Řazení kompresoru motoru Jumo 211 B

Moderátor: Hans S.

Odpovědět
lkala
praporčík
praporčík
Příspěvky: 306
Registrován: 26/8/2008, 12:52
Bydliště: Brno

Řazení kompresoru motoru Jumo 211 B

Příspěvek od lkala »

Řazení kompresoru motoru Jumo 211 B

V dnešním příspěvku se opět podívejme do oblasti pohonu kompresoru leteckého motoru. Pohon kompresoru motoru DB 601 jsme popisovali posledně, proto se nyní dotkněme jeho konkurenta, kterým byl motor Jumo 211. Na verzi Jumo 211 B se opět zaměřme na pohon kompresoru, tentokrát řešeného „klasickým“ stupňovitým řazením.
Kompresor motoru Jumo 211 B byl poháněn mechanicky, převodem od klikového hřídele motoru. Byl jednostupňový, dvourychlostní, vybaven automatickým řazením rychlostí v závislosti na výšce letu. Celkový pohled na kompresor, příslušenství a pohon je na následujícím obrázku.

Obrázek
Obr. č. 1 – celkový pohled na kompresor motoru Jumo 211 B s příslušenstvím

Nejprve provedeme popis základních částí, poté se zaměříme konkrétně na jeho řazení. Pohon od klikové hřídele motoru je přes kuželové kolo, v obrázku označeno „Antrieb von Kurbelwelle“. Část v levé horní části obrázku je vlastní řazení kompresoru, kde „Schaltgestänge“ je řadící ústrojí a „Bodenladerstufe“ + Höhenladerstufe“ jsou jednotlivé převody na vyšší a nižší stupeň kompresoru. V levé části je spojka („Kupplung“) a hřídele samotného oběžného kola kompresoru. Na ni poté navazuje kolo a difusor.

Jak již bylo uvedeno výše, zaměříme se dnes na popis automatiky řazení tohoto kompresoru. Na dalším obrázku je jeho schéma, na kterém se ho pokusíme vysvětlit.

Obrázek
Obr. č. 2 – schéma řazení motoru Jumo 211 B

Schéma si můžeme rozdělit do dvou částí. Levá strana představuje ovládací prvek, pravá strana samotný kompresor a řazení jeho rychlostí. Regulace byla realizována pomocí tlakového oleje z motoru, který přepouštěním pomocí řídícího pístku, nastavoval aktuální rychlost. Na schématu výše je situace, kdy na kompresoru je zařazena nižší rychlost kola (tedy nižší letová výška). Regulaci a řazení tedy popíšeme, jako přechod z nižší rychlosti kola na vyšší rychlost.
Při zařazené aktuální nižší rychlosti kola je tlakový olej přiváděn na schématu z levé strany, kanálem označeným Drucköl. Řídící pístek je (Steuerkolben) je pohyblivý ve svislé ose a při nižší rychlosti je nastaven tak, že přepouští olej z přívodního potrubí do horního potrubí, vedoucího k lamele (Flügelkolben). Tím je tato lamela stlačována k spodní části nádoby. Tlakový olej dále protéká kolem odtokového ventilu (Ablaufventil) a vrací se zpět do motoru potrubím zcela vlevo dole.
Ve spodní části regulačního prvku je tlaková (barometrická) dóza. Tato reaguje na změny tlaku (pokles tlaku při nárůstu nadmořské výšky) tak, že se při nárůstu výšky roztahuje. Tím dochází k uzavírání odtokového ventilu, až nakonec dojde ve stanovené výšce k uzavření tohoto ventilu zcela. Tento okamžik je možno regulovat pomocí regulačního šroubu (Verstellschraube), který je pod dózou. Tento šroub byl nastavován výrobcem motoru a byl zaplombován.
V okamžiku, kdy dojde k uzavření ventilu, dojde zároveň k přerušení výtoku tlakového oleje a tento se nahromadí ve spodní částí pod regulačním pístkem. V důsledku tohoto se pístek proti vratné síle pružiny začne zvedat. V okamžiku, kdy svým pohybem přeruší potrubí tlakového oleje vedoucí nad lamelu, dojde ke spojení přívodu tlakového oleje s potrubím, které tento olej začne přivádět pod tuto lamelu. Zároveň pístek svým pohybem otevře cestu oleje nad lamelou, který má možnost vytéci přes potrubí ve spodní části pístku (viz. schéma). Pohybem lamely poté dojde k aktivaci spojky a následnému přeřazení na vyšší rychlost kola.

Celou situaci si ještě jednou projděme na detailním obrázku.

Obrázek
Obr. č. 3 – detail schéma řazení motoru Jumo 211 B

Vlevo je poloha při vyšší rychlosti oběžného kola, vpravo při nižší. Při nižší rychlosti přitéká tlakový olej (Motor-Drucköl), následně protéká kolem pístku a pokračuje do potrubí označeného b) (tedy nad lamelu). Zároveň tlakový olej protéká otvorem v pístku pod něho a přes otevřený ventil pokračuje zpět do motoru. (Rücköl zum Motor). Olej z oblasti pod lamelou (tedy hnědý), zároveň může volně vytékat potrubím vlevo nahoře. Barometrická dóza (Barometrische Dose) se šroubem (Einstellschraube) se postupně roztahuje (s nárůstem nadmořské výšky), až dojde k uzavření ventilu. Tím se přeruší odtok a tlakový olej se nahromadí pod pístkem. Ten je následně vytlačen vzhůru.
Dále se věnujme levému obrázku. Po vytlačení pístku dojde k přerušení přítoku tlakového oleje nad lamelu (tedy do potrubí b)). Místo toho dojde ke spojení přívodu oleje s potrubím pod lamelou a zároveň ke spojení potrubí b) s odvodem zpět do motoru, který je jako druhý zespodu vlevo. Potrubí vpravo dole je při automatu přerušeno.


Nyní se podívejme na pravou část našeho schématu. Pravá část představuje samotný řadící mechanismus a kompresor. K lepšímu pochopení řazení zařazuji další dva obrázky, u kterých se krátce zastavme.

Obrázek
Obr. č. 4 – detail schéma řazení motoru Jumo 211 B – nižší rychlost oběžného kola

Obrázek
Obr. č. 5 – detail schéma řazení motoru Jumo 211 B – vyšší rychlost oběžného kola

Na obou obrázcích je řez převodem motoru Jumo 211 B, přičemž na horním obrázku je zařazená nižší rychlost oběžného kola, na spodním vyšší. Zatím si ale nevšímejme ničeho jiného, než levé části obrázku. Na prvním obrázku (Obr. č. 4) jsem písmenem A vyznačil kolo, které je na hřídeli, hnané od kuželového kola pohonu (tedy od motoru). Hnací kolo jako celek, je složeno ze tří částí. Část A je usazena na drážkování hnaného hřídele a zároveň se jedná o hnanou část volnoběžné radiální spojky. Písmenem B je označeno vlastní hnací ozubené kolo nižší rychlosti, přes které je kolo na hřídeli kompresoru poháněno. Písmenem C jsou označeny válečky ve svěrné části spojky, jejichž význam si níže osvětlíme.
Celá tato volnoběžná radiální spojka pracuje tímto způsobem:

Po startu motoru, tedy roztočení hnacího kola, dojde rovněž k roztočení kola označeného A, neboť toto je s hřídelem pevně spojeno. Vzhledem k tomu, že kolo B je v klidu, dojde v důsledku rotace kola A k odvalování válečků C. Vnější povrch kola A je ovšem konstruován tak, že prostor mezi jednotlivými zuby (tedy prostor pro každý váleček), je ve středu své délky zúžený. Váleček se tedy odvalováním dostane do místa, kde se zaklíní. V tomto okamžiku dojde ke spojení obou kol a kolo A začne unášet kolo B. Celkovým převodem mezi hnaným kolem od motoru (Antrieb von der Kurbelwelle), které má 2 300 ot./min (tedy otáčky motoru), převodem na hnací hřídel kompresoru se otáčky zvýší na 4 887 ot./min a přes výše popsaný převod se na hnané hřídeli kompresoru dosáhne asi 18 000 ot./min (na nižší rychlost). Až do okamžiku přeřazení kompresoru, je oběžné kolo hnáno tímto způsobem.

V okamžiku (dané výšce), kdy dojde k přeřazení, ovládací lamela (viz výše část o regulaci), svým pohybem aktivuje lamelovou třecí spojku. Z důvodu lepšího pochopení opět zařazuji dva výše uvedené obrázky a celkový pohled na spojku.

Obrázek
Obr. č. 6 – detail schéma řazení motoru Jumo 211 B – nižší rychlost oběžného kola

Obrázek
Obr. č. 7 – detail schéma řazení motoru Jumo 211 B – vyšší rychlost oběžného kola

Obrázek
Obr. č. 8 – schéma řazení motoru Jumo 211 B

Na těchto třech obrázcích si demonstrujme, jakým způsobem vlastně dojde k zařazení vyšší rychlosti oběžného kola. Pod označením A je na obrázku č. 6 naznačena kulisa páky, která je ovládána výše popsanou lamelou. Pohyb této páky je z tohoto obrázku zřejmý, dojde tedy k vytažení páky směrem vzhůru. Tímto pohybem dojde k vymáčknutí další páky označené C, která končí u lamelové spojky ozn. B. Tato spojka je při zařazené nižší rychlosti kola vypnuta a pohybem páky dojde k jejímu sepnutí. Po záběru spojky dojde k roztočení ozubeného kola vyšší rychlosti kompresoru (kolo více vlevo na obr. č. 6), přes které se začne přenášet moment od motoru. Vzhledem k tomu, že přenosem přes toto kolo dojde ke zvýšení otáček hřídele oběžného kola (celkový počet otáček opři vyšší rychlosti kola je asi 26 162 ot./min – viz obr. č. 7), dojde zároveň k rozpojení radiální spojky ozubeného kola nižší rychlosti. Když se vrátíme zpět k obrázku č. 4, na kterém je písmeny vyznačené části této spojky je zřejmé, že k jejímu rozpojení může dojít pouze v jednom případě. Ten nastane v okamžiku, kdy otáčky hnaného hřídele této radiální spojky (část A) budou nižší, než otáčky hnané části (část B). Tímto dojde k odvalení válečků k přední části mezery (k zubu) a tím i k uvolnění svěrného spojení. Radiální spojka se v tomto okamžiku vypne ze záběru. Právě tato situace nastane v okamžiku zařazení vyšší rychlosti oběžného kola kompresoru, neboť hnané kolo této radiální spojky nyní má vyšší otáčky, než hnací kolo (uložené na drážkovaném hřídeli, tedy pevně vázáno na otáčky tohoto hřídele).

Celý výše popsaný postup samozřejmě funguje i opačně, tedy analogicky při řazení z vyšší rychlosti na nižší.

Poslední věc, o které se dnes zmíníme, je ochrana kompresoru (a motoru) před přetížením. Na dalším obrázku je řez touto částí.

Obrázek
Obr. č. 9 – ochrana před přetížením kompresoru motoru Jumo 211 B

Celá část funguje jednoduchým způsobem. Obě kuličky, znázorněné na obrázku a označené jako „Fliehgewichte“ – možná nepřesně překládám jako odstředivé závaží, se vlivem otáček hnané části řazení, odtlačují. Tímto dochází k posunu objímky vůči pružině a posunu hřídele - „Fliehkraftschalter“. Pokud dojde k příliš vysokým otáčkám hnané části kompresoru (a tedy i motoru, neboť je zde pevná vazba), tato hřídel vytlačí šoupátko – „Steuerschieber“ vlevo. To svým pohybem otevře potrubí od řídící části řazení, ve kterém je při vyšší rychlosti tlakový olej (viz. výše). Tento olej nyní začne protékat kolem šoupátka zpět do motoru. V důsledku toho dojde ke snížení tlaku oleje pod řídícím pístkem řazení, který je pružinou vrácen zpět do nižší polohy a dojde tedy k přeřazení na nižší rychlost oběžného kola.
Tato ochrana motoru byla (dle manuálu) zařazen hlavně proto, že tento motor byl hojně používán ve střemhlavých bombardérech. Při tomto režimu letu tedy došlo automaticky k zařazení nižší rychlosti oběžného kola. To bylo z důvodu možného poškození motoru při rychlém sestupu z výšky s nižší hustotou vzduchu (a tedy vyšší rychlosti kompresoru), do výšky s vyšší hustotou vzduchu. Po vyrovnání střemhlavého letu, došlo k zařazení aktuální rychlosti dle konkrétní výšky letu.


Děkuji za pozornost.


Použité zdroje:

1) Der Flugmotor – Bauteile und Baumuster, Hans Katz, Berlin, 1943
2) Originální manuál motoru Jumo 211 B, Dessau, 1940
Uživatelský avatar
Martin Hessler
poručík
poručík
Příspěvky: 715
Registrován: 12/5/2009, 16:49
Bydliště: Praha
Kontaktovat uživatele:

Příspěvek od Martin Hessler »

Zajímavé, byť vysoce technické.
Dneska by na něco takového byly potřeba přinejmenším dva počítače - a pro jistotu ještě jeden záložní :-))
Odpovědět

Zpět na „Vybavení letounů“