ІСТОРІЯ ТУРБОКОМПРЕСОРА

ВИНАХІД ТУРБОКОМПРЕСОРА

Імперське Патентне бюро при Німецькому Рейху 16 листопада 1905 року видало швейцарського інженера Альфреду Бюхі проживає в місті Вінтертур Швейцарія патент №204630, за яким той отримував право проектувати «Машину згоряння, що складається з послідовних турбін, поршневого двигуна і компресора (високого тиску)». Його ідея була інноваційна і дивилася набагато далі в майбутні в еру високоточною металургійної обробки. За задумом Альфреда слід використовувати кінетичну енергію, яка утворювалася при створенні вихлопних газів і згодом витрачалася даремно, на стиснення повітря і напрямок його в двигун під тиском.

Так він став першим документально відомим людиною, який здогадався використовувати вихлопні гази, що втрачаються в процесі горіння, для роботи турбіни, плюс стискати повітря, збільшуючи його об'єм всередині двигуна. Ставши главою інженерів відділу наукових-досліджень компанії Sulzer Brothers, Бюхі в 1915 зміг запропонувати свій перший прототип турбодизеля. Від задуму до втілення минуло цілих 10 років.

СТВОРЕННЯ ПЕРШОГО ТУРБОКОМПРЕСОРА

За цей час американська компанія General Electric зуміла побудувати і застосувати на практиці перший у світі турбокомпресор, а Альфред Бюхі залишився в історії як людина догадавшийся використовувати стиснене повітря на впуск в циліндри і як для цього використовувати кінетичну енергію вихлопних газів. Сама ж компанія General Electric очолила ще не існуючий ринок турбокомпресорів і через 10 років після створення першого турбокомпресора в 1910 році встановили турбо нагнітач на двигун Liberty в знаменитому біплані Lepere, який піднявся на захмарну тоді висоту -10092 метра. Щоб побити цей рекорд пішов не один рік.

ЗАСТОСУВАННЯ ТУРБІН В АВІАЦІЇ

Як не прикро з цим погоджуватися, приказка «Війна - двигун прогресу» - виявилася правдою. Під час Першої Світової в 1917 турбо нагнітачі в обмеженій кількості були випробувані в авіаційних моторах. Основним з яскравих фахівців цього часу, використовують турбокомпресори військової техніки був Огюст Рато – французький інженер. Він встановлював їх на двигуни Renault використовувані у французьких винищувачах. Правда не завжди його удосконалення мали хоч якийсь позитивний ефект.

Інженер з вище згаданої General Electric Сенфорд Мосс був прикомандирований до Air Service армії США в 1918 році і намагався там застосувати свій досвід і використовувати знання про турбокомпресорах для вирішення проблеми з втратою потужності на висоті, де розряджений повітря і атмосферні двигуни глухнуть. Не ризикуючи посилати пілота в повітря для перевірки своєї ідеї він вважав за краще встановити турбокомпресор на вантажівку і випробувати його дію в гірських умови на великій висоті. В якості полігону для випробувань зупинилися на Пайкс-Пік, який розташований в Колорадо і має висоту 4 кілометри 300 метрів.

З-за його нерішучості турбокомпресори вперше з'явилися у виробництві авіадвигунів лише через кілька років, у 30-х роках до початку Другої Світової. Як і раніше основною метою встановлення турбокомпресорів у двигуни літаків була необхідність збільшення висоти, при якій літак може летіти, незважаючи на низький тиск на великій висоті поза досяжності зенітних знарядь.

ІСТОРІЯ ЗАСТОСУВАННЯ ТУРБОКОМПРЕСОРА В СУДНОПЛАВСТВІ

Застосування турбіни в суднобудівній галузі почалося в 1923 році через пару років після її дебюту в авіації. Турбокомпресори ставили на пасажирських лайнерах Preussen і Danzig виробляються в Німеччині. За рахунок цього вдалося підняти потужність десятицилиндрового мотора в півтора рази до 2500 кінських сил від 1750.

РОЗВИТОК ТУРБОКОМПРЕСОРІВ В МАШИНОБУДІВНІЙ ГАЛУЗІ

Перший турбований серійний мотор як це не дивно був зроблений тільки в 1938 році і встановлений на дизельний вантажівка швейцарського машинобудівного заводу Saurer (" Schweizer Maschinenfabrik Saurer").

До 1950 року турбокомпресори використовувалися в основному в промисловості, залізничних дизельних локомотивів і в суднових установках. Їх різновидів налічувалося близько 20тыс видів і це тільки в одній Америці.

Трохи пізніше на початку 50-х років зараз мало кому відома компанія Caterpillar Tractor Co. дала замовлення на розробку системи наддуву, підшипників і ущільнень іншої компанії Garrett вже має досвід в металообробці. Результатом цієї роботи в 1953 році став прототип турбіни Garrett, яка з успіхом пройшла випробування безупинно пропрацювавши 1800 годин, що становить рівно 75 днів. Після такої демонстрації компанія Garrett, отримала замовлення на перші 5000 тис зразків і стала лідером турбобудування на довгі роки в Америці і у всьому світі.

Історія ж застосування турбокомпресорів в автотракторної галузі почалася значно пізніше. В кінці п'ятдесятих не кому і в голову не приходило встановити його в сільськогосподарську техніку, але поступово до цієї ідеї прийшли. Oldsmobile Jetfire і Chevrolet Corvair Monza стали одними перших тракторів зійшли з конвеєра. Це сталося тільки через 9 років у 1952 році, коли центр турбобудування перемістився в Європу – Старий Світ.

Зоряний час турбокомпресорів настав на гоночній трасі в 1969 році разом з дебютом BMW-2002 на якій був встановлений дизельний мотор на 280 кінських сил. Наявність турбокомпресора скоріше навіть завадило здобути цьому автомобілю перемогу чим допомогло, але при цьому зумів показати свій потенціал, хоч і часто виходило з ладу. Ідею підхопили і ще через 4 роки в 1973 році на автосалоні у Франкфурті Весь світ побачив BMW 2002 turbo –дорожню версію вище згаданого боліда. Відповіддю на це відома компанія Porsche випустила тепер уже культові автомобілі серії 911 turbo і CanAm, чия потужність двигуна досягала 1200 кінських сил. В 1977 в гонку по виробництву автомобілів з турбонаддувом двигуна вступила Швейцарія, почавши оснащувати Saab 99 turbo турбокомпресорами, а трохи пізніше німецькі концерни Mercedes-Benz і Volkswagen випустили перші легковика 300 SD і Golf Turbodiesel відповідно.

Угроза топливного кризиса в 70-х породила в США культовое помешательство всех автомобилистов на машинах с турбонаддувом. Правительство, опасаясь топливного дефицита, ввело строгие требования к объемам двигателей и их экономичности, дабы уменьшить потребления топлива так чтобы это никак не сказалась на мощности агрегатов. К сожалению законопроект в своей основе был провальным, уменьшение объемов двигателя нисколько не уменьшило, а наоборот увеличило потребление бензина по всей стране. По сей день говоря об Американском авто люди подразумевают завышенную мощность двигателя с большим потреблением топлива. 70-е и 80-е были золотым веком турбированных двигателей и авто с повышенной мощностью. Ни до не после этого времени машины не имели таких хищных и резких силуэтах говорящих о мощи сокрытой под капотом. Рассвет уличных гонок и появление стрит-рейсеров это результат закона об уменьшении объемов двигателей. Каждый крупный автопроизводитель выпускал как минимум одну модель автомобиля с турбированным двигателем.

На этой волне японские производители турбокомпрессоров захватили почти весь мировой рынок. Под капотом американских, немецких, французских и других машин в основном встречались  турбины IHI, Hitachi, Mitsubishi и других японских производителей.

На сегодняшний день на всех дизельных двигателях установлен турбонаддув, поскольку их ставят на машины, где нужна повышенная мощность. Не смотря на то что внешний вид турбин стал более идентичный в силу более глубокого понимания аэродинамических процессов, появилось множество их разновидностей:

• С двумя турбинами (холодная и горячая улитка)
• З двома вхідними отворами для крильчатки турбіни
• Турбіни із змінною геометрією для збільшення ККД на малих обертах.