Кіріспе

Осілік қозғалтқыш (кейде барабанды қозғалтқыш немесе Z-кривошипті қозғалтқыш деп аталады) – шығыс білігіне параллель осьтермен орналасқан поршеньдері бар иінді қозғалтқыш түрі. Барабан цилиндрлер тобының цилиндр тәрізді пішінін көрсетеді (поршеньдер орталық кривошиптің айналасында бірқалыпты аралықпен орналасып, кривошиптің осіне параллель болады), ал Z-кривошип кривошиптің пішінін білдіреді. Камерлі қозғалтқыш ретінде, осілік қозғалтқыш поршеньнің қозғалысын айналымға түрлендіру үшін иінтірек пластинасын немесе тербелмелі пластинаны пайдалана алады. Тербелмелі пластина иінтірек пластинасына ұқсас, поршеньдер пластинаға тізбектей қысым жасап, айналу қозғалысына түрленетін бүйірлеме моментті тудырады. Бұл қозғалысты компакт-дискіні ортасында шарлы подшипникке орналастырып және оның шеңберінің бойында прогрессивті түрде қысым жасау арқылы имитациялауға болады. Айырбасы – тербелмелі пластина тербелсе, иінтірек пластинасы айналады. Баламалы конструкция – Рэндтің камерлі қозғалтқышы, пластинаны бір немесе бірнеше синусоидальды камерлі беттермен алмастырады. Цилиндр тәрізді "барабан" ішінде орналасқан валға параллель орналасқан және жоғары-төмен сырғанауы мүмкін жалақтар, ротор, статор қабырғалары және жалақтар құрайтын жанарлы камералармен иілгіш беттің бойымен қозғалады. Бұл кеңістіктер, шын мәнінде, осілік қозғалтқыштың цилиндрлері сияқты бірдей мақсатқа қызмет етеді, ал иілгіш бет поршеньдердің беті ретінде әрекет етеді. Басқа жағынан, бұл конструкция ішкі жанудың қалыпты циклдарын сақтайды, бірақ жанатын газ тікелей камерлі бетке күш түсіреді, ол уақытында бір немесе бірнеше жарылыстар арқылы айналу күшіне түрлендіріледі. Бұл конструкция дәстүрлі "барабан" қозғалтқышының көптеген өзара поршеньдерін, шарлы буындарды және иінтірек пластинасын жояды, бірақ ең бастысы – жылжымалы және айналатын беттермен қамтамасыз етілген тиімді тығыздауға байланысты. Осілік конструкцияның басты артықшылығы – цилиндрлер радиалды және қатарлы қозғалтқыштарға қарағанда шығыс/кривошипті білікке параллель орналасқан, екі типте де цилиндрлер бұрышпен орналасқан. Нәтижесінде, бұл өте ықшам цилиндрлі қозғалтқыш, ол жұмыс істеп тұрғанда қозғалтқыштың қысылу қатынасын өзгертуге мүмкіндік береді. Иінтірек пластиналы қозғалтқышта поршеньдік таяқшалар білікпен қатар орналасқан, ал поршеньнің бүйірлік күштері, артық тозуға әкелетін, дерлік толығымен жойылады. Дәстүрлі жалғаушы таяқтың кішігірім ұшы, дәстүрлі қозғалтқыштардағы ең қиын жерлердің бірі, алынып тасталады. Осілік қозғалтқыштарды әдеттегі қозғалтқыш жылдамдықтарында іске асыру қиын болса да, кейбір камерлі қозғалтқыштар сынақтан өтті, олар өте ықшам өлшемді (шамамен алты дюймдік (150 мм) текше) ұсынады, бірақ шамамен қырық ат күшін 7000 айналымда шығарады, бұл жеңіл әуелік қолданбалар үшін пайдалы. Жеңіл және механикалық қарапайым (азайтылған қозғалатын бөлшектер, ротор және он екі осьтік жалақтан жиырма төрт жанарлы камера құрайды) қозғалтқыштардың тартымдылығы, тіпті шектеулі қызмет мерзімімен, кішкентай пилотсыз ұшақтар үшін айқын қолданылады.

Макомбер

1911 жылы Лос-Анджелестің «Макомбер Ротари Двигатель» компаниясы Массачусетс штатының Оллстон қаласындағы «Avis Engine Company» компаниясы өндірген алғашқы осьтік ішкі жану қозғалтқыштарының бірін сатты. Төрт тактілі, ауамен салқындатылатын бұл қондырғыда жеті цилиндр және поршеньнің жүрісінің ұзындығын өзгерту арқылы, тербеліс пластинасының бұрышын өзгертетін өзгермелі қысым коэффициенті болды. Қозғалтқыш «ротариялық қозғалтқыш» деп аталды, себебі оның бүкіл бөлігі сыртқы корпуссіз айналып тұрды. Жоғары кернеулі ток тікелей камера тісті доңғалақтарынан жететін «Bosch» магнетосымен қамтамасыз етілді. Содан кейін жоғары кернеулі ток алдыңғы подшипник корпусындағы бекітілген электродқа берілді, ал одан ұшқындар цилиндр бастарының ішінен өтетін тұтандыру шамдарына секіріп өтті. «Макомбердің» материалдарына сәйкес, ол «қызып кетпеуіне кепілдік берілді». Қозғалтқыш 150-ден 1500 айналымға дейін жұмыс істей алады деп мәлімделді. 1000 айналымның қалыпты жылдамдығында ол 50 ат күшіне дейін қуат беретін болды. Оның салмағы және ұзындығы болды, ал диаметрі шамамен құрады. 1911 жылдың мамыр айында пилот Чарльз Фрэнсис Уолш «Макомбер» қозғалтқышымен жұмыс істейтін «Walsh Silver Dart» ұшағымен ұшты.

Статакс

1913 жылы Швейцарияның Цюрих қаласындағы Statax Motor компаниясы иықша плиталы қозғалтқыш дизайнын ұсынды. Тек бір ғана прототип жасалды, ол қазіргі уақытта Лондонның Ғылым мұражайында сақтаулы. 1914 жылы компания Лондонға көшіп, Statax Engine Company болып қайта құрылды және роторлық қозғалтқыштар сериясын енгізуді жоспарлады: 10 а.к. 3 цилиндрлі, 40 а.к. 5 цилиндрлі, 80 а.к. 7 цилиндрлі және 100 а.к. 10 цилиндрлі. Тек 40 а.к. модель ғана жасалған, ол 1914 жылғы британдық Әуе дербиі үшін Caudron G. II ұшағына орнатылды, бірақ ұшуға дейін алынып тасталды. Хансен 1922 жылы осы дизайның толық алюминийден жасалған нұсқасын ұсынды, бірақ оны қандай да бір көлемде өндіргені белгісіз. Statax компаниясының неміс бөлімшесі 1929 жылы 42 а.к. қуатты жаңа жең клапанды нұсқасын, 29B деп таныстырды. Гринвуд пен Реймонд Сан-Францискодан АҚШ, Канада және Жапония үшін патент құқығын сатып алып, 100 а.к. 5 цилиндрлі және 350 а.к. 9 цилиндрлі қозғалтқыштар жасауды жоспарлады.

Мишель

1917 жылы Энтони Мичелл өзінің иілмелі пластиналы қозғалтқыш конструкциясы бойынша патент алды. Оның ерекшелігі – поршеньдерден иілмелі пластинаға жүктемені майлы пленкада сығанатын иілгіш төсемдер арқылы беру тәсілі болды. Мичеллдің тағы бір инновациясы – механикалық конструкцияның, соның ішінде компоненттердің массасы мен қозғалысын математикалық талдауы, осылайша оның қозғалтқыштары барлық айналымдарда толық динамикалық тепе-теңдікте болды. 1920 жылы Мичелл Фицройда (Австралия) «Кранксіз қозғалтқыштар» компаниясын құрды және бірдей негізгі конструкцияға негізделген сорғылар, компрессорлар, автомобиль және авиациялық қозғалтқыштардың жұмыс үлгілерін жасады. Қозғалтқыш конструкторы Фил Ирвинг HRD-де жұмыс істеместен бұрын «Кранксіз қозғалтқыштар» компаниясында жұмыс істеді. Бірнеше компания Мичеллдің конструкциясына өндіріс лицензиясын алды. Олардың ең табыстысы – британдық «Уоллер және ұлы» компаниясы, ол газ күшейткіштерін өндірді. Мичеллдің ең ірі кранксіз қозғалтқышы – XB 4070, ол АҚШ Әскери-теңіз күштері үшін салынған дизельдік авиациялық қозғалтқыш. Ол 18 поршеньнен тұрады, қуаты 2000 ат күшіне жетеді және салмағы 2150 фунт.

Джон О. Алмен

Ұшақтарда қолдану үшін эксперименталды "баррельді" қозғалтқыштар 1920 жылдардың басында америкалық Джон О. Алмен Сиэтл, Вашингтон қаласында жасалып, сынақтан өтті. 1920 жылдардың ортасына қарай сумен салқындатылған Almen A 4 (18 цилиндр, тоғыздан екі топ, көлденең орналасқан) АҚШ Әуе күштерінің қабылдау сынақтарынан өтті. Бірақ, ол өндіріске енбеді, себебі қаржы жетіспеді және Әуе күштері ауамен салқындатылатын радиалды қозғалтқыштарға көбірек мән берді. A 4 сумен салқындатылатын, бірдей қуатты қозғалтқыштармен салыстырғанда кішірек алдыңғы бетіне ие болды, соның арқасында аэродинамикалық қасиеттерін жақсартуға мүмкіндік берді. Оның қуаты , ал салмағы тек болды, осылайша қуат/салмақ қатынасы 1:2-ден асып, сол кездегі маңызды инженерлік жетістік саналды.

Гераклио Альфаро

Гераклио Альфаро Фурнье – испандық ұшқыш, Испанияның алғашқы ұшағын жобалап, құрастырып, ұшқаны үшін Испания королі Альфонсо XIII оны 18 жасында рыцарь дәрежесіне көтерген. Ол ұшақтар үшін цилиндрлі қозғалтқыш жасады, кейін "Indian Motocycle Manufacturing Company" компаниясы оны "Alfaro" деген атпен шығарды. Бұл "барлығын салған" дизайнның көрнекті мысалы болды, себебі ол айналмалы цилиндр басына негізделген жең клапандық жүйесін қамтыды, алайда бұл дизайн ешбір қозғалтқышта өндіріске енген жоқ. Кейіннен бұл қозғалтқыш Массачусетс технология институтында Альфароның студенті болған, "Indian Motorcycle Company" компаниясының президенті Стивен Дюпонттың күшімен "Doman" тікұшағында пайдаланылды.

Бристоль

1930 жылдардың ортасындағы Бристольдің осьтік қозғалтқышы Чарльз Бенджамин Редруппен Бристоль трамвай және вагон компаниясы үшін жобаланған; ол 7 литрлік, 9 цилиндрлі, тербеліс тақтасы типіндегі қозғалтқыш болды. Бастапқыда ол автобустар үшін күштік агрегат ретінде қарастырылған, мүмкін оның ықшам пішіні көліктің еденінің астына орнатуға мүмкіндік бергендіктен. Қозғалтқышта индукция және шығаруды басқару үшін бір роторлық клапан болған. 1930 жылдардың соңында Бристоль автобустарында бірнеше түрлері қолданылды, қозғалтқыш RR1-ден RR4-ке дейін бірнеше нұсқаға жетті, оның қуаты 2900 айналымда 145 а.к. құрады. 1936 жылы Бристоль компаниясында басшылық алмасуынан кейін әзірлеу тоқтатылды.

Жүнді

Мүмкін, ең жетілдірілген конструкция 1947 жылғы британдық Вуллердің тербеліс тақтасымен жұмыс істейтін қозғалтқышы болды. Бұл 6 цилиндрлі қозғалтқышты ұшақтар үшін Джон Вуллер жасаған, ол көбінесе мотоциклдерге арналған қозғалтқыштардың конструкторы ретінде танымал. Ол «Бристоль» остық қозғалтқышына ұқсас болды, бірақ 6 цилиндрдегі 12 қарама-қарсы поршеньдермен қоздырылатын екі тербеліс тақтасы болды. Қозғалтқышты жиі дұрыс емес түрде иінтірек тақтасымен жұмыс істейтін қозғалтқыш деп атайды. Оның бір ғана данасы Лондонның Ғылым мұражайындағы Ұшақ галереясында сақтаулы.

Х. Л. Ф. Треберт

Кейбір шағын цилиндрлі қозғалтқыштар Нью-Йорк штатының Рочестер қаласындағы H. L. F. Trebert Engine Works зауыты теңіздік қолдану үшін шығарылды.

Dyna-Cam

Dyna Cam қозғалтқышы бастапқыда 1916 жылы Studebaker компаниясында жұмыс істеген, америкалық инженерлер Blazer ағайындыларының жобасынан шыққан. Олар осы құқықты Studebaker компаниясының инженерлік бөлімінің басшысы Карл Херрманға сатты, ол бұл тұжырымдаманы көп жылдар бойы дамытып, 1941 жылы 2237989 АҚШ патентін алды. Онда 6 цилиндрде жұмыс істейтін 6 екі жақты поршень бар, ал оның 12 жану камерасы қозғалтқыш білігінің әр айналымында тұтанады. Поршеньдер синусоидальды пішіндегі кулакпен (cam) қозғалады, бұл соққылық немесе дірілдемелі пластинадан өзгеше, сондықтан оның аты осылай аталады. 1961 жылы 80 жасында Херрман құқықтарды өзінің қызметкері Эдвард Палмерге сатты, ол ұлы Денниспен бірге Dyna Cam Engine Corp. құрды. Эдвардтың ұлы Деннис және қызы Пэт Piper Arrow ұшағына қозғалтқышты орнатуға көмектесті. Қозғалтқыш 1987 жылдан 1991 жылға дейін шамамен 700 сағат бойы ұшты. Олардың ең ұзақ қызмет еткен қозғалтқышы күрделі жөндеуден бұрын 4000 сағатқа жуық жұмыс істеді. Dyna Cam шамамен 1993 жылы ғылыми-зерттеу және әзірлеу орталығын ашты және сол Dyna Cam қозғалтқышының әртүрлі нұсқалары үшін NASA, АҚШ Әскери-теңіз күштері, АҚШ Теңіз жаяу әскерлері корпусы, Калифорния Энергетикалық комиссиясы, Ауа сапасын басқару ауданы және Лос-Анджелес аймақтық технологиялық альянсынан көптеген марапаттар алды. Herrmann тобы 40 прототиптік қозғалтқыш, ал Dyna Cam тобы қозғалтқышты сатып алғаннан және шеберханасын ашқаннан бері тағы 25 прототиптік қозғалтқыш жасады. Жаңа патент алғаш 1985 жылы Деннис Палмер мен Эдвард Палмерге, содан кейін 2000 жылдардың басында Деннис Палмерге бірнеше рет берілді. 2003 жылы Dyna Cam Engine Corporation активтерін Aero Marine Corporation сатып алды, ол өзінің атын Axial Vector Engine Corporation деп өзгертті. Axial Vector содан кейін камералы қозғалтқышты толығымен қайта жобалады. Axial Vector-тің жаңа қозғалтқышы, осы тізімдегі көптеген қозғалтқыштар сияқты, "барлығын салу" мәселесінен зардап шегеді, соның ішінде пьезоэлектрлік клапандар мен тұтандыру жүйесі, поршень сақиналары жоқ керамикалық цилиндр қабырғалары және басқа да бірқатар жетілдірілген мүмкіндіктер бар. Ол алғашқы Herrmann және Dyna Cam қозғалтқыштарынан көп ерекшеленеді, өйткені Dyna Cam қозғалтқышы дәстүрлі клапандарды, поршень сақиналарын, қосымша жабдықтарды қолданды, сынақтан өтпеген керамикалық материалдарды пайдаланбады және ұшақта ұшып, сонымен қатар 20 фут (6 м) "Eliminator" шаңғы қайығын төрт жылдан астам уақыт бойы қуатпен қамтамасыз етті.

Ковакс

Ұлыбританияның Covaxe Limited компаниясы (2017 жылға дейін FairDiesel Limited деп аталған) өнеркәсіптік қолданыс және авиация үшін синусоид емес біліктерді қолданатын екі тактілі дизельді қарама-қарсы поршеньді цилиндрлі қозғалтқыштарды жобалап дамытуда. Олардың қозғалтқыштарының дизайны 2 цилиндрлі, 80 мм диаметрлісінен бастап 32 цилиндрлі, 160 мм диаметрлісіне дейін жетеді.

Duke Engine компаниясы

1993 жылы құрылған «Duke Engines» компаниясы бірнеше түрлі қозғалтқыштар жасап, 1999 жылы оларды бір машинаға орнатқан. Қозғалтқыш 5 цилиндрлі, 3 литрлік, 4 тактты ішкі жанарлы қозғалтқыш платформасында жұмыс істейді және оның ерекшелігі – бірегей осьтік құрылымы, қазір ол үшінші буынды қозғалтқыш. Клапансыз конструкциясының арқасында «Duke» қозғалтқышы күштік такт арасында аз энергия жоғалтады. «Duke» қозғалтқыштарының қазіргі прототиптері дәстүрлі ішкі жанарлы қозғалтқыштардың сипаттамаларымен салыстырылатын нәтижелерді көрсетсе де, олардың құрамында азырақ бөлшектері бар және 30% жеңіл. Бұл жоғары тиімді қозғалтқышты жасауға бағытталған жұмыс. Дамыту кезеңінде «Duke» қозғалтқышы Ұлыбританиядағы және АҚШ-тағы «MAHLE Powertrain» компанияларында сынақтан өтті, сынақ нәтижелері оның көп түрлі отындарды қолдануға қабілетті екенін көрсетті. «Duke» қозғалтқышының жеңілдігі мен ықшамдылығы осы конструкцияны мотоциклдерге орнату үшін өте қолайлы етеді, сондай-ақ бұл артықшылықтар оны жеңіл ұшақтарға да орнатуға мүмкіндік береді. («Duke» қозғалтқышының жұмысының тегіс болуы туралы мәліметтер аз, бірақ негізгі білікке үлкен қарсы салмақ бекітілген).

INNengine

Классикалық, испандық құрылымға негіделген дизайн, қарама-қарсы жұмыс істейтін параллель поршеньдер, синусоидтық толқынды басқару механизмі, 2023 жылы екі нұсқада: автомобиль көлеміндегі, сұйық салқындату жүйесімен жабдықталған прототип және ауамен салқындатылатын төрт цилиндрлі, 125 см³, 22 а.к., 4,5 кг салмақты құрылғы, ұшқышсыз әуе кемелері мен үлкен аэромодельдерге арналған, өндіріс алдындағы кезеңде.

Цилиндрлік энергия модулі

Цилиндрлік энергия модулі (CEM) – бұл синусоидты толқынды сушплейті қозғалтқыш, оны сыртқы көзден қуат алатын дербес сорғы ретінде де пайдалануға болады. Айналатын сушплейті ротор жинағы поршеньді жетектегіш штифттердің көмегімен алға-артқа қозғалады, бұл штифттер ротор жинағының айналасын қоршайтын тұрақты синусоидты жол бойымен қозғалады.

Дивизионды қозғалтқыштар

Қазіргі уақытта АҚШ-тың Devize Motors компаниясы қарама-қарсы поршеньдерді пайдаланатын жаңа қозғалтқышты жасап жатыр.

Қолданбалар

Ең танымал қолданылуы торпедаларда, онда цилиндр тәрізді пішін қажет. Қазіргі заманғы Mark 48 торпедасы 500 ат күші бар иінтірек тәрізді пластиналы қозғалтқышпен жабдықталған, ол сорғы-реактивті жылдамдатқышқа жалғанған. Ол Otto II отынымен жұмыс істейді, бұл оттегі жеткізілімді қажет етпейтін моноотын және торпеданы сағатына 74,56 мильге дейін жылдамдықпен қозғалта алады. Басқа қолданылулары пневматикалық және гидравликалық қозғалтқыштар, Honda Hondamatic CVT сияқты гидростатикалық берілістер және кондиционер сорғылары. Сондай-ақ, кейбір Стирлинг қозғалтқыштары, мысалы, Stirling Thermal Motors компаниясының STM 4 120 қозғалтқышы иінтірек тәрізді пластиналы құрылымды пайдаланады.