Дизельный двигатель Fairbanks Morse 38 8-1/8
Fairbanks -Morse 38 8-1/8 дизельный двигатель двухтактного — оппозитного типа . [ 1 ] Он был разработан в 1930-х годах и по устройству аналогичен современной серии авиационных дизелей немецких бомбардировщиков . [ 2 ] Двигатель широко использовался на дизель-электрических подводных лодках США в 1940-х и 1950-х годах в качестве резервного источника питания на большинстве атомных подводных лодок США , а также в других морских приложениях, стационарных электростанциях и, кратко, в локомотивах. Слегка модифицированная версия, 38ND 8-1/8, продолжает служить на Los Angeles , Seawolf и Ohio класса атомных подводных лодках ВМС США . Модель 38 8-1/8 находится в непрерывном производстве с момента ее разработки в 1938 году и в настоящее время производится потомком Fairbanks-Morse , компанией FMDefense, в Белойте, штат Висконсин .
Технические характеристики
[ редактировать ]
38 двигателей 8-1/8 представляют собой рядные дизельные двигатели , в которых сгорание происходит между двумя противоположными поршнями внутри одной гильзы цилиндра. Двигатель имеет диаметр цилиндра 8-1/8 дюйма (206,4 мм), ход поршня 10 дюймов (254,0 мм) и высоту цилиндра 38 дюймов (970 мм). Блок двигателя имеет конструкцию сухого блока. [ 1 ] Они производятся с четырьмя или двенадцатью цилиндрами, в зависимости от применения.
Вертикальная сила передается от противоположных поршней хоботного типа на верхний или нижний коленчатый вал . Два коленчатых вала соединены вместе вертикальным приводным валом. Поршни снимаются либо снятием верхнего коленвала и снятием сверху, либо снятием через дверцы доступа к нижнему картеру. [ 1 ]
Нижний коленчатый вал расположен на 12 градусов раньше верхнего коленчатого вала, чтобы вытеснять выхлопные газы до поступления продувочного воздуха. Свежий воздух очищает цилиндры от остатков выхлопных газов до того, как выпускные отверстия будут закрыты поднимающимся нижним поршнем. [ 3 ]
Поскольку этот двигатель имеет двухтактную конструкцию с оппозитными поршнями, в отличие от большинства четырехтактных двигателей он не имеет ни головки блока цилиндров, ни механических клапанов: отверстия в гильзах цилиндров обеспечивают подачу воздуха и выхлопных газов. Два распределительных вала двигателя обеспечивают синхронизацию двух ТНВД на цилиндр. Портирование позволяет выводить выхлопные газы и забирать продувочный воздух за счет положительного давления в воздушной камере. Всасываемый воздух подается нагнетателем Рутса с приводом от двигателя или турбонагнетателем . [ 4 ]
Приложения
[ редактировать ]Северная Америка
[ редактировать ]
Исторически оппозитно-поршневой двигатель использовался на дизель-электрических подводных лодках США времен Второй мировой войны и 1950-х годов. [ 5 ] Среди сохранившихся дизель-электрических подводных лодок с этими двигателями — USS Pampanito , USS Blueback , USS Ling и USS Torsk . Этот двигатель также использовался на надводных кораблях, особенно на дизель-электрических ледоколах класса Wind и в эскортных Edsall эсминцах класса . [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] Когда инновационные, но неисправные двигатели « Тан класса » 1950-х годов оказались неработоспособными, их заменили двигателями Фэрбенкса-Морса времен Второй мировой войны, которые оставались стандартными для дизельных подводных лодок США до начала 1960-х годов. Варианты 38 8-1/8 и других двигателей Фэрбенкса-Морса обеспечивали (и продолжают обеспечивать) резервное питание на атомных подводных лодках США , введенных в эксплуатацию в 1990-е годы. [ 11 ] Кроме того, некоторые суда ледокольного класса канадской береговой охраны использовали оппозитные поршневые двигатели Fairbanks Morse при работе в дизель-электрическом/газотурбинно-электрическом режиме. Бывший CCGS Норман Маклеод Роджерс , закончивший службу под чилийским флагом как Contraalmirante Oscar Viel Toro, является одним из таких примеров. [ 12 ]
Текущий [ когда? ] Морские применения оппозитно-поршневых двигателей включают использование в качестве главных двигательных установок и сервисных генераторов. USCG Hamilton На катерах класса используется двигатель 38 8-1/8 в схеме CODOG , где дизельный двигатель обеспечивает крейсерскую тягу, а газовая турбина обеспечивает тягу там, где требуются высокие скорости.
Двигатель Фэрбенкса с оппозитным поршнем Морзе также используется в качестве двигателя стационарного генератора, как в основном, так и в резервном режиме. [ 13 ]
Железнодорожная служба
[ редактировать ]с оппозитным поршнем В течение 1940-х и 1950-х годов компания Fairbanks-Morse пыталась продавать свою линейку дизель-электрических локомотивов , причем вся их послевоенная линейка использовала 38 8-1/8 в той или иной форме. Они добились хороших успехов с первыми переключаемыми локомотивами . [ 14 ] но у 38D 8-1/8 возникли проблемы в основной эксплуатации, которых не было на военно-морской службе. Первоначально сконфигурированный для локомотивов, построенных в Эри в 1945 году, двигатель работал при среднем эффективном тормозном давлении 95,2 фунта на квадратный дюйм, в отличие от номинала 85 фунтов на квадратный дюйм для двигателей ВМФ и выше, чем у двигателей конкурирующих локомотивов. [ 15 ] Подводные лодки давали двигателям доступ к прохладному воздуху на уровне моря, но на западных железных дорогах, таких как Union Pacific , двигатели работали с большими нагрузками на большой высоте, при высокой температуре и низкой влажности, и часто из-за отходящего тепла от ведущих локомотивов. . [ 15 ] Локомотивы имели системы охлаждения замкнутого цикла, а подводные лодки черпали охлаждающую воду из моря. Поскольку выпускное отверстие располагалось рядом с нижними поршнями, двигатели подвергались чрезмерным температурам в нижних поршнях, что приводило к выходу поршня из строя, что могло привести к повреждению гильзы цилиндра и возможному взрыву картера. [ 15 ] FM немедленно попыталась решить эту проблему, но прошло семь-восемь лет, прежде чем был разработан поршень, способный выдержать эксплуатацию на железных дорогах. [ 15 ] Замена единого силового узла (гильзы цилиндра и двух его поршней) потребовала перемещения локомотива под кран и снятия (а затем и переустановки) люка в крыше локомотива, верхнего картера, верхних крышек , верхних шатунных крышек и верхнего коленчатого вала, что сделало операция гораздо более трудоемкая и ресурсоёмкая, чем замена силового агрегата на других типах двигателей. [ 15 ] Фэрбенкс-Морс узнал, что в цехах, где обслуживалось несколько типов локомотивов, где бригадиру приходилось ремонтировать как можно больше локомотивов, ремонт двигателей OP, требующих обширной разборки, часто откладывался в пользу других типов локомотивов, которые можно было переоборудовать. быстрее. [ 15 ]
Фэрбенкс-Морс покинул рынок локомотивов в 1963 году. [ 16 ] На рынке локомотивов в конечном итоге доминировала продукция подразделения GM Electro-Motive Division , American Locomotive Company и General Electric .
Советский Союз
[ редактировать ]Двигатель 38 8-1/8 был реконструирован в СССР и использовался в качестве основного двигателя железнодорожных локомотивов. Первый советский серийный тепловоз ТЭ3 был оснащен двигателем 2Д100 мощностью 1470 кВт (2000 л.с.) , прямым потомком морского двигателя 38 8-1/8. ТЭ3 производился в больших количествах (до 7600 единиц) и зарекомендовал себя как надежный магистральный грузовой локомотив. Позже этот двигатель эволюционировал в турбированный 10Д100 мощностью 2200 кВт (3000 л.с.). Он использовался в качестве силовой установки для последующих локомотивов серий 2ТЭ10Л, 2ТЭ10М, 2ТЭ10У. К сожалению, двигатель 10Д100 прославился высокой отказностью и низкой эксплуатационной готовностью. В настоящее время многие локомотивы ТЭ10 остаются в эксплуатации в России, Украине, Белоруссии, Латвии и Казахстане. Однако во время программ восстановления их часто модернизируют на более современные и экономичные 4-тактные двигатели.
Вариант 13Д100 использовался в качестве генераторной установки на дизель-электрических «Добрыня Никитич» типа ледоколах и их модификациях.
События
[ редактировать ]Модель 38 8-1/8 была усовершенствована с целью повышения топливной эффективности и снижения выбросов. В 1990-х годах компания Fairbanks-Morse применила свою технологию «Enviro Design» для работы двигателя с оппозитным поршнем в качестве двигателя с двойным дизельным двигателем и природным газом . Эта система впрыскивает небольшое «пилотное» количество дизельного топлива, чтобы способствовать сгоранию природного газа в камере сгорания, и контролируется компьютеризированной электроникой. [ 17 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Фридман, Норман (1995). Подводные лодки США до 1945 года: иллюстрированная история конструкции . Аннаполис, Мэриленд : Военно-морской институт США . п. 263. ИСБН 1-55750-263-3 .
- ^ Дизели главных силовых установок подводных лодок . Департамент ВМФ, НАВПЕРС. 1946 год.
- ^ «Двигатель с оппозитным поршнем, модель 38D-8-1/8 компании Fairbanks-Morse» . Американское общество энтузиастов буксиров. Архивировано из оригинала 21 февраля 2013 года . Проверено 1 апреля 2012 г.
- ^ Пинкпанк, Джерри А. (1973). Руководство для второго дизельного корректировщика . Книги Кальмбаха. п. 323. LCCN 66-22894 .
- ^ Сильверстоун, Пол Х (1966). Военные корабли США Второй мировой войны . Даблдэй и компания. стр. 167–170, 176, 378.
- ^ Боевые корабли Джейн времен Второй мировой войны . Crescent Books (Рэндом Хаус). 1998. С. 287, 288, 290, 308 . ISBN 0517-67963-9 .
- ^ Гардинер, Роберт (1995). Конвея «Все боевые корабли мира, 1947–1995» . Аннаполис, Мэриленд : Издательство Военно-морского института . п. 603. ИСБН 1-55750-132-7 .
- ^ «Норман МакЛеод Роджерс». Мир судоходства и Судостроитель . 3841. 163 . Январь 1970 года.
- ^ Стейгерс, Дж. А. (2002). «Демонстрация использования рыбьего жира в качестве топлива в большом стационарном двигателе».
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Алдаг-младший, Роберт (март 1987 г.). «FM вопреки всему. Часть 1: Как Фэрбенкс Морс попал в локомотивный бизнес». Поезда . Издательская компания Калмбах.
- ^ Jump up to: а б с д и ж Алдаг-младший, Роберт (апрель 1987 г.). «FM вопреки всему, часть 2: Триумф мастера поездов, провал торговца скоростью, парадокс OP». Поезда . Издательская компания Калмбах.
- ^ Pinkepank (73), страницы 323-324.
- ^ «Энвиро-Дизайн | Двигатель Фэрбенкса Морзе» . Двигатель Фэрбенкса Морзе . Проверено 16 апреля 2012 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Официальный сайт Морса в Фэрбенксе
- «Тепловоз Фэрбенкс-Морс 38D8» . ПСРМ Тепловозы . Проверено 25 октября 2014 г.