Дизельный дирижабельный двигатель Daimler-Benz DB 602 (LOF-6). Германия

Примерно в 1930 году в компании Daimler-Benz [1] был разработан двигатель F-2, предназначенный для использования на летательных аппаратах тяжелее воздуха. F-2 представлял собой 12-цилиндовый V-образный рядный двигатель с углом развала блоков цилиндров 60 градусов, системой наддува воздуха, отдельными цилиндрами и верхним распределительным валом. Двигатель имел диаметр цилиндра 165 мм и ход поршня 210 мм. Полный рабочий объем двигателя F-2 составлял 53,88 литров, а степень сжатия составляла 6,0 к 1. При частоте вращения вала двигателя 1500 оборотов в минуту двигатель развивал мощность 800 л.с. (597 кВт) и при 1700 оборотах в минуту 1000 л.с. (746 кВт). Двигатель, имевший массу около 782 кг, мог быть как в безредукторном варианте, так и в варианте, оснащенном редуктором. Однако маловероятно, что Daimler-Benz F-2 был установлен на каком-либо самолете, но он использовался на нескольких скоростных катерах.

В начале 1930-х годов компания Daimler-Benz использовала F-2 для разработки дизельного двигателя для дирижаблей. Этот дизельный двигатель получил обозначение OF-2 (O означает Ölmotor или двигатель, работающий на тяжёлом моторном топливе) и сохранил базовую конфигурацию F-2: рядный 12 цилиндровый авиамотор с V-образным расположением блоков цилиндров. Отдельные цилиндры монтировались на картере, изготовленном из магниевого сплава «электрон». Каждый цилиндр оснащен четырьмя клапанами, которые приводились в действие двумя верхними распределительными валами. OF-2 имел такой же диаметр цилиндра, ход поршня и рабочий объем, что и F-2, но степень сжатия OF-2 была увеличена до 15 к 1.

Топливо впрыскивалось в цилиндры под давлением 9,17 МПа с помощью двух шестиплунжерных топливных насосов высокого давления (ТНВД) производства компании Bosch. Топливо впрыскивалось в камеру предварительного сгорания, расположенную между четырьмя клапанами в головке блока цилиндров. Данная конструкция использовалась в автомобильных дизелях Mercedes-Benz. Источники расходятся во мнениях относительно передаточного числа, и вполне возможно, что разработчиками было предложено более одного передаточного отношения. Перечисленные в источниках коэффициенты включают 0,83, 0,67 и 0,58.

Двигатель Daimler-Benz OF-2 имел нормальную мощность 700 л.с. (522 кВт) при 1675 оборотах в минуту, максимальную мощность 750 л.с. (559 кВт) при 1720 об/мин и в течение очень коротких периодов времени был способен развивать 800 л.с. (597 кВт) при 1790 оборотах в минуту. Расход топлива при нормальной мощности составлял 0,238 кг на кВт×ч. Двигатель имел следующие размеры: длину 1,88 метра, ширину 0,98 метра и высоту 1,08 метра. Масса двигателя OF-2 составляла 935 кг.

В 1932 году двигатель OF-2 прошел сертификационные испытания. В то время в Германии разрабатывались дирижабли последнего поколения: LZ 129 Hindenburg и LZ 130 Graf Zeppelin II. Эти дирижабли были крупнее, чем все созданные ранее, и четыре двигателя типа OF-2 не смогли бы обеспечить достаточную мощность ни для одного из этих воздушных кораблей. В результате в 1933 году компания Daimler-Benz начала разработку нового двигателя для дирижаблей. Новому двигателю в компании Daimler-Benz было дано внутрифирменное обозначение LOF-6, но в Имперском министерстве авиации (Reichsluftfahrtministerium – RLM) авиамотору было присвоено обозначение DB 602.

дизельный двигатель Daimler-Benz OF-2 был очень похож на бензиновый двигатель F-2 с искровым зажиганием. Обратите внимание на двойные верхние распределительные валы, расположенные над отдельными цилиндрами и заключенные в корпус из сплава «электрон». Это была одна из особенностей дизельного двигателя OF-2, которая не была включена в конструкцию LOF-6

Разработанный Артуром Бергером (Arthur Berger), двигатель Daimler-Benz DB 602 был создан на базе опыта, полученного при изготовлении и испытаниях авиамотора OF-2, но это был совершенно новый двигатель. Самым простым способом создания более мощного двигателя на основе конструкции OF-2 было добавление двух дополнительных цилиндров к каждому блоку цилиндров, что сделало DB 602 V-образным 16-цилиндровым рядным двигателем. Два блока по восемь цилиндров были расположены с углом развала блоков цилиндров 50 градусов. Угол 50 градусов был выбран вместо угла 45 градусов, обычно используемого для V-образных 16-цилиндровых рядных двигателей. Это обеспечило двигателю DB 602 неравномерный порядок работы цилиндров, что помогло избежать периодических вибраций.

Отдельные стальные цилиндры были смонтированы на картере из алюминиевого сплава. Примерно треть цилиндра находилась над картером, а оставшиеся две трети выступали внутрь картера. Такая компоновка позволяла устранить боковое перемещение цилиндров и уменьшить вибрации. Конструктивно картер состоял из двух частей, горизонтально разделенных через плоскость коленчатого вала. Нижняя часть картера получила оребрение для увеличения жесткости конструкции и улучшения охлаждения моторного масла.

первоначально называвшийся LOF-6, дизельный двигатель Daimler-Benz DB 602 представлял собой крупный 16-цилиндровый дизельный двигатель, предназначенный для оснащения новейших немецких дирижаблей. Обратите внимание на эмблемы в виде трехлучевых звезд на передних крышках клапанов. Редуктор воздушного винта имел конические планетарные передачи

Единственный распределительный вал располагался в V-образной части двигателя. Распределительный вал на каждый цилиндр имел по два подъема кулачка на впуске и на выпуске. Один набор подъемов кулачка предназначался для нормальной эксплуатации, а второй для эксплуатации в режим реверса. Продольное перемещение распределительного вала для включения и выключения реверса управлялось пневматической системой. Отдельные толкатели для впускного и выпускного клапанов располагались на распределительном валу и воздействовали на сдвоенные клапанные коромысла, которые приводили в действие клапаны. Каждый цилиндр имел два впускных и два выпускных клапана. Четыре ТНВД компании Bosch располагались в задней части двигателя и были соединены с распределительным валом. Каждый ТНВД подавал топливо под давлением 11,03 МПа в четыре цилиндра. Топливо впрыскивалось в центр камеры предварительного сгорания, которая располагалась между четырьмя клапанами. На медленном холостом ходу (всего до 300 оборотов в минуту) подача топлива в один блок цилиндров отключалась.

на данном снимке двигателя DB 602 показаны расположенные в его задней части четыре топливных насоса высокого давления производства компании Bosch. Также можно увидеть отдельные крышки клапанов для каждого цилиндра

Двигатель DB 602 не имел наддува и был оснащен редуктором воздушного винта с передаточным числом 0,50, в котором использовались конические планетарные передачи. В двигателе использовались вилочно-внутренние шатуны, которые вращались на роликовых подшипниках, установленных на коленчатом вале. В распределительном валу также использовались роликовые подшипники, но коленчатый вал поддерживался подшипниками скольжения. Два водяных насоса приводились в действие поперечным валом, расположенным в задней части двигателя. Каждый насос подавал охлаждающую воду в отдельный блок цилиндров. Степень сжатия двигателя составляла 16,0 к 1, и запуск двигателя осуществлялся сжатым воздухом.

DB 602 имел диаметр цилиндра 175 мм и ход поршня 230 мм, что было больше, чем у OF-2. Общий рабочий объем двигателя DB 602 составлял 88,51 литров. Максимальная непрерывная мощность, развиваемая двигателем, составляла 900 л.с. (671 кВт) при 1480 оборотах в минуту, а в течение пяти минут при 1650 оборотах в минуту двигатель мог выдавать 1320 л.с. (984 кВт). Двигатель DB 602имел следующие размеры: длину 2,69 метра, ширину 1,02 метра и высоту 1,35 метра. Масса двигателя составляла 2000 кг. Расход топлива при крейсерской мощности составлял 0,225 кг на кВт×ч.

Разработка DB 602 продвигалась успешно, и он прошел два испытания на непрерывность работы в течение 150 часов. Испытания показали, что двигатель может работать в течение длительного времени при мощности 900 л.с. (671 кВт). На каждом из дирижаблей были установлены по четыре двигателя – как на LZ 129 Hindenburg, так и на LZ 130 Graf Zeppelin II. Каждый двигатель приводил в действие двухступенчатый компрессор. Каждый компрессор наполнял 50-литровый баллон воздухом до давления 5,9 МПа; данный баллон использовался для запуска двигателя и управления распределительным валом при работе двигателя в реверсном режиме.

Планы по созданию системы рекуперации водяного пара, которая использовала бы выхлопные газы двигателей, так и не были реализованы, потому что дирижабли использовали водород вместо более дорогого гелия. В системе рекуперации пар конденсировался бы в воду, а собранная вода использовалась бы в качестве балласта для поддержания массы дирижабля и обеспечения удержания гелия. Без такой системы дорогостоящий гелий пришлось бы выбрасывать, чтобы компенсировать постоянное по мере расхода дизельного топлива снижение массы дирижабля. Поскольку Соединенные Штаты не желали поставлять гелий недружественным государствам, немецкие дирижабли использовали легкодоступный недорогой и летучий водород. Дирижабль LZ 129 Hindenburg был выведен из сборочного цеха 4 марта 1936 года, а дирижабль LZ 130 Graf Zeppelin II – 14 сентября 1938 года.

Двигатели на дирижабле LZ 129 Hindenburg были оснащены толкающими воздушными винтами. В апреле 1936 года двигатели DB 602 дирижабля Hindenburg во время его первого коммерческого пассажирского рейса в Рио-де-Жанейро, Бразилия, столкнулись с некоторыми механическими неполадками. После возвращения дирижабля в Германию двигатели были отремонтированы, и с ними больше никаких проблем не возникало. 6 мая 1937 года дирижабль Hindenburg трагически погиб при посадке в Лейкхерсте, штат Нью-Джерси.

злополучный дирижабль LZ 129 Hindenburg в полете, 1936 год. Силовая установка дирижабля состояла из четырех дизельных двигателей DB 602, размещенных в отдельных гондолах и вращавших толкающие винты. Обратите внимание на олимпийские кольца, нарисованные на дирижабле в честь летних игр, которые в том году проходили в Берлине

Когда произошла катастрофа, дирижабль Graf Zeppelin II находился на стадии изготовления. В конструкцию строившегося дирижабля были внесены изменения, которые включали установку двигателей DB 602 с тянущими пропеллерами. Неспособность Германии получать гелий, начало Второй Мировой войны и конец эры воздухоплавания означали, что дирижабль Graf Zeppelin II не будет использоваться для коммерческих перевозок. В апреле 1940 года дирижабль был разобран.

Двигатель DB 602 зарекомендовал себя как выдающаяся и надежная силовая установка. Однако его возможности навсегда будут омрачены катастрофой дирижабля LZ 129 Hindenburg. Два двигателя DB 602 сохранились и в настоящее время выставлены на всеобщее обозрение. Первый из них находится в экспозиции Музея Цеппелина во Фридрихсхафене, Германия, а второй – в Музее авиации и космонавтики в Ле-Бурже, Франция. Хотя двигатель DB 602 был выпущен в малом количестве и не имел широкого распространения, он послужил основой для создания судовых двигателей Mercedes-Benz 500-й серии, которые во время Второй Мировой войны устанавливались на различных быстроходных ударных катерах (Schnellboot).

дизельный двигатель DB 602 (вид спереди) в экспозиции музея авиации и космонавтики, Ле-Бурже, Франция. Над двигателем расположены патрубки для выпуска охлаждающей воды. В развале блоков цилиндров находится впускной коллектор, и видны трубчатые толкатели клапанов передних цилиндров. Обратите внимание на оребрение на нижней половине картера (снимок Стивена Шэкленда [Stephen Shakland] с flickr.com)

дизельный двигатель DB 602 (вид сзади) в экспозиции музея Цеппелина во Фридрихсхафене, Германия. Водяной насос с каждой стороны двигателя снабжал охлаждающей водой каждый блок цилиндров (снимок Сталкохера [Stahlkocher] с Wikimedia Commons)

Источники:

• Aircraft Diesels by Paul H Wilkinson (1940)
• Aerosphere 1939 by Glenn D. Angle (1940)
• Diesel Engines by B. J. von Bongart (1938)
• High Speed Diesel Engines by Arthur W. Judge (1941)
• Diesel Aviation Engines by Paul H Wilkinson (1942)
• “The Hindenburg’s New Diesels” Flight (26 March 1936)
• “The L.Z.129’s Power Units” Flight (2 January 1936)
• https://en.wikipedia.org/wiki/LZ_129_Hindenburg
• https://en.wikipedia.org/wiki/LZ_130_Graf_Zeppelin_II

источник: https://oldmachinepress.com/2017/02/20/daimler-benz-db-602-v-16-diesel-airship-engine/

перевод впервые опубликован – https://vk.com/@710541705-dizelnyi-dirizhabelnyi-dvigatel-daimler-benz-db-602-lof-6