Поршневые двигатели

Со времен революционера-радикала Робеспьера известно, что самое эффективное средство от головной боли — гильотина. В этом духе действуют и механики радикалы: «Если механизм плох — будем ампутировать».

Пример двигателя без механизма — мотор немецкого инженера F. Stelzer’а. В нем остались только два поршня в цилиндре, работающие на одном штоке, и больше ничего! Нет шатунов, нет коленвала, нет даже клапанного механизма и самих клапанов, так как этот мотор работает по двухтактному циклу, что избавляет его как от механизма газораспределения, так и от его потерь. Механический КПД настолько высокий, что его практически нет, (стремится к 1 или 100%) так как практически отсутствуют механизмы! В качестве трансмиссии по краям рабочих поршней располагаются поршни насосов или обмотки линейных альтернаторов.

Энергия может передаваться гидросистемой на гидромоторы или от обмоток на электродвигатели в колесах. Просто и, как следствие, гениально! Остается только вопрос эффективности таких силовых передач. Прототип мотора рабочим объемом 1230 см имел массу всего 5 кг! Частота рабочих циклов доходила до
20,000 в мин! Лимитировалась она только работоспособностью колец и в принципе могла бы достигнуть 30,000!

Подобные моторы работают и в качестве газогенераторов для турбин в комбинированных силовых установках, например в некоторых танках.

Были проекты двигателей с вариантами кулисных механизмов. Индийский изобретатель Раджкаруна в 1963 году разработал оригинальный двигатель с пульсатором. Можно также отметить польский проект Богдана Жеро 1986 года.

Конечно, не все изобретатели отвергают кривошипный механизм, даже наоборот — некоторые пытаются его усовершенствовать. Инженер Сергей Баландин еще в 1935 году разработал, а позже и внедрил конструкцию бесшатунного двигателя, в котором устранил боковую нагрузку на поршни и их трение в цилиндрах. Сделано это механизмом, обеспечивающим строгую соосность и прямолинейность траектории поршней, зазор и постоянное наличие масляной пленки между поршнем и цилиндром. Поршни расположены по концам штоков (как в последствии в двигателе Stelzer), которые шарнирно связаны через промежуточное звено с кривошипом и направляются ползунами, скользящими по направляющим в картере. Был вариант без ползунов и направляющих. На экспериментальном авиационном двигателе потери на трение получились в 3—4 раза меньше, чем на серийных того же обьема.

Механический КПД доходил до 0,94 против 0,845 у серийного. Всего было исследовано три варианта бесшатунных механизмов, построено несколько прототипов авиационных моторов мощностью до 3500л. с.(!) с отличными результатами испытаний. Был спроектирован и готовился к производству 24-цилиндровый двигатель двойного действия небывалой мощности — 10,000
л. с.(!) и даже 2-тактный дизель мощностью 14,000 л. с.!

Разрабатывались и автомобильные варианты. В каждом прототипе проявлялись все новые преимущества бесшатунной схемы. Все построенные прототипы имели значительно меньшие габариты, значительно большую литровую мощность, меньшие удельный расход топлива и массу, увеличенный моторесурс по сравнению с аналогичными кривошипно-шатунными двигателями равной мощности. Мечта и сказка! Однако без happy-end.

Начинались 50-е годы, в авиации появились турбореактивные двигатели, давшие самолетам сверхзвуковые скорости и высоты, недоступные для «вентиляторов». Поршневые двигатели авиации стали не нужны. А как же автомобильные варианты?
Вспомним, где это было. Послевоенный Советский союз, авиационные заводы Министерства обороны, грифы и режимы секретности подписки и etc. Автор, Гений за семью печатями «почтовых ящиков», мог рассекретить свои разработки не ранее, чем через 20 лет…

Журнал «Motor news”