Motor Paxman Hi-Dyne

El motor Paxman Hi-Dyne era un tipo de motor diésel experimental desarrollado para su uso en el transporte ferroviario por el fabricante británico de motores Paxman de Colchester . Utilizaban sobrealimentación variable para proporcionar una potencia constante en todo su rango de velocidad.

El nombre "Hi-Dyne" hace referencia a la dina , una unidad de fuerza del sistema CGS , e implícitamente al par motor .

Las locomotoras diésel aparecieron en la década de 1930, tras la disponibilidad de motores diésel compactos y fiables. Las primeras fueron locomotoras de maniobras de baja velocidad con transmisiones mecánicas. A estas les siguieron locomotoras expresos de alta velocidad más potentes con transmisiones diésel-eléctricas . Sin embargo, estas transmisiones eléctricas y sus motores de tracción eran costosos y complejos, y a menudo requerían habilidades completamente nuevas para su personal de mantenimiento. ^{[ 1 ]} Aunque el convertidor de par de Föttinger se utilizaba en automotores diésel ligeros, aún no se había desarrollado ninguna transmisión diésel-hidráulica de alta potencia . Había una clara demanda de una locomotora diésel potente y fiable, basada en una transmisión mecánica.

Una de las principales necesidades de una transmisión es sincronizar la velocidad del motor con la de la locomotora, de modo que el motor pueda operar dentro de su rango óptimo de velocidad. Todas las locomotoras necesitan generar un par motor elevado desde velocidad cero para el arranque. Por lo tanto, el rango total de relaciones de transmisión requerido depende de la velocidad máxima del tren. Cuanto más estrecho sea el rango de potencia del motor, mayor será el control preciso de la relación de la caja de cambios, ya sea mediante una transmisión de variación continua o una transmisión de relación discreta con mayor número de relaciones.

En lugar de construir transmisiones cada vez más complejas, Paxman optó por desarrollar un motor más flexible.

La potencia de salida de un motor es el producto de su par motor y su velocidad. El par motor varía con la velocidad, aumentando hasta un valor máximo y disminuyendo tanto por encima como por debajo de este. El rango en el que el par motor representa una proporción útil del máximo se denomina «banda de potencia». Los motores diésel generalmente tienen una banda de potencia más amplia que los motores de gasolina y, además, consumen menos combustible a bajas revoluciones.

El principio de Hi-Dyne consistía en crear un motor cuya curva de par fuera la inversa de la habitual: un máximo a bajas revoluciones que disminuyera gradualmente al aumentar la velocidad, de modo que la potencia total (el producto del par y la potencia) se mantuviera constante, independientemente de la velocidad. Un motor así no se puede conseguir únicamente con un diseño de motor de aspiración natural.

Los experimentos de sobrealimentación de motores diésel desde la década de 1930 en adelante, inicialmente por Sulzer ^{[ 2 ]} y Saurer , habían demostrado que un motor diésel de construcción robusta podía ser sobrealimentado intensamente, de modo que su par motor podía multiplicarse varias veces. La limitación final de este proceso fue la capacidad del motor para extraer potencia mediante el trabajo realizado sobre el pistón por los gases en expansión. ^{[ i ]}

Mediante la aplicación de un turbocompresor , es posible aumentar el par motor (y, por lo tanto, la potencia) a bajas revoluciones, de modo que se iguale la potencia máxima de un motor atmosférico en el punto de máximo par. Si el turbocompresor y su colector de admisión se dimensionan cuidadosamente para proporcionar la sobrealimentación necesaria a baja presión, pero manteniendo el volumen suministrado relativamente constante por encima de esta, se puede lograr una relación inversa entre el par motor y las revoluciones por minuto.

En 1954, el primer prototipo de Hi-Dyne se instaló en Enterprise , una locomotora industrial Hudswell Clarke de 48 toneladas . ^{[ 9 ]} Esta se probó para una variedad de usos industriales, particularmente para el tráfico de carbón en la línea Stockton a Darlington . Inusualmente para la prueba de una locomotora pequeña, los trenes de prueba también incluían un vagón dinamómetro . ^{[ 7 ]} El motor era un motor RPHXL V de 6 cilindros equipado con un turbocompresor Brown Boveri VTR 160. El regulador estaba configurado para dar una salida de potencia constante de 210 bhp entre 735 y 1250 rpm. ^{[ 10 ] La transmisión instalada era una caja de cambios Dual Fluidrive [ iv ]} de tres velocidades (una forma de transmisión de doble embrague ) con un par de acoplamientos hidráulicos . Esta caja de cambios tenía la ventaja de que evitaba la pérdida momentánea de potencia al cambiar de marcha. Esta característica resultaba muy valiosa cuando las locomotoras ligeras arrancaban trenes pesados ​​en pendientes, ya que ayudaba a evitar que el tren se descontrolara.  

Uno de los legados más duraderos, aunque poco conocidos, de esta locomotora se debió a su nombre. Esta locomotora apareció por primera vez en 1954, durante la construcción de la DP1 , el prototipo de la Clase 55 Deltic . La DP1 ya tenía el nombre interno del proyecto, Enterprise , y se había previsto nombrar a la locomotora de forma similar en su entrega. Para evitar confusiones con la Hudswell Clarke y la asociación de este prestigioso proyecto con una locomotora tan pequeña y de menor importancia, la DP1 adquirió el nombre de DELTIC , en honor a su motor principal Deltic . ^{[ 12 ]}

Posteriormente, Paxman suministró dieciséis motores Hi-Dyne, basados ​​en el RPHXL de 6 cilindros (contratos 55096-103 y 55721-8) a Hudswell Clarke para locomotoras de los Ferrocarriles del Gobierno de Sierra Leona . ^{[ 7 ]}

Paxman no fue el único en intentar desarrollar motores diésel que proporcionaran un alto par a baja velocidad. Los inventores italianos Enrico Hocke y Fausto Zarlatti patentaron en 1938 una «Locomotora de tipo diésel con transmisión directa y motor sobrealimentado automáticamente al disminuir la velocidad», patente US2115525. ^{[ 13 ]}