СИЛОВАЯ УСТАНОВКА

В. К. БОРЗОВ, А. П. КОНДРАТЬЕВ, А. И. ФЕРШТУДТ

Вопросы оборонной промышленности. Серия XX. Выпуск 67. 1976 г.

Силовая установка американского танка M60А1 представляет собой единый блок, состоящий из двигателя AVDS–1790–2АС обслуживающих его систем и гидромеханической трансмиссии (ГМТ). Силовой блок размещается в моторно-трансмиссион­ном отделении (МТО) в кормовой части танка, причем двигатель располагается вдоль продольной оси танка. Двигатель AVDS–1790–2АС разработан американской фирмой «Континентал» и представляет собой четырехтактный 12-цилиндровый дизель воздушно­го охлаждения с непосредственным впрыском топлива, с турбонаддувом. Расположение цилиндров V-образное с утлом развала 90°.

Центровка двигателя с ГМТ осуществляется по установочным штифтам, ведомый вал коробки с коленчатым валом двигателя центруется аналогично.

Основные характеристики двигателя AVDS -1790-2АС

(Экспериментальные данные)

Результаты стендовых испытаний* показали, что дизель AVDS -1790-2АС раз­вивает мощность 750 л. с. на американском дизельном топливе при температуре окружающего воздуха 29,4°С. При работе на стандартном отечественном топливе мощность двигателя снижается на 17-18 л. с. В объектовых условиях (разрежение на всасыва­нии 11000 Н/м2, противодавление на выпуске 1500 Н/м²) двигатель развивает мощ­ность 600-605 л. с. при эффективном удельном расходе топлива 235-237 г/(л. с. · ч).

Коэффициент приспособляемости по крутящему моменту К_об = 1,16, а по оборотам – К_ов=1,37. Двигатель не является многотопливным, хотя и может кратковременно ра­ботать на легких топливах с существенным снижением мощности. Необходимо отметить малый расход (угар) масла, составляющий 0,7-1,2 г/(л. с. · ч), что свидетельствует об оптимальных зазорах в цилиндро-поршневой группе и высокой культуре производст­ва.

Двигатель имеет раздельные цилиндры, каждый из которых представляет моноблочное соединение с головкой.

В развале блоков цилиндров размещены приводы двух вентиляторов системы ох­лаждения, топливный насос высокого давления, механизмы привода вспомогательных агрегатов, а также выпускные коллекторы. С наружных сторон развала цилиндров рас­положено по два масляных радиатора систем смазки двигателя и трансмиссии. Со сто­роны трансмиссии на уровне радиаторов к двигателю крепятся два турбокомпрессора (ТКР), работающие в импульсном режиме.

Охлаждение турбокомпрессора – масляно-воздушное. Проточную часть центробеж­ного компрессора составляют рабочее колесо открытого типа, клиновой лопаточный диф­фузор, газосборник. Проточная часть турбины содержит рабочее колесо открытого типа, профилированную улитку и сварной сопловой аппарат. После компрессор» воздух попа­дает в центральную емкость впускного коллектор» и далее по индивидуальным патруб­кам к цилиндрам. Всасывающий коллектор такого типа имеет большие габариты, чем коллектор двигателя типа В-2, но обеспечивает лучшую равномерность наполнения ци­линдров.

Для режимов максимальных мощности и крутящего момента теплоотдача двига­теля составляет соответственно в масло 60-62 тыс. и 45-47 тыс. ккал/ч; в охлаждающий воздух – 320-325 тыс. и 224-229 тыс. ккал/ч.

В целом компоновочная схема дизеля AVDS-1790-2АС является типичной для V - образных двигателей.

Система смазки – с сухим картером, двухконтурная. Основной контур предназна­чен для подачи масла к узлам трения, а вспомогательный - для охлаждения поршней.

* Стендовые испытания приводились на предприятии  при участии В. А. Глазкова, С. Л. Коломийца, В. А. Великоредчанина и др.

Все агрегаты и узлы системы конструктивно объединены с двигателем. Маслобак за­меняет специальный резервуар, выполненный в поддоне двигателя. Заправочная емкость системы 49,4 л, а полная емкость – 68,4 л. Применяются масла SAE-50, SAE-30 и SAE-10 в зависимости от температуры окружающей среды. Заправка масла и конт­роль уровня масла производится через две горловины. Масло может быть слито из от­деления нагнетающей секции через сливную пробку. Основной контур питается маслом от нагнетающей секции маслонасоса, который забирает масло из постоянно заполненно­го резервуара. Масло в этот резервуар подается из крайних секций двумя откачиваю­щими насосами. Такая конструкция позволяет обеспечить бесперебойную подачу масла на кренах и дифферентах до 30°.

Из нагнетающей секции масло через два радиатора и фильтр грубой очистки поступает к местам смазки. Часть масла после фильтра грубой очистки проходит фильтр тонкой очистки и поступает к топливному насосу и турбокомпрессорам.

Нагнетающий маслонасос обеспечивает производительность 189 л/мин (масло SAE-50, температура масла 82,5°С). Давление в системе поддерживается специаль­ным регулятором в пределах 2,8-4,9 кгс/см².

Масляные радиаторы – трубчато-ленточные, паяные, из алюминия. Каждый из них имеет термостатический и перепускной клапаны. Термостатический клапан перепускает масло мимо радиатора, если его температура ниже 65°С. Перепускные клапаны предо­храняют радиаторы от повышенного давления. Фильтры грубой и тонкой очистки смон­тированы в одном корпусе, имеют удобный доступ и снабжены предохранительными кла­панами. Фильтрующий элемент фильтра грубой очистки – проволочная сетка с ячейкой 80 мкм, а фильтр тонкой очистки - бумажный, с зазором 25 мкм.

Во вспомогательный контур масло подается специальным маслонасосом произво­дительностью 174 л/мин. Из заднего сливного резервуара масло поступает к специаль­ным форсункам, установленным в нижней части каждого цилиндра. К поршням масло по­дается непрерывной струей. Контур оснащен термостатическим клапаном, отрегулиро­ванным на температуру 63°С; каких-либо фильтров и радиаторов контур не имеет. Уст­ройств для предпускового разогрева масла не предусмотрено.

Конструктивное объединение основных агрегатов (маслобака, фильтров, маслопроводов, клапанов) системы смазки с остовом двигателя и размещение радиаторов на двигателе обеспечивают компактность, надежность и удобство обслуживания, а наличие термостатов позволяет поддерживать температуру масла в оптимальном диапазоне, что улучшает общие характеристики системы.

Топливная система танка отличается простотой схемы, размещением всего топ­лива внутри забронированного объема МТО в двух топливных баках, суммарная емкость которых 1450 л.

Топливные баки размещаются в МТО справа и слева от двигателя. Баки алюми­ниевые, без внутреннегр покрытия. Сложная конфигурация баков позволяет лучше ис­пользовать отводимый объем и использовать бак в качестве направляющего аппарата системы охлаждения. Установка баков на мягких резиновых амортизаторах и возможность регулировки передних опор уменьшает возможность их деформации при монтаже и при пе­рекосах корпуса. Заправка баков производится через заливную горловину правого бака.

В заправочной горловине имеется сетчатый фильтр. Большие размеры заливной горло­вины (Ø 110 мм) и соединительной трубы между баками обеспечивают высокую ско­рость заправки. В левом баке находится запасная горловина. Заправочный насос отсут­ствует. Слив топлива может производиться через специальные люки в днище. Для уда­ления отстоя каждый бак снабжен быстродействующим устройством. Уровень топлива замеряется двумя поплавковыми датчиками автомобильного типа. Внутри топливных баков смонтированы затопленные центробежные насосы фирмы «Токчейм» с магнитным приводом от электродвигателя производительностью 1000 л/ч, с максимально раз­виваемым давлением – 0,47 кгс/см². В правом баке насос установлен в передней ча­сти, а в левом – в задней части бака. Топливо от насосов поступает к трехходовому клапану, который исключает перекачку топлива из бака в бак и слив его из агрегатов двигателя в баки на стоянке. Для фильтрации топлива имеются фильтр грубой очистки, фильтр тонкой очистки и фильтрующие элементы насосов высокого давления. Фильтр грубой очистки – односекционный, с фильтрующей поверхностью 2,2·10^-2м². Емкость стакана 1,270 л, из которых 0,7 л служат отстойником и соединяются с краном сли­ва. Фильтр тонкой очистки – двухступенчатый. Первая ступень состоит из двух кар­тонных фильтрующих элементов, вторая ступень - из одного картонного пакета.

Топливоподкачивающий насос – шестеренчатого типа с внутренним зацеплением. Производительность насоса – 755 л/ч. Перепускной шариковый клапан отрегулирован на перепад давления 1,76 кгс/см². Привод насоса осуществляется от: коленчатого ва­ла двигателя.

Топливный насос высокого давления - двухсекционный, распределительного ти­па, с плунжерами диаметром 12 мм и ходом 6 мм, изготовляется фирмой «Америкен Бош». Он укомплектован механическим регулятором прямого действия и электрическим устройством аварийной остановки двигателя. В подводящей магистрали насоса установ­лен картонный фильтрующий элемент. На выходе из отводящей магистрали имеются два клапана: первый пропускает топливо из насоса при достижении в нем определенно­го давления, а второй препятствует обратному течению топлива или воздуха.

Форсунки закрытого типа имеют удлиненный распылитель с игольчатым клапаном и восемью отверстиями диаметром 0,3 мм. Давление начала впрыска 208 кгс/см². Кроме того, в топливной системе танка и двигателя предусмотрен подвод топлива к факельному подогревателю впускного воздуха и обогревателю для экипажа.

Все топливные фильтры, подкачивающий насос и агрегаты факельного подогревателя Выпускного воздуха смонтированы на двигателе. Топливная система танка соединена с топливной системой двигателя двумя быстроразъемными самозапирающимися соединениями.

Топливная система танка М-60А1 отличается простой схемой и высокой надеж­ностью. Однако размещение всего топлива в МТО увеличивает бронируемый объем это­го отделения.

Система воздушного охлаждения двигателя AVDS-1790-2АС включает два осевых вентилятора диаметром 625 мм. Охлаждающий воздух просасывается параллельны­ми потоками через масляные радиаторы двигателя и трансмиссии, а также межреберные каналы головки и цилиндра двигателя.

Максимальная производительность вентиляторов при работе двигателя на режиме максимальной мощности составляет 10,4 м³/с с затратой мощности 120 л. с. на их привод. На режиме максимальной мощности окружная скорость лопаток достигает 159 м/с.

В приводе вентиляторов с целью предохранения механической передачи от дина­мических нагрузок при резком изменении числа оборотов использованы фрикционные муфты.

Система выпуска отработавших газов. Отработавший газ из цилиндров двигателя попадает в четыре выпускных коллектора, объединяющих по три цилиндра. Каждый из четырех выпускных коллекторов индивидуально соединяется с корпусом турбины ТКР.

В конструкции выпускных коллекторов применяются сильфоны, исключающие деформацию коллекторов.

Импульсная выпускная система с объединением потока отработавших газов от трех цилиндров в один коллектор и низким противодавлением за турбиной (1500-2200 Н/м²) позволяет наиболее полно использовать энергию этих газов при общем КПД турбины, равном 0,51-0,53.

МТО сверху и с кормы закрыто металлическим коробом, образующим с броневой крышей дополнительное пространство, в которое отводятся выпускные газы после тур­бин, где они перемешиваются с воздухом системы охлаждения, значительно снижая теплоизлучение танка.

Система пуска двигателя AVDS-1790-2АС осуществляется электростартером, питаемым шестью аккумуляторными батареями.

Для облегчения пуска в условиях отрицательных температур на двигателе преду­смотрена система факельного подогрева впускного воздуха (ФП). По заявлению фирмы, факельный подогрев совместно с маловязким маслом обеспечивает пуск двигателя при температуре окружающего воздуха до –32°С. Проверка работоспособности ФП показала, что он нормально функционирует на отечественном дизельном топливе до температуры ~0°С. когда его вязкость меньшею 10^-5 м²/с. При более низких температурах ФП может работать только на маловязких топливах, например ТС-1. При температурах окружаю­щего воздуха от –6 до –7°С и электролита в аккумуляторных батареях –20°С двига­тель запускался надежно.

ФП включает две камеры сгорания, топливную и электрическую системы и систе­му зажигания. Камеры сгорания расположены на впускных коллекторах двигателя.

Закрытая система вентиляции картера с отсосом картерного газа в выпускной патрубок после турбины ТКР за счет эжекции отличается исключительной простотой.

Для очистки газа от паров масла используется способ расширения его при входе в корпус привода газораспределения (V≃2250 см³). При работе двигателя на топли­ве ДЛ и масле МТ16-ИХПЗ система вентиляции картера обеспечивала давление в кар­тере не более 800-1000 Н/м².

Выводы

1. Использование двигателя воздушного охлаждения, размещение всего запаса топлива в МТО, наличие дополнительного объема для смешения отработавших газов с воздухом системы охлаждения приводят к существенному увеличению бронируемого объема.
2. Конструктивное объединение основных агрегатов системы смазки (маслобака, фильтров, клапанов, маслопроводов) с остовом двигателя и размещение радиаторов на двигателе обеспечивают компактность, надежность работы при кренах и дифферентах и удобство обслуживания, а наличие термостатов позволяет поддерживать оптимальную температуру масла в оптимальном диапазоне, что также улучшает характеристику сис­темы.
3. Топливная система танка М-60А1 отличается простотой схемы, малым чис­лом баков и высокой надежностью благодаря тщательной трехступенчатой фильтрации топлива и наличию боковых затопленных топливоподкачивающих насосов.
4. Факельный подогрев впускного воздуха и применение маловязких масел по­зволяют производить уверенный пуск двигателя при отрицательных температурах окру­жающего воздуха.
5. Дифференцированный подвод впускного воздуха приводит к лучшему наполнению цилиндров, а импульсная система обеспечивает наиболее полное использование энергии отработавших газов в турбине.
6. Применение алюминиевых радиаторов, малоинерционных турбонагнетателей, импульсной выпускной системы, весьма малые расходы масла на двигателе свидетель­ствуют о высоком технологическом уровне исполнения двигателя и систем силовой ус­тановки.