Động cơ diesel cho xe tăng với piston chuyển động ngược chiều: ưu và nhược điểm
T-72 với động cơ diesel Kharkov
Động cơ diesel 5TD của Liên Xô và nhiều cải tiến sau này - 5TDF, 5TDFM, 5TDFMA và loạt 6TD, thậm chí hiện nay vẫn có hiệu suất vượt trội. Chiếc xe này có hình dáng thấp nhất trong ngành công nghiệp diesel xe tăng thế giới - chỉ 581 mm.
Nhờ đó, công suất riêng của khoang động cơ 5TDF là 265 mã lực / m3. Theo thông số này, mô tô vẫn có ít đối thủ. Những đặc điểm như vậy được cung cấp bởi một sơ đồ động cơ độc đáo - động cơ diesel hai kỳ với các pít-tông chuyển động ngược chiều. Đại đa số xe tăng động cơ diesel, chúng ta thấy bố trí hình chữ V với một trục khuỷu, nhưng động cơ của dòng 5TD có hai trục khuỷu cùng một lúc. Một cặp piston nằm ngang và chuyển động đối với nhau trong một hình trụ. Trên thực tế, điều này cho phép các kỹ sư "tiết kiệm xi lanh".
Vì vậy, một trong những sửa đổi của động cơ Ukraine theo chỉ số 6TD-1, được chế tạo xung quanh sáu xi-lanh, có công suất 1 mã lực. Với. với thể tích làm việc chỉ 000 lít. Để so sánh: động cơ diesel 16,3 xi-lanh V-92S2 của Nga (thực tế là V-2 cưỡng bức) với công suất tương tự có thể tích làm việc hơn 38 lít. Đương nhiên, mức tiêu thụ nhiên liệu cụ thể là không thể chấp nhận được - động cơ của Nga có 212 g / e.hp.h so với 158 g / e.l.s.h của Ukraine.
Cách bố trí khoang động cơ của T-72 với V-46 và 5TDFMA-1. Nguồn: otvaga2004.ru
Không có nghĩa là quảng bá trường phái chế tạo động cơ đã thực sự chết của Ukraine, chúng tôi sẽ tiếp tục phân tích cơ học của động cơ diesel với các piston chuyển động ngược chiều.
Dòng 5TD được chế tạo độc quyền dựa trên các nguyên tắc của chu trình làm việc hai kỳ - để thực hiện điều này, các lỗ được tạo ra trên thành xi lanh để thoát khí và hút khí. Đây được gọi là hiện tượng quét lỗ xylanh thẳng qua khe, về nhiều mặt là nhược điểm chính của động cơ. Nhưng nhiều hơn về điều đó sau đó, nhưng hiện tại, một vài phần thưởng của mạch động cơ được mô tả.
Trong ứng dụng cho xe tăng T-64, động cơ 5TD đã làm cho nó có thể loại bỏ hộp số trung gian (ghi-ta) - mô-men xoắn từ các trục khuỷu được truyền đến các hộp số. Và điều này giúp tiết kiệm khối lượng, khối lượng bên trong và tăng độ tin cậy do loại bỏ một bộ phận phức tạp khỏi thiết kế. Vào năm 2010, các kỹ sư của Nhà máy sửa chữa thiết giáp Kharkov đã tự mình lắp đặt động cơ diesel 72TDFMA-5 đang thử nghiệm vào thời điểm đó trên chiếc T-1. Động cơ được phát triển tại Phòng thiết kế động cơ Kharkov. Hậu duệ xa 1050 mã lực của chiếc 5TD này đã vượt qua chiếc B-46-6 thông thường về sức mạnh 270 lít cùng một lúc. Với. và nhỏ gọn hơn nhiều. Kết quả là, MTO của xe tăng Nizhny Tagil không chỉ bao gồm động cơ Ukraine mà còn có một đơn vị công suất phụ 15 mã lực. Với. Do mức tiêu thụ nhiên liệu đáng kể của các xe tăng ở "chế độ chờ" (V-46 - lên đến 19 kg / h, 5TDF - lên đến 17 kg / h), cũng như nguồn lực không lâu của động cơ diesel của xe tăng chính, Sự hiện diện của một nhà máy điện quy mô nhỏ hoàn toàn không phải là thừa.
Cần nhắc lại rằng không thể đặt thêm động cơ vào MTO của xe tăng Nizhny Tagil. Tốt nhất, điều này được giải quyết bằng cách lắp động cơ diesel trong một vỏ bọc thép trên chắn bùn. Đồng thời, đó là động cơ diesel bổ sung cho phép xe tăng ở trạng thái cảnh báo trong thời gian dài mà không tiêu tốn tài nguyên của động cơ diesel chính. Dấu hiệu nhiệt của một bình ẩn như vậy cũng ít hơn nhiều so với khi động cơ diesel chính đang chạy. Cư dân Kharkiv đã giải quyết rất khéo léo vấn đề khởi động nguội của động cơ diesel chính. Trên thực tế, động cơ diesel phụ trợ cũng đóng vai trò của bộ gia nhiệt khởi động - các động cơ có chung một mạch hệ thống làm mát.
Kharkov hybrid - T-72 với động cơ 5TDFMA-1. Nguồn: otvaga2004.ru
Trong số những ưu điểm cơ bản của động cơ có pít-tông chuyển động ngược chiều, sự truyền nhiệt riêng thấp đến chất làm mát và dầu là nổi bật. Đây là hệ quả của việc thất thoát nhiệt thấp qua thành xi lanh, giúp đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu hiệu quả hơn nhiều.
So với Ural B-46-6, Kharkov 5TDFMA-1 có khả năng truyền nhiệt thấp hơn 30%. Như các kỹ sư lưu ý, điều này có thể xảy ra vì “thiết kế piston đối lập tạo ra diện tích đốt cháy thuận lợi hơn trên tỷ lệ thể tích, tỷ lệ nhiệt riêng tăng lên do điều kiện vận hành gọn gàng hơn có thể thực hiện được bởi chu trình hai kỳ và giảm thời gian đốt cháy có thể đạt được. ở tốc độ tăng áp suất tối đa cố định do mật độ năng lượng của động cơ hai kỳ thấp hơn ”.
Điều đó có nghĩa là gì? Điều này có nghĩa là trong khi duy trì các bộ tản nhiệt tiêu chuẩn của xe tăng T-72, sức mạnh của động cơ 5TDFMA-1 sẽ không giảm tới +55 độ trong không khí bên ngoài. Động cơ Ukraine, theo nguyên lý hoạt động, “nóng” hơn và cho cảm giác tuyệt vời ở nhiệt độ nước làm mát hơn 100 độ. Thật không may, xe tăng trong nước trong điều kiện khắc nghiệt như vậy làm giảm nghiêm trọng công suất động cơ do hệ thống làm mát kém hiệu quả. Người Ukraine đã đạt được hiệu quả này trên một chiếc xe tăng "lai" với hy vọng xuất khẩu sang các nước phía nam. Với mục đích tương tự, máy điều hòa không khí đã được lắp đặt ở chỗ trống trong khoang động cơ của T-72.
5TDFMA-1 cho T-72. Nguồn: ukrmil.blogspot.com
Ở các nước phía Nam, nếu không có hệ thống làm mát hiệu quả cho không gian làm việc của phi hành đoàn, sẽ rất khó khăn cho cả người và thiết bị, đặc biệt, khi được làm nóng đến +55 ° C, máy chụp ảnh nhiệt bắt đầu hỏng.
Theo các nhà thiết kế của Kharkiv, T-72 hybrid với trái tim từ T-64 hóa ra lại là một cỗ máy cực kỳ phù hợp - thời gian tăng tốc đến tốc độ tối đa giảm 15%, tốc độ trung bình tăng 10%, dầu và nhiên liệu. tiêu thụ giảm lần lượt 30% và 10%. Nhưng mọi thứ không đơn giản như vậy.
5TDF ở đâu?
Nếu các động cơ Ukraine với các pít-tông chuyển động ngược chiều tốt như vậy, thì tại sao chúng ta không nhìn thấy chúng dưới lớp vỏ bọc của các thiết bị quân sự và dân sự? Cư dân Kharkiv có thời đã phát triển toàn bộ dòng động cơ diesel hai kỳ có khả năng thay thế động cơ truyền thống trên xe quân đội, bắt đầu với UAZ. Ví dụ, đối với tàu sân bay bọc thép và xe chiến đấu bộ binh, các biến thể của loại 3TD 300 xi-lanh có công suất từ 600 đến 4 mã lực đã được tạo ra. Với. Tuy nhiên, Ukraine đã đưa 4 chiếc Deutz lên các tàu sân bay bọc thép BTR-1E và 450MB4. Cũng đang trong quá trình phát triển là ô tô 1DTNA2 và 90 với công suất 110–XNUMX mã lực. Với.
Trên thực tế, động cơ diesel duy nhất có hai trục khuỷu và piston ngược là 1200TD-6 2 mã lực, được lắp đặt với những thay đổi nhỏ trên T-80UD, T-84 "Oplot" và BREM-84 "Athlete". Nhưng ngay cả động cơ này các kỹ sư Ukraine cũng không thể mang lại khả năng hoạt động bình thường. Theo các nhà nghiên cứu của Đại học Kỹ thuật Quốc gia Kharkov, động cơ vẫn còn những thiếu sót đáng kể.
Thứ nhất, khởi động không đạt yêu cầu ở nhiệt độ thấp - ngay cả việc đốt nóng ngọn lửa tự động và phun dầu định lượng cũng không giúp được gì, điều này còn làm tăng mức tiêu thụ nhiên liệu.
Thứ hai, cư dân Kharkiv lưu ý rằng khởi động điện của 6TD-2 kém tin cậy hơn nhiều so với động cơ không khí của dòng V-46.
Thứ ba, máy lọc không khí kiểu lốc xoáy không quán tính cassette không hoàn toàn đáp ứng được công việc của chúng, đặc biệt là trong điều kiện nhiều bụi. Ban đầu, các nhà thiết kế đã chọn cách giảm lực cản trong đường nạp gây tổn hại đến mức độ lọc không khí. Thực tế là động cơ Kharkov, không giống như động cơ Ural, cần nhiều không khí hơn - khoảng 1,6 kg / s đối với 5TDFA so với 1,2 kg / s đối với B-46. Hậu quả của một tính toán sai kỹ thuật như vậy là sự mài mòn bụi gia tốc của nhóm xi-lanh-pít-tông.
Chúng tôi đã cố gắng gắn thêm một hệ thống làm sạch và cảm biến mài mòn bụi, nhưng điều này không mang lại nhiều hiệu quả. Trên thực tế, các xe tăng của Ukraine yêu cầu một hệ thống làm sạch không khí khổng lồ, điều này thực tế đã loại bỏ tất cả các ưu điểm của động cơ của một sơ đồ như vậy. Việc bố trí MTO cực dày đặc của bể Oplot không cho phép đặt thêm băng lọc, điều này làm cho vấn đề mài mòn bụi thực tế không thể giải quyết được vào lúc này.
Dvigun 6TD-2 cũng vậy. Nguồn: yablor.ru
Theo ý kiến của các kỹ sư Kharkiv, cần bổ sung một vài sai sót trong thiết kế của động cơ có piston chuyển động ngược chiều.
Khi các vòng piston đi qua các cửa nạp và xả, sự mài mòn của thành xi lanh tăng lên - nguyên nhân là do bề mặt chịu lực của vòng bị giảm. Ngoài ra, các nhà thiết kế phải kéo dài chân piston để chứa ít nhất một vòng gạt dầu, vòng này không được đi qua các kênh nạp và xả. Do điều kiện nhiệt độ cao của các piston ở phía ống xả, nó là cần thiết để cung cấp cho việc làm mát bên trong của cụm.
Cho đến thời điểm hiện tại, những vấn đề này vẫn chưa được các nhà thiết kế loại bỏ.
Mặc dù có những ưu điểm rõ ràng của thiết kế động cơ với các piston chuyển động ngược chiều, nhưng hiện tại giải pháp này vẫn còn rất thô sơ. Nhiều khả năng là sự sụp đổ của Liên Xô và sự mất đoàn kết sau đó về tiềm lực kỹ thuật của đất nước đã không cho phép hoàn thiện thiết kế mang tính cách mạng về chế tạo xe tăng.
tin tức