5тдф двигатель технические характеристики

Чемодан в танке или самый необычный дизельный двигатель 5ТДФ

История моторостроения знает много необычных разработок. Наряду с традиционными рядными и V-образными двигателями, за более чем столетнюю историю инженеры изобрели оппозитные, звездообразные, роторные и другие типы моторов. Многие из них до сих пор находятся в стадии экспериментальных разработок, но некоторые необычные решения производились серийно. К таковым относится и 5ТДФ – танковый дизельный мотор, прозванный «чемодан».

5ТДФ – это двухтактный дизельный мотор, устанавливавшийся на танки Т-64, а в модифицированном варианте 5ТДФМА – на Т-72, Т-64БМ и Т-55АГМ. Он серийно выпускается с середины 60-х и до наших дней на Заводе имени Малышева (Харьков). Однако корни мотора уходят в более давние времена, он ведет свою родословную из Германии.

История создания 5ТДФ

Развитие тяжелой авиации в послевоенные годы требовало использования мощных силовых установок, имеющих относительно небольшие размеры и вес. Так как в те времена в СССР не было варианта мотора, конструкцию которого можно совершенствовать далее, а создавать двигатель с нуля долго и трудно – было решено перенять опыт немцев. В качестве прототипа нового авиадизеля выбрали немецкий Junkers Jumo 205, сочетавший высокую мощность с умеренными габаритами.

На базе трофейного мотора был создан Х-образный 28-цилиндровый дизель М-305, развивавший до 10000 л.с. Однако к моменту, когда дело дошло до прототипов, дизельные авиамоторы уступили место турбовинтовым и реактивным силовым установкам. Дальнейшее совершенствование огромного движка сочли бесперспективным, и передали наработки по нему танкостроителям.

К концу 40-х годов советские инженеры пришли к выводу, что моторы семейства В-2, устанавливаемые на танки (в том числе, легендарные Т-34 и КВ-1), не имеют потенциала для дальнейшей модернизации. Поэтому конструкторами были начаты работы по проектированию новой силовой установки, предназначенной для бронетехники следующего поколения.

За основу нового двигателя была взята одна секция от М-305 (носила индекс У-305), и на ее основе был создан мотор 4ТПД, состоящий их 4 секций. Он развивал всего менее 500 л.с., как и уже устаревший В-2, поэтому такая мощность была явно недостаточной. Как результат, инженеры добавили еще одну секцию, и в середине 50-х свет увидел 5ТД, развивавший 600 л.с..

Новый движок отличался хорошим соотношением рабочего объема и мощности, но был весьма ненадежным. Его ресурс составлял менее 100 моточасов, чего было недостаточно, да и мощность требовалось поднять. В результате работ по модернизации к концу 50-х родился 5ТДФ.

Конструкция 5ТДФ

5ТДФ – двухтактный дизельный двигатель с турбонаддувом, имеющий 5 рабочих цилиндров. В некоторых источниках его конфигурацию ошибочно называют оппозитной, но на самом деле мотор относится к категории двигателей со встречным движением поршней. Особенностью моторов такого типа является использование 2 поршней на 1 цилиндр, то есть, 5ТДФ имел 10 поршней, расположенных в 5 «котлах».

У двигателя нет классических головок цилиндров, так как по бокам (он имеет горизонтальную ориентацию) располагаются картеры с коленчатыми валами. Именно за близкую к прямоугольной, плоскую форму (ширина ДВС, «лежащего» в МТО танка, гораздо больше его высоты), военные прозвали этот двигатель «чемодан».

Коленчатых валов у 5ТДФ два, но главный крутящий момент (70%) развивается только на одном. Оставшиеся 30% передаются на него со второго вала через главную передачу. Кроме того, один коленвал жестко связан с турбокомпрессором, помогая ему раскручиваться на малых оборотах. За счет жесткой связи также осуществляется нагнетание топлива и отсос отработанных газов.

У 5ТДФ отсутствует ГРМ в классическом понимании: никаких распредвалов, клапанов и толкателей. Поршни, движущиеся внутри цилиндра навстречу друг другу, а потом в противоположные стороны, при подходе к ВМТ (верхней мертвой точке) всасывают, сжимают топливо до его воспламенения и выпускают отработанные газы. В процессе этого они делают по два хода (вперед-назад или влево-вправо – тут смотря с какой стороны посмотреть), то есть, мотор двухтактный.

Так как ВМТ смещена относительно центра цилиндра в сторону одного из валов, поршни движутся несимметрично. Благодаря этому впускное и выпускное окна открываются не одновременно. Когда один поршень подходит к НМТ (нижней мертвой точке) – он открывает окно впуска, через которое турбина подает воздух, а затем (при проходе ВМТ) форсунки впрыскивают горючее, которое воспламеняется от воздуха, нагретого давлением в цилиндре.

Далее поршень, находящийся со стороны впуска, продолжает движение к поршню со стороны выпуска, тот продвигается в том же направлении, открывает выпускное окно, и движется к своей НМТ, после чего меняет направление. Когда он закрывает выпускное окно – поршень со стороны впуска открывает впускное, турбина нагнетает воздух, который снова сжимается встречно движущимися поршнями, и рабочий цикл мотора повторяется.

Особенности 5ТДФ

Особенностью топливной системы 5ТДФ является универсальность. Мотор рассчитан на дизельное горючее, но может также работать на керосине, бензине и иных нефтепродуктах. Переключение между ними осуществляется путем настройки впускного механизма под определенный тип топлива.

Встречное расположение поршней позволило сократить габариты мотора, получив высокую энергоотдачу при сравнительно малом объеме. Имея объем 13,6 литров, 5ТДФ выдает от 700 л.с., а модернизированные версии движка 5ТДФМА развивают до 1050 л.с.

По мере модернизации инженерам удалось продлить ресурс силовой установки до 500 моточасов и более, при этом сохранив умеренный расход горючего. Удельный расход дизтоплива 5ТДФ составляет около 160 грамм/час на лошадиную силу. Для сравнения, газотурбинный мотор (использованный в том же американском М1 «Абрамс») требует в 1,5-2 раза больше горючего на лошадиную силу.

Читать еще:  Шкода рапид схема двигателя

Несмотря на преимущества, такие как компактность, высокая мощность, топливная эффективность и многотопливность, были у 5ТДФ и минусы. «Чемодан» оказался сложным в производстве и весьма дорогостоящим, поэтому в базовой версии боле нового танка Т-72 был использован более традиционный дизель В-46, с конфигурацией V12. Однако развитие мотора продолжалось. На его базе в Харькове был создан мотор 6ТД, имеющий на 1 цилиндр больше.

Танки Т-80, пришедшие непосредственно на смену Т-64, выпускались параллельно в Ленинграде и Харькове. Модификация Кировского завода оснащалась газотурбинной силовой установкой, а вот на Заводе имени Малышева устанавливали дизель 6ТД.

Что же касается непосредственно 5ТДФ и его дальнейших модернизаций – эти моторы в небольшом количестве производятся в Харькове и в наши дни. Ими оснащаются обновленные версии танков Т-64 и Т-72, модернизированные для соответствия современным требованиям. Однако постепенно мотор заменяется еще более мощным наследником 6ТД, которым сейчас оборудуются танки для вооруженных сил Украины и на экспорт.

Танковый дизель 5ТДФ: рождение сложности

Чаромский и его дизели

Как уже упоминалось в предыдущей части истории об уникальном дизеле 5ТДФ, корни силовой установки уходят в авиационное моторостроение. И в первую очередь ассоциируются с Алексеем Дмитриевичем Чаромским.

Заниматься дизельной тематикой Чаромский начал еще в 1931 году, когда в Центральном институте авиационного моторостроения им. П. И. Баранова (ЦИАМ) создали группу дизелестроителей или, как их официально называли, «отдел нефтяных двигателей». Кстати, руководителем второго «отдела бензиновых двигателей» стал Владимир Яковлевич Климов, именем которого назовут позже известную на весь мир двигателестроительную компанию.

Приметой 30-х годов были авральные темпы разработки всего и вся – руководство страны требовало решения сложнейших технических задач и постановки на производство в течение пары-тройки лет. Группа Чаромского должна была разработать целую линейку дизельных моторов различного класса, но в итоге получился только один. Это был 12-цилиндровый «нефтяной» АН-1 мощностью 913 л. с., который предполагали монтировать на бомбардировщики. Кстати, двигатель у Чаромского получился вполне современным.

При сравнении с трофейным Jumo 205 от бомбардировщика Junkers Ju 86, АН-1 показал себя с хорошей стороны – был мощнее, надежнее и работал устойчивее. История АН-1 была длинной и бесславной.

А вот немецкий дизель заслуживает отдельного упоминания. Это был 6-цилиндровый 12-поршневой дизель с вертикальным расположением цилиндров. 600-сильный агрегат попал в Советский Союз во время войны в Испании и вызвал у инженеров неподдельный интерес. После двухлетнего изучения экзотическую схему решено были не перенимать и продолжить работу по V-образным моторам. Официальная версия – немецкий дизель слишком ненадежен, хотя и отличается высокими удельными характеристиками. На самом деле трофейный мотор был слишком сложен для производства на заводах СССР того времени, и полноценное соблюдение технологического цикла было невозможно.

Внимательный читатель наверняка увидит в схеме двухтактного турбопоршневого Jumo 205 прообраз будущего послевоенного танкового дизеля 5ТД и будет совершенно прав. Немецкие идеи найдут свое воплощение уже совершенно на ином уровне в СССР в начале 60-х годов. Именно тогда на первый план вышли высокие удельные характеристики дизеля. Только уже не у авиаторов, а у танкистов.

Но вернемся в 1938 год, в котором Чаромского за задержку в разработке авиадизеля в том же году отправили на 10 лет в шарашку НКВД на завод № 82. Здесь он разработал два дизеля – 24-цилиндровый М-20 и 12-цилиндровый М-30. Последний пошел в серию и даже успел принять участие в бомбардировке Берлина 11 августа 1941 года. На одном из ТБ-7 были установлены 1500-сильные двигатели Чаромского.

Опыт группы Чаромского, накопленный в процессе разработки АН-1, пригодился в разработке первого в мире танкового дизеля В-2. Ведущие сотрудники «отдела нефтяных двигателей» ЦИАМа были направлены в Харьков в отдел 400 завода № 182 в помощь местным инженерам.

Некоторые комментаторы говорят об авиационном прошлом танкового В-2 с некоторым пренебрежением, дескать, не смогли танковые инженеры справиться своими силами. Здесь несколько аспектов.

Во-первых, в Харькове опыт дизелестроения заключался исключительно в постройке низкооборотных судовых моторов.

Во-вторых, только у авиаторов на тот момент были хотя бы какие-то навыки создания скоростных дизелей. А высокооборотные дизели для сухопутной техники – это совсем другие требования к конструкции, материалам и массово-габаритным параметрам. Поэтому, вполне логично, что за основу конструкции В-2 взяли решения авиадизеля АН-1. Просто потому, что ничего другого не было под рукой, а война была уже так близко.

Но вернемся к судьбе Алексея Дмитриевича, которого в 1942 году освободили из заключения, и он до начала 50-х годов занимался исключительно авиационными дизелями. Но эра поршневой техники в самолетостроении уходила, а к разработке реактивных двигателей Чаромский не был предрасположен.

Мощнее и мощнее

Харьковский 5ТДФ родился из одноцилиндрового отсека У-305. Этот отсек был своеобразным модулем большого 10000-сильного дизеля М-305, который Чаромский в начале 50-х годов пытался пристроить в авиацию.

Алексей Дмитриевич взял за основу подзабытый к тому времени немецкий мотор Jumo 205. Создать серийный двигатель не удалось, зато Чаромский защитил на этом проекте докторскую диссертацию.

Читать еще:  Электрогенератор асинхронный двигатель своими руками

К кому обращаться с экзотической идеей, оказавшейся ненужной авиаторам?

Для судостроения мотор были слишком быстроходным и низкоресурсным. Оставались – танкисты, которые как раз задумывались о технике нового поколения.

Главный конструктор харьковского завода Александр Александрович Морозов идею воспринял очень хорошо и сразу назначил Чаромского главным по танковым моторам в Харькове. И здесь снова вмешиваются своеобразные обстоятельства.

В Харькове в начале 50-х годов практически никого не осталось в моторном КБ из довоенного состава. Большая часть эвакуированных инженеров осела на Урале и постепенно доводила там до ума проверенную конструкцию В-2. Домой на завод № 75 с Челябинского тракторного завода вернулись считанные единицы. Харьковчанам, чтобы забрать пальму первенства у легендарного «Танкограда» и Нижнего Тагила, требовалась революция. И в деле моторостроения главным революционером стал Чаромский, в кратчайшие сроки собравший вокруг себя крепкое КБ.

Первым прототипом стал четырехцилиндровый 4ТПД, собранный из четырех модулей У-305. Дизель получился слабоватым – всего 400 л. с., и решено было добавить еще один цилиндр. Так появился «чемодан» 5ТД уже с 580 л. с.

В январе 1957 году мотор прошел государственные испытания. Но перспективному Т-64 этого решительно не хватало, и главный конструктор Морозов выдвинул требования увеличить мощность еще на 120 л. с. Чаромский, если следовать официальной версии, как раз в этот момент уходит с поста главного конструктора моторов харьковского завода № 75 по состоянию здоровья.

Однако состояние здоровья позволило Алексею Дмитриевичу позже проработать 15 лет в должностях начальника отдела и заместителя главного конструктора института двигателей АН СССР. Поэтому вполне логично предположить, что настоящей причиной стал или конфликт с Морозовым, или неспособность довести конструкцию 5ТД до требуемых параметров отдачи.

Впрочем, есть и третье предположение – Чаромский с самого начала понимал, что в пятицилиндровом исполнении из такого мотора крайне рискованно выжимать 700 л. с. Серьезное форсирование, к которому прибегли в дальнейшем в варианте 5ТДФ, негативно сказалось на ресурсе и надежности танкового дизеля.

Новым главным конструктором дизеля, после ухода Чаромского, был назначен Леонид Леонидович Голинец.

К марту 1963 года вариант 5ТДФ требуемой мощности в 700 л. с. успешно справился с 200-часовыми испытаниями на заводе, а спустя год и с 300-часовыми. Но это были только испытания на заводе. Военная приемка, всегда славившаяся своей строгостью в Советском Союзе, вывела 5ТДФ из «зоны комфорта». В итоге в 1964 году совместные с военными испытания два представленных мотора провалили, выдержав по 22 и 82,5 часа непрерывной работы. Впереди были годы доработок, часть которых проходила уже в войсковой эксплуатации после принятия на вооружение.

Нефть вместо солярки

История «нефтяных двигателей», которые Чаромский разрабатывал с 30-х годов, была бы неполной без экспериментов по замене солярки для танков на нефть. По мнению отечественных инженеров, потенциальная способность «переваривать» нефть была бы очень кстати в условиях войны. Не успели тыловые части подвести солярку – а наступающие танкисты заправили свои машины из ближайшего нефтепровода. Благо, Советский Союз к 80-м годам уже успел построить трубопровод «Дружба» в Европу.

Заливать нефть в Т-64 с его капризным 5ТДФ экспериментаторы не решились, а взяли проверенный Т-55. Видимо, отдавали себе отчет, что мотор после опытов пойдет под списание, и лучше отделаться малой кровью.

На нефти удельная тяга дизеля В-2 снизилась на 20–30 %, средняя скорость упала на 12 %, путевой расход топлива вырос почти на треть, а запас хода упал на 22 %. Нефть естественным образом стремительно закоксовывала и осмоляла форсунки, сгорала в цилиндрах не полностью и вылетала в выпускной тракт, где и догорала. Т-55 в таких случаях светился полутораметровыми языками пламени из выхлопных труб.

Поразительно, но цилиндропоршневая группа при этом не особенно страдала и лишь незначительно покрывалась нагаром. Гораздо хуже себя чувствовало моторное масло – после 20 часов работы оно густело настолько, что грозило прекращением его подачи к трущимся поверхностям дизеля. В итоге забивался фильтр грубой очистки масла со всеми вытекающими последствиями.

Но в выводах эксперимента авторы все-таки дали рекомендации о возможности заправки танка в экстремальных условиях нефтью из ближайшего трубопровода. Танка при этом хватало всего на 1,5–2 часа натужной работы.

Только вот конструкционно изысканный 5ТДФ к этим курьезным (или варварским) испытаниям никакого отношения не имел.

Основной танк Т-72/Т-90

Библиография:
Современные танки. -М.: «Арсенал-Пресс», 1995

Энциклопедия танков . 2010 .

  • Сухопутные крейсера
  • Т-72М1М

Смотреть что такое «Основной танк Т-72/Т-90» в других словарях:

Основной танк Т-80 — Когда министра обороны Сирийской Арабской Республики Мустафу Гласа, руководившего боевыми действиями сирийской армии в Ливане в 1981 82 годах, корреспондент журнала Шпигель спросил: Хотел бы бывший водитель танка Глас иметь немецкий… … Энциклопедия техники

Основной танк «Леопард-2» — Разработка танка третьего послевоенного поколения началась в 1967 году в рамках совместного с США проекта МВТ 70. В 1969 году стало ясно, что из за возникших разногласий и все возрастающей стоимости проект реализован не будет. Внимание… … Энциклопедия техники

Т-19 — основной танк — Заседание РВС 17 18 июля 1929 г. ставило перед военной промышленностью сложную задачу создать в короткий срок новую боевую машину основной танк сопровождения Т 19 . Задание на его проектирование было выдано ГКБ ОАТ осенью (предположительно … Энциклопедия техники

Читать еще:  Что нужно чтобы оформить дизельный двигатель

Танк Т-34 — Рождение тридцатьчетверки Массовые танки Красной Армии Т 26 и БТ по своим тактико техническим данным были вполне на уровне требований середины 30 х годов и вполне удовлетворяли наших танкистов. Их производство развернулось в 1934 36 гг,… … Энциклопедия техники

танк — бронированная гусеничная машина бронетанковой техники с мощной пушкой во вращающейся башне. Благодаря этому танки способны действовать на поле боя под огнём противника, поражая его огневые средства и живую силу и тем самым обеспечивая продвижение … Энциклопедия техники

Танк — Т 34. Памятник. Россия. ТАНК (английское tank цистерна, бак), боевая гусеничная машина. Впервые применены английскими войсками в 1916 во время 1 й мировой войны. Типы: легкий, средний, тяжелый. С 60 х гг. 20 в. в разных странах вместо средних и… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

танк — 1. ТАНК, а; м. [англ. tank] Боевая самоходная бронемашина на гусеничном ходу с мощным вооружением (пушкой, пулемётом и т.п.). Лёгкий, тяжёлый т. Плавающий т. Башня танка. ◁ Танковый, ая, ое. Т ая броня. Т ые гусеницы. Т ая сталь. Т ые войска,… … Энциклопедический словарь

ТАНК (боевая машина) — ТАНК (англ. tank), боевая гусеничная бронированная машина. Впервые применен английскими войсками в 1916 во время 1 й мировой войны. Типы: легкий, средний, тяжелый. С 60 х гг. 20 в. в разных странах вместо средних и тяжелых танков стали выпускать… … Энциклопедический словарь

Танк — У этого термина существуют и другие значения, см. Танк (значения). Танк Т 34 85 Танк бронированная боевая машина чаще все … Википедия

Танк вчера, сегодня, завтра — ОТ “ВЕЗДЕХОДА” ДО Т 54 В оснащении современных армий ведущая роль принадлежит так называемым комплексным системам вооружения, примером которых может служить танк боевая гусеничная машина, сочетающая в себе мощное вооружение, надежную… … Энциклопедия техники

Танковый двигатель 5ТДФ!

Танковый двигатель 5ТДФ!

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.

авторство статьи — krasnov74.ru/2010/03/09/5tdf/
Артем Краснов 09.03.2010
Ответить
+1

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector