ВОЕННО-МОРСКИЕ СИЛЫ - ЗВО - 12/1997

ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ДЛЯ БРОНЕТАНКОВОЙ ТЕХНИКИ

В.ПОДГАЕЦКИЙ, кандидат технических наук

Германские 12-цилиндровый двигатели МВ-837 (слева) и МТ-883 (справа)
В последнее время зарубежные специалисты рассматривают возможность на бронетанковой технике дизельных двигателей гражданского назначения. Этому, однако, препятствуют существенные их отличия по параметрам и конструкции от военных.
За рубежом после второй мировой войны разрабатывались специальные дизельные двигатели (дизели): в США - AVDS-1790 (фирмы <Теледайн континенталь>), в ФРГ - семейство МВ-837 (рис. 1, <Даймлер Бенц>, с 1969 года преобразована в MTV), в Великобритании - L-60 (<Лейланд>), во Франции - HS-110 (<Испано-Сюиза>). Они стали первым поколением танковых дизелей, резко отличавшихся от двигателей гражданского назначения. Создаваемые в соответствии с жесткими техническими требованиями, максимально полно учитывающими специфику работы в боевых машинах, эти дизельные двигатели так же, как и последующие модели второго и третьего поколений, обеспечили необходимые предпосылки для дальнейшего развития танков и боевых бронированных машин.
В последние годы данную проблему стали рассматривать в двух аспектах: возможность конверсирования военных двигателей в гражданские и наоборот; создание так называемых многоцелевых двигателей. Для более полного ее понимания необходимо рассмотреть соответствующие технические требования, а также возможности их реализации при создании двигателей танков и бронированных машин.
Общими техническими требованиями к двигателям двойного назначения являются топливная экономичность, надежность, ресурс работы, пусковые качества, простота обслуживания и легкость ремонта. В частности, для двигателей военного назначения чрезвычайно важны малые габариты и небольшая масса при требуемой для данного класса машин мощности, способность успешно работать в экстремальных условиях (большие ударные нагрузки, высокая запыленность воздуха, высокогорная местность и т. д.), а также возможность использования различных видов топлива. Для двигателей гражданского назначения не менее важными факторами являются экологические характеристики и низкая стоимость, что связано с отсутствием дорогостоящих стратегических материалов.
Таким образом, военные двигатели средней категории не в полной мере соответствуют гражданским как по параметрам, так и по конструктивному исполнению. Да и на практике на них крайне редко применяются дефорсированные военные двигатели. С другой стороны, боевые бронированные машины не всегда могут оснащаться гражданскими двигателями. Попытки разработать танковый двигатель на основе гражданских были, как правило, неудачными. В частности, фирма <Катерпиллер> вела НИОКР по созданию танкового двигателя LVMS-1050 на базе одного из автомобильных.
Легкие двигатели для боевых бронированных машин по параметрам отличаются от гражданских. Конструкция последних может быть несколько усилена за счет применения более прочных материалов для деталей блока цилиндров, поршневой группы и кривошипно-шатунного механизма, внедрения защитных покрытий и других прогрессивных технологических и конструкторских решений. Все это обеспечивает увеличение мощности некоторых автомобильных дизелей на 40 - 60 проц., что в основном будет удовлетворять требованиям, предъявляемым к двигателям для бронированных машин.
В настоящее время в ряде зарубежных стран проводятся НИОКР по созданию многоцелевых дизельных двигателей. Из существующих семейств таких двигателей наиболее известным является серия CV <Кондор>, разработанная в начале 80-х годов фирмой <Роллс-Ройс> (Великобритания).
Американская фирма <Камминс>, используя технологию двойного назначения, разработала и подготовила к серийному производству новое семейство многоцелевых дизелей - APVS (Advanced Power V Series), удовлетворяющих военным и гражданским требованиям. Оно состоит из шести-, восьми-, десяти- и 12-цилиндровых V-образных унифицированных четырехтактных дизельных двигателей мощностью от 550 до 1320 кВт (табл. 2 и 3).
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.
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 проц. 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 1997 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 проц. 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 проц. 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.
Форсирование танковых двигателей осуществляется различными системами наддува в сочетании (при необходимости) с охладителями наддувочного 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.
ТАКТИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗАРУБЕЖНЫХ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ВОЕННОГО И ГРАЖДАНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Технические параметрыТанки и боевые бронированные машиныГражданские машины
Средние (45-55 т)Легкие (до 32 т)Автомобили большой грузоподъемностиМощные гусеничные тракторы
Мощность, кВт800-1100300-450220-330220-370
Габаритная мощность, кВт/м3400-600200-260110-200110-125
Удельная масса, кг/кВт1,9-2,22,7-3,43,4-4,84,8-6,1
Удельный расход топлива, г/кВт.ч238-245230-238218-230225-238
Удельный расход масла (по отношению к расходу топлива), проц.1-1,51-1,50,2-0,50,3-0,6
Диаметр цилиндра, мм135-150130-140130-140130-140
Ход поршня, мм140-160130-140130-140130-150
Рабочий обьем, л25-301513- 1715-20
Ресурс до капремонта, ч200020006000 - 800012000-15000
ТАКТИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МНОГОЦЕЛЕВЫХ ДИЗЕЛЕЙ СЕМЕЙСТВА APVS
ДвигательМощность, кВтМасса, кгШирина, мм
В нижней частиВ верхней части
V6550864857978
V8735115910221143
V10920145011871308
V121100-1320172713521473
ТАКТИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗАРУБЕЖНЫХ МНОГОЦЕЛЕВЫХ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Технические параметрыДвигатели фирмы <Камминс>Двигатели фирм MTU и <Детройт дизель>
Многоцелевой APVSВоенного назначения XAV-28Многоцелевой <2000>Военного назначения МТ-883
Число цилиндров (расположение)12(90°)12 (60°)12 (90°)12 (90°)
Система наддуваТК с РГ и ОНВТК и ОНВТК сРГ + ОНВТКсРГиОНВ
Диаметр цилиндра, мм140150130144
Ход поршня, мм121130150140
Мощность, кВт1100-13201080-16501100-14701200-1620
Литровая мощность, кВт/л50-6039-6046-6144-61
Габаритная мощность, кВт/м31010-1213810-1243-915-1140
Масса, кг17271905-1650
Удельная масса, кг/кВт1,56-1,31,77-1,16-1,36-1,02
ТК-турбокомпрессор;
РГ - регулируемая геометрия проточной части турбокомпрессора;
ОНВ - охладитель наддувочного воздуха.
HTTP://ATTEND.TO/COMMI
Hosted by uCoz