Større passasjerfly drives jo nå av gassturbiner. Gassturbin som motortype kom i bruk i 2. verdenskrig og tyskere og engelskmenn tok i bruk det vi kalte jetjagere. Og gassturbinen er en norsk oppfinnelse. Det ante du nok ikke?
Bildet øverst: Chrysler TC, med en gassturbin på 130 hk og hele 576 Nm dreiemoment. De bygde 55 biler og testet dem i 1,6 millioner km. (Foto: Chrysler)
Av Stein Bekkevold
Fordi gassturbiner har naturlig balanse – alt roterer stille og rolig og ikke noe går opp og ned og hit og dit – og har stor ytelse i forhold til vekt og størrelse, har de også vært prøvd i biler. Vi skal se på et eksperiment som Chrysler kjørte på 1950-tallet, men først dette merkelige med at gassturbinen er norsk. Og patentert.
Jens William Ægidius Elling
fra Kristiania (1861 – 1949) var ingeniør og ekspert på dampturbiner, og patentbelønnet oppfinner av den effektive gassturbinen. Der driver forbrenningen i turbinen en kompressorpå samme aksel, og hans maskin var den første med kraftoverskudd. Andre maskiner måtte ha hjelpemotor for å drive kompressoren.
Så Elling var først, basta! Etter eksamen fra Kristiania tekniske skole i 1881, fortsatte han utviklingsarbeidet – han begynte med det i studietiden, og fikk første patent allerede den 31. oktober 1884 – da Nikolai Otto puslet med sin stempelmotor.
Gassturbinen i TC-bilene var svært enkel – den liknet på Ellings maskin fra tidlig 1920-tall – og inneholdt 80 prosent færre deler enn en like kraftig stempelmotor. (Foto: Chrysler)
Slank aksialturbin
Fra 1885 til 1902 jobbet Elling med dampmaskiner. I 1896 ble han disponent for Porsgrund Mekaniske Verksteder. Samtidig fortsatte han turbinutviklingen og reiste i Europa for å studere andre slike. I 1903 sto den første ekte maskinen klar, altså den som ga mer kraft enn den brukte. Den ga 11 hestekrefter.
I 1904 startet han firmaet A/S Elling Compressor Co., og i 1907 A/S Rotation – som var et verksted. En forbedret maskin fra 1912 hadde turbin og kompressor i serie og var derfor en slank aksialturbin, mens de tidligere var tykkere radialturbiner; slankere aksial-turbiner ble etter hvert det vanlige. Begge maskintyper står på Norsk Teknisk Museum.
I fly
Få materialer tålte de driftstemperaturene som måtte til for å få brukbar virkningsgrad. Ellings turbin fra 1903 klarte 400° celsius, og han visste at bedre metall måtte til. En videreutvikling kom i 1906. Også den står på museet. Fra 1910 til 1921 jobbet Elling ved Myrens Verksted. I 1923 patenterte han «Ellings gasturbin» – og startet Ellings Gasturbin i 1925.
Han fikk ikke norsk industri interessert, så de første vellykkede forsøkene med jetmotor i fly kom i Frankrike og Storbritannia – i tiden rett før 1930 – man kan jo lure på om det var industrispionasje og patenttyveri med i bildet. Elling fikk sølvmedalje fra Polyteknisk foreningi 1936 for avhandlingen «turbomaskiner». Under 2. verdenskrig holdt han alle dokumenter skjult for tyskerne.
Jetmotorer som i prinsipp var helt like Ellings patenterte radialturbiner drev de første engelske jetjagerne, her en Gloster Meteor fra midt på 1940-tallet. Tyskerne brukte slankere aksialturbiner som Ellings. (Foto: RAF)
Turbinbil
Så gassturbin i bil, der det mest omfattende forsøket kom hos alltid like eksperimentlystne Chrysler: Deres Turbine Car (TC) var type todørs hardtop. De ble bygget i 1963–1964. Karosseriet laget Ghia, og Chrysler ferdigstilte 55 biler i Detroit: Fem prototyper og en serie på 50 til et offentlig testprogram. Alle fikk en spesiell metallisk lakk kalt «turbine bronze».
Bilen ble formgitt av E. Engel, og hadde servobremser og -styring og TorqueFlite automatkasse. Programmet ga prototyper som kjørte omfattende tester på 1950- og 1960-tallet. A-831 turbinene gikk på ulike drivstoff, krevde mindre vedlikehold og holdt lenger enn stempelmotorer, men var mye dyrere å produsere.
Konkurstruet
Etter egen testing kjørte Chrysler et sivilt brukerprogram fra oktober 1963 til januar 1966. De brukte 203 sjåfører i 133 byer i USA. Samlet kjørte de over 1,6 mill. km. Programmet detaljanalyserte teknikken, og avslørte grundig den trege startprosedyren, den svake akselerasjonen, den dårligere drivstofføkonomien og det høye støynivået. Men det viste også fordelene, som svært god holdbarhet, jevn drift og beskjedne vedlikeholdskrav.
Da testprogrammet endte i 1966, tok Chrysler tilbake bilene og destruerte alle unntatt ni; de beholdt selv to, seks er på museer i USA, og en eies privat. Programmet ble avsluttet i 1979, da turbinene ikke kunne møte nye utslippskrav, hadde dårlig driftsøkonomi – men også som betingelse for å få et statlig redningslån for konsernet – Chrysler-konkurs truet.
Rover Jet 1 var et engelsk eksperiment med radialtype gassturbin i bil. (Foto: Rover)
Fjerde generasjon
Gassturbin A-831var selskapets fjerde generasjon. Den største forskjellen var doble gassregeneratorer som erstattet en enkel toppmontert varmeveksler. Dette ga 18 kg mindre vekt, maskinen lå nå på 186 kg. Chrysler beskrev turbinen som lik en flyjetmotor, og vektla at den bare hadde én tennplugg og 80 prosent færre deler enn like kraftig stempelmotor!
Den trengte ikke frostvæske, kjølesystem, radiator, ventilsystem, stempler, veivstaker eller veivaksler. Den gikk på diesel, blyfri bensin og jetdrivstoff; men IKKE blyholdig bensin. Ifølge Chrysler gikk den også på andre uvanlige saker som fyringsolje, parfyme og peanøtt- og soyaoljer.
Jetmotorer som i prinsipp var helt like Ellings patenterte radialturbiner drev de første engelske jetjagerne, her en Gloster Meteor fra midt på 1940-tallet. Tyskerne brukte slankere aksialturbiner som Ellings. (Foto: RAF)
Verdensrekord
Turbinen ga 130 hk (97 kW) ved 36.000 o/minutt og 576 Nm (!) i dreiemoment, tomgangen var 18.000 til 22.000 o/min …. Tomgangs-eksosen ble aldri varmere enn 82 °C takket være varmeveksleren. Når bilen gikk i 193 km/t, var turtallet 60 000. God indre balanse var avgjørende …
Kompressoren hadde et trykkforhold på 4:1 mellom innsugd og komprimert luft, og en virkningsgrad på 80 prosent; forbrennings-kammeret presterte 95 prosent – forholdet mellom teoretisk varmekapasitet og aktuell brennvarme. Verdensrekord!
Dyr!
Sammenlignet med stempelmotorer krever turbiner mindre vedlikehold fordi de er enklere, de varer lenger og starter lettere i kulde – A-831 startet problemfritt ved -29 °C. Den første bilen med en slik var en Plymouth Fury. Denne Ghia-bygde varianten gjorde null til 100 km/t på 12 sekunder.
På grunn av de eksotiske materialene og de strenge toleransene i motorene – og den enormt kostbare støpeteknikken – var A-831 svært dyr å lage, men Chrysler avslørte aldri kostnadene ….
