Ingineria motorului de 24 cilindri Napier Sabre aminteşte cât de complexe şi geniale erau unele creaţii mecanice de demult

În zilele noastre, vorbim mai rar despre ingineria motoarelor noi cu combustie care fascinează prin abordări originale, precum am făcut-o de curând în cazul motorul V12 pe care Ferrari îl pregăteşte, cu pistoane ovale. În ultimii ani, vorbim poate mai des despre ingineria maşinilor electrice, de la multiple tipuri de electromotoare ale acestora până la invertoare, baterii şi sistemele de răcire a lor. Dar din când în când, dacă ne aţintim privirea spre unele creaţii mecanice de demult, putem constata cât de complexe şi geniale erau unele dintre acestea, chiar dacă au fost concepute în timpuri de demult. Motorul Napier Sabre e cu siguranţă una din cele mai fascinante creaţii mecanice, chiar dacă puţini mai ştiu despre el în zilele noastre.

În primul rând, motorul e unui în 24 de cilindri, în configuraţie asemănătoare unui boxer! Da, vorbim de cilindri montaţi opoziţional unii faţă de alţii, în situl motoarelor Subaru sau Porsche de azi, doar că aici existau două „etaje” a câte 6 cilindri, de fiecare parte!

Motorul a fost conceput de renumita companie britanică Napier & Son, decizia de dezvoltate a lui fiind luată în 1935, atunci când compania se făcuse deja remarcată prin un curaj ingineresc excepţional şi o creativitate nemaivăzută în proiectarea motoarelor sale. De această dată, Napier şi-a propus să creeze un motor de 24 de cilindri, care să aibă minim 2.000 CP. Un asemenea motor, fireşte, putea fi destinat doar avioanelor.

Motorul a fost conceput ca unul răcit cu lichid, în configuraţie boxer, dar fără supape! Existau manşoane în interiorul cilindrilor, asemenea unui cilindru în interiorul cilindrului de bază, care aveau fante în pereţii lor, iar odată cu rotirea arborelui cotit aceste manşoane se roteau şi mişcau longitudinal de-a lungul cilindrilor, ajungând la un moment dat ca fantele din peretele exterior să coincidă cu cel interior şi să se efectueze astfel evacuarea sau admisia. E un principiu similar celui folosit de motorul Willys Light, despre care vorbeam acum o lună.

Manşonul din interiorul cilindrului şi fantele pentru admisie şi evacuare

Prima versiune a motorul a apărut în 1938, avea o capacitate cilindrică de 37 litri şi scotea 2.200 CP! Către sfârşitul aceluiaşi an s-a ajuns deja la 2.400 CP, şi asta în timp ce renumitul motor Rolls-Royce Merlin din aceeaşi perioadă scotea puţin peste 1.000 CP.

Cilindrii din părţile opuse erau conectaţi în acelaşi punct pe arborii cotiţi şi e mişcau în tandem, în direcţie opusă. Asta le face efectiv să nu se poată defini drept motoare boxer, pentru că cilindri nu se mişcă unul spre altul, ci întotdeauna în tandem, când unul e în comprimare, celălalt e în propulsie.

Cilindrii de sus aveau arborele lor cotit, iar cei de jos — un alt arbore. Cei doi arbori se învârteau în aceeaşi direcţie şi aveau câte o roată dinţată pe centrul lor. Acele roţi dinţate punea în mişcare câte două alte roţi de diametru mai mare, ataşate la nivelul următor de roţi mai mici cu rol de reductor. Acele roţi mai mici erau conectate al roata dinţată principală, centrală, a arborelui final, de care era ataşată elicea. Raportul acestui mecanism de reducere era de 0,274:1, deci erau nevoie de aproape 4 turaţii ale motorului pentru o turaţie a elicei.

Asta a permis avioanelor dotate cu acest motor să aibă elice de diametru mai mare şi să devină astfel mai rapide.

Această construcţie cu două etaje făcea ca motorul să aibă combustie simultană a doi cilindri, unul de pe etajul de sus, şi altul de pe etajul de jos, poziţionaţi la extremităţi diferite. Asta ajuta şi la echilibrare, şi la forţa uriaşă a motorului.

Foto: Ingineria complexă a motorului Napier Sabre

De asemenea, pe cele două etaje cilindrii erau poziţionaţi simetric invers, cu fantele de evacuare montate spre spaţiul dintre etaje, pe unde trecea galeria de evacuare. Tot pe centrul etajelor, spre zona interioară, erau poziţionaţi arborii cu roţi dinţate care mişcau manşoanele de deschidere a fantelor de admisie şi evacuare.

Foto: Arborii cu roţi dinţate care mişcă manşoanele

Apropo, admisia prin fante permitea formarea vârtejurilor din amestecul de combustie, ceea ce-i garanta o combustie mai completă şi mai stabilă de la un ciclu la altul. Tot ele permiteau şi o rată de compresie mai mare.

Ideea de bază a acestui motor a fost că un număr mai mare de cilindri, cu biele mai scurte şi mai uşoare, ce vor permite turaţii mai mari, va permite depăşirea puterii pe care un motor de cilindree similară l-ar dezvolta dintr-un număr mai mic de cilindri.

Admisia era asigurată de un compresor mecanic, care a evoluat în timp la unul cu două trepte, iar odată cu asta a evoluat şi puterea motorului. Chiar şi aşa, toate versiunile aveau limitări calculate de altitudine, până unde compresorul putea compensa lipsa de oxigen din aerul mai rarefiat de la înălţime.

Motorul era unul deosebit de compact, ceea ce a adus provocări în conceperea unui sistem de răcire suficient e bun încât să poată disipa căldura. La început au existat probleme mai ales cu manşoanele care se blocau în interiorul cilindrilor. Dar ulterior toate probleme au fost treptat corectate şi motorul şi-a căpătat o reputaţie foarte bună. S-a ajuns la versiuni de 2.600 CP, 3.000 CP şi chiar 3.500 CP!

Cele mai renumite modele de avioane care au folosit aceste motoare au fost Hawker Tempest şi Hawker Typhoon. Datorită acestui motor, ele au devenit printre cele mai rapide avioane de luptă în acele timpuri.

Napier Sabre a fost pensionat după ce motoarele cu reacţie au început a domina lumea aviaţiei, iar cele cu pistoane au devenit inferioare prin comparaţie. Totuşi, acest motor, despre care puţini îşi mai amintesc azi, e cu siguranţă una din cele mai fascinante creaţii inginereşti din toate timpurile, fiind extraordinar de complex şi genial în acelaşi timp.