Datum: 11-10-2003Pagina: 41Sectie: Wetenschap , Onderwijs

NIEUW TYPE MOTOR IS ZUINIGER

Vader en zoon Archer ontwierpen een nieuw type verbrandingsmotor. Geen zuigers, maar speciaal gevormde schoepen brengen de motor aan het draaien.

Tientallen, zo niet honderden, zijn er te vinden: uitvinders die in hun schuur of garage al jaren werken aan een revolutionaire nieuwe verbrandingsmotor, die het aanzien van de wereld moet gaan veranderen door uitzonderlijke zuinigheid, kracht of milieuvriendelijkheid. Roem en rijkdom lijken binnen handbereik, meestal al jarenlang.

Twee dingen onderscheiden het vader-zoon-koppel John en Laurie Archer uit Suffolk, respectievelijk metallurg en elektrotechnicus met hun `Archer Trice'. Behalve octrooien en een website hebben ze ook een werkend prototype van hun motor, en belangrijker een contract met een financier die de motor wil ontwikkelen.

De Nederlandse ontwikkelingsmaatschappij Iccu in Haarlem heeft begin dit jaar een licentieovereenkomst met de Archers gesloten. Het in energietechniek gespecialiseerde bedrijf wil wil `enkele miljoenen euro's' steken in de ontwikkeling van de zuinige Britse motor voor gebruik in kleinschalige elektriciteitscentrales. ``Rond de jaarwisseling willen we een eerste model hebben'', zegt Theo van Bakkum van Iccu.

``Het begon met een D-type Jaguar, die we in onze garage in elkaar hebben gezet'', vertelt Laurie Archer in een telefonisch interview, ``Het viel mijn vader op dat explosiemotoren enorm veel hitte produceren. `Dat is verspillend', zei hij. `wat ga je eraan doen', vroeg ik?''

Pa Archer bedacht wat beters: een motor die het midden houdt tussen een turbine en de gangbare explosiemotor. ``Toen dachten we nog dat we met achttien maanden, en zo'n vijfentwintigduizend pond het idee wel uitgewerkt konden hebben'', zegt de zoon. Twaalf jaar en een half miljoen pond verder hadden de Archers het prototype aan de praat. Via een Engels innovatiecentrum kwamen ze in contact met Van Bakkum, die wel wat zag in het exotische ontwerp van de `Archer Trice' (van `True Rotating Internal Combustion Engine').

In een ringvormige holte draait een schoepenrad met maar twee, cirkelvormige, schoepen rond. In tegenstelling tot de situatie in gewone turbine, zoals bijvooorbeeld de straalmotor van een vliegtuig, worden de schoepen niet aangedreven door een constante aanvoer van gas, maar door een steeds herhaalde ontploffing van brandstof. Dat heeft de motor weer gemeen met de klassieke explosiemotor.

Dat vergt wel wat kunstgrepen. Zomaar een gasmengsel tot ontploffing brengen in het macaronivormige stuk ring tussen twee schoepen zou weinig uithalen. De ene schoep zou net zo hard naar voren worden geblazen als de andere naar achteren. Er is een stationaire wand nodig binnen de ring, waartegen het exploderende hete gas zich kan afzetten, maar zo'n wand zou tegelijkertijd het ronddraaien van het schoepenrad blokkeren.

Hier kwam vader Archer met een ingenieuze oplossing: twee in tegengestelde richtingen draaiende schijven, die de ringvormige holte doorsnijden. De schijven hebben nauwkeurig uitgekiende uitsnedes, die wel wat lijken op het oosterse yin-en-yang-symbool. Daardoor opent de dubbele schijf zich nét op het moment dat er een schoep langs komt, zodat die ongehinderd kan passeren.

Even later, als het het brandstof-luchtmengsel achter de schijf ingespoten en ontstoken wordt, is de dubbele schijf alweer gesloten, zodat hij een achterwand van de explosiekamer vormt.

De explosie stuwt de schoep voort, en daarmee ook de centrale as, en daarmee de andere schoep. Die drukt in de andere helft van de ring het luchtmengsel samen tegen de achterkant van de de dubbele schijf. Even voordat die zich opent om de aanstormende schoep door te laten, wordt de gecomprimeerde lucht die er nog voor zit razendsnel afgeleid naar een reservoir, doordat een computergestuurd ventiel zich opent. ``Dat reservoir was mijn vinding'', zegt zoon Archer.

De opgebouwde druk van de lucht blijft zo behouden, en zo gauw de schoep door de dubbele schijf is gepasseerd, wordt het mengsel weer in de ring gespoten, achter de schoep. Om de volgende explosie te veroorzaken.

``De motor kan op van alles draaien: diesel, methaan uit afval, zelfs waterstof'', begint Archer voordelen op te sommen. Ook is het ontwerp vrij eenvoudig, waardoor hij goedkoop te bouwen is. Maar de belangrijkste aanspraak is wel de zuinigheid van de Archer Trice. ``In een conventionele verbrandingsmotor wordt een groot deel van de energie omgezet in hitte, door wrijving van de zuiger in de cylinder, en omdat de explosies de zuiger voortdurend van richting doen veranderen'', zegt Archer.

Een draaiende turbine is inherent zuiniger, stelt Archer, en de wrijving is veel lager doordat de schoepen in de Archer Trice de wand van de ring net niet raken. Om toch geen explosiekracht te verliezen, is de speling tussen wand en schoep maar enkele duizendsten inches, een precisie die alleen mogelijk is door de metaalbewerkingstechniek waarin vader Archer expert is.

``Volgens testrapporten van TNO Automotive in Nederland is de efficiëntie 33 tot 34 procent van het theoretisch maximum, vergeleken met 29 procent voor een doorsnee verbrandingsmotor'', zegt Archer. En dat, benadrukt hij, terwijl de verbrandingsmotor al meer dan honderd jaar in ontwikkeling is. ``Wij verwachten nog flink te kunnen verbeteren, we hopen tot 40 te komen.''

Pas binnenkort komen de twee daar weer aan toe, nadat ze zich het laatste jaar meer met octrooien, onderhandelingen en licentievoorwaarden hebben beziggehouden. Roem en rijkdom moeten nog even wachten tot Iccu een kassucces van het ontwerp weet te maken, weet Laurie Archer. ``Maar nu kunnen we tenminste weer de schuur in.''   

Onderschrift:

NIEUWE VERBRANDINGSMOTOR
Handelsblad 111003 / Bron: Archie Trice

Foto-onderschrift:

De 'Archer Trice' houdt het midden tussen een turbine en een explosiemotor. De schoepen in de motor worden aangedreven door herhaalde explosies. Het ontwerp is een sterk staaltje van mechanische precisie. Twee tegengesteld draaiende schijven openen zich precies op het juiste moment om een schoep te laten passeren. Doordat de motor veel minder wrijvingshitte produceert dan zuigermotoren kan hij zuiniger zijn.

Trefwoord:

Machines; Technische wetenschappen; Wetenschap en Techniek; Technische Wetenschappen; Werktuigbouwkunde

Persoon:

Laurie Archer; John Archer

Op dit artikel rust copyright © 2003 PCM Uitgevers bv, resp. de oorspronkelijke uitgever en/of de auteurs.