В конце 1920-х годов Дезире Жозеф Дешам (Désiré Joseph Deschamps) выдвинул идею инвертированного двухтактного высокооборотного дизельного авиационного двигателя. Дешам иммигрировал в Соединенные Штаты из Бельгии, где работал в компании Minerva. Согласно ряду источников Дезире Жозеф Дешам принял участие в разработке первого авиационного двигателя Minerva, который также был первым авиационным двигателем с золотниковыми клапанами Найта (двухгильзовыми).
Работая в Сент-Луисе, штат Миссури, Дешам начал разработку инвертированного рядного шестицилиндрового дизельного авиационного двигателя с жидкостным охлаждением. Уникальность этого дизельного двигателя, описанного в патенте США №2064196, заключалась в использовании поворотного золотникового клапана. По своей сути этот поворотный клапан представлял собой цилиндрическую трубку, которая проходила по всей длине двигателя ниже (инвертированный двигатель) камеры сгорания. Всасываемый воздух проходил через трубку, которая вращалась с частотой, которая составляла половину частоты вращения коленчатого вала. При вращении трубки отверстие в ней совмещалось с отверстием в цилиндре, позволяя свежему воздуху вытеснять выхлопные газы из цилиндра и обеспечивать подачу воздуха для следующего цикла сгорания. Выпускные отверстия располагались вокруг стенки цилиндра и закрывались/открывались поршнем.
поворотный золотниковый клапан, описанный в патенте США № 2064196. Слева поперечное сечение цилиндра с поворотным клапаном внизу (инвертированный двигатель) и подачей в камеру сгорания. Справа — вид сбоку поворотного клапана для двух цилиндров, показывающий различные отверстия в клапане
Судя по всему, двигатель с поворотными клапанами так и не был создан. Было принято более традиционное расположение клапанов, в котором для впуска использовались не поворотные клапаны, а тарельчатые клапаны. Двухцилиндровый испытательный двигатель был изготовлен и протестирован в начале 1930-х годов. Испытательный двигатель при частоте вращения вала развивал мощность 174 л.с. (130 кВт). Данный двухцилиндровый испытательный двигатель был создан для отработки технических решений 12-цилиндрового инвертированного двигателя Дешама и имел такие же диаметр цилиндра, ход поршня и общую конфигурацию, что и будущий более крупный двигатель.
Deschamps V 3050 представлял собой 12-цилиндровый инвертированный дизельный авиационный двигатель полностью алюминиевой конструкции. Двигатель был изготовлен компанией Lambert Engine and Machine Company, Молин, штат Иллинойс, в 1934 году. С целью минимизации площади поперечного сечения двигателя развал блоков цилиндров составлял 30 градусов. При диаметре цилиндра 6,0 дюйма (152 мм) и ходе поршня 9,0 дюйма (229 мм) общий рабочий объем двигателя составлял 3053 кубических дюймов (50,0 л). Безредукторный двигатель жидкостного охлаждения на взлете развивал мощность 1200 л.с. (895 кВт) при частоте вращения вала двигателя 1600 оборотов в минуту и 950 л.с. (708 кВт) на крейсерском режиме при 1500 оборотах в минуту. Расход топлива составил 0,41 фунта/л.с.×ч (249 г/кВт×ч). На момент изготовления это был один из самых больших и мощных дизельных авиационных двигателей в мире.
Степень сжатия двигателя Deschamps V 3050 составляла 16 к 1, и воздух подавался в цилиндры двумя нагнетателями GE с шестеренчатым приводом. Роторы центробежных нагнетателей вращались с частотой в 13,5 раз превышавшей частоту вращения коленчатого вала (21600 об/мин), и обеспечивали подачу воздуха под давлением 12 фунтов на квадратный дюйм (0,83 бар; 82,5 КПа). Для продувки цилиндров в двухтактном цикле требовалось давление 8 восемь фунтов на квадратный дюйм (0,55 бар; 55,2 Кпа), оставляя четыре фунта на квадратный дюйм (0,27 бар; 27,6 Кпа) для наддува. Небольшая часть воздуха, поступающего в нагнетатели, отбиралась из картера, чтобы обеспечить достаточную вентиляцию и сжечь любые пары топлива. Мощность, которую двигатель развивал на уровне моря, можно было поддерживать на высоте 10000 футов (3048 м).
вид сзади на дизельный двигатель Deschamps V 3050. Обратите внимание на два нагнетателя GE, установленные в его задней части. Свечи предпускового подогрева также видны на правой стороне блока цилиндров
Каждый ряд цилиндров имел впускной коллектор, расположенный внутри развала блоков цилиндров. Сжатый воздух поступал в каждый цилиндр через два тарельчатых клапана, приводимых в действие одновременно верхним распределительным валом, который в свою очередь приводился в действие коленчатым валом.
В стенке цилиндра было расположено кольцо из 12 выпускных отверстий, которое подвергалось воздействию поршня. Для предотвращения чрезмерного расхода масла и образования дыма в стенке цилиндра чуть ниже каждого из 12 выпускных отверстий была выточена небольшая горизонтальная канавка. Канавки в гильзе цилиндра совпадали с кольцевой канавкой в стенке корпуса цилиндра. Кольцевые канавки всех 12 цилиндров были соединены с вакуумным насосом, откачивавшим масло из поршней. Количество масла, удаляемого из поршней, регулировалось величиной пониженного давления.
Нагнетатели и распределительные валы приводились в движение от коленчатого вала через отдельные вертикальные валы с коническими зубчатыми передачами. Демпфер крутильных колебаний типа Lanchester был установлен на задней части коленчатого вала для защиты зубчатых передач. Демпфер был объединен с муфтой ограничения крутящего момента, которая на мгновение проскальзывала при резких изменениях крутящего момента.
12-цилиндровый инвертированный рядный дизельный двигатель жидкостного охлаждения Deschamps V 3050, 1934 год
Каждый блок цилиндров имел независимые впускные, выпускные патрубки, патрубки подачи масла и жидкости охлаждения двигателя, а также топливные форсунки. Теоретически каждый блок цилиндров мог работать независимо от другого, имея только общий коленчатый вал. При частоте вращения вала 1600 оборотов в минуту масло циркулировало под давлением 80-100 фунтов на квадратный дюйм (5,5-6,9 бар; 552-689 КПа), а циркуляция охлаждающей жидкости составляла 230 галлонов в минуту (871 л/мин).
Топливо впрыскивалось непосредственно в каждый цилиндр через две топливные форсунки, разработанные Дешамом (патент США 2020302) и работавшие при давлении 3500 фунтов на квадратный дюйм (241,3 бар; 24,1 МПа). Две форсунки на цилиндр поочередно подавали топливо в цилиндр, каждая из которых запускала каждый второй такт сжатия. При работе на низких оборотах одна форсунка отключалась, что, по сути, делало двигатель четырехтактным. Это обеспечивало плавную работу двигателя и прогревание цилиндров для мгновенного увеличения мощности. Для каждого блока цилиндров использовался один топливный насос, который подавал топливо под давлением 15 фунтов на квадратный дюйм (1,0 бар; 103 КПа) с максимальным расходом 150 галлонов в час (9,4 л/мин).
Двигатель запускался с помощью компрессора, нагнетаемого до давления 850 фунтов на квадратный дюйм (58,6 бар; 5,86 МПа). Для запуска двигателя в холодную погоду в правом блоке цилиндров были предусмотрены свечи предпускового подогрева, а впускные клапаны левого блока цилиндров оставались открытыми при отключении подачи топлива. Для использования двигателя на дирижаблях могла быть установлена реверсивная передача. Двигатель Deschamps V 3050 имел ширину 26,5 дюймов (0,67 м), высоту 49,5 дюймов (1,26 м) и длину 99 дюймов (2,52 м). Масса двигателя со всей вспомогательной аппаратурой составляла весил 2400 фунтов (1089 кг), что давало удельную мощность 2,0 фунта на л.с. (1,2 кг/кВт).
поперечное сечение дизельного двигателя Deschamps V 3050 со свечой предпускового подогрева, детали которой показаны в левом нижнем углу
После изготовления двигателя средство на его испытания не осталось. В июне 1934 года Дезире Жозеф Дешам посетил лабораторию силовых установок авиационного корпуса армии США, но, похоже, никаких дальнейших испытаний двигателя не проводилось. Дешам продолжил работать в различных авиастроительных компаниях, попутно запатентовав ряд топливных форсунок и насосов. Как это не покажется странным, но дизельный двигатель Deschamps V 3050 сохранился и находится на хранении в учреждении Гарбера (Garber Facility) Национального музея авиации и космонавтики в Силвер-Хилл, штат Мэриленд.
дизельный двигатель Deschamps V 3050 в хранилище Национального музея авиации и космонавтики в Силвер-Хилл, штат Мэриленд. Снимок Фреда ван дер Хорста (Fred van der Horst) предоставлен Историческим обществом авиационных двигателей
Источники:
- Aircraft Diesels by Paul H. Wilkinson (1940)
- Aerosphere 1939 by Glenn Angle (1940)
- Diesel Aviation Engines by Paul H. Wilkinson (1942)
- Jane’s All the World’s Aircraft 1934 by C. G. Grey (1934)
- “A 1,200 H.P. Diesel Engine.” Flight. May 24, 1934
- “Internal Combustion Engine” U.S. Patent 2,064,196 by Desire J. Deschamps (1930) pdf
источник: https://oldmachinepress.com/2012/09/21/deschamps-v-3050-diesel-aircraft-engine/
перевод впервые опубликован – https://vk.com/@710541705-aviacionnyi-dizelnyi-dvigatel-deschamps-v-3050-ssha
