Napier Deltic - Napier Deltic

Animert diagram over Deltic -motor

Sylinderfyringsrekkefølge for den 18 -sylindrede Napier Deltic -dieselmotoren: Rutenettet representerer trekantet sylinderarrangement (banker A, B, C) og rad 1 til 6

Den Napier Deltic motoren er en britisk motstående stempelventilløse , kompressormatet uniFLOW oppfanget , to-takts dieselmotor som brukes i marine og lokomotiv applikasjoner, utformet og produsert av D. Napier & Son . Uvanlig var sylindrene plassert i en tre-bankers trekant, med en veivaksel i hvert hjørne av trekanten.

Begrepet Deltic (som betyr "i form av den greske bokstaven (hovedstad) delta ") brukes til å referere til både Deltic E.130 motstempel, høyhastighets dieselmotor og lokomotivene produsert av English Electric som bruker disse motorene, inkludert demonstrasjonslokomotivet ved navn DELTIC og produksjonsversjonen for British Railways , som betegnet disse som ( TOPS ) klasse 55 .

En enkelt, halvstor, turboladet Deltic-kraftenhet er også omtalt i det engelske elektrisk bygde Type 2-lokomotivet, betegnet som klasse 23 . Både lokomotiv og motor ble bedre kjent som "Baby Deltic".

Historie og design

Den deltiske historien begynte i 1943 da det britiske admiralitetet nedsatte en komité for å utvikle en lett, kraftig dieselmotor for motortorpedobåter . Hittil i Royal Navy hadde slike båter blitt drevet av bensinmotorer , men deres svært brannfarlige drivstoff gjorde dem sårbare for brann, i motsetning til dieseldrevne E-båter .

Frem til denne tiden hadde dieselmotorer dårlige kraft-til-vekt-forhold og lav hastighet. Før krigen hadde Napier jobbet med en luftfartsdieseldesign kjent som Culverin etter lisensiering av versjoner av Junkers Jumo 204 . Culverin var en motstemplet totaktsdesign. I stedet for at hver sylinder hadde et enkelt stempel og ble lukket i den ene enden med et sylinderhode , brukte den Jumo-baserte designen en langstrakt sylinder som inneholdt to stempler som beveget seg i motsatte retninger mot midten. Dette unngår behovet for et tungt sylinderhode , ettersom det motsatte stempelet fylte denne rollen. På baksiden krevde oppsettet separate veivaksler i hver ende av motoren som må kobles gjennom gir eller aksler. De primære fordelene med designet var uniflow pust og en ganske "flat" motor, opprinnelig ment å bli begravet i vingene til store fly.

Admiralitetet krevde en mye kraftigere motor, og visste om Junkers design for flerkranksakselmotorer med rett seks og diamantformer. Admiralitetet mente at disse ville være et rimelig utgangspunkt for den større designen som den krevde. Resultatet var en trekant, sylinderbankene som dannet sidene, med veivaksler i hvert hjørne forbundet med fasetrinn til en enkelt utgående aksel-effektivt tre separate V-12-motorer. Deltic kunne produseres med varierende antall sylindere; 9 og 18 var de vanligste, med henholdsvis tre eller seks sylindere per bank. I 1946 inngikk admiralitetet en kontrakt med English Electric Company, mor til Napier, for å utvikle denne motoren.

Et trekk ved motoren var måten fasingen av veivaksel ble arrangert for å tillate eksosportledning og innløpsportforsinkelse. Disse motorene er kalt " uniFLOW " design, fordi strømmen av gass inn i og ut av sylinderen er én måte, assistert av vifter for å forbedre sylinder eksosfjernende . Innløps-/utløpsportrekkefølgen er In/Out/In/Out/In/Out går rundt den trekantede ringen (dvs. innløps- og utløpsmanifoldarrangementene har rotasjonssymmetri C ₃ ).

Tidligere forsøk på å designe en slik motor møtte vanskeligheten med å ordne stemplene til å bevege seg på riktig måte for alle tre sylindrene i ett delta, og dette var problemet som fikk Junkers Motorenbau til å etterlate seg arbeidet med deltaformen mens han fortsatte å prototype en diamantformet, fire-veivaksel, 24-sylindret Junkers Jumo 223 . Herbert Penwarden, senior tegner ved Admiralty Engineering Laboratory, foreslo at en veivaksel måtte rotere mot urviseren for å oppnå riktig stempelfasering, så Napier-designere produserte nødvendig gir slik at en av dem roterte i motsatt retning til de to andre .

Fordi det er en motsatt stempelkonstruksjon uten innløps- eller eksosventiler, og ingen mulighet til å variere havneposisjoner, arrangerte Deltic-konstruksjonen hver veivaksel for å koble to tilstøtende stempler som opererer i forskjellige sylindere i samme plan, ved hjelp av "gaffel og blad" forbindelsesstenger , sistnevnte et "innløp" -stempel som brukes til å åpne og lukke innløpsporten, og det tidligere et "eksos" -stempel i den tilstøtende sylinderen for å åpne og lukke eksosporten. Dette ville ha ført til at avfyringen i hver sylinderbank var 60 ° fra hverandre, men det ble arrangert at hver sylinders eksosstempel ville føre innløpstemplet med 20 ° vevakselrotasjon. Dette gjorde at eksosporten kunne åpnes i god tid før innløpsporten, og tillot at inntaksporten ble lukket etter eksosporten, noe som førte til både god rensing av avgass og god volumetrisk effektivitet for friskluftsladningen. Dette krevde at skytehendelsene for tilstøtende sylindere skulle være 40 ° fra hverandre. For den 18-sylindrede designen kunne skytehendelser være sammenflettet over alle de seks bankene. Dette førte til den jevne, summende eksosnoten til Deltic, med ladetennelse hver 20. ° av vevakselrevolusjonen, og mangel på vridningsvibrasjoner , ideell for bruk i gruvejaktfartøyer. Den 9-sylindrede designen, som har tre sylinderbanker, har veivakslene roterende i motsatt retning. Eksosledningen på 20 ° legges til 60 ° mellom bankene, noe som gir avfyringshendelser for tilstøtende sylindere i samme bredd 80 ° fra hverandre. Interlacing -avfyringshendelser over alle tre sylinderbankene fører fremdeles til en jevnt summende eksosnote, og ladetennelse oppstår hver 40 ° vevakselomdreining med påfølgende reduksjon av torsjonsvibrasjon.

Selv om motoren var sylinderportet og ikke krevde ventiler , hadde hver bank en kamaksel , drevet med veivakselhastighet. Dette ble utelukkende brukt til å drive drivstoffinnsprøytningspumpene, hver sylinder hadde sin egen injektor og pumpe, drevet av sin egen kamlapp.

Bruker

Sjøtjeneste

Det Deltisk drevne Hunt-klassen Mine motforanstaltninger fartøyet HMS Ledbury

Utviklingen begynte i 1947, og den første Deltic-modellen var D18-11B, produsert i 1950. Den ble designet for å produsere 2500  hk (1900  kW ) ved 2000 o / min for en 15-minutters vurdering; den kontinuerlige effekten er 1.875 hk (1398 kW) ved 1700 o / min, basert på en 1000-timers overhaling eller utskiftningstid. I januar 1952 var seks motorer tilgjengelige, nok til full utvikling og utholdenhetstester. En fanget tysk E-Boat S212 ble valgt da den ble drevet av Mercedes-Benz diesler med omtrent samme effekt som den 18- sylindrede Deltics. Da to av de tre Mercedes-Benz- motorene ble byttet ut, ble kompaktiteten til Napier-motorene grafisk illustrert-de var halvparten så store som de originale motorene og omtrent en femtedel av vekten.

Deltic -dieselmotorer ble vellykkede og ble et vanlig kraftverk i små og raske marinefartøyer. The Royal Navy brukte dem først i mørk klassen Missiltorpedobåt. Deretter ble de brukt i en rekke andre mindre angrepsfartøyer. Siden den i stor grad var av aluminiumskonstruksjon, tillot deres lave magnetiske signatur bruk i minemottak, og Deltic ble valgt til å drive gruveveier i Ton -klassen . Deltic -motoren er fortsatt i bruk i Hunt -klassen . Disse versjonene er de-klassifisert for å redusere motorspenning.

Deltic Diesels tjenestegjorde i MTB -er og PT -båter bygget for andre marine. Spesielt bemerkelsesverdig var den norske Tjeld- eller Nasty -klassen , som også ble solgt til Tyskland, Hellas og den amerikanske marinen . Ekle klassebåter tjenestegjorde i Vietnamkrigen , hovedsakelig for skjulte operasjoner.

Mindre ni-sylindrede Deltic 9- motorer ble brukt som marinemotorer, særlig av minesveipere . De tonns klassen fartøyene ble drevet av et par av deltic 18s og anvendes en ytterligere Deltic 9 for kraftgenerering for deres magnetisk innflytelse sveip. Den Hunt klasse benyttet tre deltic 9s, to for fremdrift og igjen en for kraftgenerering, men denne gang med en hydraulisk pumpe integrert til kraft bow-motorer for lav hastighet manœuvring, inntil en renovering av BAE Systems , som flyter fra 2010 til 2018, erstattet Deltic med Caterpillar CAT C32 -motorer i de åtte gjenværende Royal Navy -fartøyene.

Jernbanebruk

Napier Deltic powered British Rail Class 55 D9009 Alycidon , ved National Railway Museum , York , Storbritannia

Napier Deltic -motor ved National Railway Museum , York , Storbritannia

"Deltic" -motorene ble brukt i to typer britisk jernbanelokomotiv: klassen 55– 1961 og den bygde klasse 23. 1961–62. Disse lokomotivene ble kjent som henholdsvis "Deltics" og "Baby Deltics".

Klasse 55 brukte to D18-25-serie II type V Deltic-motorer: mekanisk blåste 18-sylindrede motorer hver på 1.650 hk (1.230 kW) kontinuerlig ved 1500 o / min. Klasse 23 brukte en mindre kraftig ni-sylindret turboladet T9-29 Deltic på 1100 hk (820 kW).

Seks av de originale 22 "Deltiske" lokomotivene overlever, hvorav fire, på forskjellige tidspunkter siden 1996, har kommet tilbake for å jobbe på hovedbanen, og opererte både servicetog og chartertog. D9000 "Royal Scots Grey", klassens doyen, ble returnert til hovedlinjen som kunne brukes i 1996 og fortsatte å jobbe i Storbritannia i nesten tjue år. Etter feil på motorenheten ble dette lokomotivet for en tid utstyrt med en tidligere norsk Navy T18-37K-type, etter at forskjellige modifikasjoner var smart designet for å gjøre den nye enheten kompatibel.

Bruk av brannvesenet

New York City brannvesen brukte en Napier Deltic-motor for å drive sitt enestående "Super Pumper System". Dette var en tilhengermontert brannpumpe med stort volum med et separat anbud.

Pålitelighet i service

Selv om Deltic -motoren var vellykket innen marin- og jernbanebruk og veldig kraftig for sin størrelse og vekt, var den en svært belastet enhet som krever nøye vedlikehold. Dette førte til en politikk for enhetsbytte i stedet for reparasjon på stedet. Deltiske motorer ble lett fjernet etter sammenbrudd, og ble vanligvis sendt tilbake til produsenten for reparasjon, men etter at de første kontraktene gikk ut, opprettet både Royal Navy og British Railways egne verksteder for overhalinger.

Turbo-sammensatt Deltic

Turbo-sammensatte varianten "E.185" eller "Compound Deltic" ble planlagt, og en enkelt prototype ble bygget i 1956 og testet i 1957. Dette utnyttet Napiers erfaring med både " Nomaden " og dets økende engasjement med gassturbiner . Den brukte Deltic som gassgenerator inne i en gasturbin, med både en tolv-trinns aksial kompressor og en tretrinns gasturbin. I motsetning til Nomaden var denne turbinen ikke mekanisk koblet til veivakselen, men bare drev kompressoren. Man håpet at den ville produsere 6000 hestekrefter, med drivstofføkonomi og effekt-til-vekt-forhold "uten sidestykke". Prediksjoner av ingeniører nært forbundet med det var at veivstangen svikt ville være grensen på denne kraften, mislykkes på rundt 5300 hk. På test produserte den faktisk 5600 hk før den kastet en vevstang gjennom veivhuset akkurat som forutsagt. Sjøinteressen hadde avtatt i 1958 til fordel for den rene gassturbinen, til tross for det tyngre drivstofforbruket, og ingen videre utvikling ble utført.

Sammenlignbare motorer

• Junkers Jumo 223
• Zvezda M503
• Oppnår makt

Se også

• Deltic Preservation Society

Referanser

Videre lesning

Eksterne linker

• Deltiske tekniske detaljer .
• The Deltic Preservation Society .
• Hunt Class Deltic powered Mine Countermeasure Vessel.
• Deltic Animations 3D-animasjoner av stempelbevegelsen i Deltic-motoren.
• "Kraftenhet 406" .Ombygging av en av D9016 Gordon Highlanders motorer etter en brann i lyddemper i 1999