Động cơ đốt trong hướng trục U.G. Macomber (Mỹ)

4
Đồ án động cơ đốt trong hướng trục do G.I. Không ai quan tâm đến Xương nhỏ và vẫn ở dạng một bộ bản vẽ. Tuy nhiên, ý tưởng đã không bị mất. Chẳng mấy chốc, các dự án tương tự đã xuất hiện và hóa ra lại thành công hơn. Vào cuối thập kỷ đầu tiên của thế kỷ trước, kỹ sư người Mỹ W.G. bắt đầu nghiên cứu về động cơ hướng trục. Macomber. Nhờ thiết kế thành công và lòng nhiệt thành của người tạo ra nó, động cơ hướng trục mới thậm chí còn được sản xuất hàng loạt và sử dụng thực tế.

Walter Glenn Macomber đã quan tâm đến kỹ thuật từ khi còn nhỏ. Ví dụ, ở tuổi 14, anh đã lắp ráp một động cơ hơi nước đơn giản từ những vật liệu phế liệu, tuy nhiên, động cơ này đã phát triển công suất đủ cao cho một sản phẩm tự chế. Sau đó, Macomber đề xuất một số phát minh khác phù hợp để sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Vào cuối thập kỷ đầu tiên của thế kỷ XNUMX, nhà phát minh bắt đầu tạo ra động cơ đốt trong hướng trục. Macomber nhìn thấy tình hình trong lĩnh vực chế tạo động cơ và dường như muốn tham gia vào việc phát triển các thiết kế động cơ.

Động cơ đốt trong hướng trục U.G. Macomber (Mỹ)
Sơ đồ chung của động cơ Macomber


Năm 1909, U.G. Macomber đã chuẩn bị một bộ bản vẽ và chuẩn bị cấp bằng sáng chế cho phát minh của mình. Ngoài ra, ông còn thành lập công ty riêng của mình, trong tương lai sẽ sản xuất động cơ mới. Các xưởng của Công ty Động cơ quay Macomber được đặt tại Los Angeles. Nó đã được lên kế hoạch để làm chủ việc lắp ráp động cơ mới và trong tương lai sẽ ký kết hợp đồng cung cấp các sản phẩm đó cho các nhà sản xuất ô tô hoặc hàng không yêu thích.

Theo một số nguồn tin, đơn xin cấp bằng sáng chế đầu tiên được Macomber nộp vào năm 1909. Tuy nhiên, hầu hết các tài liệu về chủ đề này liên quan đến các tài liệu gần đây hơn. Ví dụ, một trong những đơn đăng ký được nộp vào tháng 1911 năm 1912 và dẫn đến việc cấp bằng sáng chế vào tháng 1916 năm XNUMX. Ngoài ra, một phiên bản cải tiến của động cơ hướng trục đã được cấp bằng sáng chế vào năm XNUMX. Vì vậy, U.G. Macomber chăm chút cho những phát minh của mình, liên tục nộp đơn xin cấp bằng sáng chế cho các phiên bản cải tiến của động cơ mới.

Mặc dù nhiều bộ phận khác nhau đã được thêm vào hoặc thay đổi, nhưng động cơ hướng trục của Macomber nhìn chung có kiến ​​trúc tương tự nhau. Nhiều thành phần khác nhau đã được cải tiến, nhưng cách bố trí, số lượng xi-lanh, phương pháp điều khiển công suất, v.v. vẫn vậy. Nhà phát minh đề xuất sử dụng khối bảy xi lanh làm mát bằng không khí. Động cơ được chế tạo theo thiết kế hướng trục với khối xi lanh quay. Macomber tin rằng hệ thống như vậy sẽ cải thiện khả năng làm mát xi lanh do luồng không khí liên tục mà không cần sử dụng thêm quạt.



Bản vẽ từ bằng sáng chế năm 1912 Hình ảnh Theoldmotor.com


Thiết kế của động cơ hướng trục Macomber thường được chia thành hai phần chính: cacte với cơ cấu máy giặt và khối xi lanh. Ngoài ra, động cơ còn có một số bộ phận khác được gắn vào các bộ phận chính. Do một số đề xuất ban đầu, tác giả của dự án đã cố gắng giảm đáng kể kích thước của động cơ so với các động cơ khác vào thời điểm đó.

Động cơ hướng trục Macomber được trang bị bảy xi-lanh nằm trong một khối, song song với trục. Để làm mát tốt hơn, các cánh tản nhiệt được cung cấp trên bề mặt bên ngoài của hình trụ. Những "bộ tản nhiệt" như vậy và sự quay liên tục của khối xi lanh được cho là sẽ mang lại khả năng làm mát ở mức chấp nhận được. Các pít-tông có thanh kết nối bản lề được đặt bên trong xi-lanh. Việc sử dụng bản lề gắn liền với hệ thống điều chỉnh công suất động cơ ban đầu bằng cách thay đổi tổng thể tích và thể tích làm việc của xi lanh, cũng như tỷ số nén.

Hệ thống nạp và xả được đặt trên đầu xi-lanh. Để đơn giản hóa thiết kế của họ, Macomber đề xuất sử dụng trục động cơ rỗng để cung cấp hỗn hợp nhiên liệu-không khí. Các xi lanh được nối với trục bằng các ống để phân phối hỗn hợp. Khí thải được tạo ra thông qua các đường ống dẫn vào không gian xung quanh. Phiên bản đầu tiên của động cơ không có ống xả chung.


Quảng cáo động cơ Model A


Việc mở luân phiên các van nạp và xả phải được thực hiện bằng một cơ chế đặc biệt. Các van lò xo được gắn vào đầu xi lanh, phía trên chúng có một cánh tay đòn đung đưa. Một cam có hình dạng phức tạp được cung cấp trên trục, trong quá trình quay, cam này có nhiệm vụ nâng hoặc hạ đầu gần nhất của cánh tay đòn van. Khi nhấn cần gạt, van nạp được rút lại và khi nâng lên, van xả được rút lại.

Sử dụng các thanh kết nối, các piston của xi lanh được kết nối với cơ cấu vòng đệm. Phần chính của cái sau là một tấm mặt có hình dạng phức tạp. Một vòng đỡ có ổ trục cho bánh đà có chốt cho các thanh kết nối được gắn vào bản lề nằm trên trục dọc của động cơ. Trong khi động cơ đang chạy, các thanh kết nối phải quay và bơm bánh đà. Do một số bộ phận được gắn chặt nên không chỉ bánh đà mà cả khối xi lanh cũng quay.

Chuyển động tịnh tiến của piston được chuyển thành chuyển động quay của trục chính theo nguyên lý hoạt động của cơ cấu “tấm mặt-thanh”. Tuy nhiên, trong trường hợp này, bánh đà quay được nối cứng với trục không phải là bánh đà mà là khối xi lanh. Vì vậy, vai trò của tấm mặt trong động cơ Macomber thực sự do các xi-lanh đảm nhiệm. Tuy nhiên, như thực tế đã chỉ ra, kiến ​​trúc động cơ như vậy không có tác động nghiêm trọng đến hiệu suất của nó.

Điều đáng quan tâm nhất là hệ thống điều chỉnh công suất và các thông số động cơ khác. Người ta cho rằng động cơ mới sẽ có thể hoạt động trong một phạm vi tốc độ, công suất và mô-men xoắn nhất định. Với mục đích này, một cơ chế thay đổi thể tích của hình trụ đã được đưa vào thiết kế của nó. Đáng chú ý là những chi tiết như vậy không có trong bản vẽ trong bằng sáng chế năm 1916. Có lẽ người ta đã quyết định từ bỏ các cơ chế đặc biệt do sự xuất hiện của các hộp số tiên tiến hơn.

Trên khung động cơ chính hoặc giá đỡ động cơ của ô tô/máy bay, người ta đề xuất chỉ lắp cố định vỏ cơ cấu máy giặt và hệ thống thay đổi thể tích của xi lanh. Khối xi lanh được kết nối với khối sau. Nếu cần, người lái hoặc phi công phải di chuyển một đòn bẩy đặc biệt. Trong trường hợp này, hai bộ truyền động bánh răng (trong một số phiên bản của dự án - một) phải được ghép lại với nhau hoặc di chuyển ra khỏi khối xi lanh và bánh đà của cơ cấu vòng đệm. Do đó, có thể thay đổi thể tích làm việc của xi lanh, tỷ số nén của hỗn hợp và các thông số khác. Khi các xi lanh và bánh đà được tách ra, công suất động cơ giảm xuống và khi chúng được đưa lại gần nhau thì công suất tăng lên.


Máy bay của C. Walsh đang bay, tháng 1911 năm XNUMX. Ảnh của Cynthiashidesertblog.blogspot.ru


Dựa trên các bản vẽ được gửi cùng với đơn xin cấp bằng sáng chế, động cơ hướng trục Macomber Model A đã được chế tạo. Động cơ này được đề xuất sử dụng cho ô tô và máy bay. Cần lưu ý rằng động cơ được đề xuất chủ yếu thú vị với vai trò là nhà máy điện cho máy bay. Nó có trọng lượng tương đối nhẹ và kích thước nhỏ với công suất khá cao. Trong một số trường hợp nhất định, động cơ Macomber có thể trở thành một giải pháp thay thế khả thi cho động cơ quay hình ngôi sao thời đó.

Tài liệu quảng cáo bán động cơ Model A cho biết nó tạo ra công suất lên tới 50-60 mã lực. ở tốc độ 800-1400 vòng/phút. Bảy xi-lanh của động cơ có đường kính trong là 4,25 inch. Hành trình piston tối đa là 4,25 inch. Nếu cần thiết, cái sau có thể được thay đổi. Sự đơn giản cực kỳ của cơ cấu van xi lanh, sự vắng mặt của các bộ phận chuyển động trong hệ thống cung cấp dầu bôi trơn và các tính năng thiết kế khác đã được ghi nhận. Kích thước và trọng lượng nhỏ cũng được coi là một lợi thế. Đường kính động cơ tối đa là 19 inch (48,25 cm), chiều dài là 34 inch (86,36 cm) và trọng lượng khi trang bị thêm không vượt quá 250 pound (113,4 kg). Để chứa cánh quạt, có một trục 6 inch (15,24 cm).

Công ty Động cơ quay Macomber đã lên kế hoạch lắp ráp động cơ mới theo đơn đặt hàng. Giá của một bộ là 2 nghìn đô la. Khi đặt mua động cơ, người mua phải trả XNUMX/XNUMX giá hợp đồng. Số tiền còn lại được chuyển cho nhà sản xuất sau khi đơn hàng được gửi.

Khối lượng sản xuất động cơ Model A vẫn chưa được biết. Theo nhiều nguồn khác nhau, không quá vài chục món đồ như vậy được thu thập. Được biết, ít nhất một động cơ tương tự đã được sử dụng trong ngành hàng không. Vào tháng 1911 năm XNUMX, nhà tiên phong hàng không người Mỹ Charles Walsh đã cất cánh chiếc máy bay tiếp theo của mình, được trang bị động cơ Macomber. Các trường hợp khác sử dụng động cơ như vậy trong thực tế vẫn chưa được biết.

Năm 1914 W.G. Macomber bắt đầu quảng bá thiết kế động cơ của mình trong ngành công nghiệp ô tô. Ngay từ năm 1915, chiếc ô tô đầu tiên có động cơ hướng trục đã xuất hiện. Nguyên mẫu có cách bố trí cổ điển dành cho ô tô thời đó với khoang động cơ tương đối dài và ghế nằm phía trên trục sau. Đồng thời, thiết kế đặc biệt của động cơ giúp giảm đáng kể kích thước mui xe và tạo cho nó một hình dạng đặc trưng.


Chiếc ô tô đầu tiên sử dụng động cơ Macomber, 1915. Ảnh của Cynthiashidesertblog.blogspot.ru


Sau đó, Công ty Động cơ quay Macomber đã phát triển và cung cấp cho người mua tiềm năng một số tùy chọn cho xe có động cơ hướng trục. Cải tiến hơn nữa về thiết kế động cơ giúp cải thiện hiệu suất mà không cần tăng kích thước đáng chú ý. Hơn nữa, thậm chí có thể giảm kích thước của động cơ. Vì vậy, vào năm 1916, một chiếc ô tô có khoang động cơ nhỏ khác thường đã được đề xuất. Trong khi vẫn duy trì các đường nét truyền thống của thời đó, mui xe vẫn cung cấp cho động cơ công suất cần thiết.


Xe Eagle-Macomber, 1916. Ảnh: Theoldmotors.com


Chiếc xe có mui xe nhỏ hơn, sử dụng tùy chọn động cơ 1916 xi-lanh mới. Bằng sáng chế cho phiên bản động cơ này đã được nhận vào tháng XNUMX năm XNUMX. Phiên bản động cơ ô tô có năm xi-lanh được bố trí xung quanh trục chính trung tâm. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động chung vẫn giữ nguyên, nhưng một số yếu tố riêng lẻ đã được sửa đổi. Ví dụ, bánh đà được cố định vào một vòng đỡ, bây giờ được kết nối cứng nhắc với vỏ cơ cấu. Một số nút khác cũng đã được thay đổi.


Động cơ năm xi-lanh Macomber


Động cơ hướng trục năm xi-lanh nhận được vỏ bọc mới. Tất cả các thiết bị được đặt trong một vỏ bao gồm một số bề mặt hình trụ có đường kính khác nhau. Ngoài ra, ở phía khối xi lanh của thân xe còn có một khe hút gió. Trong quá trình vận hành, không khí dùng để làm mát xi lanh phải đi qua nó. Các ống được bổ sung vào ống xả của xi-lanh, nằm song song với trục dọc của động cơ. Thông qua các ống này, khí được cho là sẽ chảy vào một ống góp đặc biệt nằm xung quanh cơ cấu máy giặt. Không khí và khí thải được làm nóng bởi các xi lanh cuối cùng đi vào một kênh cong và được thải ra qua một đường ống đặc biệt.



Bản vẽ từ bằng sáng chế năm 1916 Hình ảnh Theoldmotor.com


Ô tô có động cơ hướng trục được sản xuất dưới thương hiệu Eagle-Macomber. Vì nhiều lý do khác nhau, chúng không được ưa chuộng lắm và được sản xuất riêng theo đơn đặt hàng. Theo dữ liệu hiện có, tổng cộng không có hơn 50 xe Eagle-Macomber được chế tạo và những chiếc xe này sẽ sớm được chuyển giao cho khách hàng. Số lượng động cơ được sản xuất dường như không khác nhiều so với số lượng ô tô.

Công ty Động cơ quay Macomber hoạt động cho đến năm 1918. Do nhu cầu đối với các sản phẩm của mình, cả ô tô và động cơ, công ty buộc phải cắt giảm sản xuất. Vào thời điểm này, những nỗ lực rộng rãi nhằm phát triển một loại động cơ mới gần như đã chấm dứt hoàn toàn. Trong lĩnh vực ô tô, động cơ thẳng hàng đã có chỗ đứng vững chắc và trong ngành hàng không, động cơ hình ngôi sao đã có chỗ đứng. Sau đó, các xu hướng khác nhau đã được quan sát thấy trong việc chế tạo động cơ, nhưng động cơ hướng trục không bao giờ có thể trở nên phổ biến. Không thấy có triển vọng, U.G. Macomber rời bỏ hướng đi này và đảm nhận những dự án hứa hẹn hơn.


Theo các trang web:
http://douglas-self.com/
http://theoldmotor.com/
http://cynthiashidesertblog.blogspot.ru/
http://american-automobiles.com/
http://freepages.genealogy.rootsweb.ancestry.com/
4 bình luận
tin tức
Bạn đọc thân mến, để nhận xét về một ấn phẩm, bạn phải đăng nhập.
  1. 0
    Ngày 23 tháng 2015 năm 08 28:XNUMX
    Rất nguyên bản, tôi nghĩ bạn có thể thử kết hợp động cơ này
    bằng động cơ Stirling
  2. +1
    Ngày 23 tháng 2015 năm 08 57:XNUMX
    Ở phương Tây họ tiếp tục phát triển theo hướng này, nhưng không hiểu sao chúng ta lại quên mất nó buồn
    https://youtu.be/-bny77SEefQ
  3. +1
    Ngày 23 tháng 2015 năm 12 35:XNUMX
    Một lượng năng lượng đáng kinh ngạc phải được giải phóng trên một “tấm mặt có hình dạng phức tạp”. Rõ ràng là nó nóng lên rất nhanh và giảm xuống 0, đó là lý do tại sao các chủ xe đã chuyển đổi xe của họ. Thật thú vị, bây giờ không thể lặp lại tất cả những điều này bằng các vật liệu hiện đại, và mọi thứ sẽ trở nên “sống động” như thế nào.
  4. +1
    Ngày 23 tháng 2015 năm 14 24:XNUMX
    Sơ đồ này phù hợp hơn với máy bơm và máy nén, được sản xuất khá nhiều và sản xuất hàng loạt. Việc chuyển đổi chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay bằng cách sử dụng một tấm mặt nghiêng, đặc biệt là trong điều kiện tải trọng va đập (hỗn hợp nổ trong buồng đốt), có những hạn chế nghiêm trọng liên quan đến độ bền tiếp xúc của cặp thanh nối-tấm mặt. Giống như động cơ thủy lực hoặc khí nén, nó vẫn có thể giống như động cơ đốt trong - một cấu trúc chết.