С началом эры авиации быстро стало ясно, что большинство имевшихся на тот момент двигателей не подходят для использования в силовых установках самолетов. Ряд инженеров и конструкторов работали над созданием лёгких и мощных двигателей, которые идеально подходили для установки на самолеты. Некоторые из этих конструкций, такие как, например, Antoinette, стали основой для многих последующих двигателей, но были и такие авиамоторы, которые не пошли дальше стадии прототипа и после периода испытаний были быстро заброшены. Создателем одного из забытых авиамоторов был лондонец Чарльз (Карл) Дайсснер (Charles [Carl] Deissner), который дал своему двигателю название Paradox (парадокс).
Deissner Paradox представлял собой четырехцилиндровый четырехтактный ротативный двигатель с воздушным охлаждением. В этом контексте термин «ротативный» относится к радиальным двигателям, в которых картер и цилиндры вращаются вокруг коленчатого вала. Ротативный двигатель не следует путать с двигателем Ванкеля, который использует ротор, вращающийся в неподвижном картере, для получения мощности. У большинства ротативных авиационных двигателей коленчатый вал был прикреплен к планеру, в то время как воздушный винт был прикреплен к картеру и вращался вместе с ним. Однако Paradox не был похож на другие ротативные двигатели.
В то время как картер «парадокса» вращался так же, как и картер любого другого ротативного двигателя, внутри него коленчатый вал вращался с в два раза большей скоростью и в том же направлении. Внутренние детали двигателя удерживались в своем положении при помощи эксцентриковых шестерен, установленных на коленчатом валу и входящих в зацепление с расположенными внутри картера зубчатыми венцами. Ход коленчатого вала составлял одну четверть хода поршня. Траектория эксцентриковой шестерни также составляла четверть хода поршня. Относительные перемещения картера и коленчатого вала позволяли использовать полный ход и обеспечивали функционирование уникального двигателя Paradox.
Самый простой способ визуализации работы двигателя Paradox – это рассмотреть поршень в верхней части цилиндра, когда цилиндр находится в положении «12 часов». В данной ситуации коленчатый вал и его привод находятся в верхней мертвой точке. Когда двигатель поворачивается на 180 градусов, поставив цилиндр в положение «6 часов», коленчатый вал поворачивается на 360 градусов. Коленчатый вал снова находится в верхней мертвой точке, но поскольку цилиндр теперь находится в нижней части двигателя, теперь поршень находится в нижней части цилиндра. Когда двигатель повернется еще на 180 градусов, цилиндр вернется в положение «12 часов», а коленчатый вал, повернувшись на 360 градусов, снова окажется в верхней мертвой точке, возвращая поршень в верхнюю часть цилиндра.
Коленчатый вал совершал два поворота, разнесенных друг от друга на 180 градусов, и каждый поворот обслуживал пару цилиндров. Цилиндры каждой пары были разнесены друг от друга на 180 градусов, а две пары цилиндров – на 90 градусов друг от друга. Неразъемный бесшарнирный шатун обслуживал каждую пару цилиндров, и когда один поршень находился в верхней части цилиндра, поршень в противоположном цилиндре находился в нижней части цилиндра. Чарльз Дайсснер заявил, что поскольку шатун не имел шарнирного сочленения, двигатели типа Paradox могли быть изготовлены с относительно длинными ходами поршней и достигать высоких степеней сжатия.
Планировалось изготовить три варианта двигателя Paradox, отличавшихся друг от друга развиваемой мощностью: 30 л.с. (22 кВт), 70 л.с. (52 кВт) и 100 л.с.). Однако, похоже, на самом деле были построены только 30-сильный и 70-сильный двигатели. Хотя оба двигателя имели четыре цилиндра и одинаковое расположение вращающегося и эксцентрикового коленчатых валов, каждый двигатель обладал рядом уникальных особенностей.
30-сильный мотор Paradox представлял собой демонстрационный двигатель, установленный в металлической раме. В двигателе использовался цилиндр с L-образной головкой и боковыми клапанами. Одиночные впускной и выпускной клапаны располагались на передней стороне цилиндра. Каждый клапан приводился в действие толкателем, на который в свою очередь воздействовал крупный уравновешенный качающийся рычаг. Часть качающегося рычага вращалась с распределительном валу, который проходил через ось зубчатого венца. Кулачок на одной стороне шестерни контролировал впуск, а кулачок на другой стороне – выпуск. Шестерня приводилась в движение передачей со скрещивающимися осями, установленной на неподвижном валу, который не вращался вместе с двигателем.
продольное сечение 30-сильного двигателя Paradox. На чертеже можно увидеть клапаны, расположенные на передних частях цилиндров с L-образной головкой. Под клапанами расположены толкатели, приводимые в действие уравновешенным качающимся рычагом. Качающийся рычаг приводился в движение коротким распределительным валом, выступающим с каждой стороны шестерни. Шестерня вращалась, когда ее зубья входили в зацепление с шестерней, закрепленной на неподвижном валу в передней части двигателя
Впускной воздух подавался через карбюратор, расположенный в передней части двигателя. Затем воздушно-топливная смесь проходила через картер, где она нагревалась, и поступала в отдельные коллекторы для каждого цилиндра. Выхлопные газы отводились из каждого цилиндра через коллектор, проходили по трубопроводу через картер и выпускались через переднюю часть вала воздушного винта, который был прикреплен к картеру.
Магнето приводилось в движение передачей со скрещивающимися осями, расположенной в задней части двигателя. Магнето зажигало по одной свече зажигания, установленной в каждом цилиндре. Однако, по-видимому, двигатель мог иметь по две свечи зажигания на цилиндр. Шарикоподшипники использовались в конструкции всего двигателя. 30-сильный (22 кВт) двигатель Paradox имел диаметр цилиндра 2,76 дюйма (70 мм) и ход поршня 7,17 дюйма (182 мм). Рабочий объем двигателя составлял 171 кубический дюйм (2,8 л). Свою мощность двигатель развивал при частоте вращения 1200 об/мин. Увеличение оборотов двигателя до 1400 об/мин привело к увеличению мощности до 40 л.с. (30 кВт).
30-сильный двигатель Paradox в комплекте с воздушным винтом. Обратите внимание на магнето с приводом от передачи со скрещивающимися осями, уравновешенный качающийся рычаг и L-образные головки цилиндров
В двигателе Paradox мощностью 70 л.с. (52 кВт) также использовались боковые клапаны, но с Т-образной головкой и с клапанами, расположенными на противоположных сторонах цилиндра. Клапаны приводились в действие таким же методом, который использовался в 30-сильном двигателе, но теперь толкатель и качающийся рычаг располагались с каждой стороны цилиндра. На одной схеме показаны клапаны на передней и задней сторонах цилиндра, а не на левой и правой сторонах. Скорее всего, это было сделано в иллюстративных целях, чтобы показать, как работают системы забора воздуха и выпуска отработавших газов. Впускной воздух подавался в переднюю часть двигателя, проходил через картер (где он нагревался) и проходил через неподвижный вал в задней части двигателя. Здесь он проходил через карбюратор, и воздушно-топливная смесь поступала обратно к коллекторам, расположенным в задней части двигателя; эти коллекторы вели к каждому цилиндру. 70-сильный двигатель Paradox имел диаметр цилиндра 4,0 дюйма (102 мм) и ход поршня 7,0 дюйма (178 мм). Рабочий объем двигателя составлял 352 кубических дюйма (5,8 л). Свою максимальную мощность двигатель развивал при частоте вращения 1400 об/мин; при снижении частоты вращения 1200 об/мин мощность снижалась до 60 л.с. (45 кВт). Масса 70-сильного двигателя Paradox составляла 220 фунтов (100 кг).
схематическое изображение систем забора воздуха и выпуска отработавших газов двигателя Paradox мощностью 70 л.с. (52 кВт). Для наглядности клапаны показаны на передней и задней частях цилиндра с Т-образной головкой, а не на его боковых сторонах. Обратите внимание на смещенный коленчатый вал
К концу 1910 года был выполнен запуск 30-сильного двигателя Paradox. Двигатель работал как с воздушным винтом Eta диаметром 7 футов 6 дюймов (2,3 м), так и без него. Некоторые из отмеченных преимуществ двигателя заключались в том, что можно было использовать стандартное смазочное масло, в то время как другим ротативным двигателям требовалось касторовое масло. Также сообщалось, что двигатель Paradox имеет хороший удельный расход топлива, но никаких подробностей не приводится. В начале 1911 года во время тестового запуска 30-сильный двигатель вышел из строя, в результате чего был разрушен пропеллер и поврежден двигатель. В феврале авиамотор был отремонтирован, а к марту 1911 года должно было быть завершено изготовление 70-сильного двигателя. Однако никакой дополнительной информации о каком-либо двигателе Paradox обнаружено не было.
Чарльз (Карл) Дайсснер стоит рядом с 30-сильным двигателем Paradox во время пробного запуска этого авиамотора. Размещенный вокруг двигателя каркас позволял проводить подобные демонстрации, и во время установки на самолет (чего, вероятно, никогда не было) в нем не было необходимости. Обратите внимание на карбюратор, расположенный в передней части двигателя
Двигатели Paradox, возможно, и позволили добиться некоторых улучшений в расходе масла, который всегда был довольно высоким при использовании стандартных ротативных двигателей, но другие его уникальные особенности не давали никаких ощутимых преимуществ по сравнению с более популярными двигателями, имевшими традиционную для ротативных двигателей компоновку. Ротативные двигатели продолжали широко использоваться вплоть до окончания Первой Мировой войны. К этому времени ограничения, присущие обычным радиальным двигателям, были преодолены, и они превзошли по мощности ротативные авиамоторы.
сделанный в 1910 году рекламный плакат, демонстрирующий многочисленные преимущества двигателя Paradox перед другими ротативными двигателями. Хотя на плакате изображен 30-сильный двигатель, цена указана за двигатель мощностью 70 л.с. (52 кВт), которая в марте 1911 года была увеличена до 460 фунтов стерлингов (www.aviationancestry.co.uk)
Источники:
- “The Paradox Rotary Engine” Flight (19 November 1910)
- The Art of Aviation by Robert W. A. Brewer (2nd edition, 1911)
- http://www.aviationancestry.co.uk/?companies/&companyName=C.Deissner
источник: https://oldmachinepress.com/2016/08/05/deissner-paradox-rotary-aircraft-engine/
