Hülye motorok minisztériuma - 4. rész

• A világ legerősebb belsőégésű motorját, az RTA96C-t a finn Wärtsilä gyártotta.
• A soros, 14 hengeres motor 13,6 méter magas és 25,9 méter hosszú.
• 102-es percenkénti főtengelyfordulat mellett 108 920 lóerőt és 7,6 millió Nm nyomatékot ad le.
• Hengerenként van egy hajtórúd és egy nyomórúd, a dugattyú és a forgattyús mechanizmus külön kenési körrel rendelkezik.
• A főtengely egyedül 300 tonna, a dugattyúk egyenként hat méter hosszúak és 5,5 tonnásak.
• 250-300 darab ilyen motort építhettek, az áruk mai értéken 7-11 milliárd forint lehetett.
• Egyebek között egy ilyen motor mozgatja az Emma Mærsk nevű konténerhajót, ami akár 170 ezer tonna áru mozgatására is képes.
• A hajó végsebessége bő 47 km/h, munka közben napi 250 tonna üzemanyagot éget el.

Kétszintes házban élek, a legmagasabb pontja 11 méterre van a földtől. Egy ekkora épület mégis eltörpül a világ legnagyobb dízelmotorja mellett, ami  több, mint 13,5 méter magas. Ez a Wärtsilä-Sulzer RTA96C, ami nem csak a legnagyobb, de a legerősebb belsőégésű motor a világon. Hatalmas konténerszállító hajók mozgatására tervezték, amelyek egyszerre akár 19 000 darab TEU konténert is képesek szállítani. Egy TEU (Twenty-foot Equivalent Units) konténer 20 láb, azaz 6,1 méter hosszú, 34 köbméter és 12 tonna lehet maximum, ami azt jelenti, hogy egy ilyen hajó akár 228 ezer tonna árut is képes mozgatni – ehhez pedig erő kell.

Az RTA96C kétütemű dízel motorcsaládot 1994-ben kezdték el fejleszteni eleinte 6 és 12 között bármilyen hengerszámban. A 2000-es évek elején azonban megérkezett a csúcsmodell 14 hengerrel, amiket egy sorban rendeztek el, így a motor teljes hossza 25,9 méter lett – ez hat darab VIII-as Golf hossza. Maga a blokk öntöttvasból készült, a legtöbb belső alkatrész pedig acélból, így a szerkezet önmagában 2300 tonna.

Mivel hajóba szánták, így nem kellett széles fordulatszám-tartomány, csak egy olyan, amin stabilan és hatékonyan működik. A mérnökök 92 és 102 fordulat/percre hangolták az üzemi fordulatszámot, itt a termikus hatásfok 50 százalék fölött alakul. A motor teljesítménye optimális helyzetben 108 920 lóerő, ennél pedig még lenyűgözőbb a maximális forgatónyomatéka, ami azonos főtengelyfordulat mellett 7,6 millió Nm. Átlag laikusként felfoghatatlan értékek ezek, de ilyen motor kell egy olyan hajó mozgatásához, mint az Emma Mærsk, aminek a hossza közel 400, a szélessége 56 méter. A legnagyobb össztömege közelíti a 170 ezer tonnát, de így is képes elérni 25,5 tengeri csomót, átszámítva 47,2 km/h-t, miközben napi 250 tonna üzemanyagot éget el.

Az ember azt gondolná, hogy ez is csak egy belsőégésű motor, aminek minden alkatrésze nagy – ez részben igaz. A főtengely önmagában 300 tonna, a forgattyúcsapok akkorák, mint a munkások akik dolgoznak rajta, a csapágyazás azonban nem olyan, mint egy utcai autóban. Különösen kemény fehérfémet használtak a mérnökök, ami egyébként is alkalmas csapágyak készítéséhez.

A dugattyúk alján van egy-egy hosszú nyomórúd, ez csatlakozik a hajtókarhoz (hajtórúd), ami aztán a főtengelyhez. A megoldásnak – bár helyigényes és magas építésű motort eredményez, – valójában több előnye is van. Egyfelől a nyomórúd kapott egy alsó megtámasztást, így a dugattyút közvetlenül semmilyen oldalirányú terhelés nem éri, ez pedig előnyös ilyen nyomaték átadása mellett. Másfelől szétválaszthatták a dugattyú és a forgattyús mechanizmus kenési rendszerét, ezekért külön kör felel.

Nagyon leegyszerűsítve egy szárazkarteres rendszert alakítottak ki, amiben a pumpák a motor fordulatszámától és terhelésétől függően szállítanak kenőanyagot. Hasonló megoldás van a dugattyúk körül is, ott azonban lépcsőzetes kenési rendszer is van. A hengerfalon különböző magasságokban alakítottak ki olajfúvókákat, amelyek akkor engednek be kenőanyagot, amikor ott van a dugattyú. Ezzel a legfelső krómium-kerámia bevonattal ellátott dugattyú gyűrű és alatta három másik társa jobb kenést kap, amikor a mélyen hónolt hengerfalon siklanak.

A dugattyúkat összecsavarozzák a nyomórudakkal, így lényegében egy darab, hat méter hosszú és 5,5 tonnás alkatrészt alkotnak. A nyomórudakban olajcsatornákat alakítottak ki, ezek összeszereléskor a dugattyúban lévő járatokba illeszkednek. Amikor a motor üzemel, a nyomórudakból olajat pumpálnak fel a dugattyúba, ezzel hűtve azt. Érdekes, hogy hiába ennyire nagy és nehéz ez az alkatrész, üzemi fordulatszámon másodpercenként 1,7-szer megy fel és le, pedig az égéstér hatalmas. Az átmérője 0,96, míg a lökethossza 2,5 méter, ebből pedig ki lehet számolni, hogy egy henger lökettérfogata 1809,6 liter. Ha ezt felszorzom a 14 hengerrel, megkapom, hogy a RTA96C egy 25 334,4 literes motor, átszámítva ez bő 25 millió köbcenti.

Amikor azt írom, hogy az RTA96C egy kétütemű motor, akkor nem a 601-es Trabant működési elvére kell gondolnom. Érdekes elegye ez a motor az autókban ismert technikáknak, hiszen kizárólag egy hidraulikusan vezérelt kipufogószelepe van, a friss levegő bejutásáért pedig egy hatalmas turbófeltöltő felel. Üzemanyag oldalon eleinte egy mechanikus befecskendezés dolgozott, később magasnyomású Common Rail rendszert kapott a motor, ami hengerenként három befecskendezőt lát el. Ezek ciklusonként 160 g üzemanyagot porlasztanak az égéstérbe, így egy henger nagyjából 8000 lóerő leadására képes optimális fordulatszámon.

Az  Emma Mærsken a bődületes mennyiségű kiáramló kipufogógázt nem hagyják kárba veszni. Nem csak turbót hajtanak vele, de kialakítottak egy kipufogógáz visszavezetési rendszert is  – ugye az autókban ezt hívjuk EGR-nek. Mielőtt a forró kipufogógáz átmegy különböző tisztító szűrőkön, előtte kihasználják a rendszerben rejlő magas hőmérsékletet és vízgőzt fejlesztenek vele, ami generátorok turbináját forgatja. Ezzel a megoldással a hatalmas motor melléktermékéből további 8,5 megawatt energiát termelnek. Emellett a hajó kabinjait is képesek fűteni a megmaradt hővel, így elég sok energiát használnak fel az égésből.

Mivel ezek a motorok gyakran napokon keresztül szüntelenül üzemelnek, ezért a mérnökök arra is odafigyeltek, hogy egyszerű legyen a karbantartás. Eleve a motor felépítése nem bonyolult és az alkatrészek is hatalmasak, így nincsenek szűk, hozzáférhetetlen helyek. Olyannyira nem, hogy minden egyes henger alatt kis ajtón lehet bejutni a forgattyúsházba. Ellenőrzés során nagyon lassan kezdik el átforgatni a motor főtengelyét, addig a mérnökök keresik a rendellenes működésre utaló nyomokat.

A finn Wärtsilä a korai RTA96C és a kicsit modernebb RT-Flex96C motorokból – forrástól függően – 250-300 darabot építhetett. A 2000-es évek elején egy ilyen motor ára a telepítéstől, az infrastruktúrától és különböző tartozékoktól függően 10 és 15 millió dollár között alakult. Az elmúlt 24 év inflációjával számolva napjainkra ez 18 és 27 millió dollár közötti érték lenne, azaz nagyjából 7-11 milliárd forint. Az újabb kivitelek a mai napig üzemelnek, hiszen például a fent említett Emma Mærsk 2006 óta szüntelenül dolgozik.

A világ jelenlegi állása szerint ezeknek a motoroknak lassan leáldoz majd, de a Wärtsilä egészen biztos, hogy egy életre beírta magát a történelemkönyvekbe. Minden szempontból lenyűgöző szerkezet az RTA96C, elképesztő, hogy milyen dolgokra képes az emberiség egy-egy probléma megoldása érdekében.

Források:  Wärtsilä, New Atlas, Web Archive, Mechanical Education