Gazovyje turbiny v gruzovikach (RU)

GAZOVYJE TURBINY V GRUZOVIKACH

Liucijus Suslavičius

Gazovaja turbina dlia bolshovo cisla voditelej uze ne javliaetsia kakim-to novshestvom, oni stalkivajutsia s nej kazdyj raz, kogda zapuskajut dvigatel svojevo avtomobilia. Pravda, ne vse ob etom znajut – to, cto proischodit pod kapotom, dlia bolshinstva sovremennych voditelej zacastuju neinteresno… A tam, v vychlopnom trakte, s umopomracitelnoj skorostju vrashcaetsia nebolshaja gazovaja turbina, privodimaja v dejstvije vychlopnymi gazami dvigatelia. Ona krutit kompressor, nagnetajushcij vozduch v cilindry. No eto vspomogatelnyj agregat. No ne mozet li takaja vot gazovaja turbina sluzit dvigatelem avtomobilia?

Po vidimomu, imenno tak rassuzdali konstruktory avtomobilej, ocarovannyje uspechami pervych reaktivnych samoliotov. Kak izvestno, serijnyje reaktivnyje samolioty pojavilis v konce vtoroj mirovoj vojny, a spustia vsevo 5 –6 let vozdushnojeprostranstvo uze rassekali ne tolko nebolshije istrebiteli, no I bombardirovshciki, aviakonstruktory vplotnuju podoshli k sozdaniju pervych passazirskich avialainerov.

No davajte vnacale razberiomsia, cto eto za dvigatel – gazovaja turbina. Ona imeet rabocij organ – vrashcajushcijsia rotor s bolshim kolicestvom lopatok, kotoromu eto vrashcenije soobshcajet dvigajushcijsia s bolshoj skorostju potok raskalionnych gazov, udariajushcijsia o poverchnost lopatok i tolkajushcij ich v napravlenii svojevo dvizenija. Takim obrazom, rotor kineticeskuju energiju gazov prevrashcaet v mechaniceskoje dvizenije – vrashcenije.

Techniceski konstrukcija turbiny kuda proshce, cem klassiceskovo porshnevovo dvigatelia – nachodiashcijsia pered turbinoj radialinyj kompressor szimaet vozduch I nagnetajet jevo v kameru sgoranija, v kotoruju postojanno vpryskivaetsia goriucee, vosplameniajushceesia ot goriacevo vozducha. Dlia turbiny goditsia liuboje zidkoje toplivo, vkliucaja biogoriucee, bez osobych trebovanij k jevo detonacionnym I vosplameniajushcimsia svojstvam. Produkty sgoranija – vysokotemperaturnyje gazy – iz kamery sgoranija s ogromnoj skorostju vryvajutsia v rabocuju kameru I, udarivshis o lopatki rabocevo kolesa turbiny, privodiat jevo v vrashcenije. Sejcas ostejotsia tolko ispolzovat moment vrashcenija rabocevo vala turbiny dlia privoda kak vspomogatelnych agregatov samoj turbiny, tak i transmissii avtomobilia. Vesma prosto, nepravda li? Da i detalej u turbiny primerno 5 raz menshe, cem u porshnevovo motora, znacit, verojatnost polomki toze menshe. K tomu ona vrashcaetsia pocti bez vibracij. Jesli k vychlopnoj sisteme turbiny podsojedinit teploobmennik, mozno cast tepla vychlopnych gazov ispolzovat dlia podogreva zasasyvajemovo vozducha, cto teoreticeski pozvoliaet uvelicit koefficient poleznovo dejstvija do fantasticeskich 95 procentov. Kstati, ona legko zapuskaetsia v diapazone temperatur ot minus 50-ti do plius 50-ti gradusov, turbinu ne nado achlazdat zidkostju, trebuetsia kuda menshe smazocnych materialov, rabocee davlenije ne prevyshaet 0,5 bar. Krome etich preimushcestv, gazovaja turbina mozet byt neskolko raz legce klassiceskovo motora toj ze moshnosti.

V nacale piatidesiatych godov proshlovo veka avtomobilnyje firmy Zapadnoj Evropy (Austin, Rover, FIAT), Ameriki (GMC, Ford, Chrysler), a takze sovetskij institut NAMI, zainteresovavshis potencialnymi vozmosnostiami gazovych turbin, zanialis razrabotkoj kak avtomobilnych gazovych turbin i ispytanijami osnashcionnych imi avtomobilej.

V specialnych konstruktorskich biuro i ispytataelnych laboratorijach byli sozdano bolshoje kolicestvo turbin samych raznych tipov I razmerov. Samaja liogkaja iz nich vesila 30 kilogramm I razvivala moshnost v 45kW/45000 ob/min. Koefficient poleznovo dejstvija byl vsevo 11 procentov. Bolee ekonomicnyj variant s regeneracionnym teploobmennikom razvival uze 150 kW/40000 ob/min, no vesil 220 kilogramm. V 1951 godu postrojennyj v Velikobritanii sportivnyj “Rover Jet 1” s gazovoj turbinoj v 200 AG razvil skorost 244,6 km/h. Pozdnee modernizirovannyj variant etovo avtomobilia udacno vystupil v 24 –casovych gonkach v Le-Mane.

Pervymi k eksperimentam s gazovoj turbinoj kak silovym agregatom gruzovovo avtomobilia nacali eksperimentirovat inzenery nezavisimoj firmy “Kenworth”. Uze v 1952 godu eksperimentalnyj “Kenworth” udacno preodolel trassu v 1445 mil iz kanady do grnicy s Meksikoj. Odnako takije eksperimenty stojat vesma dorogo, tad togda nezavisimaja “Kenworth” prekratila raboty nad gazovymi turbinami dlia gruzovikov. Teper nastupilo vremia vkliucitsia v rabotu krupnym koncernam. Podrazdelenije “Chevrolet Trucks” koncerna GMC v nacale 1957 goda postroila eksperimentalnyj trechosnyj tiagac s 200-silnoj turbinoj “Whirlfire” I neskolko modificirovannoj avtomaticeskoj transmissiej “Powermatic”.

Poka specialisty „Chevrolet” goniali svoj „Turbo Titan” po dorogam i trassm ispytatelnovo poligona, „prosnulis” rukovoditeli tretjevo po velicine amerikanskovo avtomobilnovo koncerna „Chrysler”. V te gody gruzovoje podrazdelenije koncerna – „Dodge” – vserjoz konkurirovalo s drugimi izgotoviteliami vo vsech klassach gruzovikov. K tomu ze uze stroilis eksperimentalnyje legkovyje avtomobili „Chrysler” s gazovymi turbinami vmesto tradicionnych motorov V8. Konstruktory vziali odnu iz etich turbin, smontirovali pod kapotom srednetonažnovo gruzovika „Dodge” i toze napravilis na ispytatelnyje trassy. A uze v 1962 godu pribyvshij svoim chodom po zasnezennym dorogam na Cikagskoje avto shou „Dodge Turbo Power Giant” stal „zvezdoj” vystavki. A jescio dva goda spustia nakonec-to blesnulo „Ford Motor Company”, predstavivshaja samyj moshnyj iz vsech gazoturbinnych avtomobilej – „Ford Red Giant”. Trechosnyj tiagac moshnostju 600 AG vo vremia ispytanij rabotal s dvuchosnym polupricepom i trechosnym pricepom, priciom polnaja massa avtopojezda dostigala 77 tonn. GMC toze ne otstavalo – vypustilo na ispytanija uze tretij , samyj futuristiceskij „Chevrolet Turbo Titan III”. Etot trechosnyj tiagac imel vneshnost, cem –to napominajushcuju reaktivnyj istrebitel. Mnogije elementy jevo oformlenija stali modnymi lish spustia tridcat let. Pojavilsia i cetviortyj ucastnik „turbinnych gonok” – firma „International Harvester”, poslavshij na ispytatelnuju trassu v Arizone tiagac „Turbostar” s tremia polupricepami. Kazalos, nacalo serijnovo proizvodstva tiagacej s gazovymi turbinami uze ne za gorami – v 1971 godu „General Motors” podgotovila k serijnomu vypusku vesma effektivnuju i kompaktnuju 280 – silnuju turbinu GT-309, v 1973 godu izgotovlennaja „Ford” jescio bolee moshnaja (395 l.s.) gazovaja turbina vpervyje ustanavlivaetsia na „cuzuju” mashinu – pozarnuju mashinu marki „Surphen”.No vsio srazu koncilos, kogda arabskije strany objavili neftianoje embargo stranam, podderzivavshim Izrail v vojne protiv arabov. Uspeshnyje eksperimenty amerikanskich koncernov byli prekrashceny…

V 1959 godu iz dvora instituta NAMI na ispytanija vyjechal postroennyj na baze mezdugorodnevo avtobusa ZiL-127 eksperimentalnyj turbinnyj NAMI-053 s gazovoj turbinoj moshnostju v 273 kW/17000 ob/min. Na ispytanijach avtobus vesom v 13 tonn legko razgonialsia do 160 km/cas. V nacale vosmidesiatych svoji varianty gazoturbinnych gruzovikov razrabotali britanskij koncern “Leyland” i zapadnogermanskaja firma MAN. Vo vsech etich eksperimentalnych avtomobiliach ispolzovalis dvuchvalnyje gazovyje turbiny s teploobmennikami, vesivshije ot 430 do 700 kilogramm. V nich vyrivajushcijsia iz kamery sgoranija potok gazov raspredeliaetsia na dva – odin vrashcaet rabocee koleso privoda vozdushnovo kompressora, vtoroj, osnovnoj potok napravlen na vrashcajushcee transmissiju rabocee koleso. Proshedshij rabocuju kameru potok napravliaetsia cerez teploobmennik, gde nagrevaet trubki, po kotorym v kameru sgoranija napravliaetsia vozduch, posle cego gazy vybrasyvajutsia naruzu.

No uze v vosmidesiatyje gody proshlovo stoletija v stranach, zanimavshichsia razrabotkoj avtomobilej s gazovymi turbinami, raboty po ich sozdaniju I sovershenstvovaniju pomalu soshli na net, ob etom perestali pisat techniceskije zurnaly, takije avtomobili bolshe ne vystavliajutsia na vystavkach i techniceskich simpoziumach. Pocemu? My uze perecislili preimushcestva gazovoj turbiny kak silovovo agregata, a teper nastalo vremia pogovorit I o nedostatkach jejo po sravneniju s klassiceskim porshnevym dvigatelem vnutrennevo sgoranija. Nu, vo- pervych, gazovaja turbina ne imeet stol vaznoj dlia prakticeskoj eksploatacii avtomobilia vozmoznosti tormozenija dvigatelem, diapazon optimalnych rabocich oborotov jejo vala vesma uzok. V etom ona serjozno ustupaet sovremennomu turbodizeliu. Krome tovo, imejutsia vesma serjoznyje techniceskije problemy. Naprimer, vy obratili vnimanije na rabocije oboroty gazovych turbin, ispolzovavshichsia v eksperimentalnych gruzovikach – 17 tysiac, 45 tysiac, 50 tysiac oborotov v minutu? Dlia sravnenija – pri jezde so skorostju 100 km/cas kolencatyj val porshnevovo dvigatelia vrashcaetsia so skorostju 2,0 – 2,5 tysiac oborotov v minutu. Znacit, obycnaja korobka peredac uze ne goditsia dlia snizenija etych golovokruzitelnych oborotos do normalnych, nado pridumyvat cto-to drugoje, bolee sloznoje, ctoby avtomobil s gazovoj turbinoj mog by ne tolko letet s bolshoj skorostju po avtomagistrali, no I medlenno polzti v beskonecnych doroznych “probkach”. Krome tovo, sovremennyj dizel kuda ekonomicnee gazovoj turbiny, a eto ocen vesomyj argument v jevo polzu v nashe vremia vysokich cen na neftj. Na samom dele trudno predstavit absolitno objektivnuju informaciju ob ekonomicnosti gazovych turbin, tak kak gazoturbinnyje avtomobili ne proizvodiatsia I ne nachodiatsia v jezednevnoj eksploatacii. Jedinstvennyje peredvigajushcijesia po zemle serijnyje transportnyje sredstva s gazovymi turbinami – eto tanki: rosijskij T-80 I amerikanskij M 1 “Abrams”. Pervyj iz nich imeet turbinu, razvivajushcuju 1350 l.s, vtoroj – jescio moshnee – 1500 l.s.Imeja v bakach 1000 litrov goriucevo, M1 mozet preodolet 300 kilometrov, T-80 – 400 kilometrov, tak kak vesit na celych 12 menshe. Znacit, srednij raschod topliva sostavliaet 250 litrov na 100 kilometrov. Vas zainteresoval by stol “ekonomicnyj” avtomobil? Opiat privediom sravnenije –standartnyj magistralnyj avtopojezd polnoj massoj 44 tonny Ūeto takze ves tanka T-80) na preodolenije 100 kilometrov raschodujet 35- 45 litrov goriucevo. Daze jesli vvesti popravocnyj koefficient na to, cto tanki dvigajutsia po bezdorozju, a avtopojezd – po asfaltu, I otkazalis by ot takoj bolshoj moshnosti, vsio ravno raschod topliva u turbiny byl by kuda bolshe, cem u dizelia. Vidimo, v osnovnom iz za etovo gazoturbinnyje gruzoviki sevodnia ne vyzyvajut interesa. No utverzdat, cto ich karjera ne sostojalas, nikoim obrazom nelzia. Novyje technologii griadushcich let mogut snova vydvinut gazovuju turbinu v riady dvigatelej nazemnovo transporta, vkliucaja gruzoviki.

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *

EN DE LT RU