Кіріспе
Теңіз, өрт сөндіру және BR локомотивтерінде қолданылатын қарсы поршенді қозғалтқыш – Napier Deltic қозғалтқышы. Бұл британдық қарсы поршенді, клапансыз, суперзарядталған, екі тактілі дизельді қозғалтқыш, D. Napier & Son компаниясымен жобаланып және өндірілген. Ерекшелігі, цилиндрлер үшбұрыш тәрізді үш қатарға орналасқан, ал үшбұрыштың әр бұрышында коленвал орналасқан. "Deltic" термині (грек әрпі "дельта" пішінінде деген мағынаны білдіреді) Deltic E.130 қарсы поршенді, жоғары жылдамдықты дизельді қозғалтқышына және осы қозғалтқыштарды пайдаланатын English Electric компаниясы жасаған локомотивтерге қатысты қолданылады, оның ішінде DELTIC деп аталған демонстрациялық локомотиві және Ұлыбритания темір жолдары үшін жасалған 55-ші класс локомотивтері. Сонымен қатар, English Electric Type 2 локомотивінде де жартылай өлшемді, турбокомпрессормен жабдықталған Deltic қуат блогы қолданылды, ол 23-ші класс деп аталды. Локомотив пен қозғалтқыш екеуі де "Baby Deltic" деп белгілі болды.
The Napier Deltic engine is a British opposed piston valveless, supercharged uniflow scavenged, two stroke diesel engine used in marine and locomotive applications, designed and produced by D. Napier & Son. Unusually, the cylinders were disposed in a three bank triangle, with a crankshaft at each corner of the triangle. The term Deltic (meaning "in the form of the Greek letter (capital) delta") is used to refer to both the Deltic E.130 opposed piston, high speed diesel engine and the locomotives produced by English Electric using these engines, including its demonstrator locomotive named DELTIC and the production version for British Railways, which designated these as the Class 55. A single, half sized, turbocharged Deltic power unit also featured in the English Electric built Type 2 locomotive, designated as the Class 23. Both locomotive and engine became better known as the "Baby Deltic".
Тарих және дизайн
Дельтик тарихы 1943 жылы басталды, ол кезде британдық Әскери-теңіз министрлігі моторлы торпедалық катерлер үшін жоғары қуатты, жеңіл дизельді қозғалтқыш әзірлеу үшін комиссия құрды. Бұрынғы Корольдік теңіз флотындағы мұндай катерлер бензинмен жұмыс істеді, бірақ олардың өте тұтанатын жанармайы дизельді E катерлерінен айырмашылығы, оларды өртке осал етті. 1930 жылы Alfa Romeo компаниясымен байланысы бар Вифредо Рикарт және испандық INI жүк машиналарын өндіруші Pegaso компаниясы күрделілігі ұқсас, бірақ үш емес, төрт поршень қатары бар қозғалтқыштың патентын алды (Pat ES0118013). Осы уақытқа дейін дизельдік қозғалтқыштардың қуат-салмақ қатынамы нашар және жылдамдығы төмен болды. Соғыстан бұрын Napier Junkers Jumo 204 лицензиялық үлгілерінен кейін Culverin деп аталған авиациялық дизельдік конструкция бойынша жұмыс істеді. Culverin екі тактілі, қарама-қарсы поршеньді конструкция болды. Әрбір цилиндрде бір поршень және цилиндрдің бір жағынан цилиндр қақпағымен жабылатын орын болған орнына, Jumo негізіндегі конструкция ортаға қарай қарама-қарсы бағытта қозғалатын екі поршеньі бар созылған цилиндрді пайдаланды. Бұл ауыр цилиндр қақпағының қажеттілігін жояды, өйткені қарама-қарсы поршень осы рөлді атқарды. Алайда, бұл конструкцияда қозғалтқыштың әр шетінде жеке коленвалдар орнату қажет болды, оларды беріліс немесе білістер арқылы қосу керек болды. Конструкцияның негізгі артықшылықтары – біртекті ауа алмасу және салыстырмалы түрде «жазық» қозғалтқыш. Әскери-теңіз министрлігіне әлдеқайда қуатты қозғалтқыш қажет болды және Junkers-тің тік алты және ромб пішіндес көп коленвалды қозғалтқыштар туралы жобаларын білді. Әскери-теңіз министрлігі бұл қажетті үлкен конструкцияның дұрыс бастамасы болады деп есептеді. Нәтижесінде үшбұрыш пайда болды, цилиндр қатарлары қабырғаларын құрады, ал коленвалдар әр бұрышта орналасқан және жеке шығыс білігіне фазалық берілістер арқылы қосылған – тиімді түрде үш жеке V 12 қозғалтқышы. Дельтик цилиндрлердің әртүрлі санымен жасалуы мүмкін; 9 және 18 цилиндрлі үлгілер ең көп таралған, әр қатарда тиісінше үш немесе алты цилиндр болды. 1946 жылы Әскери-теңіз министрлігі осы қозғалтқышты әзірлеу үшін Napier-дің бас компаниясы – English Electric Company компаниясымен келісімшарт жасады. Бұрынғы осындай қозғалтқышты жобалау әрекеттері үш цилиндрдің де дельтада дұрыс қозғалуын қамтамасыз ету үшін поршеньдерді орналастыру қиындықтарымен кездесті. Бұл мәселе Junkers Motorenbau компаниясын дельта пішіндегі жұмысты тоқтатып, төрт коленвалды, 24 цилиндрлі Junkers Jumo 223 ромб пішіндес прототипін жасауға итерді. Әскери-теңіз министрлігі инженерлік зертханасының аға сызбашысы Герберт Пенварден дұрыс поршень фазасын алу үшін бір коленвалдың сағат тіліне қарсы айналуы керек екенін ұсынды, сондықтан Napier дизайнерлері қажетті берілісті жасады, нәтижесінде олардың біреуі қалған екеуіне қарама-қарсы бағытта айналды. Дельтик конструкциясы қарама-қарсы поршеньді болғандықтан, кіріс немесе шығыс клапандары болмады және порттардың орналасуын өзгерту мүмкін болмады, сондықтан әр коленвал бір жазықтықта әртүрлі цилиндрлерде жұмыс істейтін екі іргелес поршеньді «вилка және пышақ» жалғау тағандары арқылы жалғады, соңғысы кіріс портын ашу және жабу үшін «кіріс» поршені, ал біріншісі – іргелес цилиндрде шығыс портын ашу және жабу үшін «шығыс» поршені пайдаланды. Бұл цилиндрлердің әр қатарында отты 60° бұрышпен орналастыруға әкелер еді, бірақ әр цилиндрдің шығыс поршенін оның кіріс поршенінен 20° коленвал айналымымен алдын ала орналастыру қабылданды. Бұл шығыс портын кіріс портынан бұрын ашуға және кіріс портын шығыс портынан кейін жабуға мүмкіндік берді, бұл шығыс газының жақсы тазартылуына және жаңа ауа зарядының жақсы көлемдік тиімділігіне әкелді. Бұл үшін іргелес цилиндрлердегі отты оқиғалардың арасында 40° болуы қажет болды. 18 цилиндрлі конструкция үшін отты оқиғаларды барлық алты қатарда өзара байланыстыруға болады. Бұл Дельтик-тің біркелкі, гулді шығарындыс дыбысына әкелді, коленвалдың әрбір 20° айналымында зарядты тұтандыру және бұрылыс тербелісінің болмауы, бұл мина іздеу кемелерінде пайдалануға өте қолайлы. 9 цилиндрлі конструкция үш цилиндр қатарына ие, олардың коленвалдары қарама-қарсы бағытта айналады. 20° шығыс алдын ала қатарлар арасындағы 60°-қа қосылады, нәтижесінде бір қатардағы көршілес цилиндрлердегі отты оқиғалардың арасында 80° болады. Цилиндрлердің барлық үш қатарындағы отты оқиғаларды өзара байланыстыру әлі де гулді шығарындыс дыбысына және коленвалдың айналымының 40° сайын зарядты тұтандыруға әкеледі, нәтижесінде бұрылыс тербелісі азаяды. Қозғалтқыш цилиндрлік портты болғандықтан және шүмекті клапандар қажет болмағандықтан, әр қатарда коленвал жылдамдығымен жұмыс істейтін камерал болды. Бұл тек жанармай инжекциялық сорғыларын басқару үшін пайдаланылды, әр цилиндрдің өзінің инжекторлары мен сорғысы болды, олар өз камерал бөлігімен басқарылды.
Әскери-теңіз қызметі
1947 жылы әзірлеме жұмысы басталды және алғашқы Deltic үлгісі 1950 жылы шығарылған D18 11B болды. Ол 15 минуттық жұмыс режимі үшін 2000 айналымда қуат беруге арналған, ал үздіксіз жұмыс режимі 10 000 сағаттық жөндеу немесе ауыстыру мерзіміне негізделген 1700 айналымды құрады. 1952 жылдың қаңтарына қарай жеті қозғалтқыш қол жетімді болды, бұл толық әзірлеме және төзімділік сынақтарын жүргізуге жеткілікті болды. Тұтқынға алынған неміс E қайығы S212 таңдалды, себебі ол 18 цилиндрлі Deltic-термен шамамен бірдей қуатқа ие Mercedes Benz дизельдерімен жабдықталған. Mercedes Benz қозғалтқыштарының үш еуі ауыстырылғанда, Napier қозғалтқыштарының ықшамдылығы айқын көрінді – олар бастапқы қозғалтқыштардың жартысына жуық мөлшерде және шамамен бестен бір бөлігіне тең салмаққа ие болды. Кейіннен олар бірнеше кішігірім шабуылдық кемелерде қолданылды. Көбінесе алюминийден жасалғандықтан, олардың төмен магниттік белгісі минаға қарсы кемелерде қолдануға мүмкіндік берді және Deltic кемелерді қуатпен қамтамасыз ету үшін таңдалды. Deltic қозғалтқышы кейбір кемелерде әлі де қолданыста. Бұл нұсқалар қозғалтқышқа түсетін жүктемені азайту үшін қуаты төмендетілген. Deltic Diesel қозғалтқыштары басқа елдердің теңіз күштері үшін салынған MTB және PT қайықтарында қызмет етті. Әсіресе норвеждік Tjeld немесе Nasty класы ерекше көзге түсті, ол Германияға, Грекияға және АҚШ Әскери-теңіз күштеріне сатылды. Nasty класының қайықтары Вьетнам соғысында, көбінесе жасырын операцияларда қызмет етті. Кішігірім тоғыз цилиндрлі Deltic 9 қозғалтқыштары теңіз қозғалтқыштары ретінде, әсіресе мина сырғытқыш кемелерде пайдаланылды. Ton класындағы кемелерге Deltic 18 жұптары қуат берді және магниттік әсерді жою үшін қосымша Deltic 9 қуат генераторы ретінде пайдаланылды. Hunt класы үш Deltic 9 қозғалтқышын қолданды, екеуі жылдамдық үшін, ал үшіншісі қуат генераторы ретінде, бірақ бұл жолы баяу жылдамдықта маневрлеу үшін гидравликалық сорғыны қосумен, 2010 жылдан 2018 жылға дейінгі BAE Systems жүргізген жөндеу бағдарламасы сегіз қалған Royal Navy кемелерінде Deltic қозғалтқыштарын Caterpillar C32 қозғалтқыштарымен алмастырды.
Темір жолды пайдалану
Делтик қозғалтқыштары британдық темір жол локомотивтерінің екі түрінде қолданылды: 1961–62 жылдары салынған 55 класы және 1959 жылғы 23 класы. Бұл локомотивтер тиісінше «Дельтиктер» және «Сәби Дельтиктер» деп аталды. 55-сынып екі D18 25 сериялы II типті V «Deltic» қозғалтқышын қолданды: механикалық түрде үрленетін, әрқайсысы 1500 айналымда үздіксіз қуаттылыққа есептелген 18 цилиндрлі қозғалтқыштар. 23-сынып бір, аздап аз қуатты, турбокомпрессорлы T9 29 «Deltic» қозғалтқышын қолданды. Бастапқы 22 55-сынып локомотивтерінің алтауы сақталған. Клас жетекшісі D9000 «Royal Scots Grey» 1996 жылы негізгі желіде пайдалануға жарамды жағдайға келтірілді. Қуат агрегатының істен шығуынан кейін, бұл локомотивке біраз уақытқа бұрынғы Норвегия Корольдік Теңіз күштерінің T18 37K типі орнатылды, оны үйлестіру үшін түрлі өзгерістер тапсырылды.
Six out of the original 22 Class 55 locomotives survive. Class leader D9000 Royal Scots Grey was returned to main line serviceable status in 1996. Following a power unit failure this locomotive was fitted, for a time, with an ex Royal Norwegian Navy T18 37K type, after various modifications were cleverly designed to make the new unit compatible.
Өрт сөндіру бөлімдерінің пайдалануы
Нью-Йорк қаласының өрт сөндіру департаменті өздерінің бірегей "Супер-помперлік жүйесін" қуаттандыру үшін Napier Deltic қозғалтқышын пайдаланды. Бұл жеке цистернасы бар, тіркемеге орнатылған, өте жоғары өнімді өрт сөндіру сорғысы болды.
Қызметтегі сенімділік
Дельтик қозғалтқышы теңізде және теміржолда сәтті пайдаланылған, сондай-ақ көлемі мен салмағына қатысты өте қуатты болғанмен, ол жоғары сезімталдықтағы агрегат болатын және мұқият күтімді қажет етті. Осының салдарынан, жөндеудің орнына бірлікті ауыстыру саясаты қабылданды. Дельтик қозғалтқыштары бұзылған жағдайда оңай демонтаждалды, көбінесе жөндеу үшін өндірушіге жіберілді. Алайда, бастапқы келісімшарттар мерзімі біткеннен кейін, Корольдік теңіз күштері мен Ұлыбритания теміржолдары өздерінің күрделі жөндеу жұмыстарын жүргізетін шеберханаларын құрды.
Турбоқұрамында Deltic
"E.185" немесе "Compound Deltic" турбоқұрама нұсқасы жоспарланған және 1956 жылы бір ғана прототип жасалып, 1957 жылы сынақтан өтті. Бұл Нейпидің "Nomad" тәжірибесінен және газ турбиналарымен арттырып келе жатқан байланысынан пайдаланды. Ол Deltic-ті газ турбинасының ішінде газ генераторы ретінде, он екі сатылы осьтік компрессормен және үш сатылы газ турбинасымен қолданды. "Nomad"-тан ерекшелігі, бұл турбина коленвалға механикалық түрде қосылмады, тек компрессорды ғана қозғалтты. Ол 6000 ат күшіне жетер деп күтілді, жанармайдың үнемділігі мен салмаққа шаққандағы қуаты "теңдесі жоқ" делінді. Бұл жобамен тығыз байланысты инженерлердің болжамы бойынша, қуаттың лимиті 5300 ат күші болатын, себебі соған дейін біліктілігі жетпейтін. Сынақтар кезінде ол болжамда болғандай, коленвалдың ішіне жалғау таған тастамас бұрын, шын мәнінде 5600 ат күші шығарды. 1958 жылға қарай теңіз күштерінің қызығушылығы төмендеді, себебі таза газ турбинасы отынды көп тұтынса да, оған басымдық берілді, және одан әрі дамыту жүргізілмеді.