Santik1988 Blog Танковый двигатель 5ТДФ

История

В условиях сокращения государственного военного заказа для вооружённых сил Украины в 1990-е годы харьковскими предприятиями военно-промышленного комплекса Украины были разработаны программы модернизации танков Т-54, Т-55, Т-62 и Тип 59. Одним из разработанных вариантов модернизации советских танков стала схема модернизации танка Т-62 до уровня Т-62-5ТДФ, разработанная Харьковским конструкторским бюро машиностроения им. А. А. Морозова и заводом имени Малышева, которая была завершена в 2002 году и предложена иностранным заказчикам.

В середине 2009 года выполнение модернизации танков Т-62 до уровня Т-62-5ТДФ было предложено военно-политическому руководству Египта и после завершения тендера 14 декабря 2009 года министерство военной промышленности Египта заключило контракт с украинской государственной компанией «Укрспецэкспорт» о модернизации 200 танков Т-62 египетской армии, исполнение контракта было возложено на завод имени Малышева. Выполнение контракта началось в июле 2010 года, поставку первой партии модернизированной техники египетской стороне планировалось осуществить в середине 2011 года. Помимо выполнения работ по модернизации танков, контракт предусматривал передачу технологий египетской стороне (реципиентами которых должны были стать танкоремонтный завод «Абу-Заабаль» и завод «Кадер»), однако события начавшейся в 2010 году «арабской весны», а также политический кризис и последовавшая за ним смена правительства в Египте в начале 2011 года сделали выполнение контракта невозможным (одним из обвинений, выдвинутых в отношении египетского президента Х. Мубарака являлось незаконное обогащение семьи и родственников президента на разнице цен закупаемого Египтом вооружения).

3 декабря 2018 года на проходившей в Каире оружейной выставке EDEX-2018 ГК «Укроборонпром» предложил новый вариант ремоторизации танков Т-62 иностранных заказчиков, на которые предложено устанавливать дизельные двигатели 6ТД-2 украинского производства.

Цели двигателя

Естественно, что после такого технического описания 5ТДФ у многих может возникнуть вопрос о том, зачем же создавался данный силовой агрегат, какие цели преследовали его создатели.

Все эти изменения преследовали всего несколько довольно четко сформулированных целей. Во-первых, мотор должен был быть как можно более компактным, во-вторых, он должен быть экономичным. Однако самое главное — это получить достаточную мощность для работы такого средства, как танк

Важность данных требований объясняется следующим. Компактность может значительно облегчить компоновку танка, а значит, его можно будет быстрее собирать на заводе

Экономичность значительно влияет на автономность танка, то есть уменьшает потребность в частой дозаправке. Мощность же для силового агрегата танка важна тем, что она увеличивала такой важный параметр, как маневренность.

Многотопливный оппозитный двигатель 5ТДФ советских танков моделей Т-64, T-72. Характеристики

В этой статье мы рассмотрим довольно интересный двигатель — 5ТДФ, который был разработан по спецзаказу для танков Т-64 и T-72 советской эпохи. Это был на тот момент довольно оптимальным вариантов танкового двигателя, совмещая достаточную мощность и компактность. При частоте вращения коленвала 2.000 об.мин. и с рабочим объёмом 13.6 литров, 5ТДФ выдаёт 700 лошадок, что для того времени более чем впечатляет – более того, это ровно тому, когда, допустим 1,3-1,4литровый мотор малолитражки развивает 70 сил что был отличным показателем 80-90х гг., и неплохим в 2000х, то есть этот мотор не является низкофорсированным! 5ТДФ — оппозитного, о пяти цилиндрах, с десятью поршнями при диаметре 120мм… Наверно вы подумали, как же пятицилиндровый с десятью — это опечатка – ан нет! Действительно это так, но обо всём поподробнее.

Все настоящие оппозитные моторы, как правило, имеют двухтактный цикл работы, и поэтому 5ТДФ не составляет исключение.

Однако для начала, следует объяснить, что такое оппозитный или «плоский» двигатель, самое главное, как это в его пяти цилиндрах могут находиться и работать десять поршней. Этот «оппозит» имеет два коленвала, которые расположены друг напротив друга, к примеру, если вам удалось видеть оппозитные моторы Субару, то представьте себе аналогичный же двигатель.

Теперь о самом интересном — вместо головок цилиндров поставим по коленвалу, а внутрь двигателя на место коленвала вставим пять больших цилиндров, в которых поршня будут двигаться друг другу на встречу, и в миг достижения верхней мёртвой точки, происходит впрыск топлива. Как и полагается, при этом, у двухтактных двигателей, такт сжатия и рабочий ход совершаются за раз, то есть происходят при каждом полным обороте коленвала. Как известно, в четырёх-тактных двигателях это происходит не через один оборот. У каждого коленвала своя индивидуальная «трансмиссия», каждая из которой приводит в действие одну из гусениц. Если весь процесс происходит в течение действия одного оборота коленвала, то тогда встает вопрос каким же образом и когда же успевают происходить процессы впуска и выпуска? Ответ кроется в вентиляции цилиндров 5ТДФ, в которой применяется газовая турбина для отсоса выхлопных газов, и простую систему ракушки турбонаддува (правда, не совсем уж очень простую). У всей этой газораспределительной системы имеется механический привод. Что насчёт скорости вращения турбин, то она жестко и напрямую зависит от количества оборотов мотора (коленвала). Вот так и происходит вентиляция и избавление от выхлопных газов в цилиндрах 5ТДФ: Как и полагается на всех двухтактникам, когда поршни достигают нижнюю мёртвую точку, в цилиндрах этого мотора открывается по три вентиляционных окна с каждой стороны для продувки цилиндра – это такая имитация выпускных клапанов у «четырёхтактника».

А теперь о том, зачем необходимы турбины: • турбина наддува, или турбонаддува – им выполняется обычные «турбофункции», такие как подача чистого воздуха под давлением в цилиндры, которое создается в специально предназначенной части блока цилиндров, и известен под названием продувочный ресивер. • газовой турбиной — высасываются отработавшие газы, создаются вакуум необходимой величины в своём коллекторе, благодаря  чему гарантируется лучшая вентиляция цилиндров. Чтобы более понятно объяснить данный процесс вентиляции цилиндров этого «пятицилиндровика» о десяти поршнях, то можно описать сие действие так – воздух влетает в одну дырку, из другой вылетает.

Тактичность

Передвижение поршня внутри цилиндров двигателя называется рабочим циклом. Цикл состоит из фаз газораспределения, которыми можно определить момент открытия и закрытия клапанов. В четырехтактном транспорте полный цикл проходит после поворота коленчатого вала на 720 градусов, двухтактного — за 360.

Чтобы обеспечить валу постоянное усилие во время рабочего хода в цилиндрах двигателя, колена агрегата расположены под определенным углом относительно друг друга. На величину угла влияет количество цилиндров, типа установки и расположение цилиндров.

Как определить порядок работы цилиндров ДВС в зависимости от тактов.

Рабочий такт
Впуск топлива, воздуха
Сжатие воздушно-топливной смеси
Второй
180-360
Впуск топлива, воздуха
Выпуск

Сжатие воздушно-топливной смеси
Рабочий ход
Третий
360-540
Сжатие воздушно-топливной смеси
Впуск топлива, воздуха
Рабочий ход
Выпуск

Четвертый
540-720
Рабочий ход
Сжатие воздушно-топливной смеси
Выпуск

Впуск топлива, воздуха

Тактичность двигателя

Работа цилиндров двигателя заключается в следующих этапах:

1. Впуск — поршень передвигается в нижнюю мертвую точку, при этом через впускной клапан происходит заполнение камеры сгорания топливовоздушной смесью. Выпускной клапан закрыт.
2. Сжатие — оба клапана закрыты, поршень передвигается в верхнюю мертвую точку, сжимая топливный состав. От сжатия температура в камере значительно возрастает, также увеличивается давление в цилиндре двигателя. Важный параметр, влияющий на экономичность машины — это степень сжатия. Показатель означает соотношение полного наполнения гильз и объем камеры горения. Для автомобилей с большим октановым числом требуется заливать высокооктановое топливо.
3. Рабочий ход — клапана в закрытом положении, происходит воспламенение смеси от свечи. Под действием давление в цилиндре автомотора при сгорании топлива поршень идет в низ, вращая коленвал. Для эффективной производительности необходимо чтобы горючее полностью сгорела до прихода поршня в НМТ. Это обеспечивается установкой угла опережения зажигания. В современных авто регулировка осуществляется встроенным электронным блоком. Старые модели оборудованы механическим регулятором.
4. Выпуск — рабочий ход заканчивается выхлопом отработанных газов из цилиндров двигателя. На этом этапе происходит важный процесс — продувка цилиндров автомотора. Продувка цилиндров двигателя обеспечивается одновременным открытием впускного и выпускного клапанов. После перехода поршня в ВМТ начинается такт впуска.

Другие хитрости конструкции

Хитрости и особенности двигателя 5ТДФ вовсе не заканчивались на том, что было перечислено выше. Была еще одна изюминка, которая скрывалась в турбокомпрессоре. Сама турбина имела достаточно большие размеры и вместе с компрессором располагалась на валу. Кроме этого, у нее была механическая связь с одним из коленчатых валов двигателя. Данное решение считается гениальным. Во-первых, во время разгона танка компрессор несколько подкручивался за счет крутящего момента вала, что исключало такой недостаток, как турбояма. После того как образовывался достаточно мощный поток выхлопных газов и турбина раскручивалась до значительных оборотов, то мощность, которую она набрала, передавалась, наоборот, коленчатому валу. Все это повышало экономичность силового агрегата, а сама турбина называлась силовой.

Сюда же стоит отнести еще одну важную характеристику двигателя 5ТДФ — он был многотопливным. Другими словами, он мог эксплуатироваться и на дизеле, и на бензине, и на авиационном топливе, и на любой смеси этих видов.

Помимо перечисленных больших конструктивных особенностей, общая конструкция устройства насчитывала еще около полусотни небольших хитростей. Сюда можно было отнести и поршни со вставками из жаропрочной стали, и системы смазки с сухим картером, и много чего еще.

Результаты работы

Все старания конструкторов и ученых, которые разрабатывали данную модель двигателя, вовсе не прошли даром, результат работы был достаточно впечатляющим. Рабочий объем агрегата составлял всего 13,6 литра, но в самом форсированном состоянии он обладал мощностью более чем в 1000 л.с. Так как этот мотор эксплуатировался еще в 60-е годы, то данный результат считался выше всяческих похвал. По своей удельной литровой мощности, а также по габаритной мощности это изобретение превосходило любые другие изобретения любой армии в мире в несколько раз. Из-за его компоновки данное устройство довольно часто называли «чемодан».

Выпускается ли сейчас двигатель 5ТДФ? Справедливо будет сказать, что этот силовой агрегат все же не прижился, несмотря на все свои весомые преимущества. Он был достаточно сложен в исполнении, а к тому же был очень дорогим.

Эксплуатация оборудования

Так как какое-то время данный двигатель все же использовался, то есть определенная инструкция по его применению

Здесь достаточно большое внимание отводится материалам, а именно топливу, которое необходимо заливать. Хоть прибор и является многотопливным, основным видом его рабочей жидкости все же стал дизель

Выбор марки основывался на температуре окружающей среды. Так, если температура была не ниже +5 градусов по Цельсию, то использовалась марка дизельного топлива для быстроходных дизелей ДЛ. При показателях от +5 до -30 градусов по Цельсию использовалась другая марка — ДЗ. Если же в разгар зимы температура опускалась ниже отметки в -30 градусов по Цельсию, то использовалось топливо ДА.

Отдельно стоит добавить, что марка топлива ДЗ могла использоваться еще и в том случае, если температура превышала отметку в +50 градусов. Как и в любом другом двигателе, в этом использовалось масло, которое допускалось всего двух типов. Основным считалось М16-ИХП-3, однако если его не было в наличии или отсутствовала возможность его доливки в нужный момент, то его можно было заменять жидкостью МТ-16п. Однако при замене одного вида смазочного вещества на другое приходилось полностью сливать остаток предыдущего с картерной коробки, а только потом заливать новое. Оппозитные двигатели 5ТДФ были уникальными еще и по этим нескольким причинам.

О многотопливности пятерки

Ей обязан он конструкции своего топливного узла.

Допустим, сын спросит вас: «Папа, а какой самый-самый удивительный мотор на свете»? Что вы ему ответите? 1000-сильный агрегат от Bugatti Veyron? Или новый турбодвигатель AMG? Или мотор Volkswagen с двойным наддувом?

В последнее время появилось немало крутых изобретений, и все эти наддувы-впрыски кажутся удивительными… если не знать историю. Ибо самый удивительный мотор, о котором я знаю, был сделан в Советском Союзе и, как вы догадались, не для «Лады», а для танка Т-64. Он назывался 5ТДФ, и вот несколько удивительных фактов.

Он был пятицилиндровым, что само по себе необычно. У него было 10 поршней, десять шатунов и два коленчатых вала. Поршни двигались в цилиндрах в противоположных направлениях: сначала навстречу друг другу, потом обратно, снова навстречу и так далее. Отбор мощности осуществялся с обоих коленчатых валов, чтобы было удобно для танка.

Двигатель работал по двухтактному циклу, и поршни играли роль золотников, открывавших впускные и выпускные окна: то есть никаких клапанов и распредвалов у него не было. Конструкция была гениальной и эффективной – двухтактный цикл обеспечивал максимальную литровую мощность, а прямоточная продувка — высокое качество наполнения цилиндров.

Ко всему прочему 5ТДФ был дизелем с непосредственным впрыском, где топливо подавалось в пространство между поршнями незадолго до момента, когда они достигали максимального сближения. Причем, впрыск осуществлялся четырьмя форсунками по хитрой траектории, чтобы обеспечить мгновенное смесеобразование.

Но и этого мало. Двигатель имел турбокомпрессор с изюминкой — огромных размеров турбина и компрессор размещались на валу и имели механическую связь с одним из коленчатых валов. Гениально — в режиме разгона компрессор подкручивался от коленчатого вала, что исключало турбояму, а когда поток выхлопных газов как следует раскручивал турбину, мощность от нее передавалась на коленчатый вал, повышая экономичность мотора (такая турбина называется силовой).

Ко всему прочему, мотор был многотопливным. То есть, мог работать на дизельном топливе, керосине, авиационном топливе, бензине или любой их смеси.

Плюс к этому в движке были применены еще полсотни необычных решений, вроде составных поршней со вставками из жаропрочной стали и системы смазки с сухим картером — точь в точь как у гоночных автомобилей.

Все ухищрения преследовали две цели — сделать мотор максимально компактным, экономичным и мощным. Для танка важны все три параметра: первый облегчает компоновку, второй улучшает автономность, третий – маневренность.

Результат вышел впечатляющим: при рабочем объеме 13,6 литра в самой форсированной версии мотор развивал более 1000 л.с. Для дизеля 60-х годов это был великолепный результат. По удельной литровой и габаритной мощностям мотор превосходил аналоги других армий в несколько раз. Я видел его вживую, и компоновка действительно поражает воображение — прозвище «Чемодан» ему очень идет. Я бы даже сказал «плотно набитый чемодан».

Он не прижился из-за чрезмерной сложности и дороговизны. На фоне 5ТДФ любой автомобильный мотор — даже от Bugatti Veyron — кажется каким-то донельзя банальным. И чем черт не шутит, техника может сделать виток и снова вернуться к решениям, когда-то использованным на 5ТДФ: двухтактному дизельному циклу, силовым турбинам, многофорсуночному впрыску.

Началось же массовое возвращение к турбомоторам, которые одно время считались слишком сложными для неспортивных автомобилей.

Технические параметры

Стоит сказать, что технические характеристики двигателя 5ТДФ достаточно высокие, а сам по себе он является уже второй модификацией, выпущенной в 1960 году. Первым был 5ТД, выпущенный в 1956 году. Мощность силового агрегата 5ТДФ составляла 700 л.с. Диаметр его цилиндров был равен 120 мм. Ход поршня был равен 2 х 120 мм. Число цилиндров составляло 5, а рабочий объем, как уже говорилось раньше, — 13,6 литра. Частота вращения составляла 2800 об/мин-1. Есть такой параметр, как габаритная мощность, которая у 5ТДФ составляет 895 л.с./м3. Удельная масса силового агрегата составляет 1,47 кг/л.с. Литровая мощность, которая характеризуется, как л.с./л, составляет 52. Это краткое техническое описание двигателя 5ТДФ.