Бесплатная техническая библиотека

Роторный двигатель. История изобретения и производства

Справочник / История техники, технологии, предметов вокруг нас

 Комментарии к статье

Роторный двигатель внутреннего сгорания (ДВС) - тепловой двигатель, в котором главный подвижный рабочий элемент двигателя - ротор, совершает вращательное движение.

Двигатели должны давать на выходе вращательное движение главного вала. И именно этим роторные ДВС выгодно отличаются от наиболее распространенных сегодня поршневых ДВС, в которых главный подвижный рабочий элемент - поршень, совершает возвратно-поступательные движения. В роторных моторах, где главный рабочий элемент и так вращается, не требуется дополнительных механизмов для получения вращательного движения. А вот в поршневых моторах приходится применять громоздкие и сложные кривошипно-шатунные механизмы для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Схема работы роторного двигателя

Первый в мире серийный автомобиль с роторно-поршневым двигателем (РПД) вышел из ворот западногерманской компании NSU в 1964 году. Но еще за три года до этого события Минавтопром и Минобороны СССР поставили перед отраслевыми научно-исследовательскими институтами задачу создания отечественного РПД. И не только поставили, но и помогли подробными чертежами. Если быть окончательно точным, то документацией снабжали не министерства, а ГРУ. Поскольку у самого Ванкеля патенты не покупали - не принято было.

Первый работающий роторный двигатель был представлен в 1957 году на конференции Общества германских инженеров (VDI) Феликсом Ванкелем и Вальтером Фройде. Ванкель за свою жизнь перепробовал массу профессий: от ученика наборщика в издательстве научной литературы до младшего продавца, - но так и не удосужился получить высшее образование. В конце концов он остановился на изобретении механических устройств.

Изготовление роторных насосов и компрессоров перемежалось с тюремными отсидками: сначала за критику финансовых злоупотреблений нацистской региональной верхушки, а потом за сотрудничество с теми же нацистами (в годы Второй мировой войны Ванкель успешно решал вопросы уплотнителей для немецких торпед и авиадвигателей). Выйдя на свободу в 1946 году, изобретатель восстановил свою лабораторию в Лин дау, на берегу Боденского озера (ее уничтожили в 1945 году французские войска), и возобновил работы по двигателю.

Еще через пять лет Ванкелю удалось заинтересовать своим проектом немецкую компанию NSU. С каждым годом его двигатели работали все дольше и дольше: если в 1957 году один из прототипов наработал 2 часа и развил мощность в 21 л. с., то через год - 100 часов при мощности 29 л. с. Видимо, этих параметров оказалось достаточно, чтобы в мире началась "ванкелемания" - лицензии на двигатель приобретает сначала корпорация Curtiss-Wright, годом спустя Daimler-Benz, MAN, Friedrich Krupp и Mazda.

К началу 70-х купили лицензии практически все моторостроительные и автомобильные гиганты мира, включая Rolls-Royce, Porsche, Ford, GM и многие японские компании. Очевидные достоинства РПД перед традиционными поршневыми моторами (у него в несколько раз меньше движущихся деталей, его вес и размеры в 1,5?2 раза меньше, очень низок уровень вибраций и отличные динамические характеристики), казалось, сделают этот двигатель бестселлером.

После вышедшего в 1964 году NSU Spyder последовали легендарная модель NSU Ro 80 (в мире до сих пор существует множество клубов владельцев этих машин), Citroen M35 (1970), Mercedes C-111 (1969), Corvette XP (1973). Но единственным массовым производителем роторных автомобилей стала японская Mazda, выпускавшая с 1967 года порой по 23 новые модели с РПД. Роторные двигатели ставили на катера, снегоходы и легкие самолеты. Конец эйфории пришел в 1973 году, в разгар нефтяного кризиса. Тут-то и проявился основной недостаток роторных двигателей - неэкономичность. За исключением Mazda, все автопроизводители свернули роторные программы, а у японской компании продажи по Америке сократились со 104 960 проданных машин в 1973 году до 61 192 - в 1974 м.

Но именно в провальном 1974 году советское правительство создает на Волжском автозаводе специальное конструкторское бюро РПД (СКБ РПД) - социалистическая экономика непредсказуема. В Тольятти начались работы по строительству цехов для серийного производства "ванкелей". Поскольку ВАЗ изначально планировался как простой копировщик западных технологий (в частности, фиатовских), заводскими специалистами было принято решение воспроизводить двигатель Mazda, напрочь откинув все десятилетние наработки отечественных двигателестроительных институтов.

Советские чиновники довольно долго вели переговоры с Феликсом Ванкелем на предмет покупки лицензий, причем некоторые из них проходили прямо в Москве. Денег, правда, не нашли, и поэтому воспользоваться некоторыми фирменными технологиями не удалось. В 1976 году заработал первый волжский односекционный двигатель ВАЗ-311 мощностью 65 л. с., еще пять лет ушло на доводку конструкции, после чего была выпущена опытная партия в 50 штук роторных "единичек" ВАЗ-21018, мгновенно разошедшихся среди работников ВАЗа. Тут же выяснилось, что двигатель только внешне напоминал японский - сыпаться он стал очень даже по-советски.

Руководство завода было вынуждено за полгода заменить все двигатели на серийные поршневые, сократить наполовину штат СКБ РПД и приостановить строительство цехов. Спасение отечественного роторного двигателестроения пришло от спецслужб: их не очень интересовал расход топлива и ресурс двигателя, зато сильно - динамические характеристики. Тут же из двух двигателей ВАЗ-311 был сделан двухсекционный РПД мощностью 120 л. с., который стал устанавливаться на "спецединичку" - ВАЗ-21019. Именно этой модели, получившей неофициальное название "Аркан", мы обязаны бесчисленным количеством баек про милицейские "Запорожцы", догоняющие навороченные "Мерседесы", а многие стражи порядка - орденами и медалями. До 90-х годов внешне непритязательный "Аркан" действительно легко догонял все машины. Оживший на спецзаказах СКБ РПД стал делать двигатели для водного и автоспорта, где машины с роторными двигателями стали настолько часто завоевывать призовые места, что спортивные чиновники были вынуждены запретить применение РПД.

Не имеющий законченного технического образования, под конец жизни Феликс Ванкель достиг мирового признания в области двигателестроения и уплотнительной техники, завоевав массу наград и титулов. Его именем названы улицы и площади немецких городов (Felix-Wankel-Strasse, Felix-Wankel-Ring). Помимо двигателей, Ванкель разработал новую концепцию скоростных судов и самостоятельно построил несколько лодок. Самое интересное, что роторный двигатель, который сделал его миллионером и принес ему всемирную славу, Ванкель не любил, считая его "гадким утенком". Реальные работающие РПД были сделаны по так называемой "концепции KKM", предусматривающей планетарное вращение ротора и требующей введения внешних противовесов.

Немалую роль сыграл и тот факт, что эту схему предложил не Ванкель, а инженер NSU Вальтер Фройде. Сам же Ванкель до последних дней считал идеальной схему двигателя "с вращающимися поршнями без неравномерно вращающихся частей" (Drehkolbenmasine - DKM), концептуально гораздо более красивую, но технически сложную, требующую, в частности, установки свечей зажигания на вращающемся роторе. Тем не менее, роторные двигатели во всем мире связывают именно с именем Ванкеля, поскольку все, кто близко знал изобретателя, в один голос утверждают, что без неуемной энергии немецкого инженера мир так и не увидел бы этого удивительного устройства. Феликс Ванкель ушел из жизни в 1988 году.

Любопытна история с Mercedes 350 SL. Ванкель очень хотел иметь роторный Mercedes C-111. Но фирма Mercedes не пошла ему навстречу. Тогда изобретатель взял серийный 350 SL, выкинул оттуда "родной" двигатель и установил ротор от C-111, который был легче прежнего 8-цилиндрового на 60 кг, но развивал существенно большую мощность (320 л. с. при 6500 об./мин). В 1972 году, когда инженерный гений закончил работу над своим очередным чудом, он мог бы сидеть за рулем самого быстрого на тот момент "Мерседеса" SL-класса. Ирония заключалась в том, что водительские права Ванкель до конца жизни так и не получил.

Сердцем РПД является трехгранный выпуклый ротор, вращающийся внутри цилиндрической полости статора. Контур полости представляет собой епитрохоиду - кривую, которую без отрыва проходят вершины треугольного ротора. Подобно обычному бензиновому двигателю, в РПД реализован четырехтактный цикл, который осуществляется трижды в ходе полного поворота ротора.

Автор: С.Апресов

 Рекомендуем интересные статьи раздела История техники, технологии, предметов вокруг нас:

▪ Конвертер

▪ Аккумулятор

▪ Аэрозольный баллон

Смотрите другие статьи раздела История техники, технологии, предметов вокруг нас.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Случайная новость из Архива Оптический ускоритель нейронной сети 09.02.2021 Исследователи из Университета Джорджа Вашингтона (США) и Калифорнийского университета вместе со специалистами стартапа в области фотоники Optelligence LLC создали специальной оптический ускоритель сверточной нейронной сети. Это решение на основе фотоники, основанное на уникальных законах масштабирования в оптике. Неитерационная синхронизация процессора в сочетании с быстрой программируемостью и массовым параллелизмом позволяет системе оптического машинного обучения превосходить даже самые современные графические чипсеты более чем на порядок. И в дальнейшем новую систему можно еще оптимизировать. Существующее электронное оборудование для машинного обучения обрабатывает информацию последовательно. А новый оптический процессор использует оптику Фурье - концепцию частотной фильтрации, которая позволяет выполнять необходимые операции свертки нейронной сети, а также более простые поэлементные умножения с использованием технологии цифрового зеркала. Новый процессор может обрабатывать крупномасштабные матрицы за один временной шаг, что позволяет использовать новые векторы масштабирования для выполнения оптических сверток. А это уже имеет большой потенциал для развития машинного обучения. Прототип обрабатывает большие объемы информации - порядка петабайта в секунду, и поэтому открывает возможности для создания революционных фотонных машин будущего. Разработку можно применять в беспилотных автомобилях, сетях 5G, центрах обработки данных, биомедицинской диагностике, сфере безопасности данных и других.

Другие интересные новости:

▪ Испытан космоплан Dream Chaser

▪ Женщинам труднее бросить наркотики

▪ Робот-собака Spot приняла участие в военных учениях

▪ ДНК в липосомных шариках

▪ Cходство лиц увеличивает доверие между людьми одного пола

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Афоризмы знаменитых людей. Подборка статей

▪ статья Рубакин Николай Александрович. Знаменитые афоризмы

▪ статья Спят ли рыбы? Подробный ответ

▪ статья Машинист, помощник машиниста тепловоза. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Генераторы и формирователи импульсов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Несложное зарядное устройство на ТС-200. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025