Motore rotativo. Storia dell'invenzione e della produzione

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Un motore rotativo a combustione interna (ICE) è un motore termico in cui il principale elemento di lavoro mobile del motore, il rotore, esegue il movimento rotatorio.

I motori devono produrre il movimento rotatorio dell'albero principale. Ed è proprio per questo motivo che i motori a combustione interna rotativi si differenziano favorevolmente dai più comuni motori a combustione interna a pistoni oggi, in cui il principale elemento di lavoro mobile, il pistone, esegue movimenti alternativi. Nei motori rotativi, dove l'elemento di lavoro principale ruota già, non sono necessari meccanismi aggiuntivi per ottenere il movimento rotatorio. Ma nei motori a pistoni è necessario utilizzare manovellismi ingombranti e complessi per convertire il movimento alternativo del pistone nel movimento rotatorio dell'albero motore.

Schema di funzionamento di un motore rotativo

La prima automobile di serie al mondo con motore a pistoni rotanti (RPE) uscì dai cancelli della società della Germania occidentale NSU nel 1964. Ma tre anni prima di questo evento, il Ministero dell'industria automobilistica e il Ministero della difesa dell'URSS hanno affidato agli istituti di ricerca industriale il compito di creare un RPD nazionale. E non solo lo hanno fornito, ma hanno anche aiutato con disegni dettagliati. Per essere del tutto precisi, non sono stati i ministeri a fornire la documentazione, ma il GRU. Poiché non hanno acquistato i brevetti dallo stesso Wankel, non sono stati accettati.

Il primo motore rotativo funzionante fu presentato nel 1957 ad una conferenza della Società degli ingegneri tedeschi (VDI) da Felix Wankel e Walter Freude. Wankel ha provato molte professioni durante la sua vita: da apprendista tipografo in una casa editrice di letteratura scientifica a venditore junior, ma non si è mai preso la briga di ottenere un'istruzione superiore. Alla fine decise di inventare dispositivi meccanici.

La produzione di pompe rotative e compressori si alternava a pene detentive: prima per aver criticato gli abusi finanziari delle élite regionali naziste, poi per aver collaborato con gli stessi nazisti (durante la Seconda Guerra Mondiale, Wankel risolse con successo il problema dei sigilli per i siluri e gli aerei tedeschi motori). Dopo il suo rilascio nel 1946, l'inventore ricostruì il suo laboratorio a Lindau, sulle rive del Lago di Costanza (fu distrutto dalle truppe francesi nel 1945), e riprese a lavorare sul motore.

Cinque anni dopo, Wankel riuscì a interessare la società tedesca NSU al suo progetto. Ogni anno i suoi motori lavoravano sempre più a lungo: se nel 1957 uno dei prototipi lavorava per 2 ore e sviluppava una potenza di 21 CV. s., poi dopo un anno - 100 ore con una potenza di 29 CV. Con. Apparentemente, questi parametri furono sufficienti perché la "Wankelemania" iniziasse nel mondo: prima la società Curtiss-Wright acquisì le licenze per il motore, un anno dopo Daimler-Benz, MAN, Friedrich Krupp e Mazda.

All'inizio degli anni '70, quasi tutti i giganti automobilistici e motoristici del mondo, tra cui Rolls-Royce, Porsche, Ford, GM e molte aziende giapponesi, acquistarono licenze. Gli ovvi vantaggi dell'RPD rispetto ai tradizionali motori a pistoni (ha molte volte meno parti mobili, il suo peso e le sue dimensioni sono 1,5–2 volte inferiori, un livello di vibrazioni molto basso ed eccellenti caratteristiche dinamiche) sembravano rendere questo motore un bestseller.

Alla NSU Spyder, lanciata nel 1964, seguirono la leggendaria NSU Ro 80 (ci sono ancora molti club nel mondo per i possessori di queste auto), Citroen M35 (1970), Mercedes C-111 (1969), Corvette XP (1973 ). Ma l'unico produttore di massa di auto rotanti era la giapponese Mazda, che dal 1967 ha prodotto circa 23 nuovi modelli con RPD. I motori rotativi furono installati su barche, motoslitte e aerei leggeri. La fine dell’euforia arrivò nel 1973, al culmine della crisi petrolifera. È qui che si è manifestato il principale svantaggio dei motori rotativi: l'inefficienza. Con l'eccezione di Mazda, tutte le case automobilistiche hanno ridotto i programmi rotativi e le vendite della società giapponese in America sono scese da 104 auto vendute nel 960 a 1973 nel 61.

Ma fu nel disastroso anno 1974 che il governo sovietico creò uno speciale ufficio di progettazione RPD (SKB RPD) presso lo stabilimento automobilistico di Volzhsky: l'economia socialista è imprevedibile. A Togliatti sono iniziati i lavori per la costruzione di officine per la produzione in serie di Wankel. Poiché la VAZ era stata inizialmente progettata come una semplice copia delle tecnologie occidentali (in particolare della Fiat), gli specialisti della fabbrica decisero di riprodurre il motore Mazda, scartando completamente tutti i dieci anni di sviluppo degli istituti nazionali di costruzione di motori.

I funzionari sovietici negoziarono a lungo con Felix Wankel per quanto riguarda l'acquisto delle licenze, alcune delle quali avvennero proprio a Mosca. Tuttavia non è stato trovato denaro e quindi non è stato possibile utilizzare alcune tecnologie proprietarie. Nel 1976 fu messo in funzione il primo motore Volga VAZ-311 a sezione singola con una potenza di 65 CV. pp., sono stati spesi altri cinque anni per mettere a punto il progetto, dopo di che è stato prodotto un lotto pilota di 50 "unità" rotanti VAZ-21018, che è stato immediatamente esaurito tra i dipendenti VAZ. Divenne subito chiaro che il motore somigliava solo superficialmente a quello giapponese: iniziò a sgretolarsi in modo molto sovietico.

La direzione dello stabilimento è stata costretta a sostituire entro sei mesi tutti i motori con motori a pistoni di serie, a ridurre della metà il personale di SKB RPD e a sospendere la costruzione delle officine. La salvezza dell'industria domestica dei motori rotativi venne dai servizi speciali: non erano molto interessati al consumo di carburante e alla durata del motore, ma erano molto interessati alle caratteristiche dinamiche. Un RPD a due sezioni con una potenza di 311 CV è stato realizzato con due motori VAZ-120. s., che iniziò ad essere installato sull '"unità speciale" - VAZ-21019. È a questo modello, che ha ricevuto il nome non ufficiale "Arkan", che dobbiamo innumerevoli storie sui "cosacchi" della polizia che si sono messi al passo con le sofisticate "Mercedes" e molti agenti delle forze dell'ordine: ordini e medaglie. Fino agli anni '90, l '"Arkan" apparentemente senza pretese raggiungeva facilmente tutte le macchine. Rianimata da ordini speciali, SKB RPD iniziò a produrre motori per sport acquatici e motoristici, dove le auto con motori rotativi iniziarono a vincere premi così spesso che gli ufficiali sportivi furono costretti a vietare l'uso dell'RPD.

Sebbene non avesse una formazione tecnica completa, verso la fine della sua vita Felix Wankel ottenne il riconoscimento mondiale nel campo della costruzione di motori e della tecnologia di tenuta, vincendo numerosi premi e titoli. A lui prendono il nome le strade e le piazze delle città tedesche (Felix-Wankel-Strasse, Felix-Wankel-Ring). Oltre ai motori, Wankel sviluppò un nuovo concetto di barche ad alta velocità e costruì lui stesso diverse barche. La cosa più interessante è che a Wankel non piaceva il motore rotativo, che lo rese milionario e gli portò fama mondiale, considerandolo un “brutto anatroccolo”. Gli RPD realmente funzionanti sono stati realizzati secondo il cosiddetto “concetto KKM”, che prevede la rotazione planetaria del rotore e richiede l'introduzione di contrappesi esterni.

Un ruolo significativo è stato giocato anche dal fatto che questo schema non è stato proposto da Wankel, ma dall'ingegnere della NSU Walter Freude. Fino ai suoi ultimi giorni, lo stesso Wankel considerava il design ideale del motore "con pistoni rotanti senza parti rotanti irregolarmente" (Drehkolbenmasine - DKM), concettualmente molto più bello, ma tecnicamente complesso, che richiede, in particolare, l'installazione di candele su un rotore rotante . Tuttavia, i motori rotativi di tutto il mondo sono associati proprio al nome di Wankel, poiché tutti coloro che conoscevano da vicino l'inventore affermano all'unanimità che senza l'instancabile energia dell'ingegnere tedesco, il mondo non avrebbe mai visto questo straordinario dispositivo. Felix Wankel morì nel 1988.

Interessante la storia della Mercedes 350 SL. Wankel voleva davvero avere una Mercedes C-111 rotativa. Ma Mercedes non lo ha incontrato a metà strada. Quindi l'inventore prese una 350 SL di serie, buttò via il motore "nativo" e installò un rotore del C-111, che era 8 kg più leggero del precedente 60 cilindri, ma sviluppava una potenza significativamente maggiore (320 CV a 6500 giri al minuto). . Nel 1972, quando il genio dell'ingegneria finì di lavorare al suo prossimo miracolo, poteva sedersi al volante della Mercedes Classe SL più veloce dell'epoca. L’ironia della sorte è che Wankel non ha mai ricevuto la patente di guida fino alla fine della sua vita.

Il cuore dell'RPD è un rotore triangolare convesso che ruota all'interno di una cavità dello statore cilindrica. Il contorno della cavità è un epitrocoide, una curva che i vertici del rotore triangolare passano senza interruzione. Come un motore a benzina convenzionale, l'RPD implementa un ciclo a quattro tempi, che viene eseguito tre volte durante una rotazione completa del rotore.

Autore: S.Apresov

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