U-подібний двигун

Анімація роботи U-подібного двигуна

U-поді́бний двигу́н (англ. U engine) — конфігурація поршневого двигуна внутрішнього згоряння, що конструктивно містить два рядних двигуни, колінчасті вали яких кінематично зв'язані ланцюговою або зубчастою передачею.

Такий тип двигуна використовувався набагато рідше, ніж схожі за конструкцією V-подібні двигуни, проте у період 1915—1987 років було розроблено декілька видів U-подібних двигунів для використання в літаках, перегонових авто, локомотивах, бронетехніці та суднобудуванні.

Конструктивні особливості

Основною перевагою компонування U-подібного двигуна — це сумісність за комплектуючими деталями з рядним двигуном, на базі якого він створений, що суттєво зменшувало затрати на його проектування та виготовлення. Крім того, якщо два колінчасті вали обертаються у протилежних напрямках, гіроскопічний ефект обертових компонентів обох блоків циліндрів взаємно компенсується.

Однак V-подібний двигун, зазвичай, є компактнішим і легшим, ніж U-подібний двигун (частково через відсутність другого колінчастого вала), через що V-подібним двигунам віддавали перевагу набагато частіше, ніж U-подібним.

Історична довідка

Бензинові двигуни

Авіаційний двигун «Bugatti U-16»
Мотоцикл «Ariel Square Four» з двигуном «square four»

Перший U-подібний двигун, який був виготовлений у 1915—1916 рр. — це авіаційний двигун «Bugatti U-16[en]», який мав 16 циліндрів і робочий об'єм 24,3 л[1]. Приблизно 40 таких двигунів були виготовлені на заводі компанії «Дузенберг» у США під час Першої світової війни[2]. Невелика кількість двигунів на базі конструкції «Bugatti U» також була виготовлена після війни компанією «Breguet Aviation» у Франції[3].

У 1927 році на перегоновому автомобілі для Гран-Прі марки «Fiat 806» був встановлений U-подібний дванадцятициліндровий двигун, об'ємом 1,5 літра[4]. Цей двигун, що отримав назву «Тип 406», використовував нагнітач і мав єдиний встановлений посередині впускний розподільний вал, який працював із впускними клапанами, розташованими на внутрішньому боці кожного з блоків циліндрів[5]. Два окремі розподільні вали працювали на випускних клапанах (по одному на кожен блок циліндрів). Під час тестів агрегат розвивав потужність у 187 к.с. при 8500 об/хв при максимальному розгоні[4]. Автомобіль «Fiat 806» брав участь лише в одній гонці, на 50 км (31 миль) Гран-прі Мілана 4 вересня 1927 року (не слід плутати з 500-кілометровим 1927 року Гран-прі Італії, що відбувся того ж дня). У змаганнях переміг «Fiat 806», однак команда «Fiat» тоді припинила брати участь у перегонах на Гран-прі, а 806-та модель більше участі у змаганнях не брала[6][7].

У мотоциклі «Ariel Square Four[en]» у 1931—1959 роках використовувався чотирициліндровий двигун (його також називають «square four» — «квадратова четвірка»). Двигун був компактним та мав вузьку фронтальну ділянку, як і однорядний його близнюк об'ємом 500 см³, проте задня пара циліндрів цього двигуна з повітряним охолодженням була схильна до перегріву.

На мотоциклі «Suzuki RG500[en]» у 1985—1987 рр. та декількох суміжних моделях гоночних мотоциклів використовувався чотирициліндровий U-подібний двигун з водяним охолодженням. Хоча певні успіхи у перегонах були досягнуті, дорожні мотоцикли з такими двигунами широкого збуту не отримали і розробки у цьому напрямі поступово припинились на користь звичайного рядного чотирициліндрового двигуна.

Дизельні двигуни

U-подібний дизельний двигун «General Motors 6046»

У 1930-х роках швейцарська компаніяSulzer Brothers Ltd.[en] розпочала виробництво U-подібного дванадцятициліндрового двигуна серії «LD» для використання у залізничних локомотивах. Серія LD була замінена серією LDA на перехідний період від дизельної до електричної тяги, що тривав понад 50 років. Двокартерний двигун «Sulzer 12LDA» склав основу британських локомотивів, побудованих у 1960-х роках, серед яких понад 700 використовувались у локомотивах «Peak Locomotive Company» (British Rail Class 45[en]) та локомотивах 47 класу (British Rail Class 47[en])[8]. Двигун «Sulzer LDA» мав менше зубчасте колесо на центральному вихідному валу, ніж два зубчасті колеса, встановлені на кінцях колінчастих валів. Це обумовило те, що вихідний вал обертався приблизно з частотою 1000 об/хв, тоді як колінчасті вали мали частоту обертання приблизно 750 об/хв. Метою такої передачі було дозволити використовувати менший і легший електричний генератор, коли двигун використовувався у дизель-електричному локомотиві.

На танках «M4 Sherman» у модифікації M4A2 встановлювались U-подібні дизельні двигуни «General Motors 6046» потужністю 375 к. с. при 2100 об/хв. Всього було вироблено 10 968 «Шерманів» мод. M4A2 на базі двигунів GM 6046, які виготовлялись на основі спарених шестициліндрових дизельних двигунів серії «Detroit Diesel Series 71»[9]. Після Другої світової війни декілька моделей танків Радянського Союзу оснащувались 16-циліндровими та 18-циліндровими двигунами, які були спроектовані на основі двигуна «General Motors 6046» методом зворотної розробки. Ці радянські двигуни вироблялись підприємством «ПО Русский дизель» (тепер ЗАТ "ПО «Дизель-Энерго») і мають позначення ДПН23/2Х30 та ДРПН23/2Х30[10][11]. Сучасними версіями цих двигунів оснащуються силові суднові і корабельні установки та дизель-генератори[12].

Див. також

Примітки

  1. ↑ L'Ebé Bugatti, 1966, 'The Bugatti Story', Editions de la Table Ronde & L'Action Automobile, first British edition 1967, Len Ortzen (translator) and Souvenir Press Ltd, London, pps 70-72, p162
  2. ↑ Bugatti Model 100 Racer. Museum.eaa.org. 21 серпня 1947. Архів оригіналу за 21 грудня 2011. Процитовано 6 грудня 2011. [Архівовано 2012-05-28 у Wayback Machine.]
  3. ↑ Bugatti License Aircraft Engines. the Bugatti revue. Архів оригіналу за 2 жовтня 2018. Процитовано 6 грудня 2011.
  4. ↑ а б Ludvigsen, Karl (2005). The V12 Engine. Sparkford, Yeovil: Haynes Publishing. с. 70–73. ISBN 978-1-84425-004-2.
  5. ↑ US 1711882, Guido Fornaca, "Internal-Combustion Engine", published 7 May, 1929 
  6. ↑ Book Review: Fiat en Grand Prix, 1920-1930. www.velocetoday.com. Архів оригіналу за 11 листопада 2019. Процитовано 11 листопада 2019.
  7. ↑ Fiat 806 GP (1927). www.motor-car.net (брит.). Архів оригіналу за 11 листопада 2019. Процитовано 11 листопада 2019.
  8. ↑ The Sulzer engine in diesel traction: A potted and incomplete history, 1912 – 1990. Архів оригіналу за 2 жовтня 2018. Процитовано 12 січня 2020.
  9. ↑ Ware, P., 2012, 'Sherman Tank 1941 onwards (all M4 variants); Owner's Workshop Manual', Haynes Publishing, Yeovil, Somerset, BA227JJ, ISBN 978-0-85733-101-4
  10. ↑ Дизели типа ДПН23/2Х30 и ДРПН23/2Х30. Архів оригіналу за 12 січня 2020. Процитовано 12 січня 2020.
  11. ↑ Was the M4 Sherman really that bad? A Soviet perspective. www.knowledgeglue.com. 21 серпня 2016. Архів оригіналу за 11 листопада 2019. Процитовано 11 листопада 2019.
  12. ↑ ЗАО "ПО «Дизель-Энерго» [Архівовано 8 січня 2018 у Wayback Machine.] // FLOTPROM (рос.)

Посилання

Вікісховище має мультимедійні дані за темою: U-подібний двигун