回転ディスクエンジン
章動ディスクエンジンは、（時にはディスクエンジンという）1可動部とクランクシャフトへのダイレクトドライブの基本的に備える内燃機関です。 1993年に最初に特許を取得したこのエンジンは、以前の内燃機関とは多くの点で異なり、19世紀に開発された類似の蒸気動力エンジンから大きく引き出された円形の揺動運動または揺動運動を利用し、斜板エンジンの斜板の回転部分。
操作
基本構成では、エンジンのコアは章動する非回転ディスクで、ハブの中心がZ形シャフトの中央に取り付けられています。シャフトの両端が回転し、ディスクが「章動」します（軸を中心に回転せずにウォブリングモーションを実行します）。ディスクの円周の動きは、球の一部を規定します。ディスクの領域の一部は吸気と圧縮に使用され、一部は中央ケーシングに対するシールに使用され、残りの部分は膨張と排気に使用されます。圧縮空気は、外部アキュムレータに流入し、次にディスクの動力側に流入する前に外部燃焼室に流入します。外部燃焼室により、エンジンは小さなエンジンサイズでディーゼル燃料を使用できるようになり、無人航空機の推進やその他の用途に独自の機能を提供します。章動エンジンの重要な利点の1つは、パワーストロークの重複です。
動力は出力シャフト（クランクシャフト）に直接伝達されるため、従来のピストンエンジンに不可欠な複雑なリンク機構が完全に不要になります（ピストンの直線運動を回転出力運動に変換するため）。ディスクは回転しないため、シール速度は同等のICピストンエンジンよりも低くなります。ただし、シールの全長はかなり長いため、この利点が無効になる場合があります。
ディスクはハウジング内でぐらつき、その最も単純なバージョンでは、単一ディスクの半分（1つのローブ）が吸気/圧縮機能を実行し、もう1つのローブが電力/排気機能を実行します。ディスクローブは、同じ圧縮および拡張ボリュームを持つように、または拡張ボリュームよりも大きいまたは小さい圧縮ボリュームを持つように構成できます。これは、エンジンを自己過給（スーパーチャージャーを参照）するか、ミラーサイクル/アトキンソンサイクルとして動作させることができることを意味します。
特許と生産履歴
米国特許番号5,251,594は、1993年にイリノイ州のLeonard Meyerに「章動内燃ディスクエンジン」として認可されました。 Meyer Nutating Engineは、従来のレシプロピストンエンジンよりも高い出力密度を備え、ガソリン、重質燃料、水素などのさまざまな燃料で動作できる新しいタイプの内燃エンジンです。この特許は、米国のさまざまな20世紀の章動エンジンに言及していますが、その従来技術では、以下に説明する元のDakeyneエンジンにはまったく言及していません。 166年前の油圧式前身との類似性は驚くほど明白です。主な変更点は、ディスクが完全に平坦ではなく、わずかに凸状であることです。
Meyer章動ディスクエンジンの可能性と操作の詳細は、
単一のプロトタイプがそれ自体の力の下で短時間実行され、通常の現在の4ストロークエンジンと同等の重量比の出力を備えています。開発者/米国陸軍研究所/ NASA技術評価レポートの著者は、新しいエンジンの生産バージョン（UAVアプリケーション用）が1.6 hp / lbまたは2.7 kW / kg。これは、現在の自動車生産エンジンよりわずかに優れていますが、Graupner G58またはDesert Air DA 150の近くにはありません。
以前は成功したアメリカの起業家ハロルド・マクマスターが率いるマクマスターズと呼ばれる会社も、純粋な水素と純粋な酸素の混合物を燃焼する章動モーターを開発しています。それは200馬力を与えるが、ガソリン/空気生産の10分の1の重さです同じ出力の自動車用エンジン。これまでのところ、McMasters社は開発に1000万ドルを費やしたと主張しています。ホイールハブに直接組み込むことができる「コーヒー缶のサイズ」のバージョンを開発する計画も立てられており、従来のドライブトレインを完全に排除しています。このコンセプトは、英国のレイランドミニモークで最初に試みられましたが、当時は、信頼性の高い同期の欠如によってひどく妨げられていました。ガソリン式のバージョンもMcMastersによって計画されており、これは従来のエンジンよりも大幅にクリーンな動作を提供すると主張されています。
歴史
Dakeyne油圧ディスクエンジン
1820年代、ダービーシャー州ダーリーデールの工場所有者であるエドワード＆ジェームズダーキンは、「The Romping Lion」として知られる油圧エンジン（水エンジン）を設計および建設し、工場の近くで利用可能な高圧水を利用しました。
ダケイン兄弟は以前、紡績用の亜麻を準備するための機械である「イクアリニウム」を発明し、父親のダニエル・ダケイン（1733–1819）は1794年にこの装置の特許を取得しました。彼らは当時未成年だったので、彼ら自身は特許を取っていませんでしたが、実際には23と21でした。
主な鋳造品はヘージ近くのモーリーパーク鋳造所で製造され、重量は7トン、96頭で35馬力を生成しました。水の足。
スティーブングローバーは、ダービーシャーの地名辞典で、ディスクエンジンの展望に熱心で、国内だけでなく工業用のあらゆる用途で、原動機としてだけでなくポンプとしての使用を予測していました。彼は、ジョン・ダケインが家族の住居であるナブ・ハウスのオルガンの蛇腹を動かすためにディスク・エンジンを依頼したとも述べました。
フランク・ニクソンの著書「The Industrial Archeology of Derbyshire」（1969）は、「この独創的な機械の最も顕著な特徴は、おそらくそれを説明しようとする人が経験する困難である。特許権者とスティーブン・グローバーは、理解不能」。
Youlgreaveの近くのAlportで鉛鉱山を排水するために、より大きなモデルが建設され、その後、多くの蒸気バージョンが他の人々によって建設されました。
デイビスとテイラー
ダケインズの設計に基づいて蒸気駆動のディスクエンジンを開発した最初の人々は、1836年にエンジンの特許を取得したジョージデイビスとヘンリーテイラーでした。蒸気の流入を制御するバルブが取り付けられ、ダケインズのバージョンとは異なりますエンジンの軸は水平であり、エンジンのケーシングは元のディスクの反対側を回転しました。次の8年間でさらに多くの特許が続き、主に拡張作業を導入し、エンジンのシーリングを改善しました。
1836年、デイビスとテイラーは、製油所の所有者であるファードンとゴセージにエンジンの製造権を付与しました。同時に、デイビスは船尾でパドルホイールを駆動するディスクエンジンを備えた運河のタグボートに取り組んでいました。 1838年までに、5馬力のエンジンが塩水を汲み上げる製塩所で使用されていました。
1839年、デイビス、テイラー、ファードン、およびゴセージは、エンジンの製造権をバーミンガムパテントディスクエンジン会社に伝えました。会社の監督として、ヘンリー・デイビスはすべての設計と製造を担当し、ゴセージはディレクターでした。 1841年2月、理事会は26台のエンジンが完成し、合計260馬力のエンジンが進行中で、合計500馬力が注文されたと報告しました。彼らは5馬力から30馬力のエンジンを製造することができ、現在鉄道車両用のエンジンを製造していました。 1841年のフランスのジャーナルの記事は、12馬力のエンジンが1分間に1トン180フィートの負荷を持ち上げることができる、ダドリーのコービンズホールマインで巻線エンジンとして6か月間使用されていたと報告しました。ディスクエンジンの価格は、8馬力のマシンで96ポンドから、30馬力のモデルで300ポンドです。
Ransomes of Ipswich（後に有名な農業エンジニアであるRansomes and Simsになった）は、1841年のロイヤルリバプールショーで5馬力のBPDEディスクエンジンを搭載したポータブル蒸気エンジンを展示しました。
1840年までに、デイビスエンジンを搭載した運河船The Experimentがプロペラテストに使用され、1842年にデイビスは運河船にディスクエンジンとディスクポンプを設置しました。運河。同じ年に、5馬力のエンジンがHMS ガイザーのピナセスに取り付けられました。しかし、テムズ川とグランドジャンクション運河の管理者に対する裁判は、海軍本部または運河の所有者を納得させることができなかった。
それにもかかわらず、運河で蒸気動力を使用することに関心が高まっており、運河ボートの小さな梁はディスクエンジンを非常に好んでいました。デイビスは彼の機会を見て、1843年に16馬力のBPDEエンジンを備えた鉄製の運河タグボートを建設しました。洗浄を最小限に抑えるため、彼は4本のプロペラを船の全長に沿って配置しました。これらの推進ユニットのうち2つが並んでおり、合計8つのプロペラがありました。バーミンガムとリバプールのジャンクション運河の管理者を説得して、1日16隻ものバージを合理的な速度で牽引できる6つのタグボートを注文するのに十分でした。使用中、6〜8隻のはしけが毎日エルズミア港とウルバーハンプトンを出発し、平均100トンを運びました。残念ながら、はしけ列車が運河の水門と浅瀬をどのように通過するかについては誰も考えていませんでした。そのような障害物のそれぞれは、列車を連結解除し、反対側で列車が再組み立てされる前に、障害物を介して馬が個別に手で操縦または牽引することを意味しました。これはタグボートと列車の利点を無効にし、1845年に運河の管理者はタグボートをサービスから外した。
1844年、BPDEは崩壊しました。ワークショップ機器、さまざまな完成したエンジン、および進行中の作業量が販売されました。 BPDEの2人の主要投資家の破産後の1851年の法的手続き中、ディスクエンジンは利益を上げておらず、実現可能な資産としてそれを信頼することは「馬鹿げている」と言われていました。
ビショップ
デイビスとテイラーの競争相手は元機関車エンジニアのジョージ・ダニエル・ビショップで、1840年にドンキン・アンド・カンパニーが最初のエンジンを製造し、1845年に特許を取得しました。パートナーのバーナード・ウィリアム・フェイとブライアン・ドンキン・ジュニア;ドンキンはビショップと元のエンジンで仕事をしていましたが、ファレイはドンキンスの従業員でした。
Bishoppのエンジンは、市場に投入されたときに業界紙からの懐疑的な見方に出会いました。しかし、ビショップは、ダイナミックな力のほとんどを吸収し、ベアリングとシールの負荷を大幅に減らすヨークを備えたダケインズの元の設計に戻すことを選択していました。漏れが発生した場合、シールは調整可能です。さらに、ビショップは自分の製造を行うのではなく、エンジニアリング能力が認められている企業によってエンジンを製造されていました。ドンキンと同様、彼の最初のエンジンのいくつかは、マンチェスターのジョセフホイットワース＆Coによって製造されました。非常に評判の良い別のエンジニアリング会社は、G。レニーとロンドンの息子で、1849年にビショップをディスクエンジンの特定の責任を持つ作品の監督として採用したため、エンジンの可能性を確信していました。
1849年までに多くのBishoppエンジンが販売され、1台がTimes新聞の印刷機の運転に大成功を収め、G。RennieとSonが生産した別のエンジンが鉄砲艇HMS Minxの動力に使用されました。 タイムズエンジンは、ホイットワースによって製造され、1851年の大展示会で展示され、スムーズに静かに走り、それを見たすべての人に感銘を与えました。
1853年、レニーから直径13インチのディスクエンジンを購入し、55フィートのロシアの砲艦を推進しました。これは、7ノット（13 km / h; 8.1 mph）の速度で行いました。
当時、ディスクエンジンの利点は、1855年にThe Mechanics 'Magazineによって次のようにリストされていました。
- 同等の出力の従来の蒸気エンジンの半分の重量でした
- 不便なくロータリー蒸気機関の利点がありました
- 燃料に関してはより経済的でした：18％
- ギアリングを必要とせずに高いRPMが可能でした
- 高圧用途に適していた
ディスクエンジンは、小型で軽量であり、配合などの機能を提供できる現代の高速蒸気エンジンが提供する競争により、最終的には使用されなくなりました。さらに、従来のエンジンはディスクエンジンと同じ精度の製造を必要とせず、蒸気漏れは問題ではありませんでした。
水道メーター
Dakeynesのオリジナルエンジンと同じジオメトリとコンセプトを使用する章動ディスクメーターは、おそらく世界で最も広く使用されている流量計であり、米国およびヨーロッパの国内施設に設置されている水道メーターの半分以上はこのタイプ。 150年使用され、基本的にはDakeyneディスクエンジンであり、1850年に付与された1850年のディスクエンジン特許で「流体測定メーター」に言及したFareyとDonkinによって開発されたと考えられます。1859年までにBuffalo Meter Companyによって製造されましたニューヨーク州バッファローの
