Silnik gwiazdowy: Czy wiesz, jaki to rodzaj silnika?
Silnik gwiazdowy to tłokowy silnik spalinowy z pojedynczym wałem korbowym, który ma cylindry ułożone w okręgu (w jednym lub kilku rzędach) prostopadłym do osi wału korbowego tak, aby wszystkie cylindry tworzyły ze sobą ten sam kąt.
Ten artykuł wyjaśni, jak działa silnik gwiazdowy, jego zastosowanie i krótką historię.
Treść
Zastosowanie silnika promieniowego
Silnik gwiazdowy musi mieć co najmniej trzy cylindry (w przeciwnym razie byłby to silnik typu bokser) i zwykle ma nieparzystą liczbę cylindrów w jednym rzędzie. Silnik gwiazdowy z cylindrami ułożonymi tylko w jednym rzędzie jest również silnikiem płaskim. Jeśli cylindry są rozmieszczone w wielu płaszczyznach, silnik gwiazdowy nazywany jest, w zależności od liczby rzędów, dwu-, trzy-, czterocylindrowym silnikiem gwiazdowym i tak dalej.
Ten typ silnika jest używany głównie w lotnictwie, ale w czasie II wojny światowej był również używany w czołgach. Jednak niektórzy szaleńcy zamontowali pod maską samochodu silnik gwiazdowy, dlatego o tym silniku napiszemy coś więcej.
Historia silnika gwiazdowego w pigułce
Duński inżynier Jacob Ellrhammer zbudował pierwszy silnik gwiazdowy w latach 1903-1904. Był to trzycylindrowy silnik gwiazdowy chłodzony powietrzem.
Silnik chłodzony powietrzem: Jakie są jego zalety i wady?
Większość silników gwiazdowych jest chłodzona powietrzem, ale do najbardziej udanych wczesnych silników gwiazdowych można zaliczyć 9-cylindrowe silniki chłodzone cieczą produkowane przez firmę Salmson Moteurs w latach 1908-1920.
Silnik chłodzony cieczą: Jak działa chłodzenie cieczą?
W latach 1909-1919 silnik gwiazdowy został przyćmiony przez jego bardzo podobnego krewnego, silnik rotacyjny. Różni się jednak od silnika gwiazdowego tym, że wał korbowy jest mocno przymocowany do konstrukcji samolotu. Jednocześnie skrzynia korbowa jest połączona ze śrubą napędową wraz z cylindrami i obraca się. Mówiąc najprościej, skrzynia korbowa, cylindry i śmigło obracają się, ale wał korbowy nie.
Podczas I wojny światowej silniki rotacyjne były masowo stosowane w alianckich samolotach. Większość niemieckich samolotów w tamtym czasie korzystała z 6-cylindrowych rzędowych silników chłodzonych wodą. Jednak w latach trzydziestych silnik gwiazdowy powrócił na scenę. Podczas II wojny światowej silniki gwiazdowe były używane głównie w samolotach amerykańskich, japońskich, włoskich i brytyjskich, ale pojawiły się także w samolotach niemieckich.
Silnik rotacyjny: Jakie są jego zalety?
Stany Zjednoczone Ameryki również masowo rozmieściły silniki gwiazdowe w czołgach, takich jak M3 Lee, M18 Hellcat, czołg lekki M2 i M4 Sherman. Podczas II wojny światowej zbudowano również największy morski silnik gwiazdowy, z 16 rzędami, 112 cylindrami i pojemnością skokową do 383 litrów.
Silnik promieniowy i jego budowa
Jak wspomniano powyżej, silnik gwiazdowy jest wyposażony w jeden wał korbowy, a jego cylindry są ułożone w okręgu (w jednym lub kilku rzędach) prostopadłym do osi wału korbowego, tak aby wszystkie cylindry tworzyły ze sobą ten sam kąt.
W silnikach gwiazdowych poszczególne cylindry, na których znajdują się oddzielne głowice, są przymocowane do bloku silnika i wyposażone w żebra chłodzące. Dzięki temu możliwe jest zapewnienie wystarczającego chłodzenia powietrzem elementów poddanych obciążeniom termicznym w silnikach promieniowych.
Blok silnika jest głównym korpusem nośnym silnika, składającym się z trzech części: tylnej, środkowej i przedniej. W środkowej części znajduje się mechanizm korbowy oraz mechanizm krzywkowy; w przedniej części bloku znajduje się reduktor. Tylna część zamyka blok silnika. Wszystkie pojedyncze zestawy cylindrów są przymocowane do bloku silnika, ale cały silnik jest również połączony z konstrukcją samolotu poprzez blok silnika.
Tłoki silnika: Jak działają?
Tłoki silnika gwiazdowego połączone są z wałem korbowym za pomocą korbowodów podobnie jak w konwencjonalnych tłokowych silnikach spalinowych. Jednak połączenie korbowodów z wałem korbowym to nie to samo. Jeden tłok jest połączony bezpośrednio przez główny korbowód, który ma wiszące ucho, do którego za pomocą sworzni mocowane są korbowody pozostałych tłoków.
W silniku gwiazdowym zastosowano Rozrząd zaworowy OHV. Krzywki zapewniają ruch zaworów, ale nie za pomocą wałka rozrządu, ale tarczy krzywkowej, która obraca się wraz z krzywkami wolniej iw przeciwnym kierunku niż wał korbowy. Tarcza krzywkowa ma również taką samą liczbę krzywek wlotowych i wylotowych.
Na przykład 5-cylindrowy silnik gwiazdowy ma tarczę krzywkową wyposażoną w dwie krzywki dolotowe i dwie krzywki wydechowe, która obraca się cztery razy wolniej niż wał korbowy. Wałek rozrządu napędzany jest za pomocą przekładni planetarnej napędzanej wałem korbowym. Podnośniki, pręty i wahacze zapewniają ruch między krzywką a zaworem.
Silnik czterosuwowy: Jak działa i jakie są jego zalety
Liczba cylindrów silnika gwiazdowego zależy od liczby cykli pracy silnika. W zdecydowanej większości stosuje się jednak cykl czterosuwowy. W przypadku czterosuwowego silnika gwiazdowego liczba cylindrów w każdym rzędzie musi być nieparzysta, aby wyszedł zapłon, który na przykład w silniku 5-cylindrowym jest rzędu 1-3-5- 2-4 i tak dalej. Jednak liczba cylindrów w jednym rzędzie może być nawet w przypadku dwusuwowych silników gwiazdowych.
Podstawowe wymagania dla silnika gwiazdowego:
- wysokie osiągi
- najniższa możliwa masa
- najmniejsze możliwe wymiary
- wysoka niezawodność
- długa żywotność
- najniższe możliwe zużycie paliwa
- zrównoważona i dopracowana praca
- prosta obsługa silnika
- rozsądna cena produkcji
Silnik gwiazdowy jest w przeważającej części budowany jako silnik benzynowy, ale może być również budowany jako diesel (diesel). Główne zalety dieslowskiego silnika gwiazdowego to mniejsze zużycie paliwa i mniejsze ryzyko zapłonu.