Jedną z ciekawszych polskich konstrukcji silnikowych z początku XX wieku była turbinowa jednostka napędowa Waldemara Kopczewskiego. Niewiele dziś wiadomo na temat tej innowacji. Może jedynie poza tym, iż nie przyniosła swemu autorowi rozgłosu na jaki liczył.
Kopczewski zakładał wykorzystanie swojego silnika przede wszystkim w lotnictwie, ale jedyny znany przykład zastosowania tej jednostki napędowej dotyczył samochodu. W końcu 1917 roku samochód wyposażony w prototyp turbiny Kopczewskiego pokonał dystans blisko tysiąca kilometrów z Biarritz do Nicei we Francji. Zajęło mu to 15 godzin. Gotową turbinę inżynier przywiózł ze Stanów Zjednoczonych, gdzie miał ją skonstruować rok wcześniej, a zbiegło się to ponoć z uzyskaniem amerykańskiego patentu na ten wynalazek. Ponoć, ponieważ jak dotąd nie udało się tego dokumentu odnaleźć. Można jednak założyć, że brytyjski patent, jaki na usprawnienia w konstrukcji silnika turbinowego w 1917 roku uzyskał Kopczewski, dotyczył tej samej innowacji. Bazując na opisie patentowym, zasada działania turbiny Kopczewskiego jest następująca:
Sprężone powietrze ze zbiornika (1) podawane jest przewodem (2) do cylindra (4). W miarę napływu powietrza następuje wysunięcie tłoka (5), które jest ograniczone działaniem sprężyny (6). Zespół zaworu (8-9-10) pozwala na regulację wysokości ciśnienia, przy którym następuje odcięcie dopływu sprężonego powietrza (w punkcie 3), i jednoczesne przemieszczenie tłoka (5) tak, by porcja powietrza z cylindra (4) przedostała się do komory spalania (11). W tym samym czasie z modułu wtrysku (12-13) wprowadzana jest do komory spalania (11) odmierzona ilość paliwa. Kopczewski zalecał naftę lotniczą, ale dopuszczał też i inne, uboższe paliwa.
Komora spalania posiada formę dość długiego cylindra zakrzywionego w połowie o 180 stopni. Powstaje w ten sposób kształt litery „U”. Część komory za zagięciem – patrząc od strony wlotu mieszanki – zwęża się przyjmując formę wydłużonego stożka. Na jego końcu znajduje się niewielki otwór (27) oraz świeca zapłonowa (14). Wspomniane zakrzywienie cylindra komory spalania tworzy swego rodzaju kolano. Czubek tego kolana wykonany jest w formie unoszonej pokrywy, swego rodzaju dużego zaworu (15). Na obu ramionach wydłużonej komory, oprócz zaworu na czubku „kolana”, nawinięta jest spiralnie długa, cienka rurka (20) prowadząca wodę chłodzącą cylinder. Woda ze zbiornika (22) podawana jest przez pompę (31) przewodem (21). Po wybuchu mieszanki paliwowej, część gazów wydostaje się z komory spalania (11) do dużej komory zewnętrznej (24) przez wspomniany otwór (27), ale większość uchodzi przez otwarty na moment zawór (15). Odsunięcie tego zaworu powoduje jednocześnie odkrycie otworów na końcu spirali (20) prowadzącej wodę chłodząca. Przez otwory te do komory zewnętrznej (24) przedostaje się przegrzana para wodna, która podnosi ciśnienie gazów powybuchowych. Mieszanina tych gazów i pary wydostaje się poprzez rurę (25) i wprawia w ruch typową turbinę parową (26), której konstrukcji Kopczewski nie determinuje. Turbina wprawia w ruch wał (29), a za jego pomocą może poruszać np. śmigło samolotu, lub poprzez przekładnie, układ napędowy samochodu. Wał ten porusza pośrednio również pompę wodną (31) podającą wodę do obwodu chłodzącego, oraz prądnicę (28). Wał uruchamia również sprężarkę (30) uzupełniającą zapas powietrza w zbiorniku (1). Cykl wykonywany przez zawór (15) powoduje również przetłoczenie kolejnej porcji paliwa ze zbiornika (19), za pomocą przewodów (17-18) oraz pompki (16) do modułu wtrysku (12-13). Część gorących gazów spalinowych przedostaje się pod ciśnieniem przez otwór regulacyjny (27) z powrotem do komory spalania (11), tworzy swego rodzaju bufor pozwalający odpowiednio sprężyć nową porcję mieszanki paliwowej. Zapłon mieszanki następuje samoczynnie, tak więc świeca (14), wedle zapewnień wynalazcy, wymagana jest tylko przy uruchomieniu turbiny.
Kopczewski przygotował również inny wariant tego silnika, w którym zrezygnował ze zbiornika sprężonego powietrza. W procesie spalania wykorzystywane jest powietrze atmosferyczne, wstępnie sprężone przez układ specjalnych rurek wlotowych zamontowanych na czole turbiny.
Patent brytyjski to jedyny odnaleziony dotychczas opis działania urządzenia Kopczewskiego. Z doniesień prasowych z połowy 1927 roku, inspirowanych najprawdopodobniej przez samego inżyniera, wynika, iż usiłował on zainteresować swoim pomysłem najwyższe czynniki państwowe i wojskowe w Polsce. Projekt płatowca z turbinowym silnikiem śmigłowym złożył ponoć „na ręce byłego ministra Grabskiego.” Najpewniej chodziło o Władysława Grabskiego, który pełnił funkcję premiera Rzeczpospolitej dwukrotnie, w 1920 i od 1923 do 1925. Z kolei według relacji innego pisma, Kopczewski zwrócił się do „p. Prezydenta Rzeczypospolitej z prośbą o sfinansowanie budowy samolotu,” oraz że budowa „dokonana będzie zapewne w zakładach p. Arkuszewskiego”. Obie relacje były natomiast zgodne co do tego, iż „projekt inż. Kopczewskiego zyskał aprobatę specjalnej komisji techniczno-wojskowej, która uznała wielkie korzyści, jakie wynalazek oddać może obronie narodowej”. Te wielkie korzyści to przede wszystkim, jak twierdził sam inżynier, pięciokrotnie mniejsze zużycie paliwa na jednostkę mocy. Z kolei deklarowane lepsze niż w silnikach tłokowych osiągi i bezpieczeństwo lotu na dużych wysokościach oraz w chmurach, to efekt wykorzystania w procesie przygotowania mieszanki paliwowej sprężonego powietrza podawanego ze specjalnego zbiornika.
Niestety, dalsze losy turbiny Waldemara Kopczewskiego nie są znane. Wielu z informacji zawartych w tych kilku zaledwie odnalezionych relacjach na temat pomysłu Kopczewskiego nie udało się jak dotąd potwierdzić. Chodzi nie tylko o wspomnianą informację o patencie amerykańskim, ale także o teoretyczną pracę na temat silników turbinowych, jaką inżynier miał zaprezentować na forum Akademii Nauk w Paryżu. Miało do tego dojść w 1916 roku, ale żadne takie wydarzenie nie zostało odnotowane w cotygodniowych raportach akademii za ten okres.
Niewiele też wiadomo na temat szczegółów życia i kariery zawodowej Kopczewskiego. I tu głównym źródłem informacji są wspomniane relacje prasowe. Waldemar Stanisław Kopczewski pochodził z Warszawy, w okresie narodzin idei silnika turbinowego i pierwszych prac nad nim, był więc poddanym rosyjskim. Jego pobyt we Francji w 1917 roku, i prowadzone tam starania o zbudowanie turbiny nadającej się do testów w samolocie, przerwało wezwanie do podjęcia służby w armii rosyjskiej. Miał wówczas pełnić w niej funkcje szkoleniowca w jednostkach lotniczych. Również i w Rosji podejmował próby zmierzające do budowy „nowego typu płatowca”, jednak wybuch rewolucji październikowej pokrzyżował te plany. Nie wiadomo co się z nim działo przez kolejnych pięć lat, bo w niepodległej Polsce zjawił się dopiero w 1922 roku, i od razu przystąpił do wspomnianych wcześniej prób zainteresowania swoim wynalazkiem polskiej armii. Najwyraźniej jednak bez skutku. Trudno dziś, po upływie tylu lat, opierając się na jednym opisie patentowym ocenić wartość projektu Kopczewskiego. Ale te 1000 km w ciągu 15 godzin, w 1917 roku…
Sławomir Łotysz
Bibliografia:
[1] Kopczewski Waldemar Stanislas: Improvements in Gas Turbines. Patent brytyjski nr 111,924. Zgłoszony 22.12.1916, wydany 20.12.1917.
[2] Sobolewski F.: Turbina gazowa inż. Kopczewskiego. „Wynalazki i odkrycia.” 1927, nr 1 (październik-listopad), s. 17-18.
[3] Doniosły wynalazek Polaka. „Gazeta Bydgoska.” 21.07.1927, s. 4.
[4] Ważny wynalazek polski. Inż. Kopczewski zbudował płatowiec własnego pomysłu. „Orędownik Urzędowy powiatu Szubińskiego.” 6.08.1927, s. 3.
artykuł pochodzi z wydania 7/8 (22/23) lipiec-sierpień 2009
