Германия: боевые дизели прошли курс экстремального

Германия: боевые дизели прошли курс экстремального похудения

Танковый дизель – это мощь и капитальность. 700-1300 лошадиных сил и от тонны до двух с половиной – сухого веса. Габариты, как у шкафа. И менять его нужно с помощью приличного крана. А поверите ли, что танковый движок может уместиться на половине письменного стола?

Германская компания MTU Friedrichshafen в сотрудничестве с американской фирмой Detroit Diesel (обе – принадлежат транснациональной корпорации DaimlerChrysler) создали самые компактные и лёгкие в мире дизели, предназначенные для бронетехники.

Точнее, это линейка движков (от рядного 4-цилиндрового до V-образного 12-цилиндрового) под общим индексом "890". К индексу часто добавляют "high power density", что означает высокую плотность мощности.

Конструкторы "утрамбовали" поистине танковую тягу в агрегаты с размерами примерно, как у коробок от мониторов с диагональю 15, 17 и 19 дюймов.

По многим конструктивным решениям эти дизели очень близки, да и детали по большей части общие. Диапазон мощностей – от 400 до 1,5 тысяч лошадиных сил.

Младшие модели предназначены для боевых машин пехоты и бронетранспортёров, средние – для лёгких танков и боевых десантных машин, ну а самые тяжёлые – соответственно...

Весь диапазон моделей MTU 890 рассчитан на бронетехнику весом от 10 до 60 тонн.

При этом все движки рассчитаны как на работу с механической (гидромеханической) трансмиссией, так и с мощным генератором, который питал бы электродвигатели колёс или тяговых звёздочек гусениц.

При этом сами генераторы очень компактны и легки, а на снимках выглядят как неотъемлемая "родная" деталь движков.

Генераторы для электротрансмиссий создавались специально под эту серию.

Интересно, что и саму линейку "890" проектировали не на основе каких-либо коммерческих дизелей, которые обе компании производят для грузовиков и тягачей, а практически с нуля, специально для военного применения.

Весной 2004 года рядную "четвёрку" и вариант V6 демонстрировали на американском полигоне Форт Лодердейл (Fort Lauderdale) во Флориде.

Эти моторы – кандидаты на "оккупацию" моторного отсека будущего американского лёгкого танка Future Combat Systems (вес 20 тонн), проектирование которого сейчас идёт полным ходом.

А вот германская перспективная БМП Puma (вес 30 тонн), первый образец которой должен "родиться" в декабре 2005 года, уже точно будет оснащаться 890-м движком (в варианте с 10 цилиндрами, с мощностью около 1100 лошадиных сил).

Конструкторы оборонной отрасли обеих стран в восторге – новые движки так малы, что позволяют втискивать себя в весьма тесные моторные отсеки, да и экономию веса можно "потратить" с пользой, нарастив броню.

Собственно, какие же параметры вызвали такой восторг? Вот два примера.

Рядная "четвёрка": рабочий объём 4,44 литра, мощность 560 лошадиных сил, крутящий момент 922 ньютон-метра, длина 125 сантиметров, высота – 79, а ширина всего 45 сантиметров.

V-образный 6-цилиндровый мотор: 6 литров, 750 лошадиных сил, 1235 ньютон-метров. И всё это при существенно повышенных, по меркам танковых дизелей, оборотах – 4250 в минуту.

Так что эту немалую тягу можно "конвертировать" трансмиссией в тягу просто чудовищную – на медленно вращающихся-то гусеницах.

Размеры этого движка и вовсе загляденье – длина 76, высота 59, а ширина 70 сантиметров! Сухой вес "шестёрки" всего 520 килограммов.

Добиться таких параметров удалось благодаря нескольким приёмам.

Многие узлы, которые обычно "навешивают" с внешней стороны двигателя – различные насосы и фильтры – здесь втиснуты в пределы корпуса.

Впрыск солярки здесь – так называемого типа common rail – с общей для ряда цилиндров топливной рампой. Он развивает очень высокое давление – 1800 атмосфер. Это даёт хорошую полноту сгорания, высокую отдачу и экологию улучшает. Представьте, это тоже заботит западных конструкторов танков.

Турбокомпрессор высокого давления (4,5 атмосферы) с переменной, подстраивающейся под режим работы, геометрией.

Система охлаждения разделена на два отдельных контура.

Один остужает сами цилиндры, а также осуществляет первоначальное охлаждение сжатого в турбине воздуха, другой – окончательно охлаждает воздух, а также "следит" за температурным режимом генератора и системы смазки.

Такое усложнение привело к подъёму допустимой рабочей температуры движка до 130 градусов Цельсия и, соответственно, к сокращению размеров радиаторов охлаждения. Для конструкторов танков тоже полезный "бонус", позволяющий лучше "вписать" агрегаты в машину.

Масляный поддон у движка сделан максимально компактным. Дело в том, что здесь не плещется много литров масла, как обычно бывает у других дизелей.

Стекающее с внутренних деталей мотора, оно сразу откачивается специальным насосом в отдельную ёмкость, из которой уже снова запускается в кругооборот.

Инженеры двух компаний говорят, что соотношение между габаритами, массой и мощностью у этих движков примерно на треть лучше, чем у самых современных аналогов, включая, дорогие и технически "продвинутые" гражданские модели.

Стоит позавидовать военным. И помечтать: когда же решения, опробованные на этой серии, подвергнутся мирной конверсии.

News.Battery.Ru - Аккумулятор Новостей, 11:23 19.05.2004
Источник: Мembrana

=MI=с подбитым крылом, 20.05.2004 06:51:11 :

Стоит позавидовать военным. И помечтать: когда же решения, опробованные на этой серии, подвергнутся мирной конверсии.

 

Извините за оффтопик, но сегодня малость покатался на дизельном джипе. и понял - следущая моя машина будет только дизельной. Дизель - рулит!

Передутые моторы, жить будут немного, и не надо про немецкий гений говорить, движки с такой литровой применяются на гоночных грузовиках кольцевых, хватает на пару гонок

Утка, ИМХО. Даже с учетом невысоких требований к ресурсу, компактный дизель о 125лс/л будет слишком дорог даже для американских военных.

McOtin, 20.05.2004 09:31:16 :

Утка, ИМХО. Даже с учетом невысоких требований к ресурсу, компактный дизель о 125лс/л будет слишком дорог даже для американских военных.

 

- уж наверное в Даймлере обдумали экономический аспект со всех сторон, вплоть до обратной унификации.

А вот как у них с потреблением, неизвестно?

Об электротрансмиссии. В прошлом году в АвтоРевю была публикация об электрической Ниве (кажется). Электродвигатель весом 28 кг и размером с обувную коробку развивал что-то около 100 лошадей. Грубая экстраполяция до потребных танку примерно 1200л/с дает вес двигателя около 500кг и генератор такого-же (практически) веса. В сумме - получается компактнее и легче механической! Да и КПД, наверное, повыше будет.
Есть о чем задуматься.

Электротрансмиссия (ЭТ) имхо, позволит продлить срок службы двигателя за счет компенсации пиковых нагрузок из батареи ультраконденсаторов. Не нужен стартер -будет стартер-генератор. да и управление куда как полегче.

Вот только что с ним будет после ЭМИ-бомбы?

=MI=с подбитым крылом
Поражение этой "батареи ультраконденсаторов" ИМХО даже страшнее поражения боекомпекта... А если еще вспомнить об уязвимости и КПД устройств управления и выделяемом в них тепле, энтузиазма становится как-то меньше...

hsm
Грубая экстраполяция до потребных танку примерно
Ну, во-первых, 1200л/с надо не на каждую гусеницу, во-вторых, между 100 лс и 1000л/с есть большая разница, требующая качественных изменений в конструкции.

- уж наверное в Даймлере обдумали экономический аспект со всех сторон, вплоть до обратной унификации.
Ну, вообще-то речь идет всего-навсего о проекте, и далеко не факт, что движки уже прошли комплекс испытаний и пойдут в серию.
Сходил на сайт производителя 404 Not Found - очень удивило совпадение оборотов МКМ и максимальной мощности 4250об/мин. Очень было бы интересно на внешние моментную и мощностные хар-ки посмотреть...

=MI=с подбитым крылом, 20.05.2004 10:52:02 :

Вот только что с ним будет после ЭМИ-бомбы?

 

Как и любая грамотно разработанная военная техника ЭМИ бомбу они не заметят.

McOtin, 20.05.2004 11:12:30 :

hsm
Грубая экстраполяция до потребных танку примерно
Ну, во-первых, 1200л/с надо не на каждую гусеницу, во-вторых, между 100 лс и 1000л/с есть большая разница, требующая качественных изменений в конструкции.

 

??
Я ж сказал ГРУБАЯ экстраполяция.
1200 это суммарная мощность! Двигателей, наверное, лучше ставить два , в нашем стиле (соединенных ГОП, как БКП на Т-80).

А надежность, защищенность, КПД такой системы должны быть выше чем у любой другой трансмиссии.

hsm
А надежность, защищенность, КПД такой системы должны быть выше чем у любой другой трансмиссии.
С чего бы? Даже при КПД 95% "сдуть" с устройства управления придется 50кВт при температурах кристаллов силовых ключей не более 150С. Да и от ЭМИ/радиации защитить без увеличения габаритов... Задачи весьма нетривиальные.

McOtin, 20.05.2004 11:33:32 :

hsm
А надежность, защищенность, КПД такой системы должны быть выше чем у любой другой трансмиссии.
С чего бы? Даже при КПД 95% "сдуть" с устройства управления придется 50кВт при температурах кристаллов силовых ключей не более 150С. Да и от ЭМИ/радиации защитить без увеличения габаритов... Задачи весьма нетривиальные.

 

Ну а каков КПД имеющихся БКП? Неужели выше?
Надежность - просто меньше движущихся деталей, осей, подшипников и пр. и пр.

Силовые ключи - используются в космосе.
Вообще-то проблемы радиации, ЭМИ решены в военной электронике на ее заре. (Габариты здесь не причем, если только Вы не о габаритах охранных областей на кристалле. Но тут, я думаю, плюс - минус несколько микрон особой роли, для танка, не сыграют) С этой стороны - проблем нет.

Metanol, 20.05.2004 08:32:43 :

Передутые моторы, жить будут немного, и не надо про немецкий гений говорить, движки с такой литровой применяются на гоночных грузовиках кольцевых, хватает на пару гонок

 

Моторы 890 серии с электротрансмиссией уже применяются на железной дороге в новых межрегиональных поездах. В том году я на таком в Пенемюнде ездил. Кроме того, что они высокоресурсные (а на ж/д других не бывает) и компактные (в вагоне с двигателем ещё и пассажиры едут) они ещё о малошумные (шумят, по ощущению, не сильнее автомобильного).

bundesbürger
Наддутые дизеля на железной дороге? Да еще и о 125лс/л? Даже не смешно.

hsm
Ну а каков КПД имеющихся БКП?
По танковым - не знаю, КПД автомобильной трансмиссии порядка 94-96%Можешь сам прикинуть, КПД прямой косозубой пары и ШРУСа ~99%, конической пары ~98%. В электротрансмиссии КПД будет произведением такового для генератора, электродвигателя(у лучших образцов 98-99%) и устройства управления. В целом, думаю, 90% максимум.

Повышение надежности заменой движущихся частей на хрупкую электронику и протяженную электропроводку не всегда срабатывает, особенно в бронетехнике. Силовая электрика в мегаватт - это очень серьезно.

Насчет проблем радиации и ЭМИ - уж не использованием в критичных узлах электровакуумных приборов и утолщением корпусов они решаются?

Силовые ключи - используются в космосе.
Несравнимые области техники. В космосе стерильно, ни пыли, ни вибрации, ни агрессивной среды - тепличные условия. От излучения экранами закрылся - и работай на здоровье.
В детстве мне отец притащил пучки проводов со спускаемого аппарата - изоляция полиэтиленовая!!! Под капотом автомобиля или в танке такие и месяца не проживут.

McOtin, 20.05.2004 12:22:23 :

bundesbürger
Наддутые дизеля на железной дороге? Да еще и о 125лс/л? Даже не смешно.

 

Вообще-то движки этой серии имеют мощность далеко за 2000 л/с. Если Вас интересуют конкретности, то ищите их на Deusche Bahn. de (com)-
Но я могу верить своим глазам, читая табличку с обозначениями на моторном отсеке. Указан тип двигателя, тип электродвигателя, заправочные ёмкости и предупреждения.

McOtin, 20.05.2004 12:22:23 :

По танковым - не знаю, КПД автомобильной трансмиссии порядка 94-96%Можешь сам прикинуть, КПД прямой косозубой пары и ШРУСа ~99%, конической пары ~98%. В электротрансмиссии КПД будет произведением такового для генератора, электродвигателя(у лучших образцов 98-99%) и устройства управления. В целом, думаю, 90% максимум.

Повышение надежности заменой движущихся частей на хрупкую электронику и протяженную электропроводку не всегда срабатывает, особенно в бронетехнике. Силовая электрика в мегаватт - это очень серьезно.

Насчет проблем радиации и ЭМИ - уж не использованием в критичных узлах электровакуумных приборов и утолщением корпусов они решаются?

Силовые ключи - используются в космосе.
Несравнимые области техники. В космосе стерильно, ни пыли, ни вибрации, ни агрессивной среды - тепличные условия. От излучения экранами закрылся - и работай на здоровье.
В детстве мне отец притащил пучки проводов со спускаемого аппарата - изоляция полиэтиленовая!!! Под капотом автомобиля или в танке такие и месяца не проживут.

 

Так в механике КПД также перемножать надо. Вобщем примерно тоже и выйдет.

Да стоит уже давно на бронетехнике электроника (пусть и не силовая). Все проблемы - давно решены.

Нет, не толщиной корпуса и не экранами решается проблема защиты от радиации. А как я уже упоминал - соответствующими структурами в микросхеме.

Ну уж до абсурда не надо. Десятилетиями живет электроника (включая провода) в автомобилях, в условиях Москвы - соль, вода, температуры.

bundesbürger
Знаешь ли, "пятая модель" есть и у ТАЗа, и у БМВ...
Ты уверен, что это 890 серия того же производителя? Нет никакого смысла ставить на ж/д технику(да еще и с электротрансмиссией) наддутые дизеля. Путаешь ты чего-то.
2000 лс - не так и много с движка в целом, меня смущают 125лс с литра рабочего объема, что недостижимо пока даже для легковых автомобильных дизелей(да и у бензиновых большая редкость)

hsm
Да стоит уже давно на бронетехнике электроника (пусть и не силовая). Все проблемы - давно решены.
Ну это все равно, что заявить, будто можно легко на БМП 300мм высокобаллистическую пушку поставить - 30мм ведь стоит, и все проблемы давно решены.

Десятилетиями живет электроника (включая провода) в автомобилях,
Силовая электрика в мегаватт принципиально отличается от автомобильной, где самая мощная нагрузка - киловатный стартер. С тысячей вольт х тысячу ампер шутки плохи.

в условиях Москвы - соль, вода, температуры.
А также кумулятивные струи, осколки, вибрация от выстрелов собственной пушки, проблемы с охлаждением устройств управления огромной мощности в малом объеме...

McOtin, 20.05.2004 13:29:20 :

...
в условиях Москвы - соль, вода, температуры.
А также кумулятивные струи, осколки, вибрация от выстрелов собственной пушки, проблемы с охлаждением устройств управления огромной мощности в малом объеме...

 

Что касается охлаждения - по сравнению с проблемой охлаждения собственно дизеля все остальное не достойно упоминания.

В конце-то концов! Применялась электротрансмиссия 60 лет назад. Главным недостатком было использование дефицитной меди. Сдается мне с тех пор некоторый прогресс имел место быть, или может быть нет ?

А вот о кумулятивных струях - и как же современные трансмиссии им противостоят? Неужели лучше чем гипотетическая электрическая? Как-то не вериться, знаетели.

hsm
по сравнению с проблемой охлаждения собственно дизеля все остальное не достойно упоминания
Уверен? По отзывам моих знакомых владельцев дизельных машин прогрев на холостом ходу гораздо медленнее, чем у бензиновых, да и на ходу греется существенно дольше.

Применялась электротрансмиссия 60 лет назад.
И сегодня применяется, в карьерных самосвалах, в ж/д и водной технике, т.е. там, где масса и габариты особой роли не играют, а передаваемые мощности велики и компоновка требует сильно разнести в пространстве двигатель и движитель.

как же современные трансмиссии им противостоят
Прямому попаданию, скоре всего, не противостоят, но вот брызги металла и скачки температуры переносят гораздо легче (особенно в сравнении с проводами).

McOtin
Я имел в виду - охлаждение двигателя (не важно какого) проблема более серьезная чем охлждение любого элемента трансмиссии.

60 лет назад электротрансмиссия применялась на весьма своеобразном образце техники. С очень суровыми требованиями по компоновке и, особенно, стойкости к вибрациям, ударам, температуре и повреждениям. Назывался "Фердинанд", он же "Элефант". Хлебнул по полной программе от всех типов имеющихся средств ПТО и всех калибров. После почти двух лет боев в живых осталась половина! Много еще образцов в танкостроении с такой живучестью?

McOtinу
Добрый день, Владимир!

Хочу напомнить вам, что электрические передаточные системы (гибкие шины в изолирующей оплетке) абсолютно нечувствительны к своему пространственному расположению, что, помимо свободы компоновки передачи (мало что свободно проложить можно, так еще и продублировать - следать по две шины накаждый борт, или вовсе, индивидуальные мотор-колеса ), позволяет им наплевательски относиться, к например, небольшим деформациям корпуса от попадания ОФ снарядов (механику при нарушении геометрии расколбасит - мама не горюй).

hsm
Ну дык немцы традиционно движок ставили сзади, а трансмиссию впереди, по сравнению с протягиванием кардана, вращающегося с частотой движка, через весь корпус, фердинандовская компоновка была, безусловно, весьма продвинутой. Наши танки, с движком и трансмиссией чуть ли не в одном блоке прекрасно обходились(и обходятся) обычной механикой. Управление коробкой и движком бы только на электрику перевести - и будет счастье.

Живучесть их определялась ИМХО тактикой применения - с больших дистанций из-за спин своих танков.

Stranger_NN
Добрый-добрый, Илья,
удивлен, что так поздно подключился

механику при нарушении геометрии расколбасит - мама не горюй)
Если коробку соединять с движком/механизмами поворота через муфты, то можно ее и не фиксировать жестко к корпусу, поставить на упругие подушки и пусть себе вокруг все колбасится.

Другими словами McOtin, электротрансмиссия доказала свое право на существование в бою. Что собственно и требовалось.

McOtin, дык дела...

Через какие муфты можно при приемлемом уровне надежности компенсировать пару градусов перекоса, плюс смещение по оси, плюс боковой сдвиг? Я не знаю таких муфт. А вот провод, с достаточно низкой частотой - можно свободно вязать сколь угодно тугими узлами без малейших проблем.

Да и сделать танк с передним моторно-генераторным отделением и задним ведущим колесом (для понижения вероятности поражения тяговых двигателей и ведущих колес) - можно запросто. А вот с механической трансмиссией - никак (немцы делали наоборот, но выстота машины растет сразу, да и донный люк уже никак не получается).

hsm
электротрансмиссия доказала свое право на существование в бою.
Ну дык и конная тяга доказала - махнем танки на тачанки?
Вопрос целесообразности - никаких принципиальных преимуществ(за исключением продвигаемой стренджером "полноприводности") электротрансмиссия на танке не дает, но сложнее, дороже и требовательнее к квалификации обслуги.

Stranger_NN
Через какие муфты можно
ШРУС?

Провод на мегават мощности узлами вязать сложно - или толща изоляции(при большом напряжении), или толща меди(при большом токе) не позволят.

Смысла в переднемоторном заднеприводном танке особого не вижу - при поражении направляющего(переднего) колеса подвижность все равно теряется, а плюсов у "соседства" движка и трансмиссии много.