El Monosoupape ( francés para válvula única ), fue un diseño de motor rotativo introducido por primera vez en 1913 por Gnome Engine Company (rebautizada como Gnome et Rhône en 1915). Utilizó una disposición inteligente de puertos de transferencia internos y una única válvula de escape accionada por varilla de empuje para reemplazar las muchas piezas móviles que se encuentran en los motores rotativos más convencionales, y convirtió a los motores Monosoupape en algunos de los más confiables de la época. El diseñador de aviones británico Thomas Sopwith describió el Monosoupape como "uno de los mayores avances en la aviación". [1]
Los motores monosoupape se produjeron bajo licencia en grandes cantidades en Gran Bretaña, Rusia, Italia y Estados Unidos. Se produjeron dos versiones diferentes de nueve cilindros, el 9B-2 de 100 hp (75 kW) y el 9N de 160 hp (120 kW), con diferentes cilindradas que le daban a la versión 9N de mayor cilindrada un cárter de forma casi cilíndrica, y el 9N también adoptaba un Sistema de encendido dual para mayor seguridad en el vuelo.
Se produjeron 2.188 unidades bajo licencia en Gran Bretaña, con una versión mejorada de 120 hp (89 kW) construida más tarde en Rusia y la Unión Soviética, dos de las cuales volaron el helicóptero soviético de rotor único TsAGI -1EA en 1931-1932. [2] [3]
A diferencia de otros motores rotativos, los primeros motores Gnome como Gnome Omega , Lambda y Delta utilizaban una disposición única de válvulas para eliminar las varillas de empuje que operaban durante la fase de entrada del ciclo de combustión en motores más convencionales. En cambio, una sola válvula de escape en la culata era operada por una varilla de empuje que abría la válvula cuando la presión caía al final de la carrera de potencia. Una válvula de entrada operada por presión, que estaba equilibrada por un contrapeso para igualar las fuerzas centrífugas, se colocó en el centro de la corona del pistón, donde se abría para permitir que la carga de aire y combustible ingresara desde el cárter central del motor.
Aunque ingenioso, el sistema tenía varios inconvenientes: había que quitar las culatas para realizar el mantenimiento de las válvulas de admisión y ajustar la sincronización correctamente. La economía de combustible se vio afectada en comparación con otros rotativos porque las válvulas de entrada no se podían abrir y cerrar en los momentos ideales.
En 1913, Louis Seguin y su hermano Laurent (ingenieros que fundaron la Société Des Moteurs Gnome [la empresa de motores Gnome] en 1905) introdujeron la nueva serie Monosoupape , que eliminaba la válvula de entrada, reemplazándola por puertos de transferencia controlados por pistón similares a los encontrado en un motor de dos tiempos . Comenzando con la carrera de potencia, el motor de cuatro tiempos funcionó normalmente hasta que el pistón estaba a punto de llegar al final de su carrera (punto muerto inferior o BDC), cuando la válvula de escape se abrió "temprano". Esto permitía que los gases de combustión quemados aún calientes "salieran" del motor mientras el pistón aún se movía hacia abajo, aliviando la presión de escape y evitando que los gases de escape ingresaran al cárter. Después de un pequeño recorrido adicional, el pistón descubrió 36 pequeños puertos alrededor de la base del cilindro, que conducían al cárter que contenía una mezcla adicional de combustible y aire (la carga ). En este punto no se produjo ninguna transferencia ya que no había diferencia de presión; el cilindro todavía estaba abierto al aire y, por tanto, a presión ambiente. La válvula en cabeza desechaba directamente a la estela, ya que prácticamente no se podía instalar ningún colector de escape en el cárter y los cilindros giratorios. La falta de un colector de escape también ahorró peso y evitó fuerzas giroscópicas excesivas en vuelo.
Durante la carrera de escape, se produjo una evacuación cuando el aire que pasaba por el exterior del cilindro redujo la presión en el interior debido a la exposición directa del puerto de escape a la estela. El pistón continuó su carrera de escape hasta alcanzar el punto muerto superior (TDC), pero la válvula permaneció abierta. El pistón comenzó a descender en su carrera de admisión con la válvula aún abierta, introduciendo aire nuevo en el cilindro. Permaneció abierta hasta que estuvo dos tercios del camino hacia abajo, momento en el que la válvula se cerró y el resto de la carrera de admisión redujo en gran medida la presión del aire. Cuando el pistón volvió a descubrir los puertos de transferencia, la baja presión en el cilindro atrajo el resto de la carga.
La carga era una mezcla demasiado rica de aire, que se adquiría a través del cigüeñal hueco , y combustible que se inyectaba continuamente mediante una boquilla de combustible en el extremo de una línea de combustible, entrando al cárter a través del cigüeñal hueco. La boquilla estaba cerca y apuntaba a la base interior del cilindro donde estaban ubicados los puertos de transferencia. La boquilla de combustible estaba estacionaria con el cigüeñal y los cilindros giraban a su posición a su vez. La carrera de compresión era convencional.
La bujía estaba instalada horizontalmente en la parte superior trasera del cilindro, pero no tenía ningún cable de conexión de alto voltaje. Una corona dentada interna montada en el motor impulsaba un magneto estacionario montado en el cortafuegos, cuyo terminal de salida de alto voltaje estaba muy cerca de los terminales de las bujías cuando pasaban. Esta disposición eliminó la necesidad de cableado de alto voltaje y distribuidor que se encuentra en los sistemas de encendido sincronizados mecánicamente convencionales . Esta corona dentada también impulsaba la bomba de aceite, que suministraba aceite a todos los cojinetes , y a través de varillas de empuje huecas a los balancines y válvulas, y también impulsaba una bomba de aire que presurizaba el tanque de combustible. Los motores Gnome 9N posteriores de 160 hp (120 kW) tenían sistemas de encendido duales por seguridad, con bujías gemelas por cilindro conectadas eléctricamente, con los cables encaminados al cárter y un par central de magnetos impulsados por el cárter del motor giratorio.
Por lo tanto, los Monosoupapes tenían un único control de regulación de gasolina utilizado para un grado limitado de regulación de velocidad. En los primeros ejemplos, la velocidad del motor se podía controlar variando el tiempo de apertura y el alcance de las válvulas de escape usando palancas que actuaban sobre los rodillos de los taqués de las válvulas, pero esto se abandonó más tarde debido a que causaba quemaduras en las válvulas. En su lugar, se utilizó un interruptor intermitente que cortaba el encendido cuando se presionaba. Esto se usó con moderación para evitar que se ensuciaran las bujías, ya que solo era seguro usarlo cuando también se cortaba el suministro de combustible. El posterior subtipo 9N de 160 CV de potencia también presentaba un método inusual de funcionamiento con su configuración integral de doble encendido, que permitía alcanzar valores de salida de niveles de potencia de media, un cuarto y un octavo mediante el uso del interruptor cupé. y un interruptor giratorio especial de cinco posiciones que seleccionaba cuál del trío de niveles de potencia alternativos se seleccionaría cuando se presionaba el interruptor del cupé, lo que le permitía cortar todo el voltaje de chispa en los nueve cilindros, en intervalos espaciados uniformemente para lograr los múltiples niveles de reducción de potencia. [4] La reproducción en condiciones de volar del caza monoplano Fokker D.VIII tipo sombrilla en el aeródromo Old Rhinebeck, propulsado exclusivamente con un Gnome 9N, a menudo demuestra el uso de la capacidad de salida de cuatro niveles de su Gnome 9N tanto en tierra como en vuelo.
El sistema de lubricación, como ocurre con todos los motores rotativos, era del tipo de pérdida total en el que se bombeaba aceite de ricino a la mezcla de aire y combustible. Se utilizó aceite de ricino porque no se disolvía fácilmente en el combustible y porque ofrecía cualidades de lubricación superiores a otros aceites disponibles. Se rociaron al aire más de dos galones de aceite de ricino durante cada hora de funcionamiento del motor. Esto explica por qué la mayoría de los rotativos estaban equipados con capós, omitiéndose el cuarto inferior para dirigir el rocío de aceite de ricino lejos del piloto. [6] El aceite de ricino sin quemar del motor tenía un efecto laxante en el piloto si se ingería. [7]
Debido a que todo el motor giraba, tenía que equilibrarse con precisión, lo que requería un mecanizado preciso de todas las piezas. Como resultado, los Monosoupapes eran extremadamente caros de construir: los modelos de 100 hp (75 kW) costaban 4000 dólares en 1916 (aproximadamente 89 000 dólares en dólares de 2017). Sin embargo, utilizaban menos aceite lubricante y pesaban ligeramente menos que los anteriores motores de dos válvulas. [8]
Lista de Lumsden.
Datos de Lumsden .
Motores comparables
Listas relacionadas
Para mantener el motor funcionando sin problemas con ajustes de potencia reducidos, era necesario que el interruptor selector desconectara todos los cilindros a intervalos uniformemente espaciados. También fue beneficioso hacer que todos los cilindros se encendieran periódicamente para mantenerlos calientes y evitar que las bujías se ensuciaran con aceite. El interruptor selector tiene cinco posiciones, cero (0) para apagado y cuatro posiciones de funcionamiento, del uno al cuatro (1-4) (ver Foto 5). El Gnôme 9N tenía dos magnetos (y dos bujías por cilindro) y el interruptor selector estaba conectado únicamente al magneto derecho, por lo que era necesario que el piloto apagara el magneto izquierdo si quería cambiar la velocidad del motor.
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