ДИЗЕЛЬ-ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА
Смотреть что такое «ДИЗЕЛЬ-ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА» в других словарях:
Дизель-газотурбинная установка — комбинированная силовая установка корабля. В качестве основных двигателей служат дизели, а газовые турбины используются для кратковременного развития больших мощностей. EdwART. Толковый Военно морской Словарь, 2010 … Морской словарь
Дизель-газотурбинная судовая энергетическая установка — Дизель газотурбинная установка комбинированная энергетическая установка судна, в которой в качестве основных двигателей служат дизели, а газовые турбины используются для кратковременного развития больших мощностей. Применяется только на… … Википедия
Судовая энергетическая установка — Сюда перенаправляется запрос «Судовой двигатель». На эту тему нужна отдельная статья. Судовая энергетическая установка комплекс машин, механизмов, теплообменных аппаратов, источников энергии, устройств и трубопроводов и прочих систем … … Википедия
Главная энергетическая установка корабля — комплекс энергетических и силовых средств, обеспечивающих движение корабля. Включает двигатель (паровая машина, двигатель внутреннего сгорания и т. д.) или источник энергии (например, атомный реактор) и преобразующий ее в работу движителя силовой … Морской словарь
Сторожевые корабли проекта 159 — типа СКР 1 Petya class frigate … Википедия
Корветы типа «Висбю» — Korvett typ Visby … Википедия
Сторожевые корабли проекта 11661 «Гепард» — Объединить Сторожевые корабли проекта 11661 Сторожевой корабль проекта 11661 «Гепард 3.9» Разработан Зеленодольским проектно конструкторским бюро (ЗПКБ). Он предназначен для поиска, и борьбы с надводными, подводными и воздушными целями.… … Википедия
ДГТУ — ДонГТУ Донецкий государственный технический университет с 1993 по 2001 ранее: ДПИ после: ДонНТУ г. Донецк, образование и наука, техн. ДГТУ дизель газотурбинная установка Словарь: С. Фадеев. Словарь сокращений современного русского я … Словарь сокращений и аббревиатур
Двигатель со встречным движением поршней — Дизель 2Д100 со встречным движением поршней, использовался на тепловозах ТЭ3 … Википедия
СТО Газпром 2-2.3-141-2007: Энергохозяйство ОАО «Газпром». Термины и определения — Терминология СТО Газпром 2 2.3 141 2007: Энергохозяйство ОАО «Газпром». Термины и определения: 3.1.31 абонент энергоснабжающей организации : Потребитель электрической энергии (тепла), энергоустановки которого присоединены к сетям… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Дизель-газотурбинная судовая энергетическая установка
CODAG (англ. COmbined Diesel And Gas turbine, букв. комбинирование дизеля и газовой турбины ) — комбинированная дизель-газотурбинная корабельная энергетическая установка, в которой дизель и газовая турбина совместно работают на один вал гребного винта. Коробка передач позволяет работать любому из двух двигателей в одиночку или обоим двигателям вместе. Используется только на военных кораблях и судах специального назначения.
Относительно маломощный двигатель в таких энергетических установках предназначен для длительного экономического хода, а турбина (совместно с дизелем) — для кратковременного хода с максимальной скоростью. Необходимость комбинирования дизеля с турбиной связана с меньшей топливной эффективностью турбины, особенно в режиме неполной мощности.
Из-за большого различия в мощности дизеля и турбины система CODAG требует специальной коробки передач с изменяемым передаточным числом. Например, на норвежских фрегатах типа «Фритьоф Нансен» коробка передач дизеля работает с отношением 1:7,7 в режиме экономического хода и 1:5,3 при совместной работе с турбиной. В схемах с двумя дизелями и одной турбиной требуется коробка передач с тремя передаточными отношениями.
Более сложный по сравнению со схемой CODOG передаточный механизм снижает надёжность двигательной установки, однако за счёт применения менее мощной турбины установка CODAG имеет лучшие массогабаритные характеристики. Поскольку в режиме максимальной скорости часть мощности даёт более экономичный дизель, схема CODAG имеет также преимущество по расходу топлива на полном ходу.
Типичная экономическая скорость корабля с двигательной установкой CODAG — около 20 узлов, максимальная — около 30.
Двигательная установка этого типа была впервые применена на германских фрегатах типа «Кёльн».
Содержание
Варианты схемы
Турбины и дизели на отдельных валах
Иногда применяются комбинированные дизель-газотурбинные установки, в которых дизели и турбины работают на разные валы. Формально такая установка является установкой схемы CODAG, однако лишена недостатков, связанных с применением сложной коробки передач.
К недостаткам такой схемы следует отнести:
CODAG WARP
Схема CODAG WARP (англ. CODAG Water jet And Refined Propeller, CODAG с водомётным движителем и улучшенным винтом ) предложена компанией Blohm + Voss как один из вариантов двигательной установки для кораблей семейства MEKO. Схема сохраняет преимущества, обеспечиваемые работой дизелей и турбин на разные валы и устраняет её недостатки.
В схеме CODAG WARP два дизеля через коробку передач работают на два винта аналогично схеме CODAD, то есть оба вала приводятся в движение любым из дизелей или двумя вместе. Турбина приводит в движение водомётный движитель, находящийся на осевой линии корабля. Неработающий водомётный движитель не создаёт помех движению, его сопло расположено дальше в корму и не мешает работе винтов.
CODAG-электрическая установка
В этом варианте оба типа двигателя работают на отдельные электрические генераторы и приводят в движение валы при помощи электродвигателей аналогично дизель-электрической установке. Такой тип двигательной установки используется на лайнере «Куин Мэри 2». Он позволяет располагать электродвигатели и винты в выносных гондолах за пределами корпуса, упрощая конструкцию трансмиссии, а турбины не в машинном отделении, а непосредственно под дымовыми трубами.
Газотурбинные двигатели
Газотурбинными двигателями оснащаются реактивные самолеты, вертолеты, наконец, танки (вспомните наш Т-80). Но чтобы такой мотор ставился на грузовики и автобусы? А между тем еще недавно газовую турбину рассматривали как альтернативу дизелю! И вот что из этого получилось.
Мне повезло: я был свидетелем расцвета и заката cамых последних в мире газотурбинных грузовика и автобуса! Их дебют состоялся в уже далеком 1995 году на Парижском салоне грузовиков. Помнится, тогда французы очень боялись террористов, дотошно досматривая сумки при входе в каждый павильон.
У концепт-трака Chevrolet Turbo Titan III вместо руля стояли два мини-штурвала.
Так вот: там под переливающимися полосами света красовались экспериментальные Volvo — грузовик ECT (Environmental Concept Truck, «экологически чистый концепт-трак») и ECB (то же, только Bus, «автобус»). Их появление было равносильно тому, если бы посреди Парижа приземлились две летающие тарелки!
У обоих — обтекаемые обводы (грузовику специально придали сходство с дельфином), невиданные тогда фонари со светодиодами, видеокамеры вместо зеркал заднего вида, активная подвеска (причем передняя — независимая), дисковые тормоза с АБС (не забывайте: это была середина девяностых), дисплей вместо щитка приборов. И главное — гибридный привод, где колеса крутил электромотор, а ток для него вырабатывала газовая турбина, соединенная с генератором.
В музее Volvo хранятся «концепты» Парижского салона 1995 года — грузовик и автобус с гибридным газотурбинно-электрическим приводом.
Цитирую Энциклопедический словарь юного техника: «Газотурбинные двигатели, ГТД, в частности работают на современных самолетах (реактивные двигатели). Воздух в ГТД сжимается компрессором и подается в камеру сгорания, в которую вводится жидкое топливо или горючий газ. Нагретый сжатый газ вращает турбину. Часть своей работы турбина отдает компрессору, сжимающему воздух, а часть — потребителю: электрогенератору, винту или реактивной струе на самолете, колесу автомобиля и т.д. Благодаря хорошей экономичности, компактности, надежности и большой мощности турбины практически вытеснили паровые машины из мировой энергетики».
оложим, насчет экономичности составители словаря явно погорячились, зато насчет всего остального, особенно компактности — чистая правда! Неудивительно, что у Volvo ECT двигатель удалось разместить под рамой, рядом с батареей аккумуляторов, — а питаться он должен был натуральным газом или даже этанолом.
Тогдашняя статья в Авторевю об этих машинах заканчивалась так: «Жаль, что красавцы, на создание которых затрачено 15 миллионов немецких марок и 18 месяцев кропотливого труда, закончат свой век где-нибудь на задворках экспериментального цеха. В лучшем случае они попадут в заводской музей».
Я как в воду глядел. Обе машины действительно попали в музей Volvo, где я их недавно видел в очередной раз. В одном из залов навечно припаркован автобус, за стеной, припав на «брюхо» (под днище еле пролезают два пальца!), притулился грузовик со «спущенной» подвеской. Грустная картина. Но — закономерная, и сейчас станет понятно, почему.
Двигатель был разработан аэрокосмическим подразделением Volvo Aero
Начало истории
Теперь давайте перенесемся в 1950 год, в Москву, где по широким улицам раскатывают Победы, ЗИМы, грузовые «газоны». А на прилавках книжных магазинов лежит книга известного конструктора и дизайнера Юрия Аароновича Долматовского «Повесть об автомобиле». Откроем?
Изображение
Турбина занимала так мало места, что казалось, будто у тягача Kenworth нет двигателя! (1950 г.)
«Все более определенно вырисовывается облик будущего автомобиля. Все в нем стройно, закономерно. Двигатели отличаются от прежних, как небо от земли. Это турбинки величиной с телефонный аппарат, они питаются дешевыми сортами топлива…»
Утопия? Для советских конструкторов тех лет — да. Но «американская военщина» к тому времени уже полным ходом вела адаптацию аналога реактивного двигателя Boeing к наземной технике!
Испытания решили проводить в гражданских условиях, и в том же 1950 году Boeing совместно с фирмой Kenworth успешно инсталлировали под капот магистрального тягача 175-сильную газовую турбинку. Весила она всего 200 фунтов (91 кг) — в тринадцать раз меньше, нежели дизель аналогичной мощности. А места занимала столько, что казалось, будто под капотом двигателя нет вовсе!
В архиве журнала Life сохранились снимки той машины: особенно впечатляют кадры со снятым носовым оперением, сделанные на шоссе. Наверняка встречные водители сворачивали шеи в изумлении: «Что за диво? Грузовик едет без мотора!» А уж что творилось в местах остановки машины — словами не описать: фотограф запечатлел толпы водителей, разглядывающих диковинку.
Изображение
«Что это под капотом? Турбина? Невероятно!»
Забавно, что в истории компании Kenworth говорится, что испытания якобы проходили «с наглухо закрытым моторным отсеком» и «в обстановке полной секретности»!
Газотурбинный Kenworth пересек США с севера на юг, затем некоторое время работал на коммерческих перевозках, курсируя по западному побережью, между Сиэтлом и Лос-Анджелесом. Но испытания, увы, провалились. Прежде всего, рейс длился на пять-шесть часов дольше, нежели с обычным дизельным тягачом: газотурбинный очень медленно разгонялся, сильно дымил, а выжим педали сцепления был настоящим мучением (при том, что у старых «американцев» сцепление и без того тугое). Но главное, турбина пожирала топливо так, словно это был не тягач, а стратегический бомбардировщик: расход равнялся миле на галлон, или же 235 л/100 км!
Неудивительно, что проект был свернут, тем более что Kenworth и армия к тому времени переключились на разработку «атомного тягача» для транспортировки баллистических ракет. О газовой турбине, казалось, забыли, но ненадолго.
Турбинная лихорадка
В шестидесятых годах «турбинная лихорадка» вспыхнула в Штатах с новой силой. Компании начали строить настоящие «грузовики будущего», оборудованные такими двигателями, и наиболее известным среди них стал Ford Big Red («большой красный») 1964 года. Экспериментальный 30-метровый автопоезд состоял из тягача и двух трейлеров, а его экипаж чувствовал себя словно в самолете. В кабину вели выдвижная лесенка с электроприводом и дверь с пневмоприводом, водитель восседал за пультом, в оснащение входили кондиционер, холодильник, микроволновка и телевизор. Невиданное явление по тем временам! 600-сильная турбина лихо разгоняла 77-тонный состав, и звук двигателя был точь-в-точь самолетным. Одной заправки (тысяча литров солярки) хватало примерно на столько же километров, то есть расход равнялся 100 л/100 км. Немало, но, учитывая впечатляющую массу, вполне закономерно.
Изображение
Турбина Boeing была в тринадцать раз легче тогдашнего дизеля
Изображение
«Грузовики будущего» 1964 года: Chevrolet Bison (две его турбины расположены над кабиной)…
Изображение
…и Ford Big Red. Хорошо видны пульт управления и выдвижная лесенка
В том же году на Всемирной ярмарке в Нью-Йорке концерн General Motors показал совсем уж фантастический грузовик — четырехосный Chevrolet Bison с приплюснутой кабиной. Ни дать ни взять космический аппарат! Да еще с двумя турбинами общей мощностью в 1000 л.с. (они располагались прямо над кабиной): одна, 300-сильная, работала постоянно, а при разгоне и на подъемах к ней подключалась вторая, 700-сильная. А знаете, как здесь был устроен грузовой отсек? Задняя двухосная тележка пристыковывалась к ведущей «голове» (то есть грузовик был переднеприводным!), а в пространстве между осями располагались обтекаемые контейнеры.
Но разработчики и сами понимали, что сотворили нечто невероятное, а потому в следующем году построили более традиционный с виду автопоезд — Turbo Titan III. Здесь турбина развивала всего 280 л.с., зато уже была проверенной (ее разработка длилась 15 лет, и за три года до Титана она испытывалась на обычном тягаче.)
Впрочем, Turbo Titan III тоже поражал своими решениями: достаточно сказать, что коробка передач была автоматической, фары выдвигались из жабр-воздухозаборников по бокам стеклопластиковой кабины, а руль заменяли… два мини-штурвала на «космической» консоли. Как с их помощью управляли тягачом — ума не приложу!
Кроме того, Turbo Titan III стал первым в мире грузовиком, на котором стояло стереофоническое радио FM с четырьмя динамиками. А еще тут был — вы не поверите! — мобильный телефон. В 1965 году!
Но одними грузовиками дело не закончилось: в редакции хранится статья из журнала Popular Science за 1969 год о газотурбинном автобусе RTX, Rapid Transit Experimental. Вот что в ней написано.
«Хотели бы вы завернуть за угол дома и поехать на работу с первоклассным комфортом, как в реактивном лайнере Boeing? Едете в тишине, которую нарушает только свист турбины, идете по мягкому ковру, слушаете стереофоническую музыку, вдыхаете кондиционированный воздух. И это — реальность!» Далее автор статьи пишет: «У автобуса только две педали, одна для тормозов с масляным охлаждением (еще одна новинка), другая для 280-сильной турбины. Разгон плавный, без рывков, двигатель работает тише обычного, на ходу автобус не шатает, а кварцево-йодные лампы освещают дорогу почти на километр вперед. Вы спросите: когда RTX появится на автобусной остановке? Это может произойти уже через пять лет».
Справедливости ради упомянем бескапотные тягачи, не отличимые с виду от серийных, под стандартными кабинами которых скрывалась турбина. Тот же General Motors создал тягач GMC Astro 95 Gas Turbo Special, а Freightliner построил аж десять опытных образцов.
В таком виде «газотурбинный вирус» проник и в Европу. Больше всех «баловались турбинами» англичане: только Leyland построил три образца (очень динамичных, но столь же прожорливых), свою машину создал европейский Ford. Существовал даже «турбоMAN» с двумя здоровенными выхлопными трубами за кабиной. Их наличие неудивительно: температура и количество выхлопных газов турбины намного больше, нежели у поршневого двигателя.
Изображение
Экспериментальный MAN отличался здоровенной выхлопной системой за кабиной
При этом все фирмы мечтали, что однажды им удастся разрешить существующие проблемы — и вот тогда-то турбина, легкая, компактная и долговечная, придет на смену дизелю.
За «железным занавесом»
Помните давнюю книгу Долматовского? Сказка стала былью в 1959 году, когда на базе автобуса ЗИС-127 был построен опытный ТурбоНАМИ-053. Его турбина была почти в два раза мощнее, нежели дизель (350 л.с. против 180 л.с.), и разгоняла автобус до фантастических 160 км/ч. Представляете — по тогдашним-то дорогам? Но автобус вскоре прозвали «пожирателем топлива». Нетрудно догадаться, почему!
Тем не менее работы продолжались, и в 1970 году Госкомитет по науке и технике утвердил план внедрения таких моторов: к нему были подключены ГАЗ, МАЗ, МоАЗ, БелАЗ и КрАЗ. В Горьком было создано семейство газотурбинных двигателей ГАЗ-99 мощностью до 250 л.с. — и начались эксперименты.
Изображение
Таким в 1950 году советские конструкторы представляли автомобиль с турбиной
Изображение
Первый автомобиль с ГТД в нашей стране — ТурбоНАМИ-053 (1959 г.) Рисунок Александра Захарова
Еще за год до принятия «газотурбинного плана» БелАЗ создал 120-тонный самосвальный автопоезд с могучей турбиной из Ярославля (она развивала 1200 л.с.), а в 1973 году был построен первый газотурбинный МАЗ. Коллега Алексей Воскресенский, работавший в НАМИ, видел одну из тех минских машин — седельный тягач — в начале девяностых: «Она стояла под деревом, двигатель завели пару раз — ветки и засохли. Жар от вертикальной выхлопной трубы был ого-го каким!»
Изображение
Первый в СССР газотурбинный грузовик — БелАЗ-549В грузоподъемностью 120 т (1969 г.)
На КрАЗе вначале хотели поставить турбину на древний самосвал КрАЗ-256 с «деревянной» кабиной, но мощность двигателя была слишком мала, к тому же он просто не влез бы под капот. Советская турбина — это вам не американская! К тому же ей требовался громоздкий понижающий редуктор: вал вращался со скоростью аж 35 тысяч об/мин, чего не выдержала бы ни одна трансмиссия.
Но к тому времени завершились испытания КрАЗа-260 с «железной» кабиной, ГАЗ довел мощность агрегата до 350 л.с., финансирование проекта взяло на себя Министерство обороны (что неудивительно). Поскольку подходящих сцепления и коробки передач в СССР не было, их купили в Венгрии — и в итоге на свет появился монстр, названный КрАЗ-Э260Е. Его капот был длиной едва ли не с половину кузова!
Изображение
Вначале конструкторы обрадовались: двигатель весил вдвое меньше, нежели привычный ЯМЗ, выхлоп был чище в 3—6 раз, расход топлива на номинальных режимах… Нет, не выше, а на целых 20% ниже, чем у дизеля.
Известно, что машина прошла 2500 км, а больше всего хлопот доставляла венгерская трансмиссия: как указано в книге по истории завода, «она не выдерживала никакой критики».
В 1976 году был построен второй экземпляр уже с нормальным оперением: агрегат удалось сделать более компактным. В то же время мощность была увеличена еще на 10 л.с., а расход топлива в установившемся режиме был совсем скромным — в 1,4 раза меньше, нежели у дизеля.
Изображение
Длинноносый КрАЗ-Э260Е был построен в 1974 г.
Изображение
Второй экземпляр, уже с обычным оперением — КрАЗ-2Э260Е (1976 г.)
Изображение
Двигатель ГАЗ-99ДМ в моторном отсеке КрАЗа-Э260Е
А вот на переходных режимах (разгон—торможение) турбина пожирала солярку со страшной силой. Теперь понятно, почему газотурбинный двигатель отлично зарекомендовал себя в промышленных установках: им же не надо постоянно разгоняться и тормозить! К этой проблеме добавились и другие, вполне закономерные: динамика оставляла желать лучшего, трансмиссия постоянно ломалась. На этом кразовские эксперименты завершились.
Изображение
Зато военные еще долго пытались приспособить турбину «под себя»: ведь с 1976 года на вооружении стоял газотурбинный танк Т-80! Поэтому еще в 1978 году в Минске был построен опытный шестиосный МАЗ-547Э, а настоящим апофеозом «газотурбинной» темы стали два шасси 1985 года — МАЗ-7907 с ужасающей габаритной длиной 30 м и не менее ужасающей колесной формулой 24х24. У этих гигантов поворачивались колеса восьми осей (с первой по четвертую и с девятой по двенадцатую), модернизированный танковый ГТД развивал 1250 л.с., вращая генератор, который вырабатывал ток для электромоторов на каждом колесе, а грузоподъемность равнялась 150 т — при том, что само шасси весило 66 т.
Изображение
Ракетовозы МАЗ-7907 были, пожалуй, самыми тяжелыми «газотурбинниками» в мире. Сейчас от них осталась груда металлолома
Как утверждают историки, комплекс называли «наш ответ Рейгану»: на него должна была монтироваться баллистическая ракета (представляете, каких габаритов?) комплекса Целина-2. Но пока шли испытания, холодная война закончилась, и единственное, что удалось одному из монстров, — через десять лет после постройки, в 1995 году, перевезти 40-метровый и 100-тонный корабль из Борисова на озеро Нарочь.
Говорят, оба экземпляра до сих пор стоят на территории МЗКТ, но уже в виде огромной груды металлолома, в которой с трудом можно различить несостоявшуюся гордость ракетчиков…
_____________________________________________________________________________________________
— Итак, уважаемый адвокат: что вы скажете в защиту газотурбинного двигателя?
— О, у него масса преимуществ перед дизелем! Помимо уже упомянутых массы и габаритов ГТД заметно тише и лишен вибраций (ведь здесь нет поршней, ходящих вверх-вниз). «С места в карьер» ГТД способен развить полный крутящий момент — и, если бы не слишком высокие обороты, ему бы не нужна была коробка передач. Он неприхотлив: может работать и на дешевой «соляре», и на керосине, и на газу — в общем, на всем, что горит.
Газовая турбина экологична — благодаря тому, что потребляет в четыре раза больше воздуха, нежели дизель. Ей не требуется громоздкой системы охлаждения, при низких температурах она лучше запускается, и чем ниже температура, тем выше ее удельные мощность и КПД. Наконец, она почти не требует обслуживания: ей не надо менять масло и количество изнашивающихся деталей сведено к минимуму.
— Все это так. Но один-единственный недостаток, расход топлива, сводит на нет все преимущества. И потому приговор — вечная ссылка из автомобилестроения в другие области транспорта и энергетики.
История завершилась? Как ни странно, нет — поскольку в США существует фирма, называющаяся Turbine Truck Engines. Как утверждается на интернет-сайте фирмы, за десять лет ею создано пять «грузовых» газотурбинных двигателей-прототипов (последний, 540-сильный — в 2007 году). Правда, ни одного грузовика с таким мотором не построено, да и фотографий агрегатов нет: существуют ли они на самом деле?
Тем не менее в январе прошлого года активные «турбинщики» даже посетили Китай, чтобы «передать туда свои передовые технологии». Но можем заверить читателей: ни китайских, ни каких-либо иных газотурбинных грузовиков уже не будет. Никогда.
Как функционирует газотурбинный двигатель?
Газотурбинный двигатель — представляет собой тепловой силовой агрегат, который осуществляет свою работу по принципу реорганизации тепловой энергии в механическую.
Ниже подробно рассмотрим, как работает газотурбинный двигатель, а также его устройство, разновидности, преимущества и недостатки.
Отличительные черты газотурбинных двигателей
Сегодня наиболее широко подобный тип моторов используется в авиации. Увы, но из-за особенностей устройства они не могут применяться для обычных легковых автомобилей.
По сравнению с другими агрегатами внутреннего сгорания газотурбинный движок обладает наибольшей удельной мощностью, что является его основным плюсом. Помимо этого такой двигатель способен функционировать не только на бензине, но и на множества других видах жидкого горючего. Как правило, он работает на керосине либо на дизельном горючем.
Газотурбинный и поршневой двигатель, которые устанавливаются на «легковушках» за счет сжигания топлива изменяют химическую энергию горючего в тепловую, а затем и в механическую.
Но сам процесс у данных агрегатов немного различается. И в том и в другом движке сначала осуществляется забор (то есть воздушный поток поступает в мотор), затем происходит сжатие и впрыск горючего, после этого ТВС загорается, вследствие чего сильно расширяется и в результате выбрасывается в атмосферу.
Различие состоит в том, что в газотурбинных аппаратах все это проходит в одно время, но в различных частях агрегата. В поршневом же все осуществляется в одной точке, но по очередности.
Проходя через турбинный мотор, воздух сильно сжимается в объеме и благодаря этому увеличивает давление почти в сорок раз.
Единственное движение в турбине это вращательное, когда как в иных агрегатах внутреннего сгорания, помимо вращения коленвала также происходит движение поршня.
КПД и мощность газотурбинного двигателя выше чем у поршневого, несмотря на то, что вес и размеры меньше.
Для экономного потребления топлива газовая турбина оснащена теплообменником — диском из керамики, который функционирует от двигателя с небольшой частотой вращения.
Устройство и принцип работы агрегата
По своей конструкции движок не очень сложный, он представлен камерой сгорания, где оборудованы форсунки и свечи зажигания, которые необходимы для подачи горючего и добычи искрового заряда. Компрессор оснащен на валу вместе с колесом, обладающим особыми лопатками.
Помимо этого мотор состоит из таких составляющих как — редуктор, канал впуска, теплообменник, игла, диффузор и выпускной трубопровод.
Во время вращения компрессорного вала, воздушный поток, поступающий через канал впуска, захватывается его лопастями. После увеличения скорости компрессора до пятисот м в секунду, он нагнетается в диффузор. Скорость у воздуха на выходе диффузора снижается, но давление увеличивается. Затем воздушный поток оказывается в теплообменнике, где происходит его нагрев за счет отработанных газов, а после этого воздух подается в камеру сгорания.
Вместе с ним туда попадает горючее, которое распыляется через форсунок. После того как топливо перемешивается с воздухом, создается топливно-воздушная смесь, которая загорается благодаря искре получаемой от свечи зажигания. Давление в камере при этом начинает увеличиваться, а турбинное колесо приводится в действие за счет газов попадающих на лопатки колеса.
В итоге осуществляется передача крутящего момента колеса на трансмиссию авто, а отходящие газы выбрасываются в атмосферу.
Плюсы и минусы двигателя
Газовая турбина, как и паровая, развивает большие обороты, что позволяет ей набирать хорошую мощность, несмотря на свои компактные размеры.
Охлаждается турбина очень просто и эффективно, для этого не нужно каких-либо дополнительных приборов. У нее нет трущихся элементов, а подшипников совсем немного, за счет чего движок способен функционировать надежно и долгое время без поломок.
Главный минус подобных агрегатов в том, что стоимость материалов, из которых они изготавливаются довольно высокая. Цена на ремонт газотурбинных двигателей тоже немалая. Но, несмотря на это они постоянно совершенствуются и разрабатываются во многих странах мира, включая нашу.
Газовую турбину не устанавливают на легковые автомобили, прежде всего из-за постоянной нужды в ограничении температуры газов, которые поступают на турбинные лопатки. Вследствие этого понижается КПД аппарата и повышается потребление горючего.
Сегодня уже придуманы некоторые методы, которые позволяют повысить КПД турбинных двигателей, например, с помощью охлаждения лопаток или применения тепла выхлопных газов для обогрева воздушного потока, который поступает в камеру. Поэтому вполне возможно, что через некоторое время разработчики смогут создать экономичный двигатель своими руками для автомобиля.
Среди главных преимуществ агрегата можно также выделить:
Виды газотурбинных двигателей
По своему строению данные агрегаты разделяются на четыре типа. Первый из них это турбореактивный, его в большинстве своем устанавливают на военные самолеты, обладающие высокой скоростью. Принцип работы заключается в том, что газы, выходящие на большой скорости из мотора, через сопло толкают самолет вперед.
Другой тип — турбиновинтовой. Его устройство от первого отличается тем, что он имеет еще одну секцию турбины. Данная турбина составлена из ряда лопаток, которые забирают остаток энергии у газов, прошедших через турбину компрессора и благодаря этому осуществляют вращение воздушного винта.
Винт может располагаться как в задней части агрегата, так и в передней. Отходящие газы выводятся через выхлопные трубы. Такой реактивный аппарат оснащается на самолетах, летающих на низкой скорости и на малой высоте.
Третий тип — турбовентиляторный, который похож по своей конструкции на предыдущий двигатель, но у него 2-я турбинная секция забирает энергию у газов не полностью и поэтому подобные движки также обладают выхлопными трубами.
Главная особенность такого двигателя в том, что его вентилятор, закрытый в кожух, работает от турбины низкого давления. Поэтому движок называют еще 2-х контурным, поскольку воздушный поток проходит через агрегат, являющейся внутренним контуром и через свой внешний контур, необходимый только лишь для направления потока воздуха, который толкает мотор вперед.
Самые новейшие самолеты оборудованы именно турбовентиляторными двигателями. Они эффективно функционируют на большой высоте, а также отличаются экономичностью.
Последний тип — турбовальный. Схема и устройство газотурбинного двигателя этого типа почти такая же, как и у прошлого движка, но от его вала, который присоединен к турбине, приводится в действие практически все. Чаще всего его устанавливают в вертолеты, и даже на современные танки.
Двухпоршневой и малоразмерный двигатель
Наиболее распространен двигатель с двумя валами, оборудованный теплообменником. В сравнении с агрегатами, у которых всего 1 вал, такие аппараты более эффективные и мощные. 2-х вальный двигатель оснащен турбинами, одна из которых предназначена для привода компрессора, а другая для привода осей.
Подобный агрегат обеспечивает машине хорошие динамические характеристики и сокращает кол-во скоростей в трансмиссии.
Также существуют малоразмерные газотурбинные двигатели. Они состоят из компрессора, газо-воздушного теплообменника, камеры сгорания и двух турбин, одна из которых находятся в одном корпусе со сборником газа.
Малоразмерные газотурбинные двигатели применяются в основном на самолетах и вертолетах, которые преодолевают большие расстояние, а также на беспилотных летательных устройств и ВСУ.
Агрегат со свободно поршневым генератором
На сегодняшний день аппараты этого типа являются наиболее перспективными для авто. Устройство движка представлено блоком, который соединяет поршневой компрессор и 2-х тактовый дизель. В середине находится цилиндр с наличием двух поршней объединенных друг с другом с помощью специального приспособления.
Работа движка начинается с того, что воздух сжимается во время схождения поршней и происходит возгорание горючего. Газы образуются за счет сгоревшей смеси, они способствуют расхождению поршней при повышенной температуре. Затем газы оказываются в газо-сборнике. За счет продувочных щелей в цилиндр попадает пережатый воздух, помогающий очистить агрегат от отработанных газов. Затем цикл начинается заново.
