Мы кратко познакомились с историей возникновения поршневых ДВС. Конструкторы прекрасно видели существенные недостатки поршневых ДВС: громоздкий кривошипно-шатунный механизм, большая масса, возвратнопоступательное движение поршня и возникающие при этом значительные силы инерции. И несмотря на то, что первый работоспособный роторно-поршневой двигатель был создан Феликсом Ванкелем в 1957 г., данному событию предшествовал очень долгий путь развития.
Еще в античном Риме были созданы простейщие зубчатые передачи, представлявшие диски с вставленными в них штырями, которые в течение столетий последующего развития трансформировались в хорошо известные зубчатые шестерни. Прародителем роторно-поршневого двигателя с полным правом можно считать зубчатый водяной насос Папенгейма (рис. 58, а), который он построил в 1636 г. для подачи воды в фонтаны императорского сада. И хотя в те времена насос Папенгейма оказался неудачным из-за больших перетечек воды в зазоры между шестернями и корпусом, зубчатые насосы, практически ничем не отличающиеся от прародителя, с успехом используются для подачи жидкости в самых различных системах современных механизмов и машин.
Поскольку поршневой двигатель тоже начинался с поршневых насосов, то до создания роторно-поршневого двигателя после изобретения роторного насоса оставался один шаг, правда, продолжавшийся более ста лет. В 1799 г. Мюрдок изобрел паровую машину с шестеренчатыми роторами (рис. 58, б) в вершины зубьев которых были вставлены деревянные пластины-уплотнения. В 1782 г. Уатт разработал проект роторной паровой машины, схема которой показана на рис. 58, в. Интенсивное развитие идеи роторно-поршневых машин приходится на вторую половину XIX в. - период появления таких научных дисциплин, как теория механизмов и машин, теоретическая механика, аналитическая геометрия. Исследования зубчатых зацеплений позволили найти методы расчета и проектирования внешних и внутренних зацеплений шестерен с малым числом зубьев.
В 1864 г. Эд. Галловей создал паровую машину с роторным поршнем, в 1859 г. Джонс построил насос (рис. 58, г) с двухзубыми роторами - прообраз знаменитых нагнетателей Рута, в 1900 г. появился коловратный насос Алотама и Франшо (рис. 58, д), в 1901 г. -паровая машина Кули и в 1908 г. - аналогичный по схеме первый ДВС Амплеби (рис. 58, е) с вращавшимся поршнем и пластинчатыми уплотнителями отдельных объемов, располагавшимися в корпусе.
На ранних этапах развития ДВС его изобретатели пытались найти наиболее рациональный принцип работы. История развития роторно-поршневых двигателей более напоминает творческий поиск форм поршня и статора при известном общем принципе работы. Поэтому в первой половине нашего столетия появилось множество конструкций, не имевших ничего принципиально нового, но зато со своеобразной геометрией. Основной оставалась проблема уплотнения стыка между ротором и статором - уплотнения, способного выдержать высокие перепады давлений и температур, характерные для цикла ДВС. Данную задачу и решил более или менее успешно Феликс Ванкель в середине 50-х гг.
|