Birotační motor - Prototyp

Skříň motoru je tvořena dvěma bočními kryty a dvěma válcovými hlavami. Válcová hlava a boční kryty jsou vyrobeny obráběním z hliníkové slitiny AW 7075.

Válcové hlavy jsou centrovány bočními víky, na které se přenáší síly z hoření a které udržují válcovitost vnitřního prostoru.

Válcové hlavy jsou chlazeny vodou a chladicí kapalina je rozváděna přes boční víka a otvory ve válcových hlavách. Každá válcová hlava má jeden sací a jeden výfukový kanál a pár zapalovacích svíček. Hlavy válců jsou identické a vzájemně zaměnitelné. Ve válcových hlavách jsou zářezy a otvory, do kterých jsou vloženy těsnící prvky. Funkční prototyp využívá dvě řady bočních těsnění a tři řady příčných těsnění.

Blok válců je vyroben obráběním z jednoho kusu oceli. Vnější válcový povrch vyžaduje vysokou tvrdost kvůli těsnícím prvkům, které po něm kloužou. Na dosažení příslušné tvrdosti byla vnější plocha technologicky upravena.

V motoru je blok válců chlazen olejovým sprejem z klikového hřídele. Válce jsou žebrované pro lepší výměnu tepla.

Pro usnadnění výroby tvrdých povrchů prototypu byla zvolena ocel, ale v budoucnu by blok válců mohl být odlit z hliníkové slitiny a potřebné povrchy ošetřeny povrchovou úpravou např. Nikasil. Toto řešení by poskytlo další snížení hmotnosti, lepší moment setrvačnosti, lepší přenos tepla a stabilnější pístovou vůli.

Blok válců je připevněn k nábojům na obou stranách. Náboje přenášejí točivý moment pomocí evolventního drážkování na planetový redukční převod a na výstupní hřídel. Náboje také obsahují ložiska klikového hřídele a celá bloku válců je ve stacionární skříni uložen pomocí válečkových ložisek.

Sestava klikového hřídele se skládá ze dvou klikových ramen, ojničního čepu a vysoce pevnostního šroubu. Kliková ramena a ojniční čep jsou spolu spojena a stáhnutá vysoce pevnostním šroubem. Oba kliková ramena jsou vyrobena obráběním z jednoho kusu oceli, který je následně nitrován k dosažení požadované tvrdosti povrchu vyžadovaného pro lisované plochy a plochy pro ložiska. Ojniční čep je vyroben z ložiskové oceli a má dvě opracované plochy, které zajistí zarovnání klikových ramen.

Ojnice jsou vyrobený z jednoho kusu oceli a jejich velká oka jsou vidlicovitě tvarovaná. Všechny tři jsou namontovány na jehlové ložisko. Ložisko ojnice je dvouřadé a má bronzu klec. Jehly ložiska se přímo otáčejí na povrchu čepu.

Tlakový olej je dodáván do motoru prostřednictvím centrálního kanálu klikového hřídele. Olej je tlačen do ložiska ojnice, skrz které je stříkán do klikové skříně. Tato cesta oleje poskytuje mazání celého mechanismu kliky, válců a ložisek, a zajišťuje chlazení pístů a bloku válců.

Současný návrh klikového hřídele vyvinutý pro první prototyp neprošel žádnou analýzou napětí. Jeho konstrukce je proto robustní a předimenzovaná. Pro zmenšení velikosti vyvažovacích závaží na klikových ramenech byly použity válečky z wolframu. Následná strukturální analýza ale ukázala, že bude jistě možné navrhnout mnohem subtilnější klikový hřídel.

Motorové příslušenství a další části bi-rotačního motoru jsou relativně standardní. Proto jsou jejich popisy poměrně stručné.

Spojení mezi blokem válců a klikovým hřídelem je zajištěno planetovým převodem. Středové planetové kolo je spojeno s klikovým hřídelem pomocí evolventního drážkování, stejně jako korunové planetové kolo, které je spojeno s blokem válců. Čtyři satelity planetového převodu jsou staticky uchyceny ve víku převodového ústrojí, které je odlito ze slitiny hliníku. Satelity jsou namontovány na čepech na válcových válečkových ložiscích. Poměr mezi klikovým hřídelem a blokem válců je 3:1.

Standardní obvod vodního chlazení zahrnuje mechanický termostat, který reguluje teplotu výstupu z motoru, odstředivé vodní čerpadlo, které je poháněno převodem z klikového hřídele, a běžný automobilový chladič.

Motor používá systém mazání se suchou klikovou skříní a s tlakovým přívodem. Systém funguje bez sacích čerpadel. Olej je do expanzní nádrže tlačen tlakem v klikové skříni. Olejový systém se také sestává z ozubeného čerpadla poháněného z klikové hřídele, regulačního ventilu, olejového filtru a olejového chladiče.

Je vhodné zmínit umístění alternátoru, jehož rotor je přímo namontován na klikový hřídel. Systém startování využívá standardní 12V startér s pevným pastorkem, který pohání klikový hřídel prostřednictvím volnoběžné spojky. Zapalování a vstřikování je řízeno řídící jednotkou ECU.

Vytvoření palivové směsi je zajištěno nepřímým vstřikováním. Každé sací potrubí má jeden vstřikovač těsně za škrtící klapkou. Palivo je k vstřikovačům dodáváno společným palivovým potrubím.

V tomto prototypu je točivý moment odebrán z bloku motoru. Pro letecké účely, které jsou zamýšleny pro tento prototyp, je nutné snížit rychlost na vrtuli. Ozubení mezi blokem válců a klikovým hřídelem tak slouží také jako redukce rychlosti na hřídeli vrtule. V přední části prototypu motoru se nachází prokluzová spojka a tlumič torzních kmitů.