ضاغط عنفي فائق: الفرق بين النسختين
| [نسخة منشورة] | [نسخة منشورة] |
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
بوت:الإبلاغ عن رابط معطوب أو مؤرشف V3.1 |
ط بوت:الإبلاغ عن رابط معطوب أو مؤرشف V4.2 (تجريبي) |
||
سطر 6:
| موقع = www.ldlp-dictionary.com
| تاريخ الوصول = 2019-03-27
| مسار
| مسار = http://www.arabterm.org/index.php?id=40&L=3&tx_3m5techdict_pi1%5Bid%5D=166143
| عنوان = اراب ترم قاموس تقني - بحث - مدخل مفصل - اراب ترم قاموس تقني - بحث - مدخل مفصل
| موقع = www.arabterm.org
| تاريخ الوصول = 2019-03-27
| مسار
يُشغل الشاحن التوربيني الفائق ميكانيكيًّا بواسطة [[
يُعرف الشاحن التوربيني الفائق بأنه [[
== التاريخ ==
كشف جي جونز من مدينة [[برمنغهام (إنجلترا)|برمنجهام]] البريطانية عن ضاغط ذو شكل مشابه للنوع روتس في عام 1848 أو 1849.<ref>[https://books.google.co.uk/books?id=tOxIAQAAIAAJ&dq=Lobe+Pump+Roots+1854&focus=searchwithinvolume&q=Jones Chartered Mechanical Engineer - Google Books<!-- عنوان مولد بالبوت -->] {{Webarchive|url=
سجل الأخوان فيلاندر وفرانسيس ماريون روتس، مؤسسي [[Roots Blower Company|شركة منفاخ روتس]] في [[كونرسفيل]] في ولاية إنديانا، [[براءة اختراع]] لتصميم جهاز محرك للهواء للاستخدام في [[فرن لافح|الأفران اللافحة]] واستخدامات صناعية أخرى.
سطر 25:
اخُتبر الشاحن التوربيني الفائق لأول مرة بواسطة [[Dugald Clerk|دوجالد كلرك]]،<ref>Ian McNeil, ed. (1990). Encyclopedia of the History of Technology. London: Routledge. pp. 315–321. ISBN 0-203-19211-7.</ref> عندما استخدمه في أول [[محرك شوطين|محرك ثنائي الشوط]] في عام 1878.<ref>"Forgotten Hero: The man who invented the two-stroke engine". David Boothroyd, The VU. Archived from the original on 2004-12-15. Retrieved 2005-01-19.</ref> حصل [[غوتليب دايملر|جوتليب دايملر]] على [[براءة اختراع]] ألمانية لشاحن توربيني فائق [[محرك احتراق داخلي|لمحرك احتراق داخلي]] في عام 1885. كما سجل [[لويس رينو (الصناعة)|لويس رينولت]] براءة اختراع شاحن توربيني فائق طارد مركزي في [[فرنسا]] في عام 1902.
صُنعت [[سباق سيارات|سيارة سباق]] مبكرة مزودة بشاحن توربيني فائق بواسطة لي تشادويك في بوسطن في<nowiki/>[[بنسيلفانيا|بنسلفانيا]] عام 1908، وأشارت التقارير أن [[سرعة]] السيارة بلغت 100 [[ميل في الساعة]] (160 [[كيلومتر في الساعة|كم/ساعة]]).
كانت أول سلسلة [[سيارة|سيارات]] أُنتجت في العالم<ref>Georgano, G.N. (1982). The new encyclopedia of motorcars 1885 to the present (ed.3. ed.). New York: Dutton. p. 415. ISBN 0-525-93254-2.</ref> مزودة بشواحن توربينية فائقة تنتمي إلى [[Mercedes (car)|مرسيدس (العلامة التجارية)]]، وانقسمت إلى طرازين أحدهما ذو [[قدرة (فيزياء)|قدرة]] 6 أو 25 أو 40 [[حصان (وحدة قدرة)|حصان]] والاخر ذو [[قدرة (فيزياء)|قدرة]] 10 أو 40 أو 65 [[حصان (وحدة قدرة)|حصان]]. عُرضت في عام 1921 وكانوا مزودين بشواحن توربينية فائقة. مُيزت هذه الفئات بتسميتها طرازات مرسيدس-بنز ذات الضواغط. كانت العلامة التجارية لهذه [[سيارة|السيارات]] أصل [[مرسيدس-بنز|مرسيدس بنز]] المستمرة حتى اليوم.
حصل [[ألمانيا|الألماني]] هاينرش كريجار على [[براءة اختراع]] رقم #4121 لأول ضاغط لولبي،<ref>"[https://whipplesuperchargers.com/index.php?dispatch=pages.view&page_id=14 TECHNOLOGY - Whipple Superchargers]". whipplesuperchargers.com. Retrieved 2015-10-23. {{Webarchive|url=
أظهرت تصاميم هاينرش تجميع لاثنين من الفصوص الدوارة متشابهين تماماً. كان التصميم يشبه ضاغط روتس، حيث كانت الأعمدة ملتوية بزاوية مقدارها 180 درجة على كامل طولها.
لم تكن تقنيات هذا الوقت قادرة على تصنيع مثل هذه الوحدة لسوء الحظ، فتوقف هاينرش ولم يحرز تقدم اخر في الضاغط اللولبي.
سطر 37:
== أنواع الشاحن التوربيني الفائق ==
يوجد نوعان أساسيان للشاحن التوربيني الفائق طبقاً لطريقة نقل الغاز: موجب الازاحة وديناميكي.
تقوم الضواغط والمنافيخ موجبة الازاحة بزيادة الضغط بمستوى ثابت تقريباً عند كل سرعات [[محرك احتراق داخلي|المحرك]] ([[دورة على الدقيقة|دورة/دقيقة]]). بينما لا تقوم الضواغط الديناميكية برفع [[ضغط|الضغط]] عند السرعات المنخفضة، ويزداد الضغط بزيادة سرعة المحرك عند تجاوز سرعة البداية.<ref>[http://kennebell.net/KBWebsite/Common/pdfs/acceleration-vs-boost.pdf Twin-screw vs. Centrifugal Supercharging] Kenne Bell {{Webarchive|url=
=== موجب الازاحة ===
[[ملف:2006_Saturn_Ion_Red_Line_engine.jpg|تصغير|شاحن توربيني فائق من نوع روتس طراز [[Eaton Corporation|إتسون]] إم بي 62، موضوع في مقدمة<nowiki/>[[GM Ecotec engine|محرك جي إم إكتويك]] في سيارة [[Saturn Ion|ساتورن أيون]] طراز 2006.]]
[[ملف:Lysholm_screw_rotors.jpg|تصغير|أعمدة ليشلوم الدوار اللولبية. تتميز بشكلها المعقد ويجب أن تعمل عند سرعات مرتفعة مع وجود تسامح صغير بين اللولبين. يؤدي هذا إلى ارتفاع سعر هذا النوع من الشاحن التوربيني الفائق. دُهنت الأعمدة باللون الأزرق لتوضيح مناطق تلامس الأعمدة الدوارة.]]
توصل الضواغط موجبة الإزاحة [[حجم]] ثابت تقريباً من [[غلاف الأرض الجوي|الهواء]] في كل دورة عند جميع [[دورة على الدقيقة|السرعات]]، كما تكون نسبة التسريب ثابتة أيضاً عند كل السرعات لضغط معين، مما يقلل من أهميتها عند السرعات المرتفعة.
تشمل الأنواع الرئيسية للضواغط موجبة الإزاحة الأنواع التالية:
سطر 54:
الشواحن التوربينية الفائقة نوع روتس داخلية الانضغاط فقط، بالرغم من أن منافيخ روتس ذات اللولبة المرتفعة تحاول محاكاة الانضغاط الداخلي للولب ليشلوم.
* '''الانضغاط الخارجي''': يشير مصطلح "الانضغاط الخارجي" إلى [[ضاغط غاز|الضواغط]] التي تنقل هواء عند [[ضغط جوي|الضغط الجوي]] إلى داخل [[محرك احتراق داخلي|المحرك]]. عندما يعمل المحرك عند ظروف الضغط المعزز، يكون الضغط في أنبوب الدخول المتشعب أكبر من [[ضغط]] [[هواء|الهواء]] القادم من الشاحن التوربيني الفائق. يؤدي هذا لحدوث تدفق عكسي للهواء من داخل [[محرك احتراق داخلي|المحرك]] إلى الشاحن التوربيني الفائق حتى يحدث اتزان بين الضغطين. يقوم التدفق العكسي للهواء بضغط الهواء القادم من الشاحن في هذه الحالة، وتعتبر هذه العملية عامل أساسي في انخفاض كفاءة شواحن روتس التوربينية الفائقة المستخدمة عند زيادة الضغط لمستويات مرتفعة. يقل الفقد كلما قل مقدار زيادة الضغط ، وتعتبر شواحن روتس ذات كفاءة في تحريك الهواء عند فروق ضغط منخفضة، وهذا ما صُنعت لأجله في الأساس ولذلك أُطلق عليها مصطلح "المنفاخ".
تحتوي جميع أنواع الشواحن الأخرى على انضغاط داخلي بدرجة ما.
* '''الانضغاط الداخلي''': يشير مصطلح "الانضغاط الداخلي" إلى انضغاط الهواء داخل الشاحن التوربيني الفائق، الذي يكون قريباً من مستوى الضغط المعزز (قيمة الضغط المطلوب الداخل للمحرك)، ويصل الهواء بسلاسة إلى [[محرك احتراق داخلي|المحرك]] بدون حدوث أي تدفق عكسي. يُعتبر هذا أكثر كفاءة من انضغاط التدفق العكسي (الانضغاط الخارجي) ويحقق كفاءات مرتفعة للمحرك.<br> تستخدم أجهزة الانضغاط الداخلي نسبة انضغاط داخلي ثابتة في الغالب. عندما يكون<nowiki/>[[ضغط|الضغط]] الناتج من الشاحن التوربيني الفائق مساوياً لقيمة الضغط الناتج من ضاغط الشاحن، يكون التدفق العكسي مساوياً للصفر، أما إن زاد الضغط الناتج أو الخارج من الشاحن عن قيمة ضغط الانضغاط (قيمة الضغط الناتجة من ضاغط الشاحن)، يُمكن أن يحدث [[جريان الموائع|تدفق]] عكسي [[هواء|للهواء]] في منفاخ روتس.<br> يجب ملائمة منافيخ الانضغاط الداخلي بالنسبة لقيمة الضغط الناتج المتوقعة لتحقيق كفاءة مرتفعة وتجنب نفس المشاكل والكفاءة المنخفضة التي عانى منها منفاخ روتس.
==== مقياس السعة ====
تُضنف الشواحن التوربينية الفائقة موجبة الإزاحة طبقاً لسعتها في كل دورة. يُستخدم تصنيف جي إم سي عادة في حالة منفاخ روتس. تُصنف أنواع منافيخ جي إم سي طبقاً لعدد وحجم [[
صُمم المنفاخ 6-71 على سبيل المثال لتنظيف 6[[
تكون سعة المنفاخ الفعلية أقل من ناتج ضرب رقمه التمييزي 6-71، حيث أن هذا الرقم هو إشارة [[سعة المحرك|لسعة المحرك]] في الأصل. يقوم منفاخ 6-71 بضخ 339 [[بوصة مكعبة]] (5555 سم مكعب) من [[هواء|الهواء]] مع كل دورة للمنفاخ (يُمكن للمنفاخ ان يضخ كمية من الهواء تساوي<nowiki/>[[سعة المحرك]]، نظراً لأن المنفاخ يدور [[سرعة الدوران|بسرعة دورانية]] ([[دورة على الدقيقة|دورة/دقيقة]]) أكبر من [[محرك احتراق داخلي|المحرك]]).
استمرت الأنواع التالية في استخدام الأرقام في التسمية للإشارة لسعة المنفاخ، بداية من منفاخ 8-71 إلى 16-71 المستخدمة في [[سيارة رياضية|السيارات الرياضية]] المختلفة.
صنعت أيضاً جي إم سي منافيخ ذات سعة 53 [[بوصة مكعبة]] (869) في الفئات 2-53 و3-53 و4-53 و6-53 و8-53، بالاضافة لفئات "V71" للاستخدام في<nowiki/>[[محرك شكل V|المحركات شكل V]].
سطر 76:
=== مشغلات الشاحن التوربيني الفائق ===
تصنف الشواحن التوربينية الفائقة طبقاً للوسيلة المستخدمة لتدويرها، مثل الوسائل التالية:
* <nowiki/>[[
* التدوير بواسطة التعشيق المباشر
* التدوير بواسطة [[ترس|تروس]]
* التدوير بواسطة سلسلة (جنزير)
=== تأثيرات درجة الحرارة والمبردات البينية ===
[[ملف:CompressorDischargeTemperatureVSAmbient.jpg|تصغير|'''رسم بياني لدرجة الحرارة عند مخرج الشاحن التوربيني الفائق (CDT) مقابل درجة حرارة الهواء الجوي المحيط. '''يوضح الرسم كيف تتغير درجة حرارة خروج الهواء من الشاحن بالنسبة لتغير درجة حرارة الهواء والارتفاع (تُستخدم قيمة الضغط المطلق).]]
أحد عيوب الشحن التوربيني الفائق هو أن زيادة<nowiki/>[[ضغط]] [[هواء|الهواء]] يرفع بالتالي<nowiki/>[[درجة حرارة مئوية|درجة حرارته]]. عندما يُستخدم شاحن توربيني فائق في<nowiki/>[[محرك احتراق داخلي]]، تصبح درجة حرارة شحنة [[وقود|الوقود]] والهواء عامل أساسي في تحديد أداء [[محرك احتراق داخلي|المحرك]]. تؤدي [[درجة حرارة|درجة الحرارة]] المفرطة لتفجير خليط الوقود والهواء (انظر: [[خبط المحرك|طقطقة المحرك]]) في [[محرك بنزين|محركات الاشعال بالشرارة]]، ويضر ذلك المحرك. يُمكن أن يسبب هذا مشاكل في [[سيارة|السيارات]] في يوم شديد الحرارة أو عند زيادة [[ضغط|الضغط]] بشكل مفرط.
يُمكن تقدير الزيادة في [[درجة حرارة|درجة الحرارة]] خلال الشاحن التوربيني الفائق، بمعاملة عملية الانضغاط [[عملية متساوية الاعتلاج|كإجراء أيزنتروبي]].
: {| cellpadding="5" style="background:white"
| <math>\frac {T_2} {T_1}</math>
سطر 97:
*<math>p_1\,\!</math> : القيمة المطلقة للضغط الجوي المحيط.
*<math>p_2\,\!</math> : الضغط المطلق عند مخرج الضاغط.
*<math>\gamma\,\!</math> : النسبة بين سعات [[حرارة نوعية|الحرارة النوعية]]، وتساوي <math>C_p/C_v\,\!</math> = 1.4 للهواء.
*<math>C_p\,\!</math> : الحرارة النوعية عند ثبوت الضغط.
*<math>C_v\,\!</math> : الحرارة النوعية عند ثبوت الحجم.
إذا كان هناك شاحن توربيني فائق ينتج [[ضغط]] مقداره 0.69 [[بار]] عند [[مستوى سطح البحر]] ([[ضغط جوي|الضغط الجوي]] = 1.01 [[بار]]، و<nowiki/>[[درجة حرارة]] الجو =24 [[درجة حرارة مئوية|سليزيوس]] عند [[مستوى سطح البحر]])، ستكون درجة حرارة الهواء الخارج من الشاحن تساوي 71.4 سليزيوس. تُسمى درجة الحرارة هذه بدرجة الحرارة الخارجة من الضاغط، وتوضح القيمة السابقة أهمية استخدام وسيلة لتبريد الهواء بعد<nowiki/>[[ضاغط غاز|الضاغط]].
صحيح أن [[درجة حرارة]] الدخول المرتفعة [[محرك احتراق داخلي|لمحركات الاحتراق الداخلي]] ستجعل المحرك يسحب هواء أقل<nowiki/>[[كثافة]]، إلا أن هذا صحيحاً فقط في حالة الضغط الساكن غير المتغير للهواء، مما يعني أن [[محرك احتراق داخلي|المحرك]] سيسحب [[هواء]] أقل في كل دورة للمحرك في يوم حار عما سيسحبه في يوم بارد. بالرغم من ذلك لا تؤدي زيادة [[درجة حرارة]] الهواء في الشاحن التوربيني الفائق إلى انخفاض كثافته، حيث أن زيادة درجة الحرارة هذه ناتجة عن زيادة [[ضغط]] الهواء. تُضاف الطاقة للهواء ويظهر ذلك في تغير [[طاقة داخلية|طاقة جزيئاته الداخلية]] (تغير درجة حرارته) وفي الضغط الساكن للهواء، بالاضافة لسرعة الهواء.
لا يغير التبريد البيني [[كثافة الهواء]] بعد انضغاطه، لكنه يقوم بإزالة [[طاقة حرارية|الطاقة الحرارية]] التي أُضيفت للهواء فقط في عملية الانضغاط، أي أن المبرد البيني يزيل الطاقة المضافة بواسطة الانضغاط فقط ولا يغير [[كثافة الهواء]]. يؤدي ذلك إلى عدم اشتعال خليط [[وقود|الوقود]] والهواء قبل الوقت المحدد ( الاشعال المسبق) أي قبل أن تشعله<nowiki/>[[شمعة احتراق|شمعة الاشعال]].
== المحركات ثنائية الشوط ==
تحتاج [[محرك شوطين|المحركات ثنائية الشوط]] إلى استخدام عملية [[Scavenging (automotive)|التنظيف (الكسح)]] لإزالة [[غاز عادم|غازات العادم]]. يتم ذلك في [[محرك احتراق داخلي|المحركات]] الصغيرة باستخدام [[علبة المرافق]] كمنفاخ، حيث يقوم<nowiki/>[[مكبس (محركات)|المكبس]] عند هبوطه خلال شوط القدرة بضغط الهواء في علبة المرافق ليستخدم لتنظيف [[
لا يجب الخلط بين النفخ للتنظيف (الكسح) والنفخ الشحن التوربيني الفائق، حيث لا يحدث انضغاط لشحنة ([[هواء]] سيختلط مع [[وقود السيارات|الوقود]] لتشغيل المحرك) خلال عملية التنظيف. عندما يكون التغير في الحجم الحادث بواسطة الجزء السفلي من [[مكبس (محركات)|المكبس]] مساوياً للتغير الحادث بواسطة الجزء العلوي، لا يمكن استخدام الشحن التوربيني الفائق، وتحدث فقط عملية التنظيف.
تستخدم المحركات الكبيرة عادة منفاخ منفصل لتنظيف [[
استُخدمت العديد من تصاميم المنفاخ على مدار التاريخ، بداية من أسطوانات الضخ المنفصلة و<nowiki/>[[مكبس (محركات)|المكابس]] التي تتكون من مكبسين بأقطار مختلفة حيث يُستخدم المكبس الكبير للتنظيف، بالاضافة للعديد من المنافيخ الدوارة والضواغط التوربينية ذات الطرد المركزي مثل [[شاحن
يعتبر استخدام الشحن التوربيني [[محرك شوطين|للمحركات ثنائية الشوط]] عملية صعبة لكنها ليست مستحيلة، حيث أن [[شاحن
تُدار بعض [[شاحن
لا يُمكن استخدام الشاحن التوربيني الفائق في [[محرك شوطين|المحركات ثنائية الشوط]] البسيطة التي تحتوي على منافذ لدخول الشحنة وطرد [[غاز عادم|العادم]]، وذلك لأن منفذ دخول الشحنة يُغلق أولاً. تستخدم [[محرك ديزل|محركات الديزل]] [[محرك شوطين|ثنائية الشوط]] صمامات عادم ميكانيكية للسبب السابق، ويكون لصمامات العادم توقيت منفصل يسمح باستخدام الشاحن التوربيني الفائق.
تحتاج<nowiki/>[[محرك شوطين|المحركات ثنائية الشوط]] إلى تنظيف [[
== السيارات ==
[[ملف:1929_Bentley_front_34_right.jpg|يسار|تصغير|250x250بك|سيارة [[بنتلي]] "المنفاخ" طراز عام 1929. سُميت السيارة بهذا الاسم لاحتوائها على منفاخ كبير موضوع أمام [[مشعاع]] السيارة.]]
كان [[غوتليب دايملر|جوتليب دايملر]] مؤسس شركة [[دايملر بنز]] أول من اخترع نظام الحقن القسري [[محرك احتراق داخلي|لمحركات الاحتراق الداخلي]] في عام 1900. اخترع دايملر شواحن توربينية فائقة استناداً على تصميم مضخة الهواء ثنائية الدوار، وسُجلت [[براءة اختراع]] هذا التصميم لأول مرة في عام 1860 بواسطة [[الولايات المتحدة|الأمريكي]] [[Francis Marion Roots|فرانسيس ماريون روتس]]، وكان التصميم الأساسي لشاحن روتس التوربيني الفائق الحديث.
كان ظهور [[سيارة|سيارات]] مرسيدس ذات [[قدرة (فيزياء)|قدرة]] 6 أو 20 [[حصان (وحدة قدرة)|حصان]] والطراز ذو قدرة 10 أو 35 حصان في<nowiki/>[[Berlin Motor Show|معرض برلين للسيارات]] في عام 1921، أول ظهور [[سيارة|للسيارات]] ذات الشواحن التوربينية الفائقة.
بدأ انتاج هذه<nowiki/>[[سيارة|السيارات]] في عام 1923 بطرازين، أحدهما ذو<nowiki/>[[قدرة (فيزياء)|قدرة]] 6 أو 25 أو40 [[حصان (وحدة قدرة)|حصان]] والاخر ذو<nowiki/>[[قدرة (فيزياء)|قدرة]] 10 أو 40 أو 65 [[حصان (وحدة قدرة)|حصان]]، <ref name="benzinsider.com/2008">{{مرجع ويب|مسار=http://benzinsider.com/2008/06/gottlieb-daimler-wilhelm-maybach-and-the-grandfather-clock/|عنوان=Gottlieb Daimler, Wilhelm Maybach and the "Grandfather Clock"|تاريخ الوصول=2009-01-21|عمل=benzinsider.com/2008| مسار
كانت هذه السيارات سيارات طريق عادية، حيث كانت معظم السيارات ذات الشواحن التوربينية الفائقة أنذاك [[سيارة رياضية|سيارات سباق]]، مثل<nowiki/>[[فيات كرايسلر|فيات]] 805-405 طراز 1923 وميلر 122<ref name="sportscarmarket.com">{{مرجع ويب|مسار=http://www.sportscarmarket.com/Profiles/2008/9/Race|عنوان=1923 Miller 122 Supercharged|تاريخ الوصول=2009-01-21|عمل=sportscarmarket.com| مسار
صنعت<nowiki/>[[بنتلي]] طراز من سيارة الطريق [[Bentley 4½ Litre|بنتلي 4.5 لتر]] مزود بشاحن توربيني فائق في نهاية العشرينيات من القرن العشرين. استُخدمت الشواحن التوربينية الفائقة و<nowiki/>[[شاحن
=== الشحن التوربيني الفائق مقابل الشحن التوربيني ===
[[ملف:MK1GolfGLader.jpg|تصغير|[[Scroll-type supercharger|شاحن توربيني فائق حلزوني]] طراز جي لادر، موضوع في سيارة<nowiki/>[[Volkswagen Golf Mk1|فولكس فاجن جولف إم كيه 1]].]]
تُعد المحافظة على برودة الهواء الداخل [[محرك احتراق داخلي|للمحرك]] أمراً مهماً في تصميم كل من الشاحن التوربيني الفائق و<nowiki/>[[شاحن
تُستخدم ثلاث فئات رئيسية من [[ضاغط غاز|الضواغط]] في [[سيارة|السيارات]]:
* الشواحن التوربينية ذات الطرد المركزي المشغلة بواسطة [[غاز عادم|غازات العادم]].
* الشواحن التوربينية الفائقة المدارة مباشرة باتصالها [[عمود مرفق|بعمود مرفق]] المحرك من خلال [[
* الضواغط موجبة الازاحة مثل شاحن روتس التوربيني الفائق وضاغط اللولب الدوار (لولب ليشلوم) و<nowiki/>[[TVS Supercharger|شاحن تي في اس]] التوربيني الفائق من [[Eaton Corporation|مؤسسة إتسون]].
تتراوح كفاءة شواحن روتس من 40-50% فقط عند مستويات الزيادة المرتفعة [[ضغط|للضغوط]]، بينما على النقيض تتراوح كفاءة الشواحن التوربينية الفائقة ذات الطرد المركزي من 70-85%.
يُمكن أن تقترب كفاءة شواحن ليشلوم من كفاءة الشواحن ذات الطرد المركزي عند مدى قصير من الحمل أو السرعة أو مقدار الزيادة في الضغط، ويجب تصميم نظام السحب لها خصيصاً في هذه الحالة.
قد تبلغ [[قدرة (فيزياء)|القدرة]] التي تستهلكها الشواحن التوربينية الفائقة المدارة ميكانيكا من المحرك حوالي ثلث [[قدرة (فيزياء)|القدرة]] الكلية [[عمود مرفق|لعمود مرفق]] <nowiki/>[[محرك احتراق داخلي|المحرك]]، وتُعتبر لذلك أقل كفاءة من<nowiki/>[[شاحن
تُعتبر الشواحن التوربينية الفائقة شائعة الاستخدام برغم ذلك في التطبيقات التي تكون أهمية سرعة استجابة [[محرك احتراق داخلي|المحرك]] و<nowiki/>[[قدرة (فيزياء)|القدرة]] الناتجة منه أكبر من أي اعتبارات أخرى، مثل مسابقات [[Top Fuel|العربات الجرارة]] و<nowiki/>[[Tractor pulling|جرارات السحب]].
تكون [[كفاءة حرارية|الكفاءة الحرارية]] [[محرك احتراق داخلي|للمحركات]] ذات الشواحن التوربينية الفائقة المدارة ميكانيكياً أقل من تلك ذات [[شاحن
تُعاني [[شاحن
عندما تصبح [[دورة على الدقيقة|السرعة الدورانية]] [[محرك احتراق داخلي|للمحرك]] كافية لزيادة سرعة تربينة الشاحن لمدى التشغيل خاصتها، ترتفع [[قدرة (فيزياء)|القدرة]] بشكل سريع وتزداد [[غاز عادم|غازات العادم]] التي بدورها تسرع من دوران [[شاحن
إن الميزة الأساسية [[محرك احتراق داخلي|للمحرك]] المزود بشاحن توربيني فائق (يُدار ميكانيكاً) هي سرعة الصمام الخانق للتغير في كمية الهواء الداخل بالاضافة إلى القدرة على الوصول لقيمة الزيادة المطلوبة في الضغط في لحظات. اقتربت سرعة استجابة الصمام الخانق في [[سيارة|السيارات]] ذات [[شاحن
أصبحت [[شاحن
قدمت شركة [[أودي]] مع ذلك محركها 3 تي إف اس أي ذو الشحن التوربيني الفائق و<nowiki/>[[
==== الشحن المزدوج ====
شاركت سيارة لانسيا دلتا اس 4 في [[بطولة العالم للراليات]] في عام 1985 وعام 1986. كانت [[سيارة|السيارة]] مزودة بكل من شاحن توربيني فائق يُدار بواسطة [[
استخدم هذا النظام سلسلة معقدة من الصمامات الفرعية في نظامي السحب والعادم، بالاضافة إلى قابض كهرومغناطيسي، لذلك يتم زيادة [[ضغط|الضغط]] بواسطة الشاحن التوربيني الفائق عند سرعات [[محرك احتراق داخلي|المحرك]] المنخفضة.
يتم زيادة الضغط بواسطة كلا الشاحنان عند سرعات [[محرك احتراق داخلي|المحرك]] المتوسطة، بينما عند [[سرعة|السرعات]] المرتفعة يُفصل الشاحن التوربيني الفائق ويُستخدم<nowiki/>[[شاحن
استُخدم هذا النظام بهدف الاستفادة من مميزات كلا الشاحنان مع تجنب عيوبهما، لكنه زاد من تعقيد [[سيارة|السيارة]] وأثر على كفاءتها في<nowiki/>[[بطولة العالم للراليات]]، بالاضافة إلى زيادة [[وزن]] المعدات المساعدة للمحرك في التصميم النهائي
استخدم أيضاً محرك فولكس فاجن تي اس أي 1.4 لتر ذو الحقن المباشر شاحن توربيني فائق و<nowiki/>[[شاحن توربيني]] معاً.
سطر 167:
[[ملف:Bristol_Centaurus_centrifugal_supercharger.jpg|يسار|تصغير|250x250بك|شاحن توربيني فائق طارد مركزي موضوع في [[محرك الطائرة]] [[محرك شعاعي|الشعاعي]] [[بريستول سينتاورس]].]]
تُعد الشواحن التوربينية الفائقة إضافة طبيعية [[محرك الطائرة|لمحركات الطائرات المكبسية]] التي صُممت للعمل عند ارتفاعات كبيرة.
ينخفض ضغط و<nowiki/>[[كثافة الهواء]] عندما تُحلق [[طائرة|الطائرة]] لارتفاع أكبر، وبالتالي تنخفض [[قدرة (فيزياء)|القدرة]] الناتجة من [[محرك متردد|المحرك المكبسي]] بسبب انخفاض [[كتلة]] [[غلاف الأرض الجوي|الهواء]] التي يسحبها [[محرك الطائرة|المحرك]].
تبلغ [[كثافة الهواء]] عند ارتفاع 30000 [[قدم (وحدة قياس)|قدم]] (9100 [[متر]]) على سبيل المثال 3/1 [[كثافة الهواء]] عند [[مستوى سطح البحر]]، لذلك تُسحب فقط 3/1 كمية الهواء التي يحتاجها [[محرك الطائرة|المحرك]] وبذلك يتوفر [[أكسجين]] كافي لحرق 3/1 كمية [[وقود الطائرات|الوقود]] فقط التي تُحرق عند [[مستوى سطح البحر]].<ref name="Smallwood 1995, p.133.">Smallwood 1995, p.133.</ref>
يتعرض هيكل الطائرة [[معادلة السحب|لقوة سحب ديناميكية هوائية]] أقل بمقدار الثلث نتيجة انخفاض [[كثافة الهواء]]، بالاضافة إلى انخفاض الضغط العكسي على [[غاز عادم|غازات العادم]]، وتُعد هذه مميزات [[كثافة|الكثافة]] المنخفضة.<ref>Northrop 1955, p.111</ref> يُستهلك المزيد من الطاقة على النقيض، لتوليد قوة رفع كافية على [[طائرة|الطائرة]] في حالة<nowiki/>[[كثافة الهواء]] المنخفضة.
يُمكن القول بأن الشاحن التوربيني الفائق يقوم بزيادة [[كثافة الهواء]] عن طريق ضغط الهواء أو دفع كمية هواء أكثر من المعتاد إلى داخل [[
يقوم الشاحن التوربيني الفائق بضغط الهواء إلى قيمة ضغط الهواء عند [[مستوى سطح البحر]] (في حالة انخفاض الضغط)، أو بزيادة الضغط إلى قيم أعلى لجعل [[محرك الطائرة|المحرك]] يُنتج قدرة أكثر عند الارتفاع الذي تُحلق عنده [[طائرة|الطائرة]] للحفاظ على نفس أداء [[طائرة|الطائرة]] عند<nowiki/>[[مستوى سطح البحر]].
يُمكن<nowiki/>[[طائرة|لطائرة]] مزودة بشاحن توربيني فائق أن تحلق بسرعة أكبر عن الطائرة غير المزودة بشاحن، وذلك عند الارتفاعات المرتفعة حيث تنخفض [[معادلة السحب|قوة السحب الديناميكية الهوائية]] بينما يستمر<nowiki/>[[محرك الطائرة|المحرك]] بانتاج نفس [[قدرة (فيزياء)|القدرة]] التصميمية.
يتحكم الطيار بالضغط الناتج عن الشحن التوربيني الفائق بواسطة الصمام الخانق وبشكل مباشر عن الطريق التحكم في منظم المروحة الدافعة.
يكون حجم الشاحن التوربيني الفائق زائد عن الحاجة عند الارتفاعات المنخفضة، حيث أنه يتم اختيار حجم الشاحن بحيث يرفع [[ضغط|الضغط]] بمقدار معين عند الارتفاعات المرتفعة، لذلك يجب أن يكون الطيار حريص عند استخدام الصمام الخانق مع مراقبة الضغط المقاس في [[أنبوب الدخول المتشعب]] لتجنب زيادة الضغط عن اللزوم عند الارتفاعات المنخفضة.
عندما تُحلق [[طائرة|الطائرة]] لأعلى وتنخفض [[كثافة الهواء]]، يجب على الطيار أن يفتح الصمام الخانق باستمرار بمقدار زيادة صغير للحفاظ على [[قدرة (فيزياء)|القدرة]] كاملة.
يُعرف الارتفاع الذي يُفتح الصمام الخانق عنده بالكامل ويكون المحرك مايزال ينتج [[قدرة (فيزياء)|قدرته]] التصميمية كاملة '''بالارتفاع الحرج'''. تبدأ قدرة<nowiki/>[[محرك الطائرة|المحرك]] بالانخفاض عندما ترتفع<nowiki/>[[طائرة|الطائرة]] عن الارتفاع الحرج.
=== تأثيرات درجة الحرارة ===
[[ملف:AircraftCompressorDischargeTemperatureVSAltitude.jpg|تصغير|250x250بك|'''رسم بياني لدرجة الحرارة عند مخرج الشاحن التوربيني الفائق مقابل الارتفاع'''. يوضح الرسم البياني الاختلافات بين الشاحن التوربيني الفائق الذي يرفع الضغط بقيمة ثابتة والشاحن التوربيني الفائق الذي يرفعه بقيمة متغيره عند استخدامه في<nowiki/>[[طائرة]].<br>
]]
قد يؤدي الشحن التوربيني الفائق إلى ارتفاع [[درجة حرارة|درجة الحرارة]] كما ذُكر سابقاً، وستؤدي<nowiki/>[[درجة حرارة|درجات الحرارة]] المرتفعة جداً إلى انفجار (احتراق لحظي) خليط الوقود والهواء والتسبب بالضرر [[محرك الطائرة|للمحرك]]. يؤدي ذلك إلى مشاكل في حالة [[طائرة|الطائرة]] عند الارتفاعات المنخفضة، حيث يكون الهواء [[كثافة الهواء|كثيف]] ودافئ أكثر منه عند الارتفاعات المرتفعة.
قد يبدأ انفجار الشحنة بالحدوث عند [[ضغط]] أنبوب الدخول المتشعب الأقل من الضغط الأقصى وذلك في حالة [[درجة حرارة|درجات حرارة]] [[غلاف الأرض الجوي|الهواء]] المرتفعة.
يؤدي الشاحن التوربيني الفائق المخصص للاستخدام عند الارتفاعات المرتفعة إلى حدوث مشكلة في نظام السحب عكس المشكلة السابقة.
عندما يُفتح الصمام الخانق لتجنب زيادة الضغط، يُمكن أن تنخفض [[درجة حرارة]] الهواء في [[كاربراتير|مكربن الهواء]] بحيث يتكون [[جليد]] على لوحة الخانق. قد يتجمع [[جليد|الجليد]] بدرجة كافية في هذه الحاله بحيث يؤدي لتعطل [[محرك الطائرة|المحرك]]، حتى لو كان يعمل بكامل<nowiki/>[[قدرة (فيزياء)|قدرته]]، ولذلك تحتوي العديد من [[طائرة|الطائرات]] المزودة بشاحن توربيني فائق على مقياس [[درجة حرارة مئوية|لدرجة حرارة]] الهواء في [[كاربراتير|المكربن]] أو ضوء تحذيري لتنبيه الطيار بحالات تكون [[جليد|الجليد]] المحتملة.
طُورت عدة حلول لهذه المشاكل، من بينها: المبردات البينية والمبردات اللاحقة و<nowiki/>[[حقن المياه]] والشواحن التوربينية الفائقة ثنائية السرعة والشواحن التوربينية الفائقة ذات المرحلتين.
=== الشواحن التوربينية الفائقة ثنائية السرعة وذات المرحلتين ===
طُورت مشغلات ثنائية السرعة للشواحن التوربينية الفائقة المستخدمة في [[محرك الطائرة|محركات الطائرات]] في ثلاثينيات<nowiki/>[[القرن 20|القرن العشرين]]، مما جعل عمل [[طائرة|الطائرة]] أكثر سلاسة. أدت هذه التركيبة أيضاً إلى مزيد من صعوبة التصنيع والصيانة.
تستخدم [[ترس|التروس]] التي تصل الشاحن التوربيني الفائق<nowiki/>[[محرك الطائرة|بالمحرك]] نظام قوابض هيدروليكية، يتم تعشيقها أو فصلها يدوياً في البداية بواسطة تحكم الطيار فيها من [[قمرة القيادة]].
يُستخدم [[ترس]] السرعة المنخفضة عند الارتفاعات المنخفضة للحفاظ على انخفاض<nowiki/>[[درجة حرارة|درجات الحرارة]] في أنبوب السحب المتشعب. عند حوالي 12000 [[قدم (وحدة قياس)|قدم]] (3700 [[متر]])، يبدأ ضغط أنبوب الدخول بالانخفاض عندما يكون الصمام الخانق مفتوح بالكامل، وعنددها يبدأ الطيار بتحريك المتحكم في الصمام نحو الغلق ويستخدم<nowiki/>[[ترس]] السرعة الكبيرة، ثم يُعدل الصمام الخانق لقيمة الضغط المطلوب في أنبوب السحب المتشعب. ظهرت تركيبات لاحقاً تقوم بتبديل [[ترس|التروس]] طبقاً [[ضغط جوي|للضغط الجوي]].
جُهزت [[طائرة|طائرات]] سبيتفاير وهوريكان المشغلة بمحرك رولز رويس ميرلين [[شاحن
طور [[ستانلي هوكر]] مهندس رولز رويس شاحن توربيني فائق ثنائي السرعة وذو مرحلتين ومزود بمبرد لاحق، وذلك من أجل تحسين أداء محرك ميرلين. عمل الشاحن بنجاح في<nowiki/>[[محرك الطائرة]] رولز رويس ميرلين 61 في عام 1942. نتج عن ذلك زيادة<nowiki/>[[قدرة (فيزياء)|قدرة]] [[محرك الطائرة|المحرك]] وأدائه عند جميع ارتفاعات الطيران [[طائرة|للطائرة]].<br />
أدت تحسينات [[ستانلي هوكر|هوكر]] إلى تفوق [[طائرة|الطائرات]] المستخدمة لذلك المحرك على [[طائرة|الطائرات]] [[ألمانيا|الألمانية]] في<nowiki/>[[الحرب العالمية الثانية]]، برغم أن [[محرك الطائرة|المحركات]] [[ألمانيا|الألمانية]] كانت أكبر [[سعة المحرك|سعة]] بشكل ملحوظ.<ref name="مولد تلقائيا1" /><ref>[http://www.historylearningsite.co.uk/world-war-two/world-war-two-in-western-europe/battle-of-britain/sir-stanley-hooker/ Sir Stanley Hooker - History Learning Site<!-- عنوان مولد بالبوت -->] {{Webarchive|url=
كان الهواء يدخل للشاحن ثنائي السرعة ذو المرحلتين ليتم ضغطه في المرحلة الأولى مرحلة الضغط المنخفض، ثم يمر الهواء في مبرد بيني ليُبرد قبل أن يُضغط مرة أخرى في مرحلة الضغط المرتفع، ثم من المحتمل أن يمر في مبرد لاحق أخر، عبارة عن [[مبادل حراري]].<br />
أدت ضواغط الشاحن ذو المرحلتين إلى تحسين أداء [[طائرة|طائرات]] [[سوبرمارين سبتفاير|سوبرمارين سبيتفاير]] إم كيه التاسعة و<nowiki/>[[North American Mustang|نورث أميريكان بي-51 موستانج]] المزودان بمحرك رولز رويس ميرلين 61، عند الارتفاعات المرتفعة.
يُمكن أن تُفتح أو تُغلق أبواب خانقة بواسطة الطيار لاهمال مرحلة واحدة في أنظمة الشاحن ذو المرحلتين، وذلك حسبما تقتضيه الحاجة.
يتم التحكم في بعض الأنظمة من [[قمرة القيادة]] لغلق أو فتح الباب الخانق عند المبرد البيني أو المبرد اللاحق، موفرة بذلك وسيلة أخرى للتحكم في<nowiki/>[[درجة حرارة]] [[هواء|الهواء]].
تحتوي [[محرك الطائرة|محركات]] رولز رويس ميرلين على نظام ألي للتحكم في زيادة [[ضغط]] [[هواء|الهواء]]، وكل ما يجب أن يفعله الطيار هو تحريك رافعة الصمام الخانق في نظام التحكم فقط ليحدد [[ضغط|الضغط]] حسب الضرورة حتى الوصول إلى أقصى ارتفاع.
=== الشحن التوربيني ===
سطر 212:
يُنتج عن زيادة<nowiki/>[[كثافة الهواء]] الداخل [[محرك الطائرة|للمحرك]] زيادة<nowiki/>[[Power density|القدرة النوعي]]<nowiki/>ة للمحرك وزيادة [[نسبة القوة إلى الوزن|نسبة القدرة إلى الوزن]] له، لكن ذلك على حساب زيادة [[Brake specific fuel consumption|الاستهلاك النوعي للوقود]].<br />
قد ينخفض أيضاً المدى الكلي لطيران<nowiki/>[[طائرة|الطائرة]]، بجانب زيادة تكلفة التشغيل.، لكن على النقيض تستطيع [[طائرة|الطائرة]] حمل<nowiki/>[[وقود الطائرات|وقود]] أكثر نتيجة زيادة<nowiki/>[[قدرة (فيزياء)|قدرة]][[محرك الطائرة|المحرك]]. يحدث هذا في [[طائرة عسكرية|الطائرات العسكرية]] باستخدام [[خزان وقود خارجي قابل للإسقاط|خزانات قابلة للاسقاط]]، على سبيل المثال في [[طائرة|الطائرات]] [[الولايات المتحدة|الأمريكية]] [[لوكهيد بي-38 لايتنغ|بي-38 البرق]] و<nowiki/>[[P-47 Thunderbolt|بي-47 الصاعقة]] وبي-51 موستانج، و<nowiki/>[[طائرة مقاتلة|الطائرات المقاتلة]] [[إف 6 إف هيلكات|إف6 إف هيلكات]].
تستطيع [[طائرة|طائرات]] [[لوكهيد بي-38 لايتنغ|بي-38]] وبي-51 باستخدام [[خزان وقود خارجي قابل للإسقاط|خزانات وقودها الخارجية]] و<nowiki/>[[محرك الطائرة|محركاتها]] ذات الشواحن التوربينية الفائقة أو [[شاحن
كان المدى الذي تقطعه هذه<nowiki/>[[طائرة|الطائرات]] أطول بكثير من ذلك الذي تقطعه أيا من [[طائرة|طائرات]] [[ألمانيا النازية]] أو [[المملكة المتحدة|بريطانيا]] أو [[اليابان]] أو [[كندا]] أو [[طائرة مقاتلة|مقاتلات]] [[الاتحاد السوفيتي]] في [[الحرب العالمية الثانية]].
تميزت أيضاً [[طائرة مقاتلة|المقاتلات]] [[الولايات المتحدة|الأمريكية]] بأدائها القتالي الممتاز عند الارتفاعات المرتفعة.
يُدار [[شاحن
استخدمت غالبية [[محرك الطائرة|محركات الطائرات]] المستخدمة في [[الحرب العالمية الثانية]] شواحن توربينية فائقة مُدارة ميكانيكياً، وذلك لتفوقها بثلاثة مميزات تصنيعية على [[شاحن
تطلبت [[شاحن
كان حجم الأنابيب وحدها يمثل مشكلة جدية، على سبيل المثال استخدمت كلا [[طائرة|الطائرتان]] [[فوغت إف 4 يو كورزاير|إف 4 يو كورسير]] وبي-47 الصاعقة نفس [[محرك شعاعي|المحرك الشعاعي]] متعدد [[
تخضع [[محرك متردد|المحركات المكبسية]] ذات [[شاحن
استمر استخدام [[محرك متردد|المحركات المكبسية]] ذات [[شاحن
كانت معظم [[محرك الطائرة|محركات الطائرات]] المستخدمة في [[طيران عام|الطيران العام]] (الطائرات الخفيفة) في وقت لاحق [[محركات التنفس الطبيعي|محركات تنفس طبيعي]]، لكن العدد الأصغر من [[محرك الطائرة|محركات الطائرات المكبسية]] الحديثة صُمم للعمل عند ارتفاعات كبيرة باستخدام [[شاحن توربيني]] أو نظام معادل للشاحن التوربيني بدلاً من الشواحن التوربينية الفائقة المُدارة من [[عمود مرفق|أعمدة المرفق]].<br />
سطر 232:
=== تأثيرات نسبة أوكتان الوقود ===
كانت نسبة [[رقم
صُممت محركات حول العالم للعمل بهذا الوقود، الذي وضع حدوداً لقيمة الزيادة في الضغط بواسطة الشاحن التوربيني الفائق، بينما حافظ على نسبة انضغاط معقولة.
كانت عملية زيادة [[رقم
يقاوم الوقود ذو<nowiki/>[[رقم
كان [[الولايات المتحدة|للولايات المتحدة]] الريادة في تطوير [[وقود الطائرات|وقود طيران]] ذو نسبة أوكتان 100 قبل [[الحرب العالمية الثانية]]، مما أدى إلى إمكانية استخدام ضغوط أكبر للهواء المسحوب في [[محرك الطائرة|محركات الطائرات]] مرتفعة الأداء، واستُخدم أيضاً لانتاج [[قدرة (فيزياء)|قدرات]] ناتجة كبيرة جداً -لفترات قصيرة- في العديد من طائرات السباق قبل [[الحرب العالمية الثانية]].
بدأ الاستخدام الفعلي للوقود الجديد خلال [[الحرب العالمية الثانية]] في بداية عام 1940، عندما تسلمت [[سلاح الجو الملكي|القوات الجوية الملكية]] البريطانية الوقود ذو [[رقم
أصبحت زيادة حدود حدوث طقطقة المحرك [[وقود الطائرات|لوقود الطيران]] الموجود محض تركيز كبير في تطوير [[محرك الطائرة|محركات الطائرات]] خلال<nowiki/>[[الحرب العالمية الثانية]]. بلغت<nowiki/>[[رقم
== انظر أيضا ==
| |||