» и при остановленном двигателе уровень топлива находился вблизи выходных отверстий форсунки fс. В стенке распылительной трубки был просверлен вертикальный ряд отверстий fв1, fв2, fв3, через которые топливо свободно проходило во внешнюю трубку, называвшуюся «лабиринтной». Лабиринтную трубку охватывала третья трубка, называвшаяся «воздушной», в которую поступал наружный воздух через отверстия у ее основания fв. Полость между воздушной трубкой и лабиринтной соединялась сверху с полостью между лабиринтной трубкой и распылительной.

При работе мотора под воздействием разрежения в диффузоре топливо распылялось из выходных отверстий форсунки, при этом из полости между распылительной трубкой и лабиринтной высасывалось находящееся там топливо и его уровень в этой полости понижался в соответствии с оборотами. Отверстия, просверленные в боковой стенке распылительной трубки, открывались и через них в распылительную трубку подсасывался воздух. Разрежение на выходе из форсунки уменьшалось и обогащение смеси с ростом оборотов устранялось.

Данная схема имела несомненные преимущества: сверлением различного числа отверстий можно было очень легко достичь желаемой характеристики компенсации; воздух, смешиваясь с проходящим по распылительной трубке топливом, образовывал топливную эмульсию, благодаря чему качество смеси повышалось, а топливо, накопленное в промежутке между распылительной трубкой и лабиринтной могло быть быстро выброшено в смесительную камеру при резкой даче газа, что улучшало приемистость мотора.

На рисунке:

1. Работа форсунки типа «диффузор» карбюратора Клодель на различных оборотах



Поскольку форсунка нового образца была выведена из центра дроссельного крана, разрежение над ней при закрытом дросселе стало недостаточным для ее работы на холостом ходу, поэтому в карбюратор была добавлена система малого газа, образованная еще одной форсункой, выходное отверстие которой, как и прежде, вывели в полость дроссельного крана. Форсунку малого газа вставили в форсунку основной топливной системы, окончательно сделав ее похожей на капустный кочан.

На рисунке:

1. Работа форсунки малого газа карбюратора Клодель

Как создать тему и вставить изображение в сообщение viewtopic.php?p=228#p228
Правила форума viewtopic.php?p=10373#p10373
Мой канал на Youtube https://www.youtube.com/user/motorist828
Наш Telegram чат https://t.me/sam0delki_ru
Изображение
Аватара пользователя
Admin
Администратор
 
Сообщения: 3550
Зарегистрирован: 20 июл 2011, 13:33
Откуда: Смоленская обл.
Возраст: 26
Баллы репутации: 137

Re: Авиационные карбюраторы: краткий исторический обзор

Сообщение Admin » 17 апр 2013, 01:20

Систему высотной коррекции в карбюраторе Claudel устроили привычным образом, прикрыв выходные отверстия форсунки главной топливной системы еще одним дросселем конусообразной формы. У земли конусный дроссель находился в среднем положении, а с увеличением высоты полета пилот имел возможность постепенно опускать конус вниз, при этом проходное сечение воздушного канала на входе в карбюратор увеличивалось, разрежение в области выходных отверстий форсунки уменьшалось и топливная смесь обеднялась. Этот конус также мог использоваться для облегчения запуска двигателя в холодную погоду: в этом случае пилот его поднимал максимально вверх, разрежение в области выходных отверстий форсунки увеличивалось, и смесь значительно обогащалась.

Размещение в воздушном канале карбюратора посторонних предметов – не самый лучший способ управления составом смеси, поэтому вскоре в карбюратор Claudel добавили пневматическую систему воздушной коррекции, аналогичную той, что использовалась в карбюраторах Zenith, при этом у пилота была возможность как двигать конусы, так и крутить кран пневматического корректора (!), а в 1918 году конусы удалили из карбюраторов совсем.

На рисунках:

1. Конусы системы высотной коррекции карбюратора Claudel



Head of jet – головка топливной форсунки

Air cone – воздушный конус

Cone adjusting screw – упорный регулировочный винт конуса

2. Карбюратор Claudel двигателя Hispano-Suiza, разрез



a – форсунка системы малого газа

b – выходные отверстия форсунки главной топливной системы

d – лабиринтная трубка

e – подвижный конусный дроссель системы высотной коррекции
Как создать тему и вставить изображение в сообщение viewtopic.php?p=228#p228
Правила форума viewtopic.php?p=10373#p10373
Мой канал на Youtube https://www.youtube.com/user/motorist828
Наш Telegram чат https://t.me/sam0delki_ru
Изображение
Аватара пользователя
Admin
Администратор
 
Сообщения: 3550
Зарегистрирован: 20 июл 2011, 13:33
Откуда: Смоленская обл.
Возраст: 26
Баллы репутации: 137

Re: Авиационные карбюраторы: краткий исторический обзор

Сообщение Admin » 17 апр 2013, 01:26

Мотор Hispano-Suiza обладал большим потенциалом и вскоре был форсирован до 180, а затем и до 200 л/с. Немцы начали отставать и решили взять реванш на высоте. Еще на Цеппелинах была отработана технология создания «переразмеренных» двигателей, способных поддерживать земную мощность до некоторой расчетной высоты, основная идея этой технологии заключалась в следующем:

С ростом высоты мотор получает все меньше и меньше кислорода и его мощность падает. Раз мощность мотора падает, то его прочность на высоте становится избыточной. Однако можно сконструировать такой мотор, чтобы на некоторой расчетной высоте его мощность соответствовала бы его прочности, а, чтобы его не разнесло на кусочки у земли – просто прикрывать газ во время приближения к земле. Такой мотор был бы легче обычного мотора, развивающего одинаковую с ним мощность на высоте и имел бы перед ним на высоте преимущество. Вблизи земли преимущество было бы на стороне обычного мотора, так как переразмеренный мотор требуется дросселировать.

В условиях военого времени разрабатывать заново новый мотор довольно проблематично, но переразмеренный мотор можно легко создать, зайдя с другой стороны – форсировав земной мотор до такой степени, чтобы у земли он уже не мог бы работать с полным газом по условиям механической прочности, но на расчетной высоте при полностью открытом дросселе он выдавал бы повышенную по сравнению с исходным мотором мощность.

Особенно легко получить такой мотор, форсировав его по степени сжатия, для этого достаточно установить в него новые, более высокие поршни. Такие моторы получили название «пересжатых».
Поскольку моторы в то время сравнивали друг с другом по номинальной мощности, которая обычно входила в их обозначение, то для переразмеренных моторов ввели понятие «эквивалентная мощность» - это такая мощность, которую переразмеренный мотор теоретически мог бы развить у земли с полностью открытым дросселем.

Таким образом, сравнивая Hispano-Suiza 200 H.P. и переразмеренный Mercedes D.III 200 H.P. понятно, что Мерседес развивает приблизительно одинаковую с Испаной мощность, но только начиная с некоторой расчетной высоты.

Немецкими инженерами были созданы специальные высотные карбюраторы, готовящие обедненную топливную смесь соответствующую расчетной высоте переразмеренного мотора. При уменьшении высоты полета ниже расчетной дроссельная заслонка карбюратора переразмеренного двигателя должна прикрываться, а смесь – обогащаться, поэтому немцы привязали свои системы высотной коррекции к положению дроссельной заслонки точно так же, как сделали это раньше с системами коррекции топливной смеси по оборотам. Поскольку на высотах выше расчетной дроссельную заслонку дальше открывать было уже некуда, то и вся высотная коррекция на этом заканчивалась.

Одним из первых высотных карбюраторов такого типа был карбюратор переразмеренного мотора Maybach Mb.IVa, предназначенного для установки на дирижаблях. Размещение мотора вблизи гигантских объемов водорода определило крайне высокие требования к его пожарной безопасности, поэтому Вильгельм Майбах в качестве камеры постоянного уровня своего карбюратора использовал не традиционный поплавковый механизм, который мог бы заклинить, а сливной порог – емкость, в которую непрерывно подается насосом топливо, излишки которого переливаются через стенку определенной высоты и возвращаются обратно в топливную систему. Для надежности в карбюраторе было установлено последовательно два таких сливных порога.

Общая компоновка карбюратора представлена на рис. 1



Карбюратор обеспечивает требуемый состав горючей смеси с помощью одновременного перемещения трех регулировочных элементов, механически связанных друг с другом жесткими тягами. Этими элементами являются:

1. Цилиндрический дроссельный кран, одновременно регулирующий поступление в мотор топливной смеси из горизонтального воздушного канала, подходящего к дросселю слева и добавочного воздуха из вертикального воздушного канала, подходящего к дросселю снизу

2. Горизонтальная заслонка, изменяющая выходные сечения двух топливных форсунок – основной и холостого хода, выходные отверстия которых открываются в горизонтальный воздушный канал слева от дроссельного крана.

3. Вертикальная воздушная заслонка, установленная на входе в горизонтальный воздушный канал, регулирующая поступление воздуха к форсункам.

Взаимное положение регулировочных элементов на различных режимах работы показано на рис.2



1. Холостой ход (Leerlaufstellung): вертикальная воздушная заслонка почти полностью закрыта, небольшое количество воздуха поступает через нее к форсункам. Горизонтальная заслонка повернута таким образом, что выходное отверстие форсунки главной топливной системы перекрыто, а выходное отверстие форсунки холостого хода – открыто. Дроссельный кран перекрывает канал дополнительного воздуха и впускную трубу мотора, но небольшой поток воздуха проходит через специальные отверстия в стенках дросселя.

2. Максимальные обороты вблизи земли (Bodenstellung): вертикальная воздушная заслонка почти полностью открыта, горизонтальная заслонка повернута таким образом, что выходное отверстие форсунки главной топливной системы открыто, а форсунки холостого хода – перекрыто. Дроссельный кран пропускает небольшой поток из канала дополнительного воздуха и примерно наполовину перекрывает впускную трубу мотора.

3. Максимальные обороты на высоте (Hohenstellung): вертикальная воздушная заслонка полностью открыта, горизонтальная заслонка в прежнем положении, дроссельный кран полностью открыт по всем каналам.

Мотор был оснащен двумя такими карбюраторами, разнесенными по его торцам и связанными друг с другом валом для синхронизации движений механизмов. Общий вид мотора показан на рис. 3, а вид на мотор со стороны карбюратора - на рис. 4.



Как создать тему и вставить изображение в сообщение viewtopic.php?p=228#p228
Правила форума viewtopic.php?p=10373#p10373
Мой канал на Youtube https://www.youtube.com/user/motorist828
Наш Telegram чат https://t.me/sam0delki_ru
Изображение
Аватара пользователя
Admin
Администратор
 
Сообщения: 3550
Зарегистрирован: 20 июл 2011, 13:33
Откуда: Смоленская обл.
Возраст: 26
Баллы репутации: 137

Re: Авиационные карбюраторы: краткий исторический обзор

Сообщение Admin » 17 апр 2013, 01:30

Типичное взаимодействие агрегатов моторов Maybach приведено на рис. 4 (будущим дирижаблестроителям на заметку!)

Мотор Maybach настолько хорошо отражал германский характер, что после окончания Первой мировой войны ему был поставлен памятник:

«На ограничения в дирижаблестроении немцы взирали без особого восторга. Свидетельство тому - памятник явно реваншистского толка, поставленный неподалеку от летного поля и ангара, в котором находился цеппелин. Дело в том, что на окраине Фридрихсгафена расположены моторостроительные заводы фирмы Майбах. Моторы этой фирмы стояли и на цеппелинах. После первой мировой войны большинство этих заводов было закрыто, часть оборудования увезена победителями. Отсюда и памятник. На огромной глыбе почти необтесанного гранита, окутанный толстенными цепями, стоял настоящий майбаховский мотор. Под мотором весьма выразительная надпись: "Германия, проснись!"»
(RAEM – мои позывные. Эрнст Кренкель)



Высотный карбюратор переразмеренного мотора Mercedes D.IIIau был создан на основе обычной невысотной модели. Правильный состав горючей смеси на расчетной высоте обеспечивался установкой форсунки главной топливной системы меньшего проходного сечения. Поскольку вблизи земли горючая смесь с такой форсункой была бы чрезмерно обеднена, то цилиндрический дроссельный кран снабдили в нижней части специальными выступами, которые входили в вырезы, выполненные в гравитационном воздушном клапане и принудительно опускали его вниз когда дроссель прикрывали, при этом подача воздуха в карбюратор уменьшалась и смесь обогащалась.

На рисунке:

1. Конструкция высотного карбюратора Mercedes



a – направляющий вкладыш

b – корпус карбюратора

c – цилиндрический дроссель

d и d1 – выходные отверстия воздушного канала дросселя

f – гравитационный клапан добавочного воздуха

e и e1 – трапецеидальные выступы дросселя

g и g1 – вырезы в теле гравитационного клапана

k - диффузор

h – направляющая, предотвращающая проворот гравитационного клапана вокруг своей вертикальной оси
Как создать тему и вставить изображение в сообщение viewtopic.php?p=228#p228
Правила форума viewtopic.php?p=10373#p10373
Мой канал на Youtube https://www.youtube.com/user/motorist828
Наш Telegram чат https://t.me/sam0delki_ru
Изображение
Аватара пользователя
Admin
Администратор
 
Сообщения: 3550
Зарегистрирован: 20 июл 2011, 13:33
Откуда: Смоленская обл.
Возраст: 26
Баллы репутации: 137

Re: Авиационные карбюраторы: краткий исторический обзор

Сообщение Admin » 17 апр 2013, 01:31

Высотный карбюратор переразмеренного мотора B.M.W. автором которого был главный конструктор фирмы B.M.W. Макс Фриц (Max Friz), относится к малораспространенному, в силу своей громоздкой конструкции, типу так называемых «регистровых» карбюраторов, коррекция состава горючей смеси в которых осуществляется просто объединением в единый корпус нескольких карбюраторов элементарной конструкции, готовящих смесь различного состава, и поочередным вводом их в действие при открытии дроссельной заслонки.

Конструкция карбюратора показана на рис. 1, принцип действия его работы следующий:

Карбюратор состоит из трех элементарных карбюраторов, причем центральный карбюратор готовит нормальную топливную смесь, два боковых – обедненную. В воздушных каналах каждого карбюратора размещены дроссельные заслонки 7, 8, 9, связанные между собой тягами таким образом, что боковые заслонки начинают открываться тогда, когда центральная заслонка уже открыта наполовину. Скорость поворота крайних заслонок в два раза превышает скорость поворота центральной заслонки, поэтому при полностью открытой центральной заслонке, боковые заслонки тоже полностью открыты. Тяга управления этими заслонками выведена в кокпит пилота и присоединена к сектору, получившему название «сектор нормального газа» (normalgas-hebel).

В боковых карбюраторах между заслонками нормального газа и диффузорами установлены дополнительные дроссельные заслонки 11,12 с небольшими вырезами по краям. Эти две заслонки связаны между собой а тяга управления ими выведена в кокпит пилота и присоединена к сектору, получившему название «сектор высотного газа» (hohengas-hebel).

Карбюратор настроен так, чтобы на расчетной высоте при всех полностью открытых заслонках состав горючей смеси был бы оптимальным. Как и в других карбюраторах переразмеренных моторов, описаных выше, высотная коррекция горючей смеси на высотах ниже расчетной происходит в процессе дросселирования мотора. Пилот прикрывает заслонки высотного газа, при этом объем обедненной горючей смеси из боковых карбюраторов уменьшается, а объем горючей смеси нормального состава из центрального карбюратора остается прежним и смесь обогащается.

Коррекция состава горючей смеси с увеличением оборотов мотора осуществляется за счет разной скорости вращения заслонок нормального газа: на средних оборотах боковые заслонки нормального газа полностью закрыты и горючая смесь поступает только из центрального карбюратора. При повороте заслонки нормального газа на угол больше 45 град. боковые заслонки нормального газа начинают открываться и смесь обедняется. Вблизи земли, даже при полностью закрытом секторе высотного газа, необходимый для этой коррекции поток обедненной смеси поступает через вырезы в заслонках высотного газа.

Система малого газа устроена традиционным образом, с выводом канала малого газа в задроссельное пространство.

Мотор B.M.W. IIIa, созданный в результате глубокой модернизации мотора Mercedes, продемонстрировал выдающиеся характеристики и экстремально низкий удельный расход горючего – менее 200 грамм на л.с. в час во многом благодаря этому карбюратору, однако звезда военного счастья Германии в эти дни уже клонилась к закату.

На рисунках:

1. Конструкция высотного карбюратора B.M.W

2. Сравнительные характеристики удельного расхода топлива моторов B.M.W., Mercedes и Benz.

3. Групповая фотография, снятая после второго тестового полета на самолете Rumpler C.IV с экспериментальным мотором B.M.W. Крайний справа – Макс Фриц.





Как создать тему и вставить изображение в сообщение viewtopic.php?p=228#p228
Правила форума viewtopic.php?p=10373#p10373
Мой канал на Youtube https://www.youtube.com/user/motorist828
Наш Telegram чат https://t.me/sam0delki_ru
Изображение
Аватара пользователя
Admin
Администратор
 
Сообщения: 3550
Зарегистрирован: 20 июл 2011, 13:33
Откуда: Смоленская обл.
Возраст: 26
Баллы репутации: 137

Re: Авиационные карбюраторы: краткий исторический обзор

Сообщение Admin » 17 апр 2013, 01:34

12. Итоги войны

Форсирование немцами своих авиационных двигателей путем увеличения рабочего объема не могло продолжаться до бесконечности. B.M.W. IIIa вплотную подошел к предельному диаметру цилиндров в 160 мм. после которого характеристики любого авиационного мотора начинают падать. Тем временем заводы Франции, Англии и Америки, освоив немецкую технологию изготовления рядных «шестерок», создали на их основе V-образные двенадцатицилиндровые моторы. Наиболее известные из них: 300-сильный Рено, 300-сильный Ролс-Ройс «Игл» и 400-сильный Либерти. Шла подготовка к серийному выпуску еще более мощных моторов и началась постройка экспериментальных образцов сверхвысокой для тех лет мощности вплоть до 1000 сил. Ни один из немецких 12-цилиндровых двигателей, над которыми шла работа в 1918 году, так и не был доведен до серийного производства. Война моторов оказалась проиграна.

Французские карбюраторы к концу войны достигли высокой степени совершенства. На рисунке показан карбюратор Zenith 55 DC для 200-сильного двигателя Hispano-Suiza.

При разработке карбюратора возникает проблема, связанная с тем, что для качественного распыления топлива требуется повышенная скорость воздушного потока. Уменьшение диаметра диффузора с целью увеличения скорости проходящего через него воздушного потока приводит к росту гидравлического сопротивления карбюратора и уменьшению коэффициента наполнения цилиндров. В этом карбюраторе отверстия для истечения топлива размещены в дополнительном диффузоре 9, установленном в основном диффузоре 10 таким образом, что выходное отверстие дополнительного диффузора совпадает с областью максимального разрежения в основном диффузоре. При этом в дополнительном диффузоре скорость воздушного потока увеличивается в несколько раз по сравнению со скоростью воздушного потока в основном диффузоре и условия распыления топлива значительно улучшаются. Относительно небольшая площадь дополнительного диффузора не оказывает большого влияния на сопротивление воздушного канала карбюратора, поэтому наполнение цилиндров мотора не ухудшается.

Система коррекции состава смеси в зависимости от оборотов также улучшена и обеспечивает более точную регулировку расхода топлива. «Компаундная форсунка» выполнена в теле корпуса карбюратора и получила название «эмульсионная камера». Она связана с компенсационным колодцем 5 тремя горизонтальными каналами 6. Топливо подается в компенсационный колодец через компенсационный жиклер 2, а в центральную трубку эмульсионной камеры – через главный жиклер 3. Работа системы коррекции происходит в два этапа: сначала при увеличении оборотов мотора до номинальных топливо высасывается из компенсационного колодца, его уровень понижается, горизонтальные каналы 6 постепенно открываются и через них в эмульсионную камеру подсасывается воздух, разрежение в эмульсионной камере уменьшается и смесь обедняется. Сечения каналов и жиклеры компенсационного колодца подобраны таким образом, что на номинальных оборотах компенсационный колодец полностью опустошается. При дальнейшем увеличении оборотов расход топлива через компенсационных жиклер становится постоянным и система работает по обычной схеме компенсатора Zenith.

Таким образом, в этом карбюраторе топливо перемешивается с воздухом три раза – первый раз в эмульсионной камере, второй раз – во вспомогательном диффузоре и третий раз – в основном диффузоре, что обеспечивает повышенное качество горючей смеси.

В системе малого газа топливо также предварительно смешивается с воздухом и образует топливную эмульсию. Вывод канала малого газа выведен обычным для системы Zenith образом, в щель между дроссельной заслонкой и стенкой воздушного канала карбюратора.

Система высотной коррекции выполнена по обычной схеме Zenith – воздушный канал 5, связывающий поплавковую камеру со вспомогательным диффузором перекрыт высотным краном 8, регулирующим разрежение в поплавковой камере и, соответственно расход топливной смеси через диффузор. Воздушное пространство поплавковой камеры соединено воздушным каналом 4 с, так называемым «рылом» карбюратора.

Следует отметить, что система высотной коррекции данного типа обеспечивает регулировку расхода топлива только до момента полного открытия высотного крана после чего разрежение в поплавковой камере будет определяться гидравлическим сопротивлением воздушного канала 5, соединяющего ее с диффузором. Это сопротивление не может быть меньше определенного значения, иначе воздух, поступающий в диффузор из поплавковой камеры вызовет значительное уменьшение скорости потока воздуха, проходящего через диффузор, что приведет к ухудшению смесеобразования. Вследствие этого такая система высотной коррекции позволяет регулировать состав топливной смеси только до высоты 5000-6000 метров.

Для облегчения запуска в холодную погоду и остановки двигателя в рыле карбюратора установлена дополнительная воздушная заслонка 12.

Конструкция этого карбюратора демонстрирует высокий уровень научного и технического потенциала Франции а инженерные решения, реализованные в этой модели дошли практически без изменений до наших дней.

Тем ни менее, с развитием авиации требования, предъявляемые к карбюраторам, увеличились и это вызвало появление дополнительных «плагинов», но это уже история иного, послевоенного времени.

На рисунке:

1. Конструкция карбюратора Zenith 55 DC для мотора Hispano-Suiza 200 H.P. 1918 года.

Как создать тему и вставить изображение в сообщение viewtopic.php?p=228#p228
Правила форума viewtopic.php?p=10373#p10373
Мой канал на Youtube https://www.youtube.com/user/motorist828
Наш Telegram чат https://t.me/sam0delki_ru
Изображение
Аватара пользователя
Admin
Администратор
 
Сообщения: 3550
Зарегистрирован: 20 июл 2011, 13:33
Откуда: Смоленская обл.
Возраст: 26
Баллы репутации: 137

Пред.

Вернуться в Теория

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1



Яндекс.Метрика