Rotary Motor Nedir, Nasıl Çalışır? (Tarihi ve Özellikleri)
Rotary motor, radyal motorların geliştirilmesinde liderdir. Wankel ve radyal motorlarla karıştırılır. Savaş uçaklarında yaygın olarak kullanılmıştır.
Rotary veya döner motor, Wankel ve Radyal yıldız tipi motorlarla karıştırılır. Görünüm ve çalışma ilkeleri bakımından bu iki tip motorla eşlikleri olsa da tamamen farklı motor cinsidir. Rotary motorlar, içten yanmalı motorlardır. Genellikle tek rakamlı silindirlerle planlanmışlardır. Radyal yapılandırmasına eş bir tasarımı vardır. Sabit bir krank mili çevresinde dönen ve bu mile bağlı pistonları bulunur. İlk prototipleri bisiklet, motosiklet ve arabalarda kullanıldı. Daha sonra hava vasıtalarında yaygın olarak kullanılmaya başlandı. Zamanla pervaneli uçaklar için ideal bir motor haline geldi. Birinci Dünya Savaşı sırasında ve savaşın hemen evvelinde ananesel sıralı inline düz veya V tipi motorlara seçenek olarak uçaklarda yaygın biçimde kullanılmıştır. İlk üretildiği senelerde, efor yapımı, ağırlık ve eminlik gibi motorların en temel meselelerine karşı “çok tesirli bir çözüm” olarak belirlenmiştir. Günümüzde yaygın olmayan; ancak tarihte bir hayli taşıtta kullanılan bu sırlı motora mercek yakalayalım!
1897 tarihinde Félix Theodore Ulus üretilen rotary motorlu, “Felix Ulus” marka motosiklet…
Tarihçesi
Rotary motorların lideri, olağandışı bir bisiklette kullanılan motordur. “Félix Ulus”, tarihi bir Fransız motosiklet markasıdır. Bu marka, aynı zamanda, rotary motorların ilk prototipinin sınandığı motosiklet markasıdır. Fransız mucit Félix Theodore Ulus, 1887 senesinde geliştirdiği 5 silindirli bir rotary motoru bir bisiklette kullandı. 1893 senesinde motoru, bisikletin arka tekerleğinin içine monte etti. Böylece “Felix Ulus” marka motosiklet markası doğdu. 1898 senesine kadar konsepti geliştirdi. Ulus, bu buluşu ile aynı zamanda ilk “çok silindirli” motosikletin de mucidi oldu. Felix, rotary motorlu motosikletleri geliştirme çalışmalarında yeterli soğutma sağlayamadığı için bir motoru yakmıştır.
Rotary motorların tarihi ile alakalı değişik ehemmiyetli hadiseleri şöyle sıralayabiliriz;
1887 senesinde Fransız Félix Theodore Ulus, bir bisikletin arka tekerleğinin içine yerleştirilmiş 5 silindirli rotary motor kullandı.
1888 senesinde bu motorun tescilini aldı. Bu nedenle Ulus, içten yanmalı rotary motorun lideri olarak kabul edilir.
Ulus, tasarımını 1889 senesinde Paris’te tertip edilen bir fuarda Exposition Universelle tanıttı.
Ulus’in motosikleti, 1895 senesinde Paris-Bordeaux-Paris etaplı bir yarışa katıldı.
1900 senesinde “Darracq ve Company London” isimli işletme tarafından bu motosikletlerin seri yapımı yapıldı.
1889 senesinde Avustralyalı makine mühendisi Lawrence Hargrave, uçaklarda kullanılmak üzere sıkıştırılmış hava kullanan rotary motor geliştirdi. Motorun ağırlığı ve yararsız olması tesirli bir efor birimi haline gelmesini engelledi.
1890 senesinde Amerikalı daha önceki bir saatçi olan Stephen M. Balzer, bir rotary motor cinsi geliştirdi.
1894 senesinde Balzer, 3 silindirli rotary motoru bir otomobilde kullandı. Balzer’in tasarımı Langley Havaalanı asistanı Amerikalı makine mühendisi Charles Matthews Manly tarafından sabit radyal yıldız tipi yapılandırmasına dönüştürüldü. Bu yapılandırmadan “Manly-Balzer” motoru ortaya çıktı.
Adams-Farwell marka arabalarda rotary motorlar kullanılmıştır.
1898 senesinde Adams-Farwell marka arabalarda 3 silindirli rotary motorlar kullanıldı. Bu motor, kısa bir vakit sonra 5 silindirli rotary motorların geliştirilmesini sağladı.
1899 senesinde ünlü De Dion-Bouton firmayı, uçaklarda kullanılmak üzere 4 silindirli bir rotary motor üretti. Ancak rastgele bir uçakta kullanılamadı.
1906 senesinde Alman mucit Emil Berliner, bir helikopterde kullanılmak üzere 5 silindirli Adams-Farwell rotary motor tasarımı konseptinin geliştirilmesine sponsor oldu. Ancak bu proje zaferli olamadı.
1906 senesinde Fransız üç mühendisin uçaklarda kullanılmak üzere planladığı “Gnome” ismi verilen motor cinsinin Adams-Farwell’in rotary motorlarından esinlenilerek geliştirildiği iddia edildi.
1910 senesinde Adams-Farwell rotary motorları, Amerika’da sabit kanatlı uçaklarda kullanıldı.
1912 senesinde Charles Redrup’un planladığı “Redrup Radial” isimli motosiklette 303 cc’lik rotary motor kullanıldı.
Birinci Dünya Savaşı’nda kullanılan bir hayli uçak için rotary motorlar planlandı.
Rotary motorlarda emme ve sıkıştırma operasyonu…
Çalışma İlkelerine Göre Rotary ve Radyal Motorlar Arasındaki Fark
Rotary motor ile radyal yıldız tipi motor, görünüm olarak birbirine çok eş. Bu nedenle karıştırılır. Çalışma ilkelerini göz önüne alarak aralarındaki farkı açıklamaya çalışalım:
Bir rotary motor, gerçeğinde standart bir Otto döngüsü bulunan içten yanmalı bir motor cinsidir. Başka Bir Deyişle motor çevrimi dört zamanda asıllaşır. Bu nedenle “dört zamanlı motor” sınıfında yer alır. Silindirler merkezi ve sabit bir krank mili çevresinde radyal olarak başka bir deyişle merkezden dağılmış biçimde “ananesel bir radyal motor gibi” sıralanır. Ancak radyal motordaki gibi dönen krank mili ile sabit bir silindir bloğu yerine krank mili sabittir ve silindirler, krank mili çevresinde döner. Krank milinin gövdeye sabitlendiği tasarımı en yaygın yapılandırmayıdır. Çalışma biçimlerindeki değişiklikler nedeniyle rotary ile radyal motorlar arasında yağlama, ateşleme, yakıt sistemi ve soğutma sistemi gibi muhtelif kısımlarında da keskin farklar vardır. Rotary motorların çoğu, tek bir krank milinden dışa doğru radyal olarak dağılmış silindirler ile tertip edilmiştir, ancak radyal olarak aynı formda tertip edilmiş rotary boksör tipi, hatta bir silindirli rotary tipi motorlar da bulunur.
Avantajları ve Dezavantajları
Rotary motorların avantajlarını ve dezavantajlarına da göz atalım.
Avantajları:
Rotarylerde dönen geniş silindir kütlesi, volan devinim süratini veya hareketini düzgün olarak yakalamaya yarayan tekerlek gibi davranır. Bu nedenle daha titreşimsiz ve düzgün çalışır.
Bir Hayli konvansiyonel motorda, eforu kumpaslı yakalamak ve titreşimi eksiltmek için ağır volanlar kullanılır. Rotary motorlar, ek bir volana gereksinim dinlemez. Bu nedenle ağırlık oranı açısından ehemmiyetli bir avantajı vardır.
Motor çalışırken dönen krank karteri ve silindir bloğu, hava akımı oluşturur ve ideal bir soğutma imkânı sağlar.
Değişik radyal yapılandırma motorları gibi minik ve düz bir krank karteri vardır. Yararlı hava soğutma sistemi sebebiyle silindirler daha ince duvarlar ve dar soğutma kanatçıkları ile soğutulabilir. Bu nedenle daha az metal malzeme kullanılır. Bu da daha hafif bir yapı sağlar.
Dezavantajları:
Motor tasarımcıları, rotary cinsi döner motorların bazı sınırlamaları olacağını öngörüyordu. Bu sebeple, sabit sabit motorları daha dayanıklı, daha hafif ve daha az yakıt tüketimi olacak biçimde planlamaya başladılar. Rotary motorların hareketli silindirleri bu bakımdan en ehemmiyetli dezavantaj olarak görülüyor.
Rotary motorlar, temel olarak bu cins motorlar için yararsız görülen “toplam kayıp” total-loss ismi verilen yağlama sistemini kullanır. Yağın tam motor bloğuna erişmesi için krank mili üzerindeki oyuklardan krank karterine girmesi gerekir; ancak dönen krank karterinin merkezkaç gücü doğrudan rastgele bir yağ sirkülasyonuna izin vermez. Tek pratik çözüm, yağın iki zamanlı motorlarda olduğu gibi yakıt – hava karışımı ile çekilmesidir aspire edilmesi.
Efor çoğalışı, kütle ve boyut çoğalışlarıyla doğru orantılıdır. Motorun dönen kütlesi, jiroskopik devinimiyle irtibatlıdır. Bu nedenle, bu motorların yerleştirildiği uçaklarda, özellikle de tecrübesiz kaptanlar için hakimiyet meseleleri ortaya çıkmıştır.
Efor çıkışı, döner motorun hava mukavemetinin giderek çoğalmasına yol açar.
Motorun hakimiyeti güçtür, yakıt tüketimi daha fazladır.
Bunları Öğreniyor musunuz?
Paris’teki “Musee de l’Air” isimli havacılık müzesinde radyal olarak sıralanmış yedi silindirli bir motorun kesitli çalışma modeli sergileniyor. Sergilenen kesitli bu motor rotary ve radyal motorlar arasındaki farkı sarih bir biçimde ortaya koyuyor. Sergilenen rotary motorun kesitli çalışması:
Uçaklarda kullanılan rotary motorlarda pervane, -radyal motorlarda olduğu gibi- kolay bir sistemle hemen krank milinin önüne bağlanır.
Radyal motorları gibi rotary motorlar da genellikle tek rakamlı 3, 5, 7, 9 gibi silindir tasarımları vardır. Bunun nedeni, pistonların ateşleme sırasının muhafaza edilmesi içindir. Böylece, daha sarsıntısız çalışması sağlanır. Çift rakamlı silindirli rotary motorlar genellikle iki silindirli minik tasarımlardır.
Birinci Dünya Savaşı yarıyılında kullanılan uçaklarda kullanılan “Bentley BR2” isimli motor, en büyük ve en güçlü rotary motor olarak öğreniliyor. Bu motor, 250 at eforunda, 9 silindirli ve 220 kg ağırlığındaydı. Bu motorlar daha fazla geliştirilemedi.
Wankel motorlar da bir rotary motor çeşidi olarak öğreniliyor. Ancak Wankel motorlarda rotarylerin aksine piston bulunmaz. Dönme hareketini üçgen bir rotor sağlar.