Τεχνικό άρθρο
Στη σειρά των άρθρων μας “Το τεχνικό άρθρο του μήνα” δεν παρουσιάζουμε πάντα τεχνικά θέματα – με την αυστηρή έννοια του όρου- αλλά και άλλα -γενικότερου ενδιαφέροντος- θέματα, όπως άλλους τομείς του αερομοντελισμού, πέραν των R/C (τηλεκατευθυνομένων), τρόπους και κανόνες διεξαγωγής αγώνων κλπ.
Ο Δρ. Schnürle (Schnuerle) και η εξέλιξη των δίχρονων μηχανών!
(Τι είναι το "SCHNUERLE PORTING")
Πρώτα όμως λίγα μαθήματα Γερμανικών!
Στα διαφημιστικά φυλλάδια όλων σχεδόν των σύγχρονων αερομοντελιστικών μηχανών, διαβάζουμε την ορολογία "Scnuerle Porting". Το σωστό όνομα όμως του Γερμανού Μηχανολόγου που έκανε αυτή την ανακάλυψη, ήταν Schnürle και όχι Schnuerle. Το δεύτερο προέκυψε από την αδυναμία του Αγγλικού αλφαβήτου να αποδώσει τον Γερμανικό δίφθογγο ü που διαβάζεται όπως το δικό μας "ι", αλλά με πιο κλειστό το στόμα! Το όνομα λοιπόν του Γερμανού προφέρεται στα Ελληνικά "Σνίρλε" !
Στην αρχή λοιπόν, τα πράγματα με τους δίχρονους κινητήρες ήταν απλά: Μια θυρίδα εισαγωγής, μια εξαγωγής και αυτό ήταν όλο! Το ίδιο ίσχυε και για τις δικές μας αερομοντελιστικές δίχρονες μηχανές.
Το εγγενές όμως μειονέκτημα των δίχρονων μηχανών -παρά την απλότητα της λειτουργίας τους- είναι η μεγάλη κατανάλωση καυσίμου! Καθώς στον 2ο κύκλο γίνονται ...πολλά πράγματα μαζί, δηλαδή η εκτόνωση και έξοδος των καυσαερίων, αλλά και η είσοδος του νέου μείγματος, είναι αδύνατον να μην ανακατευθεί μια ποσότητα του φρέσκου μείγματος με τα καυσαέρια. Και καθώς τα καυσαέρια απομακρύνονται βίαια από τον θάλαμο καύσεως μέσω της εξάτμισης, δημιουργούν μια σημαντική υποπίεση που "ρουφάει" το φρέσκο μείγμα προς την έξοδο, το οποίο άλλωστε πιέζεται ήδη προς τον θάλαμο καύσεως από το καθοδικά κινούμενο έμβολο.
| Ο "κλασσικός" δίχρονος κινητήρας στον 2ο κύκλο του, όπου γίνεται η εκτόνωση και η έξοδος των καυσαερίων και (δεξιά στο σχήμα) η είσοδος του φρέσκου μείγματος.
Τίποτα δεν εμποδίζει το φρέσκο μείγμα να κατευθυνθεί προς την έξοδο και να βγει με τα καυσαέρια. Βέβαια, ως ένα σημείο, αυτό είναι και αναγκαίο κακό, αφού το φρέσκο μείγμα πρέπει να "καθαρίσει" τον θάλαμο καύσεως από τα καυσαέρια. Εξ ου και το εγγενές ελάττωμα του δίχρονου κινητήρα να έχει μεγάλη κατανάλωση! Ένα ποσοστό του νεο-εισερχόμενου μείγματος θα χαθεί υποχρεωτικά! |
Όλα αυτά λοιπόν έχουν σαν αποτέλεσμα, μια σημαντική ποσότητα του φρέσκου μείγματος να βγει μαζί με τα καυσαέρια στην ατμόσφαιρα, πράγμα που με την σειρά του σημαίνει ότι όχι μόνο έχουμε αυξημένη κατανάλωση, αλλά και απώλεια ισχύος, καθώς ένα ποσοστό του εισερχόμενου μείγματος δεν θα καεί καιδεν θα αποδώσει ισχύ!
Από την αρχή κιόλας οι κατασκευαστές προσπάθησαν να αντιμετωπίσουν το πρόβλημα με διάφορους τρόπους. Αρχικά με τον "χρονισμό" της μηχανής. Όπως φαίνεται στο επόμενο σχήμα, πρώτα αποκαλύπτεται το άνοιγμα της θυρίδας εξαγωγής και μετά της εισαγωγής. Έτσι -θεωρητικά τουλάχιστον- πρώτα απομακρύνονται τα καυσαέρια και μετά γίνεται η είσοδος του φρέσκου μείγματος. Τίποτα όμως δεν εμποδίζει ουσιαστικά το φρέσκο μείγμα να κατευθυνθεί και αυτό προς την έξοδο, όταν και οι δυο θυρίδες είναι ταυτόχρονα ανοιχτές!
| Ο χρονισμός μιας δίχρονης μηχανής. Εκεί που σας έχουμε κάνει στο σχήμα με απαλό μπλε μαρκαδόρο, συμπίπτει ανοιχτή η θυρίδα εισαγωγής με την θυρίδα εξαγωγής.
Στο συγκεκριμμένο παράδειγμα είναι 35 μοίρες περίπου, αλλά αυτό διαφέρει από κατασκευαστή σε κατασκευαστή. |
Δείτε στην επόμενη φωτογραφία την προσπάθεια που έγινε με την ειδική διαμόρφωση του εμβόλου της μηχανής, ένα μικρό "σκαλοπάτι". Πρόκειται για μια μηχανή OS-MAX της εποχής του 1965, την θρυλική OS-PET 099! (κυβισμός-1.5 cc) Με αυτήν πετάξαμε πολλά CONTROL-LINE μοντέλλα την εποχή του 1968-1970 και δουλεύει ακόμα μια χαρά! (με "σπιτικό" καύσιμο βέβαια!)
Με το σκαλοπάτι αυτό η θυρίδα εισαγωγής δεν είναι ακριβώς απέναντι από την θυρίδα εξαγωγής, αλλά λίγο πιο κάτω. Έτσι το εισερχόμενο μείγμα δεν βρίσκεται ακριβώς έναντι του "χάσματος" της εξαγωγής και δεν είναι τόσο εύκολο -ας πούμε- να κατευθυνθεί άμεσα προς την έξοδο, όταν και οι δυο θυρίδες είναι ταυτόχρονα ανοιχτές. Σε αυτό συμβάλλει η μορφή του εμβόλου με το σκαλοπάτι, που ανακατευθύνει -κατά κάποιον τρόπο-το μείγμα προς τα επάνω και όχι προς την εξαγωγή.
Ένα σημαντικό μειονέκτημα όμως αυτής της διαμόρφωσης ήταν το μεγάλο βάρος του εμβόλου: Το επάνω μέρος του εμβόλου ήταν πιο χοντρό και το σκαλοπάτι γινόταν με "σκάψιμο" της άνω επιφάνειας του. Η μάζα του εμβόλου όμως παίζει μεγάλο ρόλο, μην ξεχνάτε ότι παλινδρομεί και αλλάζει κατεύθυνση 2x16.000 φορές το λεπτό! Προσπαθούμε λοιπόν όσο μπορούμε να αποφεύγουμε τις μεγάλες μάζες αδρανείας.
Η αρχή αυτή λειτουργίας τροποποιήθηκε λίγο αργότερα προς το πιο αποδοτικό, με τον τρόπο που βλέπετε στην επόμενη φωτογραφία. Πρόκειται για μια μηχανή OS-MAX .40 του 1968, που λειτουργεί ακόμα και σήμερα άψογα στο εκπαιδευτικό αεροπλάνο ενός φίλου! (Το μυστικό; Μα, καστορέλαιο και μεθανόλη, "σπιτικό" καύσιμο και τίποτε άλλο ! Ούτε νίτρο, ούτε συνθετικά λάδια! ). Όπως βλέπετε, επάνω στο πιστόνι υπάρχει ένα διάφραγμα, ένα "baffle" όπως λέγεται, που εμποδίζει την απ ευθείας προς την έξοδο πορεία του καυσίμου και το ανακατευθύνει προς τα επάνω!
Αν και η αρχή αυτή λειτούργησε αρκετά καλά, είχε ακόμα δυο σοβαρά μειονεκτήματα:
- Το 1ο ήταν, ότι καθώς το καύσιμο (και το λάδι) χτυπούσαν με δύναμη προς τα επάνω, προς την κεφαλή του κυλίνδρου, κρύωναν και έσβηναν το μπουζί. Έτσι, αυτές οι μηχανές είχαν διάφορα προβλήματα λειτουργίας, όπως όχι και τόσο αξιόπιστο ρελαντί, δεν μπορούσαν να δουλέψουν με τον κύλινδρο τοποθετημένο προς τα κάτω (όλες οι μηχανές άλλωστε δυσκολεύονται λίγο σε αυτή την θέση) κλπ. Μια λύση που εφαρμόστηκε, ήταν το μπουζί με την μπάρα , βλέπε φωτογραφία πιο κάτω.
Η μπάρα αυτή ονομάστηκε "idle-bar" δηλαδή "μπάρα ρελαντί", ακριβώς επειδή -υποτίθεται- βοηθούσε τη μηχανή να έχει καλύτερο ρελαντί.
| Το μπουζί με "idle-bar". Τώρα έχουν σχεδόν καταργηθεί αυτού του είδους τα μπουζί. |
Οι λίγο παλιότεροι θα τα θυμούνται αυτά τα μπουζί. Βγαίνουν ακόμα και τώρα από την FUJI, αλλά δεν γνωρίζουμε να εφαρμόζονται σε κάποιες μηχανές. Διαβάσαμε σε διεθνή FORUM ότι οι MDS λειτουργούν καλύτερα με αυτά, αλλά άλλοι χρήστες το διαψεύδουν.
Το 2ο μειονέκτημα; Και πάλι η μάζα του baffle που είχε προστεθεί στο πιστόνι! Ελάχιστη θα πείτε και σίγουρα μικρότερη από το πιστόνι με το "σκαλοπάτι", αλλά φανταστείτε αυτό το πιστόνι να παλινδρομεί 2x16.000 φορές το λεπτό! Και η ελάχιστη μάζα αδρανείας παίζει ρόλο ! (προς το χειρότερο πάντα!). Και επί πλέον θα παρατηρήσετε ότι το baffle δεν είναι καν συμμετρικά τοποθετημένο επάνω στο έμβολο, είναι "παράκεντρο", ακόμα χειρότερα δηλαδή!
Εν πάσει περιπτώσει, αυτά συνέβαιναν στις μηχανές μας περίπου το 1965-1968. (Όπως μας ενημέρωσε ο Νίκος Βραχιολίδης, κάποιες μηχανές OS-MAX με "baffle" στο πιστόνι, συνέχισαν να βγαίνουν μέχρι και το 1984 !)
Ας πάμε όμως αρκετά παλιότερα για να δούμε τι σκέφθηκε ο δαιμόνιος Γερμανός Μηχανικός, ο Δρ. Schnürle. Το 1925 λοιπόν, στο μεσοπόλεμο, ο Schnürle πατεντάρισε μια απλή όσο και αποδοτική ιδέα: Αντί για μια θυρίδα εισαγωγής, αυτός έβαλε δυο θυρίδες εισαγωγής, η μια απέναντι από την άλλη. Έτσι τα δυο ρεύματα του φρέσκου μείγματος όχι μόνο δεν κατευθύνονταν άμεσα προς την εξαγωγή, αλλά καθώς συγκρούονταν και μεταξύ τους και ανακατεύονταν, ανεκόπτετο η "ακάθεκτη" πορεία τους προς την έξοδο!
Πολύ γρήγορα αυτή η αρχή λειτουργίας τροποποιήθηκε και συμπληρώθηκε κάπως, με μια επιπλέον θυρίδα εισαγωγής, την "Boost Port", που τοποθετήθηκε στην θέση της αρχικής θυρίδας εισαγωγής, απέναντι δηλαδή από την θυρίδα εξαγωγής. Τότε έδωσαν στις θυρίδες Schnürle και μια ελαφρά κλίση προς τα μέσα, σαν να "σημαδεύουν" δηλαδή την επιπλέον θυρίδα εισαγωγής, την "boost port". Τα δυο ρεύματα από τις θυρίδες Schnürle χτυπούσαν το ρεύμα από την boost port και το εμπόδιζαν να κατευθυνθεί βίαια προς την έξοδο.
| Σε αυτό το σχηματάκι- όπως κοιτάμε τον κύλινδρο από πάνω-φαίνονται οι δυο θυρίδες Schnürle και η θυρίδα "Boost".
Δείτε πως τα δυο ρεύματα από τις θυρίδες Schnürle κατευθύνονται κατά πάνω στο ρεύμα του μείγματος που βγαίνει από την θυρίδα Boost. Έτσι το μείγμα δεν μπορεί να διαφύγει άμεσα και ελεύθερα προς την έξοδο. |
Τελικά, αυτή η αρχή λειτουργίας φάνηκε πολύ αποδοτική και εφαρμόστηκε και στις δικές μας αερομοντελιστικές μηχανές, αλλά πολύ αργότερα, περί το τέλος της δεκαετίας του '60 και αρχές '70.
| Να και το χιτώνιο μιας σύγχρονης αερομοντελιστικής μηχανής "Schnuerle ported". Η θυρίδα εισαγωγής "Boost Port" είναι δεξιά και λίγο πιο κάτω στο χιτώνιο. Αριστερά είναι η θυρίδα εξαγωγής.
Αν προσέξετε το σχήμα, θα δείτε ότι οι θυρίδες Schnürle έχουν μια μικρή κλίση προς τα δεξιά, αντίθετα δηλαδή προς την θυρίδα εξαγωγής και με κατεύθυνση προς την "Boost Port" |
Σήμερα όλες οι δίχρονες αερομοντελιστικές μηχανές είναι πλέον "Schnuerle ported".
Ας όψεται όμως το Αγγλικό αλφάβητο που παραποιεί το όνομα, ελπίζουμε όχι και τη μνήμη, του ευφυούς Γερμανού Δόκτορα Μηχανικού, του Dr.Schnürle !
Γ. Καρασούλας