Napier Deltic

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Motor Napier Deltic en el Museo Nacional del Ferrocarril, York, Reino Unido

El Napier Deltic es un motor diésel británico de pistones opuestos sin válvulas, de dos tiempos utilizado en aplicaciones marinas y locomotoras. Diseñado y producido por Napier & Son. Los cilindros están divididos en tres bloques en una disposición triangular, los bloques que forman los lados con cigüeñales situados en cada vértice del triángulo.

El término Deltic (es decir, de la forma de la letra griega delta) se utiliza para referirse tanto a la Deltic E.130 motores diésel de pistones opuestos de alta velocidad y como a las locomotoras producidas por English Electric con estos motores, incluyendo su locomotora demostrador llamado Deltic y la versión de producción para los ferrocarriles británicos, llamadas ( TOPS ) Clase 55.

También se emplea un motor turbo Deltic en otra locomotora English Electric, designada como la Clase 23. Tanto la locomotora y el motor eran popularmente conocidos como el "Bebé Deltic".

Historia y diseño[editar]

La historia Deltic comenzó en 1943, cuando el Almirantazgo británico creado un comité para desarrollar un potente y ligero motor diesel para lanchas torpederas.[1] Hasta ahora, en la Royal Navy, tales barcos eran propulsados ​​por los motores de gasolina, pero es este combustible fácilmente inflamable, lo que los hace vulnerables a los incendios, y en desventaja en comparación con los alemanes S-boots que eran diésel.

Hasta ese momento, los motores diesel tenía mala relación potencia-peso y baja velocidad. Antes de la guerra, Napier había estado trabajando en un diseño diésel de aviación conocido como el Culverin después de las versiones de licencia de la Junkers Jumo 204. El Culverin diseño de pistones opuestos de dos tiempos. En lugar de cada cilindro tener un pistón único y estar cerrado en un extremo con una culata, el diseño basado en Jumo utiliza un cilindro alargado que contiene dos pistones que se mueven en direcciones opuestas hacia el centro. Esto elimina la necesidad de una pesada culata, ya que el pistón opuestas hace ese papel. En el lado negativo, el diseño requiere cigüeñales independientes en cada extremo del motor, y alguna forma de engranaje para despegar y poder combinar de nuevo en un solo eje. La ventaja principal del diseño fue que da lugar a un motor "plano", destinados a ser colocado en las alas de los aviones grandes.

Diagrama animado de Deltic disposición del motor. Obsérvese como el cigueñal inferior gira en dirección contraria a los superiores. Nota: La entrada inferior izquierda y puertos de salida se muestran incorrectamente como invertir

El Almirantazgo requiere un motor mucho más potente, y conocía los diseños de Junkers motores de seis cilindros multi-cigueñal y en forma de diamante. El Almirantazgo consideró que estos serían un punto de partida razonable para el diseño más grande que lo necesario. El resultado fue un triángulo, los bancos de cilindros que forman los lados, y propina por tres cigüeñales , uno en cada vértice. Los cigüeñales se conectaron con la eliminación gradual de marcha para impulsar un eje de salida. En esta disposición, había seis bancos de pistones movía en tres cigüeñales, al igual que tres diferentes motores en V de la dimensión global mismo. Varios modelos de motor Deltic se podría producir con un número variable de cilindros, aunque los más comunes eran nueve y dieciocho cilindros, que tienen tres y seis cilindros por bancada, respectivamente. En 1946, el Almirantazgo firmo un contrato con la compañía English Electric, matriz de Napier, para el desarrollo de este motor.[1]

Una característica del motor era la forma en que se dispuso el desfase del cigüeñal para permitir que el plomo puerto de escape y el retraso puerto de entrada. Estos motores se llaman diseños ' uniFLOW ' porque el flujo de gas dentro y fuera del cilindro es una manera, asistida por leve sobrealimentación para mejorar de escape del cilindro de barrido . El orden de los puertos de entrada / salida es In / Out / In / Out / In / Out dar la vuelta al anillo triangular (es decir, la entrada y la salida del colector tienen arreglos C3 simetría rotacional).[2]

Los anteriores intentos de diseño de este tipo de motor ha fallado debido a la dificultad forzar a los pistones a moverse de la manera correcta, para los tres cilindros en una delta, y este era el problema que hizo que Junkers Motorenbau abandonara el trabajo sobre la forma delta -mientras continuando al prototipo un diamante en forma de cuatro cigüeñal de 24 cilindros Junkers Jumo 223. Herbert Penwarden del Laboratorio de Ingeniería del Almirantazgo resuelto este problema por lo que sugiere que un cigüeñal necesario debe girar en sentido anti-horario para alcanzar el pistón eliminación correcta, por lo que los diseñadores Napier produjo el engranaje necesario para que uno de ellos gire en la dirección opuesta a los otros dos.

Al ser un diseño de pistón opuestas sin entrada o las válvulas de escape, y ninguna capacidad para variar las posiciones de puerto, el diseño Deltic dispuestos cada cigüeñal para conectar dos pistones que funcionan en cilindros adyacentes diferentes en el mismo plano, utilizando 'tenedor y la hoja' bielas , la última una 'entrada' de pistón se utiliza para abrir y cerrar el puerto de entrada, y la antigua un "escape" del pistón en el cilindro adyacente para abrir y cerrar la lumbrera de escape.

Cigüeñal de biela revistas fueron dispuestos de modo que el pistón de cada cilindro de escape 'llevó' por su pistón de entrada 20 grados de rotación del cigüeñal. Esto permite que el escape se abra antes de la abertura de la admisión, y permitió que la admisión se cierre después del escape, lo que permite a tanto buena compresión de los gases de escape, y la eficiencia volumétrica buena para la carga de aire fresco. También condujo a la par, zumbido característico del escape del Deltic, con una carga de ignición cada 20 grados de revolución del cigüeñal, y la falta de vibración torsional, ideal para su uso en buques barreminas.

Aunque el motor de cilindro era portado y no requería de válvulas de asiento, cada banco tenía un árbol de levas, debido a la velocidad del cigüeñal. Esto se utiliza únicamente para accionar las bombas de inyección de combustible, cada cilindro tiene su propio inyector y bomba, accionada por su propio lóbulo de la leva.

Despliegue[editar]

Naval[editar]

El buque contra minas de la clase Hunt HMS Ledbury propulsado con motores Deltic.

El desarrollo comenzó en 1947 y la primera unidad Deltic fue producida en 1950. En enero 1952 estaban disponibles seis motores, lo suficiente para el pleno desarrollo y pruebas de resistencia. El S-212, un S-Boot alemán capturado propulsado por tres motores diésel Mercedes-Benz, fue seleccionado para estos ensayos, ya que sus planta motriz eran aproximadamente de la misma potencia a las nuevas 18-cilindros Deltic. Dos de los tres motores Mercedes-Benz fueron reemplazados con Napier Deltics, el compacto del Deltic se puede ilustrar gráficamente: eran la mitad del tamaño de los motores originales. El Deltic pesaba una quinta parte de sus contemporáneos de potencia equivalente.[1]

Dando buenos resultados, los motores diesel Deltic se convirtió en un motor común en embarcaciones navales pequeñas y rápidas. La Royal Navy lo utilizó por primera vez en la clase Dark naves de ataque rápido.[3] Posteriormente se utilizó en otras naves de ataque menores. La baja firma magnética era útil para utilizar en vasos contramedidas de minas y la Deltic fue seleccionado para propulsar los dragaminas clase Ton. El motor Deltic todavía está en servicio en la clase Hunt

Los motores Deltic han servido en BTT y torpederas construidas por otras marinas. Particularmente notable fue el noruego Tjeld o clase Nasty, que se vendió a Alemania, a la Grecia, y la Armada de los Estados Unidos. Los barcos de clase Nasty sirvieron en la guerra de Vietnam, en gran parte de las operaciones encubiertas.

Motores más pequeños, de nueve cilindros Deltic 9, se utilizaron como motores marinos, en particular para la limpieza de minas. Las clases Ton estaban accionados por un par de 18s Deltic y utiliza un Deltic 9 adicional para la generación de energía para su barrido de influencia magnética.[4] La clase Hunt utilizado tres 9s Deltic, dos para la propulsión y de nuevo uno para la generación de energía, pero esto tiempo con una bomba hidráulica integrada y al potencia de propulsores de proa de maniobrar a baja velocidad.[5]

Ferrocarril[editar]

Locomotora Alycidon, Clase 55, con motor Napier Deltic, en el Museo Nacional del Ferrocarril, York, Reino Unido

El Comité Ejecutivo del English Electric, la compañía matriz del constructor de motores Napier vio desde el principio el potencial de los motores Deltic para su uso en el sector ferroviario. En 1955 bajo el nombre de DP1 construyo un prototipo de locomotora pesada diesel-eléctrico para el servicio expreso en el Reino Unido, propulsada por dos motores deltics estrangulados a 1.650 hp (1.230 kW).[6] La restricción de potencia se consideraba necesaria a fin de lograr la alta fiabilidad requerida de las operaciones ferroviarias e intervalos de servicio largos.

Después de extensas pruebas en los años 1961 y 1962 se entregaron 22 máquinas de la serie Clase 55 que, sin embargo, se conoce popularmente por lo general sólo de manera genérica como "Deltics". Al prototipo DP 1 se le dio mucha publicidad y llevaba rotulado el nombre "Deltic" en un lateral. Los intentos posteriores de cambiar el nombre (por ejemplo "Enterprise") fueron infructuosos y el nombre "Deltic" quedo en el gran público. La otra clase que empleaba los motores deltic la clase 23 que utiliza un solo motor deltic menos potente de nueve cilindros turboalimentado T9-29 de 1.100 hp (820 kW)[7] se la conocía como 'Baby Deltics'

Debido su sonoro nombre, al ruidoso peculiar del motor y el hecho de que se utilizara durante un largo periodo para los trenes expresos en algunas de las conexiones más importantes del Reino Unido, esta locomotora a pesar de los pocos ejemplos construidos era generalmente bien conocidos, y no fue hasta finales de la década 1970 cuando se retiraron del servicio regular (como se disponía de uno inter-city más rápido la clase 125).

Seis locomotoras se preservaron del desmantelamiento y algunos de estos ejemplares han sido restaurados por amantes de los trenes en orden de marcha y de vez en cuando se pueden admirar (y oír) los trenes del museo.

Fiabilidad[editar]

El motor Deltic era muy potente para su tamaño y peso, que era una unidad muy exigente, que requería un mantenimiento continuo y cuidadoso. Esto condujo a una política de sustitución la unidad en lugar de la reparación in situ. Para lo cual el diseño permitía una relativa fácil sustitución del motor. Al principio se envían de vuelta al fabricante para su reparación, aunque cuando expiraron los contratos iniciales tanto de la Royal Navy y como los Ferrocarriles Británicos establecieron sus propios talleres para reparaciones. Este tipo de mantenimiento por reemplazo fue un hito, y más tarde se convirtió en un método ampliamente practicado a nivel mundial.

Turbo-compuesto Deltic[editar]

El "E.185" o "Compuesto Deltic" una variante turbo-compuesto se proyecto[1] y se construyó un único prototipo en 1956[8] y se probó en 1957.[9] Aprovechó la experiencia de Napier en el 'Nomad' , y su participación cada vez mayor en turbinas de gas. Se utiliza la Deltic como el generador de gas en el interior de una turbina de gas, tanto con una etapa de doce compresor axial y una turbina de gas de tres etapas. A diferencia de la Nomad, esta turbina no estaba acoplado mecánicamente al cigüeñal, sino simplemente condujo el compresor. Se esperaba que produciría 6.000 C.V., con el ahorro de combustible y energía específica "insuperable".[10] La predicción por los ingenieros estrechamente relacionadas fueron que el falló de la biela sería el límite y ocurriría alrededor de 5.300 CV. En pruebas se alcanzo los 5.600 CV antes de lanzar una biela a través de la caja del cigüeñal como se predijo.[8] El interés de la marina había disminuido en 1958 a favor de la turbina de gas puro, a pesar de su consumo de combustible mayor, y no se llevó a cabo desarrollo ulterior.

Motores similares[editar]

Referencias[editar]

  1. a b c d D. K. Brown & George Moore (2003). Rebuilding the Royal Navy. Warship design since 1945. Chatham Publishing. ISBN 1-86176-222-4. 
  2. End on image of Deltic type engine with exhaust manifolds exposed (via the Deltic Presevation Society - Baby Deltic project) thedps.co.uk
  3. Here and There«A 2,500 hp Two-stroke» (PDF). Flight:  pp. 392. 2 de abril de 1954. http://www.flightglobal.com/pdfarchive/view/1954/1954%20-%200870.html. «POWERING H.M. fast patrol boat Dark Hunter, launched on March 18th, is a Napier Deltic engine. An opposed-piston two-stroke diesel, it develops 2,500 s.h.p.; its power/weight ratio (4.2 lb/h.p.) is said to be the highest ever achieved in a marine diesel.». 
  4. Vessey, Napier Powered, p. 102
  5. Vessey, Napier Powered, p. 104
  6. Vessey, Napier Powered, p. 110
  7. Webb, Deltic Engines, p. 50
  8. a b Boyle, The Napier Way, p. 121
  9. Vessey, Napier Powered, pp. 107-108
  10. Boyle, The Napier Way, p. 221