From Wikipedia, the free encyclopedia
Un automòbil de turbina és un automòbil propulsat per una turbina de gas. Pel fet que l'arbre primari de sortida d'una turbina de gas gira a un nombre de rpm molt elevat, les unitats aplicades a un automòbil necessiten un sistema reductor que permeti la seva aplicació a la transmissió d'un automòbil.
Les turbines de gas aplicades als vehicles automòbils consten de diverses parts (vegeu figura 1) que cal identificar abans d'entrar en detalls.
Les turbines de gas tenen un consum específic al fre més alt que els motors de pistó. Aquest és el motiu principal que dificulta la seva aplicació als automòbils.
El gener de 1940 hi va haver la primera reunió entre Sir Frank Whittle (un dels inventors del motor de reacció i directiu de la companyia Power Jet) i Maurice Wilks (enginyer en cap de la firma BRM) amb l'objectiu de col·laborar en un automòbil amb motor de turbina. Després de molts anys de proves i de treballs conjunts amb Rolls-Royce, a principis de 1947 Rover va finalitzar satisfactòriament les proves d'un motor de turbina adaptat a l'automòbil.
Es tractava d'un motor de 100 CV de potència a 55.000 rpm. Hi havia un compressor centrífug (mogut per una turbina) que enviava l'aire a dues cambres combustió. Un cop iniciada la combustió gairebé qualsevol combustible que hom hi injectés cremava sense problemes (gasolina, dièsel, parafina…). El consum era excessiu i fou evident que caldria afegir un bescanviador per a millorar el rendiment. Un aspecte interessant era que la versió millorada del motor (amb 230 CV) tenia un règim de funcionament que variava entre les 7.000 rpm del ralentí fins a les 55.000 rpm de velocitat màxima. Calia un motor auxiliar per a engegar la turbina però, un cop en marxa, no necessitava de cap caixa de canvis, ni d'embragatge. La turbina actuava com un enorme convertidor de parell integrat en el conjunt.[5]
Rover JET1
.jpg)
.jpg)
La companyia francesa SOCEMA (Société de construction et d'équipements mécaniques pour l'aviation), fabricant turbines de gas per al sector aeronàutic, volia fabricar un automòbil per a batre el rècord mundial per a cotxes amb turbina de gas. Per al motor va dissenyar una turbina petita amb una potència de 100 CV que pesava 130 kg (model TGV 1 Cema Turbo). Es tractava d'un turbina que constava d'un turbocompressor centrífug mogut per una turbina d'alta pressió (45.000 rpm) i d'una turbina motriu de baixa pressió (a unes 23.000 rpm) que accionava un arbre motor mitjançant un sistema reductor.
La part automòbil (xassís i carrosseria) fou encarregada a l'enginyer Jean-Albert Grégoire. Sobre un xassís d'alumini colat (Alpax), adaptat de l'automòbil Hotchkiss-Grégoire, va dissenyar una carrosseria molt aerodinàmica i característica de planxa d'alumini.
El projecte va fracassar abans de començar quan Rover va batre un rècord que superava el màxim previst per al Socema-Grégoire.[6][7][8]
General Motors Firebird
El prototipus XP-21 Firebird era un monoplaça que es va presentar per primer cop a l'hotel Waldorf Astoria de Nova York (General Motors Motorama, 1954). Es tractava d'un vehicle de 2.500 lliures de pes, d'aspecte semblant a un avió, que disposava una potència de 370 CV a 13.000 rpm. La caixa de canvis era de dues velocitats.[9][10] La carrosseria era de resina reforçada amb fibra de vidre. El dipòsit de combustible (querosè), d'una capacitat de 35 galons estava situat a la part davantera, en el morro del vehicle (!!). Les imatges i les crítiques escrites de l'època mostren un disseny molt poc pràctic. Els frens de tambor estaven situats a l'exterior de les rodes per a un millor refredament. Amb les rodes davanteres exteriors i no carenades el conjunt devia ser molt poc aerodinàmic.[11]
Chrysler turbine engines
El 1954 Chrysler va presentar a l'hotel Waldorf Astoria un automòbil model Plymouth equipat amb motor de turbina. Es tractava d'un disseny amb bescanviador de calor (“regenerator”) que, escalfant l'aire comprimit amb els gasos d'escapament abans d'entrar a la cambra de combustió, reduïa el consum de combustible.[12][13][14]
.jpg)
Fiat Turbina
Fiat va investigar sobre una turbina aplicada a l'automòbil des de 1948. L'any 1954 va fer les primeres proves d'un prototipus al circuit construït al sostre de la fàbrica Lingotto. La turbina disposava d'un compressor de dues etapes i una turbina única. La turbina motriu, separada de la turbina del compressor també era d'un rodet únic. El motor equipava un sistema reductor des de la turbina fins a l'arbre motor de sortida. La carrosseria i el xassís foren el projecte de l'enginyer Luigi Fabio Rapi. La potència declarada era de 250 CV (220kW) a 22.000 rpm. La velocitat màxima estimada era d'uns 250 km/h. El coeficient aerodinàmic de penetració ((normalment indicat per: , or )) era de 0,14, un rècord –com a més baix – que va durar trenta anys.[15][16]
.jpg)
Renault Étoile Filante
Renault va experimentar sobre els automòbils de turbina amb el model “Étoile filante”. Aquest vehicle fou projectat per l'enginyer Albert Lory (creador dels victoriosos Delage dels Grands Prix amb motor de 1,5 litres).[17][18]
Es tractava d'un vehicle amb xassís tubular, rodes independents i frens de disc Dunlop suspesos a l'interior, separats de les rodes. El motor era una turbina Turbomeca, model Turmo 1, de 270 CV. La carrosseria era monoplaça, oberta i sense portes. Molt aerodinàmica i destinada als rècords.
Chrysler Turbine Car
Des dels anys 50 del segle passat, Chrysler va experimentar amb la possibilitat d'automòbils propulsats per una turbina de gas. L'any 1963 va fabricar 55 unitats d'un vehicle normal de carrer, amb carrosseria Ghia (dissenyada i fabricada a Itàlia) i un motor de turbina amb regeneració de fabricació Chrysler. La majoria d'unitats (50) es varen cedir gratuïtament a persones particulars per a provar-les durant un període de tres mesos. Uns 200 usuaris tingueren la possibilitat d'usar un cotxe de turbina en la seva rutina normal diaria i informar dels resultats. El programa fou un èxit a nivell publicitari i va demostrar la viabilitat d'aquell model d'automòbil.[19][20][21][22][23]
Es tracta d'una turbina de gas amb dos rodets de turbina separats: un rodet acciona el compressor centrífug i l'altre rodet transmet la potència a les rodes motrius passant per un reductor d'engranatges. Una part important de la calor dels gasos d'escapament es recupera mitjançant dos discs ceràmics recuperadors.[24]
Segons el croquis de la referència adjunta (no inclòs en aquest article), el funcionament és el següent: L'aire és aspirat passant per l'entrada d'aire (A) i és comprimit en el compressor (B). Un difusor envia l'aire a la cambra de combustió (E) barrejat amb el combustible injectat per (C) i encès per la bugia o encenedor (D). A la cambra de combustió (E) es produeix la combustió de la mescla aire-combustible.
L'arbre de sortida de la turbina anava connectat a una caixa automàtica Torqueflite (de tres velocitats més reversa) sense convertidor de parell. La mateixa turbina motriu actuava com a convertidor de parell.
La combustió era molt neta. En els gasos d'escapament no hi havia monòxid de carboni, partícules de carbó sense cremar ni hidrocarburs. Però els òxids de nitrogen eren un problema difícil de solucionar degut a les altes temperatures de combustió.
Segons disseny de l'enginyer Elwood Engel, 55 unitats foren fabricades manualment per l'empresa Ghia a Itàlia. El color escollit fou el “Turbine bronze” metalitzat, amb sostre de vinil negre. Un dels exemplars es va pintar completament de blanc i va protagonitzar el film "The Lively Set" (Jack Arnold. 1964).[28]
.jpg)
.jpg)
.jpg)
Rover-BRM
La turbina fou modificada amb dos discs ceràmics per a recuperar calor, fent la funció de bescanviadors de calor. L'any 1964 no va participar en Le Mans. L'any 1965 va acabar la cursa amb la meitat de consum de combustible que el 1963.
STP-Paxton Turbocar
L'any 1967, el pilot Parnelli Jones va estar a punt de guanyar la cursa de les 500 milles d'Indianapolis al volant d'un cotxe de turbina. Es tractava d'un automòbil de disseny no gens convencional i completament asimètric. Projectat per l'enginyer Ken Wallis el motor se situava a l'esquerra del pilot i en paral·lel al mateix. Va dominar la cursa fins que es va haver de retirar per culpa d'un coixinet que costava sis dòlars a quatre voltes del final.
.jpg)
Lotus 56
L'any 1968, l'equip format per Andy Granatelli (patrocinador) i Colin Chapman i Maurice Philippe (director i enginyer de Lotus, respectivament) fabricaren un automòbil de competició per a les curses Indy, amb motor de turbina i quatre rodes motrius. La turbina era de la United Aircraft i el sistema de transmissió de Ferguson.[33][34]
Howmet TX
El Howmet TX fou un automòbil de competició encarregat per la Howmet Corporation, una companyia especialitzada en materials d'altes prestacions. Dissenyat per Bob McKee, disposava d'un xassís tubular i una turbina Allison model 250C18. La potència era de 330 CV a 57.000 rpm. L'arbre de sortida, mitjançant un sistema de reducció, girava a 670 rpm. L'automòbil estava classificat com un prototipus del Grup 6 (segons la reglamentació de l'època equivalent a un motor convencional de 3 litres de desplaçament). El conjunt pesava 650 kg.[35][36]
AMC Hornet
Un automòbil Hornet, transformat amb una turbina Williams, fou provat a la ciutat de Nova York per a determinar el seu rendiment i el grau de contaminació. L'operació estava finançada per la National Air Pollution Control Administration (predecessora de la EPA, United States Environmental Protection Agency). El motor de turbina pesava 113kg i mesurava 660x406 mm. Proporcionava una potència de 81 CV (60 kW) a 4.450 rpm. Els gasos d'escapament eren poc contaminants.[37][38]
L'èxit del Lotus 56 a les 500 milles d'Indianapolis va fer que Colin Chapman es decidís a modificar el vehicle per adaptar-lo al reglament de la F1 de l'època. Els motors convencionals de 4 temps estaven limitats a un desplaçament de 3.000 cc. La fórmula d'equivalència per als motors de turbina era relativament complexa. Pratt & Whitney va adaptar la turbina suprimint un rodet del compressor axial (reduint la relació de compressió) i limitant l'àrea d'entrada d'aire.
La potència estimada era de 500 CV. El consum excessiu exigia dipòsits de combustible de 360 litres. Altres problemes importants eren el retard de resposta del motor en l'acceleració ("lag") i l'absència de fre-motor en les frenades. La carrosseria suplementava la forma de falca del model 56 amb un aleró integrat al darrere i un aleró a la part del davant.[39][40][41]
El Volvo ECC (Environmental Concept car) és un sedan híbrid. El conjunt propulsor consta d'un grup (relativament petit i tensió de 120 V) de bateries elèctriques de níquel-cadmi, un motor elèctric de 95 CV, una turbina de 55 CV i un generador elèctric de 40 kW.[45]
Aquest vehicle híbrid estava basat en el vehicle elèctric General Motors EV1 amb una turbina APU adaptada.
La turbina s'engegava automàticament quan el nivell de càrrega de les bateries baixava del 40%, generant 40kW. Potència suficient per a circular a 129 km/h i tornar a carregar les bateries fins al 50%.[46]
L'anomenat EcoJet és un automòbil conceptual dissenyat per a rodar amb biodièsel. Fou el resultat d'una col·laboració entre Jay Leno i les empreses General Motors, Honeywell, Alcoa i BASF. Es tracta d'un vehicle propulsat per una turbina Honeywell LTS101 (abans Lycoming LTS101).[47]
Jaguar C-X75
Aquest model de Jaguar estava basat en un automòbil conceptual construït amb sistema híbrid de turbines de gas. En els primers prototipus estava format per turbines de gas, generadors, bateries i motors elèctrics.[48][49][50][51]
El vehicle presentat en públic no disposava de turbines de gas. Foren substituïdes per un motor de 4 cilindres. Només les rodes posteriors tenien motors elèctrics.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
