Танковый форсаж на природном газе
Инъекция бодрости
На СВО работает много танков. Они не просто различаются по тактико-техническим характеристикам, но и относятся к разным поколениям. Среди них особое место занимают танки серии Т-80, отличающиеся высокой энерговооруженностью и массой иных преимуществ. Не случайно решено было заново наладить в Калуге выпуск газотурбинных моторов для этих машин – в обозримом будущем мы можем увидеть 1500-сильные ГТД у Т-80.
С самым мощным серийным танковым двигателем внутреннего сгорания В-92С2Ф2 всё немного сложнее. С одной стороны, его мощности достаточно для Т-90М и Т-72Б3 – всё-таки 1130 л.с. С другой стороны, лошадиных сил никогда не бывает много. Особенно на поле боя и при постоянном давлении FPV-дронов.
Указанный дизельный двигатель является глубокой модернизацией легендарного В-2, с которым советские танкисты победили в Великой Отечественной войне. Если совсем упрощать, то дальнейшее наращивание мощности отечественного мотора будет или слишком сложным, или слишком дорогим, или критически скажется на ресурсе дизеля. Вероятнее всего, против сыграют все указанные причины. Можно с уверенностью говорить о том, что серия В-92 приблизилась к потолку максимальной мощности. Дальше только разрабатывать мотор с чистого листа.
Работа в этом направлении в России ведется. Достаточно вспомнить о дизеле А-85-3А с радиальной компоновкой блока цилиндров. Изделие развивает 1500 л.с. и предназначается танку «Армата». Пока говорить о перспективах этой пары очень преждевременно. А быстрый танк нужен прямо сейчас. Перенесемся в 1978 год на страницы секретного тогда издания «Вестник бронетанковой техники». В одном из номеров можно найти статью «О выборе схемы моторной установки перспективных танков» — в ней нас интересуют расчеты требуемой удельной мощности. Авторы — кандидат и доктор технических наук — публикуют статью в порядке обсуждения, что довольно редко для «Вестника». Исследователи приводят данные, по которым для танка существуют два режима работы — «с максимально возможным по условиям движения использованием мощности двигателя и при неполной его загрузке». В статье указано по этой проблеме:
«За рубежом считается, что для движения без воздействия со стороны противника необходима удельная мощность около 15 л.с./т, которая обеспечит как максимальную скорость по дорогам, так и маршевую скорость в колонне на местности. В этом режиме должна быть обеспечена максимальная надежность работы и высокая экономичность двигателя».
Если придерживаться этого тезиса, то 1130 л.с. для отечественных дизельных танков вполне достаточно. Не забываем про второй режим работы, его можно назвать режимом боевой работы. Для повышения живучести танка под огнем машина должна обладать удельной мощностью не менее 30 л.с./т. Только тогда можно говорить о маневренности и приемистости боевой машины как об элементе защиты. На форсаже можно пожертвовать ресурсом двигателя и его экономичностью. Разумеется, временно.
Напрашивается интересный вывод: танк не обязательно должен быть «круглосуточно» мощным, ему достаточно обеспечить некий форсажный режим, позволяющий уносить гусеницы, когда это срочно необходимо. Надо отметить, что ни один современный российский танк не дотягивается до удельной мощности в 30 л.с./т. Ближе всех скоростной Т-80БВМ (27,1 л.с./т.), далее идет Т-72Б3 (24,6 л.с./т.), а 48-тонный Т-90М является наименее энерговооруженным – 23,5 л.с./т. С 1978 года многое поменялось, но условно можно сказать, что ни у одного отечественного танка подвижность не является в полной мере элементом защиты. Танкам явно требуется инъекция бодрости – на СВО она жизненно важна.
Метан в цилиндры
Наращивать мощность двигателя можно разными путями. Например, заставить его коленчатый вал крутиться быстрее. На потомках В-2 это малоприменимо – здесь и без этого обороты накручены до предела. Дальнейшее, даже кратковременное наращивание вызовет перегрев и интенсивный износ. Инженеры утверждают, что на такой шаг можно пойти только после использования новых материалов стенки цилиндра и всей поршневой группы.
Вторым способом наращивания мощности считается появление второго форсажного мотора либо гибридного привода с тяговым электромотором и батареями. Идея хорошая, только вот где найти место в танке под такой шедевр? Изобретательные шведы попытались создать подобное на своем знаменитом STRV 103B, у которого дизель отвечал за маршевый режим, а газотурбинный мотор подключался, когда ситуация того требовала. Получилось красиво, только где сейчас STRV?
В списке приемов экстренного наращивания мощности танкового дизеля присутствует отключение вспомогательного оборудования (прежде всего, вентилятора системы охлаждения или воздухоочистителя) и применение дополнительной камеры сгорания. В первом случае есть вероятность фатально перегреть мотор либо испортить зеркала цилиндров пылью, а второй вариант чрезмерно сложен в реализации. Поистине варварским можно назвать впрыск в цилиндры смеси топлива, воздуха и воды. Это действительно увеличивает давление в камере сгорания, следовательно, и мощность на коленчатом вале, но разрушает мотор ударными нагрузками. Еще и коррозия ускоряется, и масло водой напитывается. В общем, опасная затея.
Чтобы не разрабатывать танковый двигатель заново, можно воспользоваться патентным поиском, который указывает на природный газ метан. Авторами патента «Способ и устройство кратковременного форсирования силовой установки танка», помимо прочих, являются сотрудники Омского автобронетанкового инженерного института Алексей Проговоров и Денис Шабалин. Формула изобретения звучит громоздко:
Устройство кратковременного форсирования силовой установки танка, содержащее: дизельный двигатель, систему пуска двигателя сжатым воздухом, электронный блок управления, электромеханический корректор угла начала впрыска топлива, кнопочный выключатель, отличающееся тем, что в цилиндры двигателя через элементы системы пуска двигателя сжатым воздухом осуществляется поступление природного газа, который подается из баллона высокого давления с ручным запорным вентилем в воздухораспределитель по магистрали, включающей датчик давления, электроуправляемый клапан, фильтры грубой и тонкой очистки газа, редуктор и обратный клапан, исключающий попадание сжатого воздуха в магистраль природного газа, при этом магистраль системы пуска двигателя сжатым воздухом содержит обратный клапан, исключающий попадание потока природного газа в магистраль сжатого воздуха.
Если упростить, то суть идеи заключается в следующем. В момент, когда танковому экипажу необходимо развить максимальную мощность, механик-водитель направляет в цилиндры не топливно-воздушную смесь, а топливо-газо-воздушную смесь, в которой до 5 процентов метана. Расчетно-теоретические исследования (о практических испытаниях пока ничего не известно) показали, что даже один процент метана по объему в топливе обеспечивает 23 процента прироста мощности. А пять процентов природного газа – это полуторакратная прибавка! Похоже, что таким образом отечественным танкам с дизельными моторами не только возможно достичь искомой удельной мощности в 30 л.с./т., но значительно превысить её.
Предложено устройство кратковременного форсирования силовой установки танка, содержащее дизельный двигатель 1, систему пуска двигателя сжатым воздухом, электронный блок управления 14, электромеханический корректор угла начала впрыска топлива 13, кнопочный выключатель 15. В цилиндры двигателя 1 через элементы системы пуска двигателя сжатым воздухом осуществляется поступление природного газа, который подается из баллона 5 высокого давления с ручным запорным вентилем в воздухораспределитель 2 по магистрали 6, включающей датчик давления 7, электроуправляемый клапан 8, фильтры грубой 9 и тонкой 11 очистки газа, редуктор 10 и обратный клапан 12, исключающий попадание сжатого воздуха в магистраль 6 природного газа, при этом магистраль системы пуска двигателя сжатым воздухом содержит обратный клапан 16, исключающий попадание потока природного газа в магистраль сжатого воздуха. Источник — Способ и устройство кратковременного форсирования силовой установки танка. Патент RU2780913C1.
Простая на первый взгляд идея с метановым допингом для танка требует критического осмысления. Во-первых, все расчеты авторов сугубо теоретические. На практике параметры роста мощности могут быть иными, вероятнее всего, в меньшую сторону.
Во-вторых, идея требует разместить на танке, помимо топливного бака, еще и баллон со сжатым или компримированным метаном. Давление в метановом резервуаре может достигать 250 бар. В боевых условиях такое изделие может стать еще одной уязвимостью танка.
В-третьих, появление метанового форсажа на бронетехнике потребует соответствующей инфраструктуры. Кто-то же должен заправлять баллоны сжатым газом, а кто-то подвозить к пунктам технического обслуживания бронетехники. Вопросов к идее метанового допинга для танкового дизеля много, но это не отменяет саму суть творческого поиска решения технической проблемы. Кто знает, может быть, метан станет той самой инъекцией бодрости для российских танков?
Информация