Текст книги "Техника и вооружение 2015 04"

Автор книги: авторов Коллектив

Жанры:

Газеты и журналы

сообщить о нарушении

Текущая страница: 9 (всего у книги 9 страниц)

Другой проблемой являлась приемистость ГТД, поскольку его танковый вариант, в отличие от автомобильного, работал в специфических условиях (пересеченная местность, повышенная запыленность и др.). По мнению СКБ-75 ЧКЗ, танковый ГТД с требуемыми параметрами можно было создать в течение 4-5 ближайших лет.

Предэскизный проект двигателя выполнили в июле 1958 г., но затем до конца октября работу по нему приостановили в связи с доводкой дизеля ДТН-10. Этот проект ГТД в нескольких вариантах рассмотрели на заседании секции №8 НТС ГКСМОТ 29 октября 1958 г. Вопрос об установке такого двигателя в танке «Объект 770» был предварительно согласован с главным конструктором завода П.П. Исаковым.

С докладом на заседании вновь выступил В.Б. Михайлов. ГТД в МТО машины располагался вдоль ее продольной оси, в связи с чем удалось получить некоторые свободные внутренние объемы. Однако при проектировании выяснилось, что требование заказчика в отношении величины удельного расхода топлива оказалось неприемлемым, поэтому завод был вынужден просить о его увеличении до 340 г/кВт ч (250 г/л.с.-ч), что и было принято ГБТУ.

Для того чтобы обеспечить удельный расход топлива 272 г/кВт-ч (200 г/л.с.-ч), пришлось бы применить одновременно регенератор и компрессор в сочетании с высокой температурой, а также агрегаты с высоким КПД. Однако в то время в СССР не имелось достаточно отработанного теплообменника и высоконапорных компрессоров. Поэтому для более полного выявления всех конструктивных и компоновочных преимуществ двигателей с теплообменником и без него в СКБ-75 проработали три варианта ГТД. По рекомендации ЦИАМ и НИЛД (исходя из вопросов экономичности), во всех вариантах заложили начальную температуру газа, равную 1320°К, и предусмотрели охлаждение лопаток за счет продувки воздуха через замки.

Дизель УТД-40.

Поперечный разрез одного из опытных образцов дизеля ДТН-10.

Первый вариант ГТД представлял собой двигатель с вращающимся теплообменником, обеспечивавшим удельный расход топлива 340 г/кВт ч (250 г/л.с.-ч) и мощность в условиях объекта (с учетом сопротивлений на всасывании и на выпуске) 735,3 кВт (1000 л.с.). Степень регенерации теплообменника достигала 85%, КПД компрессора – 0,79.

Двигатель имел осевой центробежный компрессор (при использовании двухступенчатого центробежного компрессора КПД не превысил бы 0,78, а в принятом варианте можно было получить выигрыш 2-3% КПД), вращающийся теплообменник барабанного типа (воздушные и газовые потоки были разделены на три части) и редуктор. От компрессора воздух тремя потоками поступал в теплообменник и по кольцевым трубам направлялся в камеру сгорания, первую ступень турбокомпрессора и вторую ступень свободной турбины, работавшей на редуктор. Поскольку теплообменник занимал 10% от общего объема, то столкнулись с большими трудностями, получив значительное сопротивление по газу (9%) и по воздуху(3%).

Частота вращения выходного вала двигателя, согласованная с танкистами, составляла 3000 мин¹ . Турбокомпрессор имел частоту вращения 18000 мин1 , свободная турбина – 16000 мин^-1 . Степень повышения давления – 5.

Габариты двигателя: длина – 1840 мм, ширина – 960 мм, высота – 920 мм. Габаритная мощность достигала 662 кВт/м3 (900 л.с./м3 ), удельный расход топлива – 351 г/кВт-ч (258 г/л.с.-ч).

Во втором варианте применялся стационарный теплообменник, который обеспечивал степень регенерации 60%. При этом использовали максимально возможный объем теплообменника, не увеличивавший габариты двигателя. КПД компрессора – 0,805.

При компоновке стационарного теплообменника проработали несколько компонентов в виде отдельных узлов. Наиболее компактное и рациональное использование объема получили при расположении теплообменников вокруг камеры сгорания турбины. При этом длина двигателя не увеличилась.

Турбина компрессора имела одну ступень, силовая турбина – две. Степень повышения давления – 6.

Камеру сгорания смоделировали по типу камеры сгорания двигателя НК-4. При этом все потоки воздуха были осесимметричны, скорости воздуха и газа – сравнительно невелики (20-30 м/с), а сопротивления – незначительны. Редуктор выполнили аналогично первому варианту ГТД.

Габариты двигателя: длина – 1700 мм, ширина – 1020 мм, высота – 920 мм. Габаритная мощность составляла 721 кВт/м3 (980 л.с./м3 ), удельный расход топлива – 356 г/кВт-ч (262 г/л.с.-ч).

В третьем варианте предлагался ГТД с высоконапорным компрессором без теплообменника. КПД компрессора составлял 0,79. Давление компрессора приняли равным 1,15 МПа (11,7 кгс/см2 ). Получение такого давления было связано с не меньшими трудностями, чем при использовании регенератора. Кроме того, предварительные расчеты показали, что выполнить однокаскадный компрессор на такое давление достаточно сложно. Поэтому в третьем варианте сделали ставку на двухкаскадный компрессор (первый каскад имел пять осевых ступеней, второй – пять осевых ступеней и одну центробежную).

Осецентробежный двухкаскадный компрессор представлял собой достаточно сложную конструкцию, в которой использовались десять подшипников с высокими частотами вращения. Общий КПД, принятый при расчетах, составлял 0,79. Камеру сгорания выполнили без завихрителей (по типу ЖИ-47 и лаборатории №6 ЦИАМ). Турбина – четырехступенчатая, редуктор – такой же, как в первых двух вариантах ГТД. Одновременно проработали вариант редуктора по схеме ВК-2.

Габариты двигателя: длина – 1900 мм, ширина – 600 мм, высота – 600 мм. Габаритная мощность – 2059 кВт/м3 (2800 л.с./м3 ), удельный расход топлива – 360 г/кВт ч (265 г/л.с.-ч).

Во всех вариантах ГТД предусматривалось использовать простейшую механическую трехступенчатую коробку передач, обеспечивавшую три передачи переднего и одну передачу заднего хода.

В отличие от танка «Объект 278» конструкции ЛКЗ, на ЧТЗ выбрали вариант газотурбинной силовой установки без применения вентилятора, занимавшего достаточно большой объем в МТО. Однако трасса отвода и подвода воздуха к ГТД еще не была окончательно проработана. Эжектирование пыли предусматривалось осуществить путем использования сжатого воздуха, отбираемого от одной из ступеней осевого компрессора под давлением 0,13 МПа (1,3 кгс/см2 ). Такой подход гарантировал получение достаточно простой компоновки силовой установки.

Как и в варианте ЛКЗ, предполагалось использовать обгонные муфты, однако они имели не совсем удачное расположение, поскольку устанавливались не между турбинами, а в местах, обеспечивавших их лучшее охлаждение.

Из всех представленных вариантов ГТД наиболее выгодным был третий. Он обладал наибольшей габаритной мощностью и меньшими размерами при практически одинаковых удельных расходах топлива с другими двумя двигателями. Однако в этом случае довольно сложным представлялось создание высоконапорного компрессора, а также обеспечение охлаждения подшипников и подвода к ним смазки.

С точки зрения габаритов варианты со стационарным и вращающимся теплообменниками получались одинаковыми, но были конструктивно достаточно сложными. Если по стационарным теплообменникам в НИИД имелся небольшой опыт, то по вращающемуся теплообменнику он практически отсутствовал. Кроме того, вращающийся теплообменник обеспечивал менее удачную компоновку газотурбинной установки. На тот момент опытом по теплообменникам барабанного типа ЧТЗ не обладал. Предпочтительнее был второй вариант со стационарным теплообменником, но очень трудоемкая технология изготовления теплообменных поверхностей и надежность при наличии такого большого количества сварки вызывали сомнение в их прочности в условиях тряски.

Танк «Объект 770» во время показа техники в Капустином Яре, 1960 г.

В результате на ЧТЗ пришли к выводу о том, что требование заказчика – обеспечить удельный расход топлива для ГТД 340 г/кВт-ч (250 г/л.с.-ч) – вполне осуществимо. Однако это приводило к конструктивному усложнению двигателей. Любое стремление упростить их конструкцию вело к повышению расхода топлива. Расход топлива, равный 373 г/кВт-ч (274 г/л.с.-ч), можно было обеспечить за счет снижения давления в компрессоре до 0,9 МПа (9 кгс/см2 ) и температуры газа до 1250"К. В этом случае в двигателе вместо десяти подшипников использовались только пять, частота вращения вала турбокомпрессора снижалась с 44000 мин-' до 30000 мин ', а длина двигателя уменьшалась с 1900 мм до 1500 мм.

С целью выбора оптимальных ТТТ на ЧТЗ рассмотрели ряд вариантов более простых ГТД с несколько пониженными параметрами по температуре. Это позволило подтвердить возможность установки ГТД в тяжелом танке наряду с дизелем ДТН-10, однако проведение дальнейших исследований в этом направлении потребовало наличия развитой опытной материальной базы.

Эскизный проект ГТД с теплообменником завод отправил в НИИД, ЦКТИ и ЦИАМ. Выбранное направление получило одобрение. По мнению этих организаций, необходимо было продолжить работы по охлаждающим поверхностям теплообменника, а также по созданию перспективной газовой турбины с лучшим КПД. В дальнейшем опыт проектирования ГТД для тяжелого танка в ОКБ-6 ЧТЗ использовали при разработке ГТД-700 для среднего танка «Объект 775» с управляемым ракетным оружием.

В качестве резервного варианта для танка «Объект 770» на заводе №77 (главный конструктор – Б.Г. Егоров) в Барнауле в мае 1959 г. спроектировали четырехтактный двенадцатицилиндровый дизель УТД-40 (8Д12П1-40) с наддувом от приводного центробежного нагнетателя (ПЦН), который развивал максимальную мощность 735,3 кВт (1000 л.с.) при частоте вращения коленчатого вала 2700– 2800 мин’. ПЦН располагался на переднем торце двигателя. В том же году изготовили два опытных образца двигателя и приступили к их стендовым испытаниям. Однако в связи с прекращением работ по тяжелым танкам дальнейшие исследования по дизелю УТД-40 приостановили и больше их не возобновляли.

В 1959 г. сотрудники НИИД также выполнили расчетно-теоретические работы по форсированному варианту УТД с турбонаддувом мощностью 735-809 кВт (1000-1100 л.с.). Но для этого требовался специальный турбокомпрессор с коэффициентом полезного действия 0,53-0,55 при расходе воздуха 0,6-0,7 кг/с и степени повышения давления 2,6. Одновременно надлежало обеспечить надежную работу дизеля при высокотемпературном режиме охлаждения (125“С) и температуре отработавших газов около 700-750“С[290 При этом допускалось создать на базе УТД типовой ряд танковых двигателей мощностью 220, 243, 294. 478, 735 кВт (300. 330, 400, 580, 650, 1000 л.с.). Они отличались бы между собой лишь числом цилиндров, их расположением, наличием наддува и его величины.].

Первый заводской образец танка «Объект 770» (№5801Н191) собрали на ЧТЗ в конце ноября 1959 г., а в начале декабря провели его стационарные испытания. Но тщательная проверка показала, что система ППО машины не работала. Все же было решено провести контрольный заводской пробег, в ходе которого произошло возгорание машины. После тушения пожара танк отбуксировали на завод, МТО полностью разобрали и продефектовали. Установили, что пожар произошел в результате возгорания топлива, скопившегося в эжекторе из-за случайного включения тумблера системы ТДА. В результате в конструкцию эжектора и в места установки датчиков системы ППО внесли необходимые изменения. После восстановления танка провели два контрольных заводских пробега, при этом трижды из строя вышел привод стартера-генератора.

В конце февраля 1960 г. заводской образец отправили на Чебаркульский полигон для проведения заводских испытаний. Одновременно велась сборка еще двух опытных танков «Объект 770» (№2 и №3). На полигоне произвели стрельбу из танка бронебойными снарядами (38 выстрелов) как с места, так и сходу со скоростью 25-30 км/ч на дальности 1500-1700 м с включенным стабилизатором «Гроза», который показал хорошие результаты. Стрельба из спаренного пулемета велась с места на расстоянии 400 и 100 м до цели.

При движении по пересеченной местности гидропневматическая подвеска обеспечила плавное (без колебаний) движение танка. Максимальная скорость боевой машины массой 55221 кг составляла 39 км/ч.

Испытания продолжались до середины мая 1960 г., а 19 мая машину отправили для показа на НИИБТ полигон. В первый день там провели тренировочные стрельбы при движении танка по трассе. Танк показал себя хорошо. После тренировочных стрельб новую бронетанковую технику представили членам правительства во главе с Н.С. Хрущевым и представителям Генерального штаба Советской Армии и ГБТУ (Маршалы Советского Союза И.С. Конев, К.К. Рокоссовский, В.И. Чуйков, генерал-лейтенант А. В. Радус-Зенькович и другие).

К концу августа 1960 г. на ЧТЗ собрали второй и третий опытные образцы танка «Объект 770» (№5808Н002 и №5808Н001). Эти машины поступили на Чебаркульский полигон для проведения предварительных заводских испытаний, за время которых из их основного оружия осуществили 106 и 31 выстрел соответственно. Прошли проверку стабилизаторы «Гроза» с прицелами-дальномерами ТПД2С и механизмы заряжания. За время испытаний танки преодолели 415 и 304 км соответственно.

Опытные образцы танка «Объект 770» на заводских испытаниях показали лучшие результаты по сравнению с тяжелым танком «Объект 277» конструкции ЛКЗ. Новыми техническими решениями, реализованными в этой машине, стали: цельнолитой корпус, полуавтоматический механизм заряжания пушки, десятицилиндровый четырехтактный дизель с турбонаддувом оригинальной конструкции разработки СКБ-75 ЧТЗ, штурвал механика-водителя (вместо рычагов управления поворотом), двухпоточная ГМТ, опорные катки большого диаметра с внутренней амортизацией, нерегулируемая гидропневматическая подвеска (впервые примененная в отечественном танкостроении на этом танке) и гидравлические механизмы натяжения гусениц.

Танк «Объект 770» (образец №2) на хранении на НИИБТ полигоне. 1970-е гг.

Необходимо отметить, что как и на ленинградской, так и на челябинской машинах впоследствии предполагалось использовать танковый радиолокационный дальномер (ТРЛД), работы по которому развернулись по решению ГКСМОТ, принятому еще 5 ноября 1959 г. Постановление Совета Министров СССР №544-221 по этому вопросу появилось 24 мая 1960 г. (приказ ГКОТ №240 от 4 июня 1960 г.). Для монтажа ТРЛД допускалась необходимая переделка башни машины. Радиолокационный дальномер ТРД-Т (шифр «Тюльпан») должен был быть сопряжен со 130-мм танковой пушкой М-65 и прицелом со стабилизированным в двух плоскостях наводки полем зрения. Основным исполнителем по дальномеру и стабилизатору являлся ЦНИИ-173, по прицелу – завод №393. Начало работ намечалось на январь 1960 г., а представление опытного образца танка с дальномером на полигонно-войсковые испытания – на II квартал 1962 г.

При проведении ОКР по созданию ТРЛД требовалось обратить внимание на более удобное сопряжение оптического прицела с дальномером, обеспечение высокой надежности и однозначности определения дальности до цели, выбранной с помощью оптического прицела, а также на размещение антенной системы без ухудшения броневой защиты танка. Следовало определить возможность и целесообразность сопряжения ТРЛД с приборами ночного видения. Кроме того, ЦНИИ-173 предлагалось провести исследования по селекции движущихся целей, компенсации на экране индикатора собственного перемещения танка, а также автоматизации сопровождения движущихся целей. Одновременно ГОИ им. С.И. Вавилова поручалось провести НИР по совмещению радиолокационного и оптического изображения цели, выбранной для обстрела. Однако эти работы так и не были завершены.

После заводских испытаний на Чебаркульском полигоне опытные образцы танка отправили в Капустин Яр для очередного смотра техники. На основании распоряжения НТК ГБТУ к/680917 от 15 октября 1960 г. работы по танку «Объект 770» и дизелю ДТН-10 (А-100) были прекращены, а три опытных образца машины 2 марта 1961 г. отправили на хранение на НИИБТ полигон в Кубинку.

Продолжение следует