PALUBA

"Zvezda" ili radijalni motori

"Zvezda" ili radijalni motor je motor sa unutrašnjim sagorevanjem čija konfiguracija podseća na paoke točka: cilindri se nalaze postavljeni simetrično od centralnog kolenastog vratila prema periferiji kruga. Ovaj tip motora vrlo često se koristio kod većine velikih aviona pre nego što su gasne turbine preovladale za pogon vazduhoplova.

Kod "zvezda" motora (ovaj izraz se koristi na našem govornom području, dok je na engleskom češći naziv radial engine – radijalni motor) klipovi su povezani sa kolenastim vratilom preko glavne i skupa sekundarnih klipnjača. Jedan klip, obično gornji, ima glavnu klipnjaču direktno povezanu sa kolenastim vratilom, dok su klipnjače ostalih klipova povezane u krug na rub glavne klipnjače. Naravno, opis se odnosi na jedan red ili blok, kojih u motoru obično ima više. Da bi odmah razjasnili kako to u praksi izgleda, pogledati sledeću animaciju:

[attachment=1]
Četverotaktni "zvezda" motori uvek imaju neparan broj cilindara u bloku radi mirnijeg rada i boljeg reda paljenja smeše u cilindrima. Kolenasto vratilo mora da napravi puna dva kruga da se završe sva četiri takta (usis, kompresija, ekspanzija, ispuh), što znači da je red paljenja 1,3,5,2,4. Na taj način je uvek dva cilindra „razmaka“ između cilindara kod kojih je u toku takt ekspanzije. Ako bi broj cilindara u bloku bio paran, red paljenja smeše u cilindrima bi morao biti 1,3,5,2,4,6; u kom slučaju bi u prvom okretu kolenastog vratila između klipova koji su u taktu kompresije bila čak tri klipa razmaka, a u drugom obrtaju samo jedan. Zbog ovoga bi motor radio nepravilno, sa mnogo vibracija, te se paran broj cilindara ne koristi.

Istorija i razvoj

Charles Manly je 1901. godine konstruisao prvi 5-cilindrični "zvezda" motor, koji se hladio vodom, za jednu od prvih letelica sopstvene konstrukcije. Snaga ovog motora bila je 39 kW na 950 obrtaja u minuti. Letelica je uništena na prvom pokušaju leta, a sa njom i motor. Nekoliko godina kasnije, Jacob Ellehammer je iskoristio svoje iskustvo u konstruisanju motocikala i napravio prvi "zvezda" motor hlađen vazduhom. Bio je to 3-cilindrični motor, na osnovu kojeg je 1907. razvio mnogo snažniji 5-cilindrični model, koji je ugradio u svoju letelicu sa kojom je uspeo da napravi seriju kratkih „skokova“, ali ne i da poleti. Dve godine kasnije, Ellehammer je razvio još jedan motor sa 6 cilindara u dva 3-cilindrična bloka. Ovaj motor je imao vrlo dobar odnos snaga/težina, ali i dalje nije imao neku upotrebnu vrednost, posebno ne za pogon aviona, što je njegov konstruktor prvenstveno želeo.

Još jedan od ranih pokušaja izrade ovakve konfiguracije motora bio je 3-cilindrični Anzani, koji je pokretao Louis Blériot - ov Blériot XI u letu preko kanala La Manš, 25.07.1909. godine. Tokom 1914. Anzani je razvio svoj najveći zvezda motor, 20-cilindrični sa četiri bloka po 5 cilindara, snage 150 kW.

[attachment=2]
Tokom Prvog svetskog rata, mnogi saveznički avioni bili su pokretani Bentley, Clerget, Gnome i Le Rhone "zvezda" motorima, od kojih je najsnažniji imao180 kW. Tokom rata i Nemci su uspeli da naprave kopije Gnome i Le Rhone motora u fabrici Oberursel, ali suviše kasno za neki značajniji doprinos ratnim naporima. Najznačajniji od nemačkih "zvezda" motora bio je Siemens -ov 11-cilindrični motor.

Debata „zvezda“ Vs redni motori

Do 1918. potencijalne prednosti vazduhom hlađenih radijalnih motora nad vodom hlađenim rednim ili linijskim su jasno uočene. 1921. mornarica SAD objavila je da će za popunu nosača aviona poručivati isključivo avione sa vazduhom hlađenim „zvezda“ motorima zbog boljeg odnosa snaga/težina. Kada je 1922. Charles Lawrance, koga je finansirala Mornarica, uspeo da proizvede „zvezda“ motor sa aluminijumskim cilindrima u kojima su bile čelične košuljice, to je značilo resurs motora od 300 sati rata, naspram dotadašnjih prosečnih 50 radnih sati po motoru kod vodom hlađenih rednih motora. Wright Aeronautical Corporation na „nagovor“ Mornarice kupuje Lawrance-ovu firmu te novi motori dobijaju ime Wright Radials. Motor ove kompanije sa oznakom J-5 Whirlwind od 168 kW iz 1925, postao je poznat kao „prvi stvarno pouzdan avionski motor“. Ovaj motor bio je ugrađen i u Ryan NYP, avion kojim je Charles Lindbergh izveo prvi samostalni let preko Atlantika.

[attachment=1]
Te 1925, osnovana je i komapnija Pratt & Whitney, koja je ubrzo postala jedan od lidera u oblasti proizvodnje motora za letelice. Do kraja 1929, zaključeno je da će radijalni motori gotovo potpuno potisnuti redne vodom hlađene kao pogonski agregati za avijaciju. Rolls Royce je svojim modelom Merlin iz 1933, koji su ugrađivani u Spitfire, Hurricane i Lancaster avione samo učvrstio ovo mišljenje.

Bilo je čak i nekoliko pokušaja konstruisanja radijalnih dizel motora za avione:

[attachment=2]
Redni vodom hlađeni motori u međuvremenu nalaze svoje mesto u širokoj primeni u auto industriji, uz podršku Kopnene vojske SAD.

Ipak, značajan broj modela borbenih aviona Drugog svetskog rata pokretali su i redni vodom hlađeni motori: Supermarine Spitfire, P-51 Mustang, P-38 Lightning i Messerschmitt Bf 109, ali radijalni su sa druge strane pokretali isto tako uspešne Mitsubishi Zero, P-47 Thunderbolt, F4U Corsair, F6F Hellcat, i Focke-Wulf Fw 190.

Sve do početka primene mlaznih motora, bombarderi, transportni i putnički avioni najčešće su imali radijalne motore, zbog prednosti ove konfiguracije, od kojih su najznačajnije veća zapremina motora, veća pouzdanost i jednostavnije održavanje. Radijalni motor imao je bolji odnos snaga/težina, jednim delom i zbog toga što su redni motori zbog vodenog hlađenja bili teži za težinu rashladne tečnosti i rashladnika. Radijalni motor je, dalje, imao veću mehaničku efikasnost, odnosno bolji koeficijent korisnog dejstva i kraće kolenasto vratilo od rednih, kao i manji broj ležaja kolenastog vratila. Kraće kolenasto vratilo imalo je manje vibracija i zbog toga veću pouzdanost. Osim toga, svi cilindri radijalnog motora bili su hlađeni jednako – u jednoličnoj struji vazduha, dok su kod rednog bili bolje hlađeni cilindri koji su bili bliže ulazu rashladne tečnosti u motor.

Što je posebno važno za avione za nosače aviona, „zvezda“ motor je takve konstrukcije da omogućuje projektovanje „kraćeg“ aviona iz kojeg pilot ima bolji pregled kod sletanja, što je bilo veoma važno. Zbog istog razloga, avioni sa radijalnim motorom su zbog manje inercije imali manji krug okreta – veoma važna performansa u vazdušnoj borbi.

Prednosti rednih motora bile su manja čeona površina, što je bilo korišćeno da kod jednomotornih aviona poveća pilotu zonu vidljivosti. Takva konfiguracija rednog motora kod nekih aviona omogućila je postavljanje motora iza pilota, da bi se na „nosu“ aviona dobio prostor za teže naoružanje.

Na kraju, ne može se odrediti ko je apsolutni pobednik u ovoj debati – „zvezda“ ili redni motor, oba tipa imaju i dobre i loše strane, te su uglavnom presuđivale namene aviona u koje su ugrađivani.

„Zvezda“ motori sa više blokova

Prvi radijalni motori imali su jedan blok – odnosno red cilindara, ali kako se povećavala potrebna snaga, postalo je potrebno da se doda još redova – blokova na jedan početni.


[attachment=1][attachment=2]
Prvi poznati radijalni motor sa više od jednog bloka bio je Gnôme „Double Lambda“, motor sa 14 cilindara u dva bloka ukupne snage 160 KS iz 1912. Dugo radijalni motori nisu imali više od dva bloka, sve dok nije izgrađen Pratt & Whitney R-4360 Wasp Major, sa nadimkom corncob (klip kukuruza), 28-cilindrični motor sa 4-bloka, jedan od najvećih motora ove vrste. Korišćen je u mnogim velikim avionima posle Drugog svetskog rata. Lycoming R-7755 je bio najveći klipni avionski motor ikada proizveden, sa 36 cilindara ukupne zapremine oko 127 litara i snage od 3700 kW. Ovaj džin među radijalnim motorima bio je namenjen za "European bomber" koji se na kraju pojavio kao Convair B-36. Napravljena su samo dva primerka dok projekat 1946. godine nije obustavljen.

SSSR je takođe proizveo ograničeni broj „zvezda“ motora koji su imali do 56 cilindara.
Kod nas su poznati ruski „zvezda“ motori na hidrogliserima (https://www.paluba.info/smf/index.php?topic=10899.0), a naročito tip M503A2 sa torpednih (https://www.paluba.info/smf/index.php?topic=545.0) i raketnih (https://www.paluba.info/smf/index.php?topic=542.0) čamaca ex-jugoslovenske Mornarice.

Najveći ruski brodski motor ove vrste imao je 112 cilindara – "zvezdu" od 7 cilindara i 16 blokova, prečnik cilindra od 160 mm, hod klipa 170 mm a ukupnu zapreminu 383 litre i 7.500 kW snage.

Moderni radijalni motori

Iako je turbinski pogon odavno preuzeo primat kod pogona letelica pa čak i malih brzih mornaričkih jedinica, i danas najmanje pet fabrika u svetu još uvek proizvodi „zvezda“ motore: fabrika Vedeneyev proizvodi model M-14P od 270 kW do 340 kW koji se koristi na nekim tipovima aviona. Australijski Rotec Engineering proizvodi S12 "Monster" i Murphy "Moose", 7-cilindrični motor od 82 kW, i 9-cilindrični od 110 kW. Firma HCI Aviation nudi na tržištu R180, 5-cilindrični motor od 56 kW i R220, 7-cilindrični od 82 kW, što je posebno interesantno – kao potpuno završene motore i kao „uradi sam“ komplete. Verner Motor iz Češke proizvodi nekoliko tipova radijalnih motora, snage od 53 kW do 128 kW. Japanske firme OS i Saito Seisakusho, kao i američka Technopower proizvode minijaturne radijalne motore za modele aviona.

Radijalni dizel motori

Većina radijalnih motora proizvođena je u verziji benzinskog motora, ali bilo je i nekoliko uspešnih dizel modela. Model Bristol Phoenix iz 1928. -1932. uspešno je testiran za pogon aviona, a američka firma Nordberg Manufacturing Company razvila je i proizvodila seriju velikih dizel radijalnih motora oko 1940-e.

Sa ciljem smanjenja opasnosti od požara, francuska firma Clerget razvila je model 14D, 14-cilindrični 2-taktni dizel radijalni motor. Nakon nekoliko poboljšanja, iz unapređenog modela 14F2 1938. godine „izvučeno“ je 390 kW snage na stalnom broju od 1910 o/min. Ovaj model imao je odnos snaga/težina veoma blizu odnosa koji su imali tadašnji benzinski motori. Na žalost, istraživanja ovog proizvođača prekinuo je Drugi svetski rat i nemačka okupacija. Međutim, Nemci su nastavili započeto i 1943. ugradnjom turbopunjača uspeli da iz ovog modela izvuku čak 750 kW. Nakon rata, kompanija je napustila proizvodnju klipnih motora u korist gasnih turbina.

Radijalne dizel motore proizvodili su i Nordberg i Packard. Ipak, ostala je dominacija benzinske verzije ovog tipa motora.

Radijalni motor kao pogonski agregat tenka

Manje je poznato da su u godinama neposredno pred Drugi svetski rat, projektanti tenkova, suočeni sa problemima u izboru pogonskih agregata za tenkove, pokušavali i sa avionskim motorima, pa tako i sa radijalnim motorima. „Zvezda“ motori pogonili su neke serije M3 Lee i M4 Sherman tenkova, ali je njihov oblik nužno davao tenku „višu siluetu“ nego ako su ugrađivani redni (linijski) motori. Continental R-670, 7-cilindrični radijalni avionski motor iz 1931, postao je široko korišćeni pogonski agregat za tenkove: M1 Combat Car, M2 Light Tank, M3 Stuart, M3 Lee, LVT-2 Water Buffalo bili su opremljeni tom pogonskom grupom. Motor Guiberson T-1020, 9-cilindrični radijalni dizel avionski motor korišćen je u tenkovima M1A1E1, M2 i M3, a Continental R975 u M4 Sherman, M7 Priest, M18 Hellcat lovcu tenkova i M44 samohodnoj haubici.

Motocikli sa radijalnim motorom

Sad, ova fotografija i video prikazuju pre egzotične modele nego ozbiljne pokušaje, ali, evo i motocikla sa „zvezda“ motorom:

[attachment=3]

http://www.youtube.com/watch?v=GUx35zuI5GI

Može samo jedno pitanje, dali su "gnome (http://www.animatedengines.com/gnome.shtml)" motori varianta zvezdastih ili?

LPB

Koliko sam ja uspeo da pronađem u literaturi i na Internetu, Gnome jeste proizvodio zvezda motore. Nisam siguran da li je uz to proizvodio i redne ili linijske.

Na ovoj slici koju si postovao - sve se vrti osim kolenastog vratila koje stoji - je li to štos?

P.S. Hvala za pohvale. :)

Kažu, da su ti motori bili popularni u avijonima iz WW1. Korišteni su među ostalog i u Avro 504 Izviđačkom/nastavnom avijonu.

Ima tu još o tim motorima.

http://www.pilotfriend.com/aero_engines/aero_rotary.htm

LPB

P.S. Nema na čemu. ;)

Ko je rekao da čovek uči dok je živ, stvarno je bio u pravu. Nisam znao za ovu verziju motora kod koje je kolenasto vratilo fiksirano na avion a ceo motor rotira zajedno sa propelerom (mislio sam da se radi o šali) dok nisam pogleda taj sajt?!

Vrlo interesantno rešenje, ali sa aspekta mehanike teško shvatljivo - rotirati toliku masu motora umesto mnogo manje mase kolenastog vratila? Ali, eto, neko je i to probao.

Božo, ozbiljno si me zainteresovao za ovaj Gnome koji ceo, osim kolenastog vratila rotira.

Stvarno vrlo interesantna varijanta zvezdastih motora. Moraću malo da istražim ko je to projektovao i sa kojom idejom, jer je sa aspekta koeficijenta korisnog dejstva ovo rešenja vrlo nelogično: za rotaciju mase celog motora troši se dosta energije...

Taj motor ima problema sa ogromnim obrtnim momentom inercije, u odnosu na mase aviona tog vremena. Zanimljivo je kako su taj nedostatak motora iskoristili u vazdušnim borbama, koji je kad su ukapirali postao prednost. U jednu stranu je zaokret aviona bio mnogo brži, nego kod aviona sa standardnim motorom. U drugu stranu okret je bio očekivano problematičan.

Boro, imaš neke fine podatke za avionske motore na: http://www.aviation-history.com/index-engine.htm (http://www.aviation-history.com/index-engine.htm)

Našao "otvoren" Gnome motor
http://www.youtube.com/watch?v=ku1NIcUmdj0

I jednog "1909 Gnome Omega Rotary Aircraft Engine"  koji radi, doduše na "stolu" ali radi.
http://www.youtube.com/watch?v=-UBAukXPD-0

LPB

Hvala Pero!

Gnome motor je korišćen i za pogon Bleriota XI čiju repliku pravi Mario Hrelja i koja treba da svojim letom obeleži 100 godina srpske avijatike. Evo nekoliko fotografija originalnog motora iz 1915. koji je restauriran i koji će pogoniti ovu letelicu:

[attachment=1]
[attachment=2]
[attachment=3]
[attachment=4]
[attachment=5]

[attachment=1]
[attachment=2]

Dexy, slike Gnome motora su fenomenalne! :super

Pohvale idu Mariu, skinuo sam ih sa njegovog albuma na facebooku gde je predstavio svoj rad. Evo i par slika računarskog modela:

[attachment=1]
[attachment=2]
[attachment=3]
[attachment=4]
[attachment=5]

Da avionu s ovim motorom odkineš krila, ide ko bormašina.

Živo me zanima kako je riješen sistem podmazivanja i dovoda goriva?

Veoma prosto i efikasno rešenje. Mešavina goriva, ulja i vazduha je ulazila u kućište motora, pa odatle u cilindre. Slično kao kod dvotaktnog motora.
Zanimljivo je kako su rešili sistem razvoda. Jedna verzija ima usisni ventil u klipu, a izduvni u glavi. Druga, dva ventila u glavi, usisni i izduvni, ali su oba pokretana jednom šipkom i duplom dvosmernom klackalicom.
Zanimljivo je i to da nema nikakvih izduvnih cevi, nego direktno iz kanala izduvnog ventila u atmosferu, kontra od smera obrtanja motora.

Lycoming XR-7755
[attachment=1]
Sa razvojm motora počelo se u Ljeto 1943. godine za potrebe vojske SAD-a, po završetku Drugog Svetskog rata 1945. god. vojska više nije imal potrebe za motorom ovakve veličine i razvoj je zaustavljen. Motor je jedan od najveći i najjačih zvjezda motora napravljenih. Ima po 4 cilindra u redu poredanih u 9 krakova. Motor je tečnošću hlađen, ima dvije brzine.
 [attachment=2]

Godina	1943.
Broj cilindar	36
Zapremina	127 000 ccm
Snaga	5 000 hp
Obrtaja u minuti	2 400
Prečnik i hod klipa	162mm x 171 mm
Masa motora	2 744 kg
Dužina	3 050 mm
Prečnik	1 525 mm

[attachment=3]

Старт звјезда мотора Швецова  АШ-62 ИР Мотор је уграђиван у авионе:

Antonov An-2
Antonov An-6
de Havilland Canada DHC-3
Douglas TS-62
Lisunov Li-2
Neman R-10
Polikarpov I-153
Polikarpov I-16
PZL-106 Kruk (some variants)
PZL-Mielec M-18 Dromader
PZL M-24 Dromader Super (K-9AA)
Sukhoi Su-2
Sukhoi Su-12


Снага мотора на 2200 обр/мин 1000 КС
Запремина 29800 ццм
https://www.youtube.com/watch?v=RW-G7pF6gUQ

ajmo sad malo podrobnije o M503 pošto je ovo rubrika 'brodomašinstvo' a ne 'aeromašinstvo' ;D

O motoru M503  možeš naći dosta komentara na: https://www.paluba.info/smf/index.php/topic,545.msg1398/topicseen.html#msg1398
to su inače bili pogonski motori na TČ.
[attachment=1]
[attachment=2]
kako se sve između ostalog danas koriste:
[attachment=3]

Zar nije motor unapređena verzija Wright R-1820 Cyclone?


Jedna od verzija tog motora korištena i kod Šermana M4A6.

mislio sam na nešto kao ovo ;D

Brodski motori OAO "Zvezda", Sankt Peterburg uslovno su zvezdasti jer je reč o 7 blokova po 6 (M-503) ili po 8 (M-504 i varijante) cilindara. Konstrukcija je složena, ali su Rusi tokom pola veka njihove proizvodnje postigli relativno visoku pouzdanost, uz malu specifičnu masu i prihvatljive dimenzije. Avionski zvezdasti motori imali su po jedan ili dva reda, vrlo retko 3 ili 4 reda zvezde. Sem toga, avionski motori ove koncepcije su uvek vazduhom, a brodski tešnošću hlađeni.

M504

https://youtu.be/L_E4JRy5YZQ