Чем завести танковый двигатель

Чем завести танковый двигатель

Танковое двигателестроение в России
каким оно видится на рубеже 21 века

Вместо предисловия
Становление и последующее развитие отечественного танкового двигателестроения является одной из наиболее ярких и славных страниц истории нашей промышленности. Создание в конце тридцатых годов первого в мире быстроходного мощного танкового дизеля В-2 стало поворотным пунктом в развитии отечественного и мирового танкостроения.
Анализируя опыт военных действий 1939-1945 гг., командующий бронетанковыми силами Германии фельдмаршал Гейнц Гудериан указывал на большую значимость двигателя для боевых характеристик танка, не уступающую значимости танковой пушки. Не хуже Гудериана понимали роль силовой установки и у нас, но, к сожалению, не всегда это понимание находило отражение в конструкции боевых машин.
В ходе совершенствования танкового вооружения и защиты происходило неуклонное возрастание массы боевых машин, что отрицательно сказывалось на их подвижности и требовало увеличения мощности двигателей. В начале шестидесятых разработчики танка нового поколения потребовали от двигателистов резко увеличить мощность силовой установки. В ОКБ завода им. В.Я. Климова усилия были сосредоточены на создании ГТД, а в харьковском КБД завода имени Малышева — на двухтактном дизеле 5ТД. Оба конструкторских коллектива добились успеха, разработав опытные двигатели мощностью до 1100 кВт. В то же время совершенствование двигателей семейства В-2 продвигалось медленно, и даже его современные варианты, предназначенные для основного боевого танка Т-72, имеют мощность от 573 кВт (В-46) до 618 кВт (В-84).
С распадом Советского Союза предприятие, выпускающее современные мощные танковые дизели 6ТД, осталось в так называемом «ближнем зарубежье» (Украина), а освоение производства новых модификаций серийного двигателя ГТД-1250 затормозилось ввиду известных экономических неурядиц. Поэтому в начале 90-х гг. Россия оказалась без современного серийного танкового двигателя, необходимого как для модернизации, так и для создания перспективных образцов танков.
В настоящей статье сделана попытка на основе обобщения отечественного и зарубежного опыта сформулировать основные задачи, стоящие сегодня перед танковым двигателестроением России, и наметить возможные пути их решения. Мы исходим из того, что наша страна не может позволить себе быть слабой в области бронетанковой техники.

Положение дел в отрасли в настоящее время
В последнее время в России резко снижено финансирование НИОКР, связанных с разработкой новых и совершенствованием серийных двигателей специального назначения. Практически остановлены перспективные исследования в области материалов и покрытий, создания и развития научно-технического задела, разработки концепции двигателя 21 века. В результате, еще сохраняя первенство в мировом двигателестроении по массогабаритным показателям и плотности компоновки, отечественные танковые двигатели проигрывают лучшим зарубежным двигателям США, Германии, Великобритании по параметрам, характеризующим рабочий процесс.
В сложившихся условиях была сделана ставка на модернизацию серийных двигателей В-84 с целью довести их мощность до уровня 1000 л.с. и более, что без принципиального изменения конструкции двигателя (компоновочной схемы, размерности цилиндров и пр.) соответствует ее увеличению почти в 2,5 раза по сравнению с исходным уровнем мощности дизеля В-2.
Совместными усилиями Главного автобронетанкового управления (ГАБТУ) Минобороны РФ, КБ, НИИ и предприятий отрасли созданы форсированные модификации двигателя — дизели В-92 и КД-34 мощностью 1000 л.с. Этими двигателями оснащается принятый на вооружение в 1992 г. новый танк Т-90С с заметно улучшенной подвижностью.
Министерство обороны Индии высказалось за покупку 250. 300 российских танков Т-90С, но потребовало подтвердить их работоспособность в климатических условиях своей страны. В качестве испытательного полигона была выбрана пустыня Тар в предгорьях Гималаев. Контрольным испытаниям пробегом протяженностью 2000 км в условиях высокогорной пустыни при температуре окружающего воздуха +50 °С (в ряде случаев она повышалась до +57 °С) были подвергнуты три двигателя В-92. В июле 1999 г. испытания были успешно завершены.
В планах модернизации серийного двигателя ГТД-1250 для модифицированного танка Т-80 предусматривалось применение гидрообъемной передачи во встроенных в редуктор двигателя планетарных рядах. Такой двигатель в конце 80-х гг. прошел все виды испытаний, в том числе ходовые в составе танка. Выявилась возможность многократного снижения числа переключений передач, повышения средней скорости танка на 10. 12 % и снижения путевого расхода топлива на 6. 8 %. Однако в серию модернизированный ГТД пока не запущен.
В ОАО «ЧТЗ» медленно идут работы по созданию опытного двигателя нового ряда размерностью D/S = 15/16. Отсутствие сил и средств существенно тормозит отработку двигателя, особенно в части надежности. Двигатель может морально устареть.
Сложившееся положение дел в российском танковом двигателестроении — это результат воздействия ряда факторов, определивших в свое время объемы выпуска, многотипность, замедленные темпы модернизации, ограниченное использование в народном хозяйстве и редкую смену поколений танковых двигателей. Сложность ситуации станет более ощутимой, если иметь в виду, что за рубежом в рамках национальных и межнациональных программ стран NATO (программы AJM, FMBT, FCS в США, NGP в Германии, RO-2000 в Великобритании и др.) в настоящее время развернуты и интенсивно проводятся крупномасштабные разработки перспективных танковых двигателей IV поколения, предназначенных для бронетанковой техники 2000-х годов. Ожидается, что эти двигатели обеспечат новым перспективным танкам NATO существенное превосходство над боевыми машинами III поколения: по удельной мощности на

40 %, по скорости движения на

20 %, по запасу хода на

30 %.
В случае реализации планируемого США на 2025-2030 гг. технического «скачка» в области бронетанковой техники (программа FCS) отрыв может значительно увеличиться. Эти намерения следует рассматривать как один из самых серьезных вызовов отечественному танковому двигателестроению за последние полвека.
Удерживать свои позиции России пока удается благодаря ранее созданному научно-техническому заделу. Чем скорее он будет востребован и восполнен, тем легче окажется выход из сложившейся ситуации. Возобновление, активизация и повышение эффективности работ в отечественном танковом двигателестроении требует, как показывает отечественный и зарубежный опыт, перехода к новым формам организации проектирования и производства.

Танковые дизельные двигатели

Украина может считаться одной из законодательниц военной моды в разработке и создании танковых дизельных двигателей. Как известно, в современном мировом танковом парке имеются два типа основных боевых танков: танки с дизельным двигателем, или дизельные танки и танки с газотурбинным двигателем (ГТД), или газотурбинные танки. Дизельные танки находятся в танковых парках армий 111 стран мира, а газотурбинные – в танковых парках армий 9 стран мира.

Современные разработки Харьковского конструкторского бюро по двигателестроению (ХКБД) отвечают самым притязательным требованиям и способны преодолеть качественно новый рубеж в создании танковых дизелей. ХКБД создало целый ряд изделий, уже зарекомендовавших себя как в Украине, так и за рубежом. В трехцилиндровом исполнении созданы двигатели мощностью 280, 400, 500 и 600 л.с. для гусеничных и колесных машин легкой категории, таких как бронетранспортеры, боевые машины пехоты и др.

Хорошо известен уникальный по удельным мощностным и массогабаритным показателям двухтактный турбопоршневой двигатель 5ТДФ мощностью 700 л.с., конструкция которого оказала существенное влияние на облик танка Т-64. Благодаря поперечному расположению в танке, двухстороннему отбору мощности, малой высоте, низкой теплоотдаче снижен силуэт и масса танка. Двигатель и моторное отделение с ним – новое направление в мировом двигателестроении. Мощность двигателя доведена до 1000 л.с.

На базе двигателя в пятицилиндровом исполнении созданы двигатели в шестицилиндровом исполнении 6ТД-1 и 6ТД-2 мощностью 1000 и 1200 л.с. для танков Т-80УД и Т-84. По объему и обеспечиваемой удельной мощности моторного отделения данные двигатели превосходят известные аналоги. Оба двигателя обеспечивают высокие характеристики при эксплуатации в условиях пустыни при температурах окружающей среды до 55 градусов выше нуля, поскольку в их конструкцию внедрен ряд усовершенствований в направлении оптимизации их эксплуатации при высоких температурах. Указанные двигатели являются двухтактными многотопливными дизелями с прямоточной продувкой, с горизонтально расположенными цилиндрами и встречно-движущимися поршнями. Двигатели 6ТД-1 и 6ТД-2 могут работать на различных видах топлива, в том числе: дизельное, бензин, керосин, топливо для реактивных двигателей или же их смесь в любой пропорции.

Особенно важным направлением деятельности в разработках ХКБД является создание вспомогательных энергоагрегатов. Для сохранения ресурса основного двигателя, обеспечения объектов электроэнергией на стоянке, подзарядки аккумуляторов батарей разработаны компактные энергоагрегаты мощностью 8 и 10 кВт, устанавливаемые на танки. Как известно, до 50 % общего времени эксплуатации современный танк проводит в стояночном режиме, а это значит, что вспомогательные энергоагрегаты позволяют продлить ресурс основного двигателя в 2 раза и значительно повысить маскировочные возможности танков. Применение вспомогательных силовых установок также позволяет в разы уменьшить шум работающего танка и «пятно» обнаружения в тепловизоре по выхлопным газам.

Кроме разработок дизельных двигателей, конструкторское бюро по двигателестроению предлагает также свои подходы к модернизации бронетехники. В частности, на примере модернизации танка Т-72 реализуется новая идеология, которую кратко можно назвать так: «три в одном». Революционность подхода состоит в замене штатного двигателя и размещении в моторном отсеке основной силовой установки, вспомогательной силовой установки и компрессора кондиционера. Такая идеология модернизации практически не требует изменений в конструкцию Т-72, что радикально уменьшает время для проведения модернизации и, конечно, существенно снижает ее стоимость. Более того, модернизация может быть проведена в полевых условиях. Эта схема модернизации танков Т-72 позволяет решить сразу несколько задач. Во-первых, за счет установки вместо штатного двигателя нового двигателя 5ТДФМА достигается увеличение мощности до 1050 л.с. Во-вторых, за счет меньших размеров основного двигателя появляется возможность разместить в штатном моторном отсеке вспомогательный агрегат. И, в-третьих, установить в моторный отсек еще и компрессор кондиционера. Такая идеология модернизации практически не требует изменений в конструкцию Т-72, что радикально уменьшает время для проведения модернизации и, конечно, существенно снижает ее стоимость. Модернизация может быть проведена в полевых условиях. В итоге танк получает улучшенные качества по маневренности, существенную экономию ресурса и горюче-смазочных материалов, а также повышенную комфортность работы экипажа и надежность функционирования электроники.

Вместе с тем, Казенное предприятие «Харьковское Конструкторское Бюро по Машиностроению им. А.А.Морозова», которое является ведущим украинским предприятием, специализирующимся на создании танков и другой бронированной гусеничной и колесной техники, предлагает еще одну версию модернизации танка Т-72. Реализованная на Т-72АГ модернизация предусматривает замену штатного двигателя мощностью 780/840 л.с. (который не обеспечивает высоких характеристик при работе в жарких условиях) новым двигателем серии 6ТД (с соответствующими системами обеспечения работы двигателя), который был разработан для танков Т-80УД/Оплот. Съем мощности осуществляется с двух сторон коленчатого вала. Центровка и крепление двигателя осуществляется при помощи двух цилиндрических опор (бугелей), соосных валу отбора мощности и расположенных по торцам двигателя, и передней опоры, расположенной на нижней поверхности двигателя. Такой способ крепления двигателя не требует операции регулировки и центровки при установке двигателя в МТО. Компактность двигателя и особенности конструктивной схемы позволяют разместить его поперечно в МТО танка и соосно с бортовыми коробками перемены передач. Это значительно упрощает трансмиссию танка и обеспечивает минимальные размеры МТО – 3,1 м3.

Почему двигатель Т-34 без больших изменений выпускают до сих пор

Двигатель В-2, пожалуй, является самым известным дизельным двигателем. Созданный в конце тридцатых годов его различные модификации до сих пор продолжают нести службу. Конечно, бесспорно, «тридцатьчетверка», самый известный танк Второй мировой войны, вот только двигатель, которым был оснащен этот танк, остался в тени. Этот двигатель оказался настолько удачным, что его модификации выпускаются до сих пор.

Серийное производство двигателя В-2 началось в день начала Второй Мировой войны, 1 сентября 1939 года. Задел, заложенный в этот двигатель, удивляет до сих пор. Этот двигатель на несколько десятилетий опередил свое время.

Как бы это не звучало странно, но изначально этот двигатель разрабатывался для авиации, для советских тяжелых бомбардировщиков. Вот только сделать двигатель, который бы удовлетворил советских авиаконструкторов, не удалось. Для авиации мощностей этого двигателя не хватало, и двигатель не прижился в авиастроении.

Однако этот двигатель пришелся ко двору в танкостроении. В наследство от авиации этот двигатель, в эпоху «чугунного» дизелестроения обзавелся алюминиевым блоком цилиндров, и множество других легкосплавных деталей. Вследствие этого двигатель имел высокую удельную мощность на единицу веса.

Конструкция двигателя было невероятно удачной. Наверное, главное его отличие от суперсовременных двигателей, это то, что в двигателе отсутствует электроника. Впрыск топлива в цилиндры В-2 осуществлялся при помощи двенадцатиплунжерного топливного насоса высокого давления. Сейчас на современных дизельных двигателях подача топлива к форсункам осуществляется при помощи общего аккумулятора высокого давления (так называемая система Common Rail, что переводится как «общая рампа»).

Однако, каждый цилиндр двигателя, как и большинство современных дизелей, имел четыре клапана, а также верхнее расположение распредвала, в то время как у многих дизелей, выпускавшихся в те годы, имелось нижнее расположение распредвала.

В отличие от большинства дизельных двигателей той эпохи, применявших принцип предкамерного или вихрекамерного смесеобразования, в двигателе В-2 применялся прямой впрыск топлива, так же как и на современных дизельных двигателях. Так что двигатель В-2 опередил свое время лет на пять десятков лет, не меньше.

Конечно, на дизели обратили внимание не только советские танкостроители. И первым танком в мире, который обладал дизельным мотором, был японский танк Тип 89, но изначально этот танк выпускался с бензиновым двигателем. В отличие от него, танк Т-34 изначально проектировался под дизельный двигатель В-2. Это позволило максимально использовать все его достоинства.

Всю войну на своих танках немцы использовали бензиновые двигатели. Тому было немало причин: дефицит цветных металлов, нехватка дизельного топлива, львиная доля которого уходила на нужды военно-морского флота.

Рождение В-2 проходило в муках. Заказ на разработку танкового дизельного двигателя был получен в 1931 году, а государственные испытания он прошёл только в 1939 году, и запущен в серийное производство. Хотя, к тому времени он уже прошел «боевое крещение» на танке КВ во время советско-финской войны.

Одним из самых главных достоинств дизельного двигателя является его экономичность. Считается, что дизельный двигатель менее пожароопасен, чем карбюраторный. Но этот выигрыш, по большому счёту, незначителен. Пары дизтоплива легко вспыхивали в топливных баках. Сами танкисты говорили, что безопаснее всего было идти в бой с полными баками.

Запас хода для танка имеет важное значение. И в этом отношении дизель выигрывал. К примеру, запас хода танка Т-34 по шоссе был равен 380 км, а у известного немецкого танка «Тигр» этот показатель был равен 140 км. У другого немецкого танка Т-IV, при мощности двигателя в 300 л. с, запас хода по шоссе был равен 300 км.

Ещё одним немаловажным достоинством дизельного двигателя является его многотопливность. В случае необходимости, танк можно было заправить бензином или авиационным керосином, желательно, конечно с добавлением масла, и можно было продолжать движение.

Конечно, применение этого топлива быстро выводила двигатель из строя, но в случае критической ситуации на такие факторы не обращали внимания. В настоящее время использование двигателей, работающих на тяжёлом топливе, в танкостроение является нормой.

Двигатель В-2, конечно же, использовался не только на танке Т-34, но и на танках семейство КВ, ИС, и самоходно-артиллерийский установках созданных на базе этих танков. Только модификации были разными: В-2-34, В-2ИС, В-2-44. Незначительно менялась и мощность двигателя. Если на Т-34 мощность была равна 500 л. с, то на танках семейства ИС его мощность была доведена до 520 л.с. Уже до начала войны имелось 5 модификации этого двигателя.

Работы по повышению мощности двигателя велись постоянно. Во время войны разрабатывался двигатель В-2СН с турбонаддувом, мощность которого была доведена до 850 л.с. Этот двигатель испытываться на танке ИС-3.

После войны модернизация двигателя продолжалась. К примеру, мотор под индексом В-46, который устанавливался на танке Т-72, развивал мощность 700 л.с, а двигатель В-92 с турбонаддувом для танка т-90, достиг мощности 1000 л.с.

По окончанию войны различные модификации двигателя В-2 стали активно использоваться в народном хозяйстве. Одна из модификаций двигателя была установлена на известный советский трактор, выпускаемый на ЧТЗ — ДЭТ-250.

Для народного хозяйства были разработаны специальные дефорсированные двигатели, выпускавшиеся под индексом «Д». Эти двигатели ставились на буксирные катера, речные трамваи, тепловозы, дрезины, большегрузные автомобили МАЗ, использовались в качестве привода генератора.

Конечно, делались многочисленные попытки в танкостроение заменить двигатели семейства В-2 на другие, более современные. В шестидесятых годах для танков Т-64 и Т-72 был разработан оппозитный двигатель 5ТДФ. Двигатели этого семейства имели хорошие характеристики, были компактны, но чрезвычайно дороги и сложны в производстве и эксплуатации. Поэтому двигатели семейства B-2 так и остались основой советского, а затем российского танкостроения.

Так в чём же секрет этого двигателя? Его конструкция, разработанная в тридцатых годах, несмотря на то, что имеет определенные недостатки, связанные со временем разработки двигателя, когда многие технологии в производстве были недоступны, даже в наше время, практически не претерпела никаких изменений.

Этот двигатель был создан «на вырост». Разработанный более 80 лет назад он и в 21 веке имеет достойные характеристики. Двигатели этого семейства до сих пор выпускаются в Челябинске на ЧТЗ и в Барнауле, на Барнаултрансмаше.

Ремонт узлов и агрегатов двигателей

Двигатель 5ТДФ был разработан специально для советских танков Т-64 и Т-72. На то время это был оптимальный вариант танкового двигателя с достаточной мощностью и компактностью.
При частоте вращения коленвала 2000обмин с рабочим объёмом цилиндров 13.6 литров, 5ТДФ выдавливает 700 лошадок. 5ТДФ — оппозитный, пяти цилиндровый двигатель с десятью поршнями диаметром 120 мм, которым он и обязан таким рабочим объёмом.

Все настоящие оппозитные двигатели как правило двухтактные, поэтому 5ТДФ не исключение. Но для начала думаю стоит обьяснить что такое оппозитный двигатель и как в его пяти цилиндрах работают десять поршней. Оппозитный двигатель имеет два коленвала, расположенные друг на против друга, например если вы видели оппозитные двигатели SUBARU, то представте себе такой же двигатель, но вместо головок цилиндров поставьте по коленвалу, а на место коленвала внутрь двигателя вставьте пять больших

цилиндров, поршня в которых будут двигаться на встречу друг другу и в момент достижения верхней мёртвой точки, будет происходить впрыск топлива. При этом, как и принято у двухтактных моторов, такт сжатия и рабочий ход происходят с каждым полным оборотом коленвала, а не через один, как это происходит в четырёх-тактных двигателях. Каждый коленвал был соединен со свей трансмиссией и приводил в движение одну из гусениц.
Если все происходит за один оборот коленвала, то встает вопрос как же и когда же успевает происходить впуск и выпуск? Ответ прост, для вентиляции цилиндров 5ТДФ использует газовую турбину для отсоса отработавших газов, и простую ракушку турбонаддува (ну не совсем простую конечно). Вся эта газораспределительная система имеет механический привод, и скорость вращения турбин напрямую и жестко зависит от оборотов коленвала.
Вот как происходит вентиляция в цилиндрах 5ТДФ:
Как и на всех двухтактных моторах, в момент достижения поршнями нижней мёртвой точки, в цилиндрах 5ТДФ с каждой стороны открывается по три вентиляционных окошка для продувки цилиндра. А теперь зачем нужны турбины:
• турбина наддува — выполняет свои обычные функции, подаёт чистый воздух в цилиндры под давлением, которое создается в специальной части блока цилиндров и называется продувочный рессивер
• газовая турбина — высасывает отработавшие газы, создавая вакуум в своём коллекторе, что способствует лучшей вентиляции цилиндров. Еще более понятно такой процесс вентиляции цилиндров можно описать так — в одну дырку влетает, из другой вылетает.
Система смазки. Смазка каждой части двигателя происходила автономно от другой, из своего картера, своим маслом и своим же автономным маслонасосом. Система охлаждения была общей, 5ТДФ охлаждался водой, имел общий водяной радиатор.
Многотопливность 5ТДФ. Ей он обязан конструкции своей топливной аппаратуры. Вообще 5ТДФ изначально дизель, и предназначен для работы именно на солярке, но, как известно война суровая штука и не щадит никого и ничего. При разработке этого двигателя были разработаны режимы работы двигателя на альтернативных солярке нефтепродуктах. Так 5ТДФ мог работать на бензине, керосине, смесях бензина керосина и солярки, и даже на реактивном топливе. Для того чтобы перевести двигатель с солярки, допустим на бензин или керосин, нужно было передвинуть специальный рычажок на ТНВД и подкорректировать угол зажигания, и вуаля — танк едет на бензине!
Запуск двигателя производился двумя стартерами, по одному на каждый коленвал мощностью 1.5лс каждый. Питались стартеры от четырех огромных аккумуляторов. Также была возможность пуска двигателя через специальный редуктор сжатым воздухом, который танкисты накачивали каждый вечер в специальные пусковые рессиверы. Также можно было завести двигатель с толкача, если вдруг танк не хотел заводиться, то к нему сбегались все танкисты батальона и начинали толкать… (шутка) брали другой танк, цепляли трос и тащили пока не заведется. Если спросите к чему эта статья на этом сайте, то отвечу: в армии мой отец служил как раз на этих двух танках, сначала Т-64 и потом Т-72.