Skrivet av: Sudden | 2013/08/01

Turbiner och sådant

Nyligen var jag inne på de sista stora kolvmotorerna, en utdöende art eftersom de inte kunde utvecklas. En gasturbinmotor som drev en propeller eller gav en jetstråle var framtiden.

Jetmotorns historia med Whittle och von Ohain och tidiga icke realiserbara patent av Lorin m fl är känd och berättad många gånger. Men hur är det med, turboprop, turboshaft och vad de kallas, var kommer de ifrån? Själva gasturbinen.

På något sätt fann jag en uppsats i Tekniska museets årsbok Daedalus 1982 av Ingvar Jung (jag har nästan 50 årgångar i min hylla), med den lovande titeln ”Sagan om gasturbinen” som jag skannat och visar litet ur i det följande. Den återspeglar författarens verksamhet och han börjar med en ”turboladdare” med flyganknytning från tidigt 30-tal:

Ljung_Zeppelin

Här är början av uppsatsen. Jung var professor i ångteknik och arbetade även inom industrin. Uppsatsen är inte helt lätt att förstå för jag är inte hemma i termodynamik och är mest bekant med flygets motorer. Många turbintillämpningar för fartyg, elkraftverk m  m är ”rejält konstiga” och jag fick ”tänka till” rätt ofta vid läsningen. Exempelvis ett arrangemang med en dieselmotor som driver en kolvkompressor  som komprimerar dieselns avgaser som får en turbin att snurra som i kryssaren Klas Fleming 1940.  ”Gasgenerator” talar man om bland fackfolk. Här nedan då ett mer begripligt arrangemang enligt Curt Borgenstams patent med en utrangerad Vampire-jetmotor som gasgenerator:

Goblin-MTB

När man väl kommit på att varvräknaren räknade dubbelt nådde man de beräknade 40 knopen vilket då kring 1950 var världsrekord för gasturbindrivna fartyg. Bränsleekonomin var förstås oacceptabel men ett kul experiment var det.

Mer maritim läsning här och här.

Men redan 1939 presenterade BBC (Brown Boveri et Ci) en gasturbin avsedd att producera elkraft. Maskinen hade enligt Jung blivit möjlig genom att man kommit på axialkompressorns fördelar som gjorde att arrangemanget fungerade om än med låg verkningsgrad. Jung berättar även att Frank Whittle kort före kriget besökt företaget och diskuterat en gasturbindriven flygmotor, men BBC var tvivlande eftersom man tyckte bränsleekonomin var dålig. Whittle nämnde ej sina planer på att bygga en ren jetmotor, och insåg ej axialkompressorns fördelar (enligt Jung).

Jung säger också att Stal vid Skuten-konstruerandet hade nytta av ett tyskt jetplan med Jumo 004 man kommit över vilket jag inte hört tidigare, men man hade uppenbarligen kunnat studera motorn. Bl a hade flygdirektör Henry Kjellson fått veta en del vid en Englandsresa i februari 1945 och Kjellson lyckades även få med sig ett turbinblad från den tyska Junkers Jumo 004 motorn, enligt många den främsta jetmotorn vid tidpunkten. (Sid 128 o 129 i denna rapport.)

Stals jetmotorsatsning las ned och FV vände sig mot England och Trollhättan. Stal tillgjorde sig dock det nedlagda arbetet och fick fram ett kommersiellt framgångsrikt gasturbindrivet reservkraftverk. Nedan Stal:s Dovern, på Tekniska museet för ca 10 år sedan:

Dovern

Jungs ”saga om gasturbinen” återspeglar han egen verksamhet. Allmänt anges norrmannnen Aegidius Elling som gasturbinens ”uppfinnare” men han nämns ej av Jung. Man kan inte ta med allt, fråga mig 😉

Turbintekniken är till en del gemensam för vattenturbiner, ångturbiner och gasturbiner och företag var ofta verksamma inom alla tre områdena. Samtidigt har jetmotortekniken varit drivande som Borgenstam sagt:  Gasturbinen, i dess olika former, har framkommit som ”biprodukt” av reaktionsmotorn, ty en förutsättning för att dess problem skulle kunna lösas var att en omfattande aerodynamisk och metallurgisk forskning igångsattes, vilket först blev motiverat genom flygteknikens starka krav på en ny kraftkälla.

Detta inläggs inleds med en luftskeppsmotors ”turbo”, och turbintekniken är viktig för de kompressorer eller överladdare som behövs när man skall flyga litet högre upp. En kolvmotor utan ”andningshjälp” tappar snart effekt när den kommer några tusen meter upp. Men kompressorer, som jag också fördjupat mig i de senaste dagarna, får det bli ett senare inlägg om. Bara en bild av en Rolls-Royce Merlin vi aldrig fick se. Man tyckte på den firman att mekaniskt drivna kompressorer var att föredra framför turboladdare som Cyril Lovesey, en av de centrala motorgubbarna hos Rolls-Royce, nämnde i ett föredrag 1946 då man ju var rätt stolt. Bilden är fint gjord även om det finns saker jag inte fattar.

Merlin_turbo

Bilden fann jag på webben när jag strövade omkring men jag vet inte vilken artikel den hör till. Jag antar att den ”mekaniska”kompressorn fick plats på sin vanliga plats nedanför. I så fall är det en oerhört kompakt installation jämfört med den för P-47 Thunderbolt.

Istället för turbo blev det en tvåstegs kompressor för Merlin.

Sudden

P S. Jag upptäckte nyss vid googling en fin jetmotorhistorik hos Arboga robotmuseum.

Annonser

Responses

  1. Napier Nomad hamnade ju i skarven mellan kolvmotorer och gasturbiner/jetmotorer. Intressant ”maskin.”

    Gilla

    • Hej K!
      Jo visst, ett mycket speciellt maskineri. Så vitt jag minns kan den ju ses som ett exempel på en ”gasgenerator”, alltså huvudmaskineriet som var en tvåtaktsdiesel som drev propellern och även levererade avgaser med rätt mycket syre kvar och som kunde förbrännas en andra gång för att driva en kraftturbin, även den kopplad till propelleraxeln. Det fanns kanske någon turbindriven kompressor också för att ge kraft i förbränningen.

      Det fanns väl två varianter av arrangemanget, men konceptet hade ingen framgång

      Detta är skrivet på rak arm, jag har inte kikat i ”facit”. Nu ska jag kika där.

      Gilla

  2. ”Bilden är fint gjord även om det finns saker jag inte fattar.” Vad? Det är ju klart som ”korvspad!”

    ”Jag antar att den ”mekaniska”kompressorn fick plats på sin vanliga plats nedanför.” Varför det? Turbokompressorn ersätter ju den mekaniskt drivna centrifugalkompressorn!

    Gilla

  3. Hej K!

    Riktig höjdflygning (säg över 10.000 meter) kräver komprimering i två steg (som kom på Merlin 60 eller om den heter 61) vad jag förstår. Så en vanlig ”mekanisk” kompressor måste finnas kvar.

    Men jag undrade ju faktiskt litet när jag såg teckningen.

    Det jag också undrade över var hur man gjorde med avgaserna från den vänstra cylinderbanken samt den grej som kallas ”carburetor”. En förgasare eller motsvarande i en Merlin var ju en stor kluns som hängde baktill/nedtill.

    Amerikanerna använde avgasturbo i många plan, men nästan alltid hade man en mekanisk ”intern” kompressor.därtill. Så var fallet i exempelvis P-38, P-47; B-17 och B-24. Denna mekaniska kompressor glöms ofta bort i beskrivningar av P-38 och P-47. Jag fick leta läge innan jag fann bevis (i en bok av Gunston) samt i en bild jag fann på webben någonstans.

    Texten är tyvärr litet suddig men där kan man läsa att det finns en mekanisk kompressor.

    För övrigt var den ofta förtalade Allison V-1710 en mycket bra motor på många sätt men motorns interna kompressorn hade konstruktörerna inte tagit riktigt på allvar. Man litade väl på att avgasturbon från General Electric (som hade monopol) skulle göra susen.

    Gilla

    • Man får tacka för klargörandet av varför man använde kompressor på flygmotorer. Så bakom flötet är jag ju inte, att förklaringen var absolut nödvändigt, men man kan ju aldrig veta med oss bonnläppar från provinserna.

      Om du tittar noga så kan du säkert även upptäcka avgasröret från den vänstra cylinderbanken, Anslutningen till avgasturbinen framgår dock inte p.g.a. av att den är skymd på teckningen. Varför det även skulle vara nödvändigt med en mekaniskt driven kompressor begriper jag inte så den letar man nog förgäves efter på teckningen. Att det fanns en sådan på P-47:an kanske kan förklaras av att den var en, delvis, integrerad del av motorn och därför fick sitta kvar. Men det kanske även fanns andra skäl. Förgasaren på teckningen är, förvisso, liten om man jämför med de förgasare som satt på merlinmotorer med mekaniskt driven kompressor. Men detta är en s.k. injektionsförgasare (ingen förgasare i vanlig mening utan fastmera en ”otajmad” insprutningsanordning), som faktiskt fanns på ”vanliga” merlinmotorer av senare datum (se t.ex. 100-serien!) och då bestod egentligen bara bestod av ett insprutningsmunstycke och ett Corliss spjällhus. ”Later versions of the Rolls-Royce Merlin … used single point fuel injection, at the time called ”Pressure Carburettor”. (Wikipedia) Dessa var försedda med “…a Corliss throttle, which consist of a truncated rectangular cylinder which when closed completely blocks the inlet, and when fully opened is recessed into a pocket in the side of the intake throat, providing completely unobstructed airflow. (http://www.thunderboats.org)

      Sedan kan man ju också tänka sig att teckningen inte avbildar en existerande motor.

      Gilla


Kommentera

Fyll i dina uppgifter nedan eller klicka på en ikon för att logga in:

WordPress.com Logo

Du kommenterar med ditt WordPress.com-konto. Logga ut / Ändra )

Twitter-bild

Du kommenterar med ditt Twitter-konto. Logga ut / Ändra )

Facebook-foto

Du kommenterar med ditt Facebook-konto. Logga ut / Ändra )

Google+ photo

Du kommenterar med ditt Google+-konto. Logga ut / Ändra )

Ansluter till %s

Kategorier

%d bloggare gillar detta: