[alex diesel spb]

Кулачковые двигатели Пола Маркетти
https://dzen.ru/a/aMc-Rl-wuQC0lXro

Пол Дж. Маркетти (Paul J. Marchetti) родился в Италии в 1889 году. В юности он заинтересовался машинами, машиностроением и самолетами. В 1910 году, когда ему был 21 год, Маркетти эмигрировал из Лукки, Италия, в Соединенные Штаты в поисках больших возможностей. Перебравшийся на запад Пол Маркетти зарабатывал на жизнь лесорубом, мечтая при этом попасть в авиастроительную промышленностью.


 К сожалению, о Поле Маркетти, его жизни и изобретениях сохранилось мало информации. К 1922 году он работал с Генри А. Нордвиком (Henry A. Nordwick) в Стоктоне, штат Калифорния. Генри Нордвик работал над созданием радиального двигателя, в котором кривошипно-шатунный механизм был заменен кулачком с четырьмя выступами. Ролик на большой нижней головке шатуна соприкасался с кулачком, и его перемещения создавали ход поршня. В другом двигателе Нордвика и Маркетти, датируемом 1923 годом, большая нижняя головка каждого шатуна была прикреплена к собственному кривошипу, который был связан с главной центральной шестерней.
К 1924 году Маркетти находился в Сан-Франциско, штат Калифорния, и подал собственный патент на W-образный двигатель, в котором вместо коленчатого вала использовался кулачок с тремя или четырьмя выступами. Продолжая работать с Генри Нордвиком, Пол Маркетти подал еще один патент на восьмицилиндровый радиальный двигатель с кулачком с двумя выступами. Рычаг выходил из большой нижней головки шатуна и крепился к картеру. К этому рычагу также был присоединен вспомогательный поршень. Вспомогательный поршень, питаемый сжатым воздухом, заставлял шатун постоянно находиться в контакте с кулачком. Между каждым основным поршнем располагался один вспомогательный поршень.


Чертежи из патентов Нордвика и Маркетти на кулачковый двигатель. Патент на конструкцию кулачка с четырьмя выступами (слева) был подан в 1922 году, а патент на восьмицилиндровый двигатель со вспомогательными поршнями (справа) был подан в 1924 году
В 1925 году Нордвик и Маркетти сосредоточились на рядных двигателях. Они спроектировали двигатель с кулачком с двумя выступами, в котором также использовался рычаг, проходивший от большой нижней головки шатуна к картеру. В том же году Пол Маркетти запатентовал рядный двигатель под официальным названием его предприятия: Marchetti Motor Patents. В этом двигателе колена коленчатого вала был заменен дисками, смещенными относительно центральной линии коленчатого вала. Шатун проходил по пазу каждого диска, и смещение диска обеспечивало движение поршня вверх и вниз. В целях повышения характеристик двигателя круглый диск также можно было заменить на кулачок с выступами.

чертежи из патентов на кулачковые двигатели Пола Маркетти. Конструкция W-образного двигателя 1924 года находится слева, а конструкция рядного кулачкового диска 1925 года – справа

В 1926 году Пол Маркетти получил патент на рядный двигатель с кулачком с двумя выступами, приводящими в движение поршни. Шатуны соединялись друг с другом посредством коромысла таким образом, что когда один поршень находился в верхней мертвой точке, другой поршень находился в нижней мертвой точке. Такая конфигурация также была предложена для U-образного двигателя с двумя отдельными кулачковыми (кривошипными) валами.
В 1927 году Пол Маркетти сосредоточился на деловой стороне своей мечты. Его компания Marchetti Motor Patents, Inc. была официально основана с капиталом в 2000000 долларов и действовала в недавно построенном здании Расс-Билдинг – самом высоком здании в Сан-Франциско до 1964 года. Маркетти работал над новыми двигателями и самолетами. В 1928 году было положено начало строительству завода компании Marchetti Motor Patents в Миллс-Филд (Mills Field; ныне международный аэропорт Сан-Франциско). Предполагалось, что завод в год будет выпускать 100 самолетов и 1000 двигателей.

реклама компании Marchetti Motor Patents Inc., 1929 год

Наладив свой бизнес, Пол Маркетти спроектировал и изготовил новый кулачковый двигатель. Хотя этот двигатель включал в свою конструкцию некоторые технические решения предыдущих двигателей, он также обладал некоторыми уникальными особенностями, которых не было ни в одном из патентов, поданных ранее полом Маркетти. Однако конструкция шатуна и кулачка была аналогична конструкции шатуна и кулачка, которые были описаны в патенте, поданном в 1926 году исключительно Генри Нордвиком.
Новый авиамотор представлял собой восьмицилиндровый радиальный двигатель воздушного охлаждения. Цилиндры были расположены с некоторым смещением, образуя два ряда по четыре цилиндра. Сдвоенные кулачки с двумя выступами заменили обычный коленчатый вал. С помощью роликовых подшипников передний кулачок приводил в действие шатуны передних цилиндров, а задний кулачок приводил в действие шатуны задних цилиндров. Один передний и один задний цилиндры соединялись друг с другом при помощи общего двуплечего рычага, прикрепленного к большой нижней головке шатуна. Центр этого двуплечего рычага был осью поворота и крепился к картеру двигателя. Кулачки были расположены со смещением, благодаря чему когда один из парных цилиндров находился в верхней мертвой точке, другой цилиндр находился в нижней мертвой точке. Поскольку у каждого кулачка было два выступа, на каждый оборот приходилось четыре хода поршня (или один рабочий ход). Пол Маркетти назвал эту конструкцию двигателем «кулачкового действия».
Каждый из цилиндров двигателя имел по одному впускному и выпускному клапану, расположенные в центре головки. Клапаны приводились в действие толкателями, расположенными в передней части двигателя. Две свечи зажигания были расположены чуть ниже клапанов каждого цилиндра и приводились в действие магнето, расположенным в задней части двигателя. Карбюратор, расположенный в нижней части задней части двигателя, подавал топливно-воздушную смесь в нагнетатель (низкое давление наддува). Нагнетатель помогала смешивать топливно-воздушную смесь, которая затем подавалась в цилиндры через отдельные коллекторы. Двигатель имел диаметр цилиндра 4,0 дюйма (102 мм), ход поршня 4,25 дюйма (108 мм) и общий рабочий объем 427 куб. дюймов (7,0 литров). Первоначально ожидалось, что мощность двигателя составит 135 л.с. (101 кВт), но после испытаний была достигнута мощность 160 л.с. (119 кВт). Масса двигателя составляла 350 фунтов (159 кг).

восьмицилиндровый кулачковый авиационный двигатель Пола Маркетти 1927 года. Обратите внимание на смещенное друг относительно друга расположение передних и задних цилиндров


вид с местным разрезом кулачкового двигателя Пола Маркетти. Задний кулачок едва можно увидеть в задней части картера. Обратите внимание, как каждый кулачок приводит в действие один «ряд» цилиндров. Хорошо виден коленчатый рычаг верхней правой пары цилиндров. Коленчатый рычаг крепился к шатунам; центр этого двуплечего рычага был осью поворота и крепился к картеру двигателя

Восьмицилиндровый двигатель был впервые испытан в 1927 году. В большинстве источников указывается, что был изготовлен только один двигатель, но некоторые источники указывают, что их было изготовлено больше. Двигатель прошел 400-часовое испытание на максимальную нагрузку и проработал 2200 часов без видимых признаков износа. Пол Маркетти модифицировал легкий самолет Cessna AW для летных испытаний восьмицилиндрового радиального двигателя, но неизвестно, был ли когда-либо установлен этот двигатель. Этот самолет получил обозначение Marchetti M-I.
Еще одним самолетом Пола Маркетти был Marchetti M-II Arrow – двухместный моноплан, оснащенный рядным четырехцилиндровым кулачковым двигателем воздушного охлаждения Marchetti мощностью 100 л.с. (75 кВт). M-II имел цельнодеревянный силовой набор и полотняную обшивку. Одновременно на чертежных досках свои линии приобретал Marchetti M-III – восьмиместный цельнометаллический самолет, предназначенный для пассажирских перевозок. Этот самолет должен был оснащен двумя восьмицилиндровыми радиальными кулачковыми двигателями Marchetti.

реклама легкого самолета Marchetti M-II Arrow и его четырехцилиндрового кулачкового двигателя, сентябрь 1929 года

Реализуя свои планы по производству самолетов и авиационных двигателей, Пол Маркетти не оставлял свою мечту стать пилотом. 31 августа 1929 года, за неделю до открытия завода, Маркетти вылетел из Миллс Филд, чтобы осмотреть почти законченное производство и зафиксировать часть двух часов, остававшихся до получения лицензии пилота. Он влетел в полосу тумана, и что произошло дальше, неизвестно. Некоторое время спустя было замечено, что самолет Пола Маркетти выпал из полосы тумана в перевернутом плоском штопоре. Самолет упал в воды залива Сан-Франциско в полумиле (0,8 км) от берега. Спасательные катера прибыли к месту происшествия как можно быстрее, но было уже слишком поздно. Тело Пола Маркетти было найдено в затопленном фюзеляже самолета.
Изготовление самолета Marchetti M-II Arrow было завершено, и машина была поднята в воздух, но неизвестно, какой двигатель на нем был установлен. Хотя вполне возможно, что на нем использовался рядный кулачковый двигатель Marchetti, более вероятно, что был установлен другой четырехцилиндровый двигатель. Грандиозные планы Пола Маркетти были преданы забвению после его гибели. Компания Marchetti Engine Patents Inc. была продана Уильяму Райдеру, а затем перепродана компании United Aircraft Sales, где она была реструктуризирована и исчезла. Что случилось с самолетами M-I, M-II Arrow и со всеми протестированными кулачковыми двигателями остается неизвестным. Считается, что пассажирский самолет M-III так и не продвинулся дальше стадии проектирования.

изготовленный легкий самолет Marchetti M-II Arrow с неопознанным двигателем. Самолет имел номер гражданской регистрации X-98M (снимок Фрэнка Резича [Frank Rezich] с сайта www.aerofiles.com)

Сугубо личное мнение.
В моем представлении, описанные здесь двигатели кулачкового типа не являются работоспособными. То есть, будучи исполненными в металле, они вполне могли бы работать некоторое время, а вот длительных ресурсов они иметь не могли из-за очень высоких контактных напряжений в сочленении кулачок-ролик. Контакт между кулачком и роликом осуществляется не по поверхности, а по линии, и по этому линейному контакту передается вся нагрузка от поршня.
Подобный двигатель я своими глазами видел в начале 70х годов прошлого века. Принес его к нам в институт некий самодельщик изготовивший его на базе цилиндров двигателя Д4 (веломоторчика) двигатель был двухцилиндровым, а кулачок восьмерочного профиля обеспечивал два рабочих хода каждому из поршней за один свой оборот. Т.е. мотор получался, как бы, "полу-тактным" или однотактным (прямо таки не знаю как его назвать). 
Изобретатель принес его живьем в наш институт на одобрение. Собрались начальники всех отделов (из тех, что в тот момент оказались на месте и много любопытствующих. Мужик запустил мотор, дал ему поработать, затем за 15 минут разобрал его на молекулы. Ученые мужи сразу приговорили мотор ровно по тем основаниям, что я написал выше. Мужик обиделся, собрал мотор, привинтил его к своему велосипеду и уехал. Более  о нем ничего и никогда не было слышно. Однако думаю, что век этого моторчика был не долог и автор сам понял его бесперспективность. Хотя ....