Сравнительные характеристики ГТД и дизельного двигателя танка т-80

Содержание

Введение………………………………………………………………………………………………..2.

Основные характеристики ГТД танка Т-80………………………………………………………….3.

Сравнительные показатели дизельного двигателя и  ГТД…………………………………………6.

Пути  повышения экологичности двигателей………………………………………………………9.

Заключение…………………………………………………………………………………………14.

Литература…………………………………………………………………………………………15.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

В пятидесятых годах прошлого века широкое распространение получили газотурбинные двигатели (ГТД) различных  классов. Турбореактивные моторы разгоняли  авиацию до сверхзвуковых скоростей, а по воде и железным дорогам двигались  локомотивы и корабли с первыми  моделями газотурбинных двигателей. Предпринимались попытки оснастить  такими моторами и грузовики, однако эти эксперименты оказались неудачными. Подобные силовые установки, при  всех своих плюсах – экономичности  на номинальном режиме работы, компактности и возможности применять различные  типы топлива – не были лишены недостатков. Прежде всего, это слишком большой  расход топлива при разгоне или  торможении, что в итоге и определило нишу, в которой ГТД нашли свое применение. Одним из итогов различных  экспериментов с такой силовой  установкой стал советский танк Т-80. Но достижение всемирной известности  было далеко не простым делом. От начала работ по созданию танкового ГТД  до начала его серийного производства прошло почти два десятка лет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные характеристики ГТД танка Т-80

На  сегодняшний день в российском производстве имеется всесторонне и полностью отработанный, надежный и способный серийно выпускаться газотурбинный двигатель (ГТД) мощностью 1250 лошадиных сил. У него сохраняются огромные потенциальные возможности для совершенствования. Уже прошли стендовые испытания, а также испытания в составе танка 15 ГТД мощностью 1500 лошадиных сил, причем в начальных габаритах. Следует подчеркнуть, что разработчик двигателя - ГУП "Завод имени В. Я. Климова" - предлагает оригинальные технические решения, позволяющие форсировать этот двигатель до уровня 1800 л. с. Современные требования неумолимы - по-прежнему нужна высокая подвижность и высокая удельная мощность боевой машины, а следовательно, нужна высокая энергонасыщенность танков будущего.

Двигатель трехвальной конструкции без теплообменника. Его основными элементами являются турбокомпрессор, силовая турбина с регулируемым сопловым аппаратом (РСА), понижающий редуктор и кольцевая камера сгорания.

 

Рис.1. Схема двигателя ГТД-1250:

1 - центральный привод от турбокомпрессора  высокого давления; 2 - ротор каскада  I; 3 - ротор каскада II; 4 - верхняя  коробка приводов; 5 - камера сгорания; 6 - гидромеханизм РСА; 

7 - лопатки РСА; 8 - ротор силовой  турбины; 9 - силовой редуктор; 10 - выходной  вал; 

11,13 - коробки приводов; 12 - ось привода  вентиляторов; 14 - передний вентилятор;

15 - привод турбокомпрессора низкого  давления; А,Б,В,Г,Д,Е,Ж, - подшипниковые опоры роторов.

 

Компрессор низкого давления имеет  степень повышения давления 3,76 и  состоит из корпуса, входного направляющего  аппарата, ротора компрессора низкого  давления, лопаточного диффузора  и спрямляющего аппарата. Входной  направляющий аппарат служит для  предварительной закрутки потока воздуха, входящего в компрессор, обеспечивая  его безударный вход в рабочее  колесо. Ротор компрессора с центробежным колесом передает энергию воздушному потоку, и посредством лопаточного  диффузора часть кинетической энергии  воздуха преобразуется за колесом  в энергию давления. Спрямляющий  аппарат выравнивает воздушный  поток.

Ротор компрессора низкого давления литой, состоит из центробежного  колеса закрытого типа и подшипников, установленных на его передней и  задней цапфах. Для предотвращения утечки воздуха из проточной части  двигателя на покрывающем диске  центробежного колеса предусмотрено  переднее лабиринтное уплотнение, а  на заднем диске центробежного колеса

• заднее лабиринтное уплотнение. Ротор компрессора низкого давления соединен с ротором турбины низкого давления стяжной штангой. Вращающий момент от ротора турбины к ротору компрессора передается рессорой. Стяжная штанга и рессора изготовлены из стали.

Ротор компрессора высокого давления состоит из центробежного колеса закрытого типа с передней цапфой, изготовленного из сплава и прикрепленного у задней части колеса переходного  кольца. Соединение переходного кольца с центробежным колесом осуществляется при помощи штифтов. Передняя цапфа  ротора опирается на шариковый подшипник В опоры ротора двигателя.

Ротор компрессора соединяется  с диском турбины компрессора  высокого давления болтами. Вращающий  момент от турбины компрессора высокого давления передается ротору компрессора  через кольца с помощью призонных  втулок. Цапфа турбины компрессора  высокого давления, опирающаяся на подшипник опоры Г, является второй опорой для ротора компрессора высокого давления. Камера сгорания двигателя кольцевая, петлевого типа, с завихрителями воздуха у рабочих форсунок. Камера сгорания состоит из жаровой трубы, отражателя и подвесок жаровой трубы. В камере сгорания установлены топливные форсунки и два воспламенителя с пусковыми форсунками. Наружным корпусом камеры сгорания являются корпуса компрессора и корпус опоры Г роторов двигателя, образующие каналы подвода воздуха к камере сгорания. Камера сгорания расположена между корпусом компрессора и корпусом опор таким образом, что охватывает снаружи турбину компрессора высокого давления.

Силовая турбина состоит из ротора турбины и РСА. Ротор турбины  опирается на опорно-упорный подшипник. Рабочие лопатки турбины имеют  бандажные полки, как лопатки  турбины компрессора низкого давления. Регулируемый сопловый аппарат предназначен для осуществления тормозного режима. При повороте сопловых лопаток из рабочего положения на 120 ° поток газа направляется против вращения ротора силовой турбины, создавая на турбине тормозную мощность. С уменьшением угла поворота лопаток тормозная мощность уменьшается и при повороте лопаток на 70-80^° становится равной нулю. Наличие РСА позволяет осуществлять оптимальную настройку двигателя при его работе на режиме номинальной мощности

Всего с производственного конвейера вышло 5000 танков с ГТД-1250.

В настоящее время, судя по публикациям  иностранной технической литературы, в ведущих странах НАТО интенсивно проводится НИОКР, направленные на создание нового поколения силовых установок  для танков и других объектов бронетанковой  техники.

Новые танки должны заметно превзойти  существующие:

• по агрегатной мощности - на 50%;
• по габаритной мощности - на 40%;
• по путевой экономичности - в 1,5-2 раза;
• по габаритному объему двигателя - в 2 раза;
• по литровой мощности двигателя - в 2 раза.

Одним из конечных пунктов зарубежных программ создания нового поколения  двигателей и силовых установок  для БТТ является их ориентация на так называемый "гибридный” (электрический) привод. Материалы Третьей международной  конференции по полностью электрическим  боевым машинам (21-23 сентября 1999г., ФРГ) свидетельствуют о том, что "электрические” технологии становятся стержневым направлением дальнейшего развития БТТ в странах  НАТО.

Создаваемые в соответствии с этой тенденцией гибридные СУ относятся  к категории "накопительных". В  таких системах часть энергии, вырабатываемой первичным источником, аккумулируется в специальном накопителе (индуктивном, конденсаторном и др.), а затем  расходуется по мере необходимости.

Преимущества накопительных СУ с гибридным приводом заключаются в:

• устранении дублирования потоков энергии (механической на движитель и электрической на другие системы), что обеспечивает резкое улучшение массогабаритных показателей СУ;
• повышенной гибкости компоновочных решений при размещении элементов СУ (иногда их удается разместить в традиционно «мертвых» объемах моторно-трансмиссионного отделения (МТО);

 

 

• увеличении топливной экономичности на 25...50% благодаря стабильной работе первичного источника энергии (дизеля или ГТД) на режимах, близких коптимальным;
• уменьшении требуемой номинальной мощности двигателя с учетом возможности подключения накопителя (например, аккумуляторной батареи) при пиковых нагрузках;
• улучшении тягово-динамических характеристик СУ благодаря возможности мгновенного подключения источника дополнительной энергии к движителю;
• снижении демаскирующих свойств в тепловом и акустическом диапазонах.

 

Сравнительные показатели дизельного двигателя и ГТД

К основным требованиям в танкосторении следует отметить габаритную мощность МТО, которая существенно влияет на общую массу танка, его удельную мощность и, следовательно, динамические качества. Достигнутая габаритная мощность, представляющая отношение мощности двигателя к объему МТО, для современных танков характеризуется следующими величинами: Т-80 с ГТД - 328 кВт/ куб. м, Т-72 с дизелем - 199 кВт/куб. м, М1 "Абрамс" с ГТД - 190 кВт/куб. м, "Леопард-2" с дизелем - 162 кВт/куб. м.

Габаритная  мощность МТО дает наиболее полную оценку преимуществ и недостатков  дизеля и транспортного ГТД, так  как она кроме самого двигателя  включает в себя оценки его вспомогательных  систем, которые иногда разнятся по объему в десятки раз. Например, при  одинаковой мощности объем радиаторов у танкового дизеля в 30 раз больше, чем у ГТД. Попытки создать  в США дизель с ограниченным отводом  тепла до настоящего времени успеха не имели, и нельзя ожидать решения  этой проблемы в ближайшем будущем. Американская армия для танка  следующего поколения выбрала ГТД LV-100. В настоящее время в США  предусматривается выпуск 3600 таких  двигателей, начиная с 2002 г. Они в  четыре раза надежнее предыдущих ГТД AGT-1500, расходуют топлива на 35% меньше.

Кроме увеличения объема МТО громоздкие радиаторы  дизеля создают еще одну проблему - они не могут быть в достаточной  мере защищены от осколков из-за больших  фронтальных размеров.

Говоря  о защите, нельзя не упомянуть о  возможности применения противником  эффективных аэрозольных средств для нарушения смазочных свойств моторных масел. Для ГТД эти средства не представляют угрозы, поскольку контакт воздуха с маслом в нем ограничен.

Отечественный транспортный ГТД танка Т-80У многотопливный и работает на дизельном топливе, которое является основным.

Стоимость жизненного цикла двигателя в  значительной мере определяется расходами  на поддержание его в работоспособном  состоянии. На современных танках текущее  техобслуживание сведено к минимуму. Но у ГТД нет жидкостной системы  охлаждения, а у дизеля есть, и  ее надо обслуживать. На ГТД без теплообменника (танк Т-80У) требования степени очистки воздуха существенно ниже, поэтому применяется одноступенчатый необслуживаемый циклонный воздухоочиститель, а на дизеле необходимо через каждые 35-50 часов, а в особо пыльных условиях и чаще (через 8-12 часов) проводить трудоемкий комплекс работ по регенерации воздухоочистителя.

Число топливных форсунок в дизеле всегда равно числу цилиндров, поэтому  на танковом дизеле их обычно 10-12 штук, и каждая нуждается в обслуживании. Большинство же ГТД имеет всего  одну топливную форсунку, обслуживание которой не вызывает затруднений.

Современные танковые ГТД состоят из трех-четырех модулей. Полевое обслуживание и ремонт, включая снятие и замену модулей, может быть выполнено с помощью небольшого количества ключей общего применения.

Дизельный двигатель в полевых условиях на части лучше не разбирать, потому что собрать его будет невозможно.

Все специалисты по двигателям признают, что дизель никогда не будет иметь  такой благоприятной характеристики изменения крутящего момента, как  ГТД. У газотурбинного двигателя - более благоприятное для транспортной машины применение крутящего момента, коэффициент приспособляемости составляет 2,6. Этим коэффициентом определяется уменьшение количества переключений при движении по пересеченной местности. И это не только снижает утомляемость экипажа, но и значительно упрощает и, конечно, удешевляет дорогостоящий узел танка. Более того, плавное, без рывков изменение тяговых усилий у газотурбинного двигателя дает возможность движения танка без переключения передач. Это повышает проходимость машины, особенно на слабых грунтах, при обледенении дороги, облегчает управление танком при сложном маневрировании. Трансмиссия ОБТ с дизелем всегда будет сложнее трансмиссии танка с ГТД, потому что она должна обеспечивать большее количество передач, а также иметь гидротрансформатор. КПД подобной трансмиссии будет ниже из-за потерь в гидротрансформаторе.

Преимущество танка с ГТД по так называемой "незаглохаемости". Двигатель не заглохнет, встретив препятствие при преодолении рвов, на речной переправе, при попадании в тяжелую грязь, даже если танк пойдет на таран или упрется в стену. Дизельные танки на такое не способны.

Уровень демаскирующих шумов у газотурбинного танка в 1,75-2 раза ниже. Слышимость человеческой речи - в пределах 12 метров; шум танка с газотурбинным двигателем не слышен на расстоянии менее 25 метров, а шум танка с дизельным двигателем слышен за сотни метров.