10 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Газотурбинный двигатель для танка принцип работы

А ДИЗЕЛЬ ВСЕ-ТАКИ ЛУЧШЕ

Еще почти 40 лет назад уральские танкостроители убедились, что газотурбинный двигатель для танков малопригоден
Эрий Вавилонский

11 апреля 1963 г. на танковом полигоне в Нижнем Тагиле совершил пробный пробег первый в мире танк с газотурбинным двигателем (ГТД). Создателям принципиально новой боевой машины в тот момент показалось, что свершилась давно ожидаемая революция в танкостроении. Около десяти лет прошло с того времени, когда в Англии впервые задумались над применением газотурбинной силовой установки для танка. Еще почти сорок лет потребовалось танковым конструкторам мира, чтобы понять — дизель был, есть и останется в обозримом будущем лучшим двигателем для бронированной боевой машины. Всем, кроме конструкторов танкового конструкторского отдела «Уралвагонзавода», которые пришли к этому выводу еще в 60-х гг.

Но прежде чем сделать вывод о неперспективности газотурбинной силовой установки для танка, тагильчане первыми в мире до конца прошли путь от идеи до готового изделия.

Тогда, 11 апреля 1963 г., инженеры и рабочие танкового отдела «Уралвагонзавода» облепили окна рабочих помещений. Несмотря на то, что работы над газотурбинным танком велись в обстановке глубокой секретности, коллектив догадывался о приближении дня выезда нового и необычного опытного образца в заводской пробег.

Сравнительные испытания нового газотурбинного танка — «Объект 167Т» и серийного Т-62 на двадцатикилометровом отрезке разбитой весенней трассы как будто подтвердили первые прогнозы. Одиночный газотурбинный танк бежал в полтора раза быстрее дизельного и легко справлялся с препятствиями. На мерном участке механик-водитель дизельного танка сделал 18 переключений передач, газотурбинного — 4!

Правда, горючего новая машина пожирала существенно больше, чем ее серийный коллега. Несмотря на установленные дополнительные баки на 620 литров, запас хода «Объекта 167Т» оказался на 22% ниже.

Тем не менее тогда, в 1963 г., конструкторы были уверены, что недостатки нового двигателя устранимы.

14 сентября 1964 г. на центральном военном полигоне под Москвой состоялся очередной показ новой военной техники высшему руководству СССР. Тагильский «Объект 167Т» был выставлен в паре с новейшим тогда танком Т-64 харьковского завода с дизельным двигателем 5ТДФ. Мощности дизеля и газотурбинного двигателя были равны — по 700 л.с.

Перед началом демонстрационных пробегов директор «Уралвагонзавода» Иван Окунев, которого с полным основанием можно назвать крестным отцом нового танка, дал короткое напутствие механику-водителю «Объекта 167Т» Володченко: «Обгонишь харьковский танк, получишь трехкомнатную квартиру». Свое слово директор сдержал.

Однако, несмотря на кажущийся внушительный успех, конструкторы УВЗ в скором времени отказались от продолжения работ над газотурбинным танком. Почему?

. Создание газотурбинного танка получило мощную поддержку в лице директора завода Ивана Окунева, человека неуемного характера, волевого, авторитетного, мыслящего по-государственному. Он был патриотом завода и приверженцем новой техники. Отношение Ивана Васильевича к созданию новой военной техники мы чувствовали всегда в мобилизации всех ресурсов завода и конструкторского отдела.

Директор рисковал. Его волевым решением одновременно велись работы над техническим проектом, разработкой конструкторской документации, изготовлением опытного образца и доводкой рабочих узлов. Нарушались требования ГОСТов, что допускалось разве что в годы Великой Отечественной войны.

Самую главную сложность представляло создание системы воздухоочистки. При равной мощности с дизелем газотурбинный двигатель требовал в четыре раза больше воздуха. Это требовало отводить под воздухоочиститель огромные объемы в моторно-трансмиссионном отделении.

В ходе испытаний было опровергнуто ранее существовавшее мнение о достаточном для ГТД уровне пропуска пыли в пределах четырех процентов. Испытания выявили эрозивный износ входных кромок рабочих лопаток компрессора при эксплуатации в условиях повышенной запыленности. Усовершенствовав воздухоочиститель, конструкторы сумели снизить коэффициент пропуска пыли до 2-3%.

И все-таки было ясно, что вопросы воздухоочистки будут доминирующими среди всех прочих проблем, стоящих перед конструкторами газотурбинного танка.

Все. На этом работы можно было прекращать. Применение воздухоочистителей с «нулевым» пропуском пыли (то есть 100-процентной очисткой воздуха) резко увеличивает массо-габаритные характеристики силовой установки, а прожорливость ГТД (часовой расход топлива в 1,6-1,8 раза больше, чем у дизеля равной мощности) делает танковые части уязвимыми при любой угрозе нарушения снабжения их топливом.

На основе тщательного анализа результатов испытаний «Объекта 167Т» и прогнозирования развития танкового двигателестроения конструкторский отдел УВЗ совместно с Управлением начальника танковых войск Министерства обороны пришли к выводу о неперспективности газотурбинного танка. Тагильские конструкторы нашли в себе инженерное мужество остановиться и свернуть с тупикового пути, которым все-таки пошли разработчики газотурбинных «Абрамсов» и наших отечественных Т-80.

С 1968 г. в КБ-3 Ленинградского Кировского завода (ЛКЗ) под руководством главного конструктора Николая Попова началось проектирование танка с использованием разрабатываемого в ЛНПО имени В.Я. Климова танкового двигателя ГТД-1000Т (генеральный конструктор — Сергей Изотов). К тому времени по указанию Хрущева в стране были прекращены работы по проектированию и выпуску тяжелых танков, в создании которых КБ-3 ЛКЗ занимало лидирующее положение в мире. Поэтому интерес, проявленный к возможности создания газотурбинного танка со стороны секретаря ЦК КПСС Дмитрия Устинова, был использован ленинградскими конструкторами для начала новой работы.

С 1976 г. впервые в мире на ЛКЗ началось производство серийного газотурбинного танка Т-80 и двигателя ГТД-1000Т на Калужском моторостроительном заводе. В процессе серийного производства танк Т-80 постоянно совершенствовался. Позднее его производство было передано в Омск. Последняя серийная модификация получила индекс Т-80У.

28 февраля 1980 г., то есть 15 лет спустя после получения отрицательного заключения в Нижнем Тагиле, в городе Лайма (штат Огайо) сошел с конвейера первый серийный танк армии США М1 «Абрамс» с газотурбинным двигателем. До сих пор на выставках и полигонах в рекламных целях демонстрируется хорошие скоростные характеристики одиночных «Абрамсов», как и отечественных газотурбинных Т-80У. Однако после формирования в ротные или батальонные колонны скорости газотурбинных и дизельных танков выравниваются. Даже при меньшей мощности моторов дизельных машин.

Попытка увеличить скорость колонны сверх 25-35 км/час, принятой во всех странах мира для танковых колонн, приводит к наездам бронированных машин друг на друга, к другим ошибкам экипажа или растягиванию колонны.

В жарких странах, в горных условиях система защиты ГТД от перегрева ограничивает использование полной мощности двигателя, ухудшая подвижность газотурбинных танков. На Аравийском полуострове во время «Бури в пустыне» «Абрамсы» буквально задохнулись от пыли во время первого же походного марша в составе колонны.

И, может быть, главный недостаток ГДТ в условиях скудного финансирования оборонного заказа в России XXI в. — высокая стоимость. Хотя в 1965 г. подобный оборот событий уральские конструкторы едва ли могли себе представить, но и здесь оказались правы. Цена газотурбинного двигателя в сравнении с дизельным выше в пять-десять раз. К примеру, серийный дизель В-84 для Т-72Б в 1989 году стоил 14 тыс. руб., а ГТД для Т-80 — 104 тыс. руб. При этом коэффициенты подвижности при движении колонн танков составляли: для Т-72 — 1,13; для Т-80 — 1,17.

Три сотни уральских танков Т-90С с традиционной дизельной двигательной установкой, проданных Индии, подтвердили правоту тагильских конструкторов. Мода на газотурбинные танки прошла. Химера холодной войны, когда сверхдержавы, не считаясь с финансовыми затратами, повторяли даже ошибочные шаги противника, лопнула.

Сейчас завеса секретности над первым газотурбинным танком поднята. За ненадобностью. Перспективное развитие танкостроения в России, в натовских государствах, включая США, связывается сегодня только с использованием дизельных двигателей. Танковый контракт между Индией и Россией с полным основанием можно считать первой ласточкой в предстоящем танковом перевооружении мира. На смену газотурбинным танкам идут дизельные танки нового поколения, обретающие лучшие достоинства газотурбинных машин, но уже свободные от их недостатков.

Газотурбинный двигатель может работать на любом виде и сорте топлива (жидкое, твердое и газообразное).

Наиболее простая принципиальная схема одновального турбинного двигателя, используемого на газотурбовозах, представлена на рис. 5.

Сжигание топлива производится в специальной камере сгорания 8. Топливо в нее через форсунку подается насосом 3. Воздух, необходимый для горения топлива, поступает в двигатель через управляемое воздухозаборное устройство 6. Установленный на одном валу 4 с рабочим колесом газовой турбины 2, воздушный компрессор 5 сжимает его и подает в камеру сгорания 8. Продукты горения топлива из камеры сгорания, проходя через направляющий аппарат 9, поступают на лопатки рабочего колеса 2 и далеепогазоотводу 10 в атмосферу. Газовая турбина, имеющая рабочие органы в виде лопаток со специальным профилем, закрепленных на рабочем колесе 2, работает с высокой частотой вращения (100. 250 с -1 ), приводя в действие как воздушный компрессор 5, так и свободный вал 4 для передачи мощности потребителю 11.Для запуска ГТД служит специальный пусковой двигатель 12, который начинает проворачивать свободный вал 4, а электрическая свеча 7 осуществляет первоначальное зажигание топлива в камере сгорания 8. Применение в турбине нескольких последовательно расположенных рядов рабочих колес с лопатками позволяет более полно использовать энергию отработавших газов и увеличить ее мощность.

Газовые турбины уступают по экономичности поршневым двигателям внутреннего сгорания, особенно при работе с неполной нагрузкой.Кроме того, они отличаются большой теплонапряженностью лопаток рабочего колеса, которые непрерывно работают в высокотемпературной среде. Температура продуктов сгорания топлива достигает 1 800. 2000°С и выше. Охлаждающей средой ГТД является только воздух, который подается значительными объемами в камеру сгорания. Другие способы отвода тепла от лопаток рабочего колеса сложны и малоэффективны. В силу этого обстоятельства привод воздушного компрессора, подающего воздух в камеру сгорания, требует больших затрат мощности, до 60. 70 % от полной мощности ГГД.

На сегодняшний день известно много конструкций и схем ГТД, отличающихся друг от друга следующими параметрами:

• условиями сжигания топлива — с внутренним и внешним сжиганием;

• использованием рабочего тела в круговом процессе — разомкнутые и замкнутые системы;

• количеством валов — одновальные, двух- и многовальные.

Рис. 5. Принципиальная схема одновального газотурбинного двигателя:

1 — корпус газовой турбины; 2 — рабочее колесо газовой турбины; 3 — топливный насос; 4 — свободный вал; 5— воздушный компрессор; 6 — воздухозаборное устройство воздушного компрессора; 7— электрическая свеча зажигания; 8— камера сгорания; 9 — направляющий аппарат; 10 — газоотвод; II — потребитель мощности; 12 — пусковой двигатель

В установках ГТД обычно используется низкосортное топливо. Турбина работает на газе с относительно невысокой температурой (500. 600 °С), поэтому для изготовления лопаток может быть использован менее жаропрочный материал. КПД таких установок достигает 35 %, однако они имеют увеличенную массу и габариты по сравнению с дизелями с газотурбинным наддувом.

Экономичность работы ГГД можно улучшить за счет повышения температуры газов перед турбиной, использования многовальных систем, применения регенерации и утилизации теплоты уходящих газов (например, для отопления и кондиционирования воздуха в вагонах), применения промежуточного охлаждения воздуха при сжатии и промежуточного подвода теплоты к газу при его расширении. Обеспечение этих мероприятий требует применения жаропрочных сталей для лопаток турбины, использования металлокерамических материалов, воздушного охлаждения части турбины. При этом КГТД действующих установок повышается до 33. 40 %.

Существуют проектные разработки и попытки создания локомотивных газотурбинных двигателей на твердом или пылевидном топливе.

Газотурбинная установка компактна, обладает малой массой на единицу мощности, не содержит деталей с возвратно-поступательным движением, которое приводит к более быстрому износу двигателя, отличается малыми затратами на содержание оборудования. Она может работать без потребления воды, в ней легко полная автоматизация процессов, имеется реальная возможность для сжигания в камере сгорания различных видов топлива, а также имеет относительно постоянный вращающий момент на валу отбора мощности.

Особенность ГТД, применяемых в авиации, является то, что энергия сгорания топлива преобразуется в энергию истечения газов, которые с большой скоростью через выпускную систему ГТД выбрасываются в атмосферу. Тяга при работе этих двигателей возникает за счет разности количеств движения (произведения массы на скорость), выходящего из выпускной системы газовоздушного потока и входящего в приемное устройство ГТД воздуха. Тяга направлена при этом в сторону, противоположную направлению истечения газов, т. е. является реактивной. Нетрудно представить себе, что для увеличения тяги реактивного двигателя необходимо увеличить разность количеств движения, т. е. на выходе из ГТД произведение массы на скорость должно значительно превышать такую же величину на входе. Решению этой задачи служат все элементы конструкции ГТД.

Существуют три типа газотурбинных двигателей: турбореактивные, турбореактивные двухконтурные и турбовинтовые. Рассмотрим принцип работы каждого типа двигателя.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Газотурбинный двигатель для танка принцип работы

СИЛОВАЯ УСТАНОВКА, ТРАНСМИССИЯ И ОБСЛУЖИВАЮЩИЕ СИСТЕМЫ

Силовая установка состоит из газотурбинного двигателя и систем, обеспечивающих его работу: топливной, управления, масляной, воздухоочистки, воздушной и специального оборудования. К специальному оборудованию силовой установки относятся системы сдува пыли и вибрационной очистки, устройство распыливания топлива и продувки форсунок, термическая дымовая аппаратура.

В танке Т-80Б установлен газотурбинный двигатель ГТД-1000ТФ мощностью 1100 л.с. Двигатель выполнен по трехвальной схеме с двумя механическими независимыми турбокомпрессорами и со свободной турбиной. Основными узлами двигателя являются центробежные компрессоры низкого и высокого давления, камера сгорания, осевые турбины компрессоров, осевая силовая турбина, выпускной патрубок, коробки приводов и редуктор.


Газотурбинный двигатель ГТД-1000
мощностью 1000 л.с (Т-80)

Газотурбинный двигатель ГТД-1250
мощностью 1250 л.с (Т-80У)

Рабочий цикл ГТД состоит из тех же процессов, что и цикл поршневого двигателя — впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. Однако в отличие от поршневых двигателей, в которых эти процессы протекают последовательно в одном и том же месте (в цилиндре), в ГТД они осуществляются одновременно и непрерывно в разных местах; процессы впуска и сжатия в компрессорах; сгорания — в камере сгорания; расширения — в турбинах; выпуска — в выпускном патрубке.
Отбор мощности на ведущие колеса машины производится со свободной турбины через редуктор двигателя и трансмиссию. Частота вращения ротора свободной турбины в зависимости от положения педали подачи топлива и сопротивления грунта может изменяться в пределах от нуля до 26650 об/мин.
Двигатель в силовом отделении машины устанавливается в моноблоке с агрегатами и узлами систем, что ускоряет и упрощает монтажно-демонтажные работы, Моноблок устанавливается вдоль продольной оси танка на трех опорах: двух задних бугелях и передней подвесной опоре.


Установка мотоблока в МТО танка

В топливную систему входят восемь внутренних и пять наружных топливных баков, насосы, фильтры, клапаны, краны, трубопрводы и приводы управления.
Для заправки топливной системы применяется топливо марок Т-1, ТС-1, РТ, а также дизельное топливо Л, 3, А. Основным топливом является Т-1 и ТС-1. Допускается смешивание дизельного топлива с топливом Т-1, ТС-1 и РТ в любой пропорции.

Система воздухоочистки предназначена для очистки воздуха, поступающего в двигатель, сопловый аппарат турбины высокого давления, на обдув агрегатов силового отделения.
Система воздухоочистки включает воздухозаборные жалюзи крыши силового отделения с защитной сеткой, блок воздухоочистителя и радиаторов, вентилятор обдува агрегатов, два вентилятора отсоса пыли и охлаждения масла, воздуховод обдува агрегатов, два воздуховода выброса охлаждающего воздуха и пыли, люк перегородки силового отделения, воздушные фильтры соплового аппарата турбины высокого давления и наддува полостей опор.

Трансмиссия машины механическая, с гидравлической сервосистемой управления. Она включает:
• правый и левый агрегаты трансмиссии, каждый из которых конструктивно объединяет планетарную бортовую коробку передач, бортовой редуктор и гидротормоз (устанавливается с 1985 г.);
• масляную систему;
• гидравлическую сервосистему управления.
Агрегаты трансмиссии расположены в силовом отделении в кормовой части по бортам корпуса танка. Все режимы движения и поворота обеспечиваются одновременной работой двух бортовых коробок передач, управляемых гидравлической сервосистемой.

ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Смотреть что такое ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ в других словарях:

ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ (ГТД), тепловой двигатель, в к-ром газ сжимается и нагревается, а затем энергия сжатого и нагретого газа преобразуется в мех. смотреть

ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

(ГТД) — тепловой двигатель, в к-ром газ сначала подвергается сжатию и нагревается, а затем энергия сжатого и нагретого газа преобразуется в механич. ра. смотреть

ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Газотурбинный двигатель (ГТД) — тепловая машина, предназначенная для преобразования энергии сгорания топлива в кинетическую энергию реактивной стру. смотреть

ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Газотурби́нный дви́гатель (ГТД) — тепловая машина, предназначенная для преобразования энергии сгорания топлива в кинетическую энергию реактивной струи . смотреть

ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

двигатель, представляющий совокупность газовой турбины, компрессора и камеры сгорания, конструктивно объединенных в единое целое. В составе Газотурбинного Двигателя может использоваться несколько турбин и компрессоров. Впервые проект Газотурбинного Двигателя осуществлен инженером-механиком русского флота П. Д. Кузьминским в 1886 — 1892 гг. Основателем современной школы газотурбостроения является профессор В. М. Маковский. Принцип работы наиболее распространенных Газотурбинных Двигателей, в которых сгорание топлива происходит при постоянном давлении, следующий: воздух засасывается в компрессор, там сжимается и поступает в камеру сгорания, куда вместе с воздухом подается топливо, которое сгорает при постоянном давлении. Нагретый газ направляется в газовую турбину высокого давления, которая вращает компрессор. Отработавший в турбине высокого давления газ поступает в турбину низкого давления, где энергия газа превращается в механическую работу на валу. Полезная работа равна разности работ турбин и компрессора. Возможно создание Газотурбинного Двигателя с КПД 35 %. Наиболее перспективным путем совершенствования Газотурбинного Двигателя является повышение параметров газа (темпеатуры и давления), чего можно достичь с помощью применения наиболее жаропрочных материалов и современных систем охлаждения в турбинах. С целью улучшения отдельных характеристик Газотурбинного Двигателя в судовых энергетических установках могут быть использованы регенерация и утилизация тепла, промежуточное охлаждение и т. п. смотреть

ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

(ГТД), тепловой двигатель, преобразующий тепловую энергию предварительно сжатого и нагретого газа в механич. работу на валу газовой турбины или (и) в к. смотреть

ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

«. Газотурбинный двигатель; ГТД: машина, предназначенная для преобразования тепловой энергии в механическую.Примечание — ГТД может состоять из одного . смотреть

ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

ГАЗОТУРБИННЫЙ двигатель (ГТД), тепловой двигатель, в котором энергия газовоздушной смеси, получаемой при сгорании топлива в камере сгорания, преобразуется в механическую работу с помощью газовой турбины. Применяется в основном на теплоэлектроцентралях для привода электрогенераторов, в качестве двигателей летательных аппаратов, судов и других транспортных машин, компрессорных станций газопроводов.
. смотреть

ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

(ГТД), тепловой двигатель, в котором энергия газовоздушной смеси, получаемой при сгорании топлива в камере сгорания, преобразуется в механическую работу с помощью газовой турбины. Применяется в основном на теплоэлектроцентралях для привода электрогенераторов, в качестве двигателей летательных аппаратов, судов и других транспортных машин, компрессорных станций газопроводов. смотреть

ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ (ГТД), тепловой двигатель, в котором энергия газовоздушной смеси, получаемой при сгорании топлива в камере сгорания, преобразуется в механическую работу с помощью газовой турбины. Применяется в основном на ТЭЦ для привода электрогенераторов, в качестве двигателей транспортных машин, силовых установок судов.

ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

ГАЗОТУРБИННЫЙ двигатель (ГТД) — тепловой двигатель, в котором энергия газовоздушной смеси, получаемой при сгорании топлива в камере сгорания, преобразуется в механическую работу с помощью газовой турбины. Применяется в основном на ТЭЦ для привода электрогенераторов, в качестве двигателей транспортных машин, силовых установок судов.
. смотреть

ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

gas turbine engine, turbine engine* * *gas-turbine engine

ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

turbine àcombustion, turbomachine, turbomoteur, turbopropulseur

голоса
Рейтинг статьи
Читать еще:  Характеристика двигателя абу гольф 3
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector