Танковое двигателестроение 21 века

 

Таблица 2.

ТАКТИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МНОГОЦЕЛЕВЫХ ДИЗЕЛЕЙ СЕМЕЙСТВА APVS
Двигатель	Мощность, кВт	Масса, кг	Ширина, мм
			В нижней части	В верхней части
V6	550	864	857	978
V8	735	1159	1022	1143
V10	920	1450	1187	1308
V12	1100-1320	1727	1352	1473

 

 

Таблица 3.

ТАКТИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗАРУБЕЖНЫХ МНОГОЦЕЛЕВЫХ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Технические параметры	Двигатели фирмы <Камминс>		Двигатели фирм MTU и <Детройт дизель>
	Многоцелевой APVS	Военного назначения XAV-28	Многоцелевой <2000>	Военного назначения МТ-883
Число цилиндров (расположение)	12(90°)	12 (60°)	12 (90°)	12 (90°)
Система наддува	ТК с РГ и ОНВ	ТК и ОНВ	ТК сРГ + ОНВ	ТКсРГиОНВ
Диаметр цилиндра, мм	140	150	130	144
Ход поршня, мм	121	130	150	140
Мощность, кВт	1100-1320	1080-1650	1100-1470	1200-1620
Литровая мощность, кВт/л	50-60	39-60	46-61	44-61
Габаритная мощность, кВт/м3	1010-1213	810-1243	-	915-1140
Масса, кг	1727	1905	-	1650
Удельная масса, кг/кВт	1,56-1,3	1,77-1,16	-	1,36-1,02

ТК-турбокомпрессор;

РГ - регулируемая геометрия проточной части турбокомпрессора;

ОНВ - охладитель наддувочного воздуха.

Фирмы MTU (Германия) и «Детройт дизель» (США) ведут совместные работы по созданию нового семейства транспортных многоцелевых четырехтактных дизелей, получивших обозначение «2000». Оно включает шести-, восьми-, 12- и 16-цилиндровые V-образные унифицированные четырехтактные дизельные двигатели, мощность которых колеблется от 300 до 1500-1840 кВт.

 

 

 

 

 

                                                    Рис 2.

Форсированные военные двигатели XAV-28 и МТ-883 (рис. 2) для тяжелых машин имеют мощность от 1000 до до 1600 кВт, являющейся предельной для современного мирового танкового двигателестроения. При этом все указанные выше фирмы смогли уменьшить рабочий объем цилиндров дизелей на 15-20%. Отмечается, что у двигателей серии CV «Кондор» при их мощности, составляющей в среднем 1300 кВт в 12-цилиндровом исполнении при рабочем объеме 21,6 л, литровая мощность была 60 кВт/л. В зарубежной прессе сообщается, что 12-цилиндровый двигатель APVS мощностью 1100 - 1320 кВт рассматривается как реальный претендент на использование в силовой установке американских перспективных основных боевых танков следующего поколения.

На дизельных двигателях семейства «2000», которые создавались на базе конструктивно и технологически отработанных танковых двигателей серии 500 (фирмы MTU), установлены топливная система с электронным впрыском, электронная система регулирования, а также новые агрегаты турбонаддува с регулируемой геометрией. Начать их серийное производство планировалось в 2007 году.

Представляют интерес принципы конструирования, которые учитывались или могут быть учтены при проектировании многоцелевых двигателей. Наиболее важные из них - это уменьшение высоты дизелей, что позволяет снизить высоту корпуса танка и увеличить его живучесть, а также длины, что дает возможность установить двигатель в силовом отделении поперек корпуса танка, в результате чего его длина сократится.

Благодаря компактности конструкции и минимальным габаритам агрегатов двигателя его размер незначителен. Как правило, все танковые двигатели имеют V-образную схему с различными углами развала блоков. Наибольшее распространение получила схема с углом развала 90°, так как она позволяет уменьшить высоту дизеля, упростить его уравновешивание и обеспечить более удобный доступ к нему и находящимся сверху агрегатам.

Компоновочной особенностью блок-картера двигателя МТ-883 является размещение части его полостей под блоком с одной стороны. Повышение жесткости блок-картера достигается за счет тщательной разработки с помощью ЭВМ пространственных форм картерной части и рубашки блока, выбора оптимальной толщины стенок, применения чугуна в качестве основного материала, а также поддона, имеющего коробчатую форму и развитое оребрение. Кроме того, для повышения жесткости и усиления поперечной фиксации коренных опор используются длинные поперечные болты, которые вворачиваются с двух сторон и упираются в них. В современных танковых двигателях применяются, как правило, индивидуальные головки цилиндров.

Коленчатые валы всех танковых двигателей стальные кованые полноопорные, со съемными противовесами. Их длина на 10 – 15% меньше, чем у гражданских, что вызвано небольшими межцилиндровыми расстояниями: 1,27 - 1,3 диаметра цилиндра против 1,37 -1,47. Шатуны устанавливаются рядом друг с другом на шейках коленчатых валов и имеют, как правило, обычную конструкцию со стержнем двутаврового сечения (исключением является МТ-883, у которого стержень прямоугольного сечения). Для сокращения высоты танковые двигатели выполняются короткоходными, а у МТ-883, кроме того, длина шатуна уменьшена примерно на 10% по отношению к радиусу кривошипа. Поршни танковых двигателей изготовляются из алюминиевых сплавов и имеют масляное охлаждение (боковая поверхность большинства из них бочкообразной формы). Все эти дизели снабжены верхними многозвенными приводами клапанов через толкатели, штанги и коромысла, расположение кулачковых валов по высоте зависит от общей компоновки блока. В системах приводов применяются только зубчатые передачи.7

Форсирование танковых двигателей осуществляется различными системами наддува в сочетании (при необходимости) с охладителями надувочного воздуха. О потенциальных возможностях совершенствования этих систем свидетельствует успешная разработка фирмой MTU так называемого «регистрового» наддува, позволяющего изменить количество функционирующих турбокомпрессоров. Его применение повышает степень давления в компрессоре до 7,5. В двигателе UDV8X-1500, оснащенном системой «Гипербар», число цилиндров сокращено с 12 до восьми, а в МТ-870 уменьшен диаметр цилиндра и соответственно его рабочий объем, что компенсируется повышением среднего эффективного давления.

B танковых двигателях  используются преимущественно замкнутые  системы жидкостного охлаждения, которые благодаря своей компоновке обеспечивают более быстрый, чем воздушное охлаждение, прогрев при пуске в условиях низких температур. Эти системы различаются также оформлением элементов внешней части циркуляционного контура. Примером удачной разработки может служить силовая установка танка «Леопард-2», где в качестве теплорассеивающего устройства используются кольцевые радиаторы. Преимущество такой конструкции заключается в компактности и более эффективном циркулировании охлаждающего воздуха. Во всех танковых двигателях применяются циркуляционные системы смазки с сухим картером, при этом высота двигателя уменьшается, что делает его более компактным.

По мнению зарубежных специалистов, в настоящее время имеются все возможности для создания многоцелевых дизелей на основе накопленного научно-технического опыта в области двигателестроения и смежных отраслях. Это позволит закладывать в базовые элементы двигателей высокие запасы прочности при сохранении общепринятой конструктивной базы и получать основные показатели, удовлетворяющие военным и гражданским техническим требованиям одновременно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2. Технические  характеристики современных двигателей двойного назначения.

Попробуем проанализировать данные о семействе дизельных двигателей двойного (военно-гражданского) применения - семействе двигателей серии "Т" - в сравнении с зарубежными двигателями аналогичного диапазона мощности и назначения,  разрабатываемом ООО "ЧТЗ-Уралтрак"

В настоящее время выполнены разработки и выпущена опытно-промышленная партия двигателей серии "Т" гражданского назначения (для тракторов и инженерных машин) с перспективой их форсирования для применения в ВТ.

Новое семейство двигателей двойного назначения (ДДН) - это 4-тактные дизели жидкостного охлаждения с размерностью D/S = 130/150 мм. Семейство включает рядные 4- и 6-цилиндровые двигатели и V-образные 8- и 12-цилиндровые двигатели. Угол развала блоков цилиндров - 60°. Каждый цилиндр имеет индивидуальную головку. Силовая установка включает систему турбонаддува с охлаждением наддувочного воздуха. Жидкостно-масляный теплообменник закреплен на блоке цилиндров. Топливная система снабжена топливным насосом высокого давления "Компакт-40" производства ЯЗДА, проходит испытания новая топливная система с высокими давлениями впрыскивания и электронным управлением подачей производства НЗТА.

Двигатели имеют современную конструкцию, которая при сохранении неизменными в ней размерности цилиндропоршневой группы, межцилиндрового расстояния, шатунов, головок цилиндров, деталей механизма газораспределения и др. может быть реализована в виде военной или гражданской модификаций ДДН.

Семейство унифицированных многоцелевых дизельных двигателей предназначено для применения в составе силовых установок бронетанковой техники (военные модификации дизелей), на тракторах, инженерных машинах и в промышленных установках (модификации народно-хозяйственного назначения).

Заявленный мощностной диапазон нового семейства составляет 90…1500 л.с. (в дальнейшем до 1800 л.с.) при частоте вращения 1650...2100 об/мин.

Модульный ряд тракторных двигателей ООО "ЧТЗ-Уралтрак" обеспечивает достижение следующих основных технико-экономических параметров:

• максимальной унификации по основным узлам и деталям, а также конструктивным элементам;
• запаса по крутящему моменту 30...40%;
• удельного расхода топлива не более ~155 г/л.с.·ч;
• расхода масла на угар 0,2...0,4% от расхода топлива; 
  ресурса не менее 12000 ч;
• норм выбросов вредных веществ на уровне Tier 3 и Tier 4 (с системой нейтрализации отработавших газов).

При разработке дизелей серии "Т" был изучен положительный опыт проектирования и производства дизельных двигателей соответствующего уровня мощности и назначения в РФ и за рубежом8.

Для сравнения внешние виды некоторых из рассматриваемых двигате лей показаны на рис. 3-5.

 

Рис.3

 

 

Дизели серии "Т"

                                                                              Рис.4.

 

                                            

                    

 

                                                Рис.5                    

Для сопоставления характеристик двигателей гражданского применения разных производителей были приняты шесть наиболее важных мощностных, топливо-экономических и эксплуатационных показателей: мощность агрегатная, мощность литровая, удельный расход топлива, удельная масса двигателя, запас по крутящему моменту, ресурс и проведена оценка согласно отраслевой методике (ИМСА-0086) величин коэффициента технического уровня (Кту).

Оценка выполнялась для следующих двигателей: Д-4601 ("Алтай-дизель"), ЯМЗ-7601 (Ярославль), Д-260.4 (Беларусь, Минск), "Катерпиллер-3306Т" (США), "Дойц-1015" и "Даймлер ОМ-501LA" (Германия), "Коматцу S6D125-1" (Япония).

При определении технического уровня перечисленных выше дизелей и двигателей семейства "Т" рядный 6-цилиндровый двигатель 6Т370 был принят в качестве базового (эталонного).9

 

 

 

 

 

 

Выводы.

Анализ результатов расчётной сопоставительной оценки Кту рассматриваемых дизелей позволяет отметить следующее.

По уровню технического развития двигатель 6Т370 (Кту = 1,0) практически не уступает большинству из сравниваемых с ним аналогов, включая тракторный дизель "Катерпиллер 3306Т" (Кту = 1,05), который считается в настоящее время одним из наиболее совершенных зарубежных двигателей рассматриваемого класса.

Сравнение основных параметров двигателя 6Т370 с аналогичными показателями отечественных и зарубежных дизелей позволяет отметить также, что двигатель ООО "ЧТЗ-Уралтрак" не уступает им по величине удельного расхода топлива, удельной массе, ресурсу и др. показателям, значительно превосходя аналоги по запасу крутящего момента.

Суммируя сказанное, можно утверждать, что технические параметры, заложенные в дизели новой серии "Т" ООО "ЧТЗ - Уралтрак", соответствуют уровню их лучших современных аналогов, а намеченные пути совершенствования (топливная аппаратура с высокими давлениями впрыскивания и электронным управлением, регулируемый ТКР, система нейтрализации отработавших газов и др.) находятся в русле современных тенденций развития двигателестроения.