كيفية زيادة قوة المحرك التوربيني الغازي لخزان T-80: الماء العادي سيفي بالغرض
الماء ، كما تعلم ، بعيد كل البعد عن أكسيد النيتروز ، ولكنه يمكن أن يساعد بنجاح في تعزيز أنواع مختلفة من محطات الطاقة. مثال صارخ هنا هو المروحي التوربيني والنفاث النفاث طيران المحركات التي يستخدم فيها الحارق اللاحق حقن الماء أو خليط الماء والكحول عند مدخل الضاغط. هل من الممكن أن تفعل شيئًا مشابهًا مع محطة طاقة توربينية غازية الدبابات T-80؟ يمكنك ، والنتائج مبهرة.
في هذه المادة ، سننظر في الطريقة الأكثر مباشرة لزيادة قوة محركات التوربينات الغازية للدبابات ، والتي تم اقتراحها للاستخدام منذ السبعينيات.
ولماذا هو مطلوب؟
تحتاج أولاً إلى شرح لماذا يمكن أن تساعد المياه بشكل عام في زيادة قوة محرك التوربينات الغازية للدبابات (GTE). الحقيقة هي أن أحد المكونات الرئيسية لهذا النوع من محطات الطاقة هو شاحن توربيني من مرحلتين. وتتمثل وظيفتها الرئيسية في ضغط الهواء القادم من الخارج إلى ضغط العمل وتوجيهه إلى غرفة الاحتراق في التوربين. ولكن ، كما تعلم ، يؤدي الضغط إلى زيادة درجة الحرارة ، لذلك تبدأ العلاقة البسيطة في الظهور هنا.
رسم تخطيطي لمحرك توربيني غازي. المصدر: otvaga2004.ru
يقوم الضاغط بضغط الهواء الداخل ، ونتيجة للضغط فإنه يسخن ويتمدد. نتيجة لذلك ، يحتاج الضاغط إلى إنفاق الكثير من الطاقة لجلب الهواء إلى الضغط المطلوب. في الوقت نفسه ، يؤثر تشغيل الوحدة بشكل مباشر على قوة المحرك ، مما يقلل من عدد "الخيول". في ظل الظروف العادية ، لا يؤثر هذا عمليًا على أداء الجر لمحطات الطاقة ، وهي تختلف قليلاً عن تلك المذكورة في الوثائق ، ولكن سيكون من الجيد تقليل التأثير الطفيلي للضاغط.
بالمناسبة ، يتفاقم هذا التأثير الطفيلي بسبب زيادة درجة حرارة الهواء. استنادًا إلى البيانات الإحصائية ، فإن توربينات الغاز بدون مبادلات حرارية ، وهي محركات T-80s من التعديلات المختلفة ، تفقد حوالي 0,6٪ من قوتها مع زيادة درجة حرارة الهواء بمقدار 1 درجة مئوية فقط بسبب ضاغط "الأكل". في الوقت نفسه ، لا ينخفض استهلاك الوقود المحدد ، بل على العكس من ذلك ، يزيد - ما يصل إلى 0,5 ٪ لكل درجة.
ليس من الصعب تخيل كيف ستتصرف المحركات في درجات الحرارة الشديدة. ومع ذلك ، لا تحتاج حتى إلى التخيل. مع كل قيود درجة الحرارة ، تنخفض أحيانًا خصائص الجر لخزانات T-80 كثيرًا لدرجة أنها تنخفض إلى مستوى محركات الديزل T-72 الأضعف. أظهرت الاختبارات التي أجريت في الثمانينيات من القرن الماضي في المناطق الصحراوية في آسيا الوسطى أن الدبابات من النوع T-80B / BV ، المجهزة بمحركات بقوة 80 حصان ، أصبحت في الواقع مساوية لنظيراتها من تاجيل بمحركات مكبسية بقوة 1100 حصانًا. مع.
تعتبر T-80U واحدة من مجرات الثمانينيات ، وقوة محركها محدودة ليس فقط بدرجة حرارة الهواء ، ولكن أيضًا بسبب الغبار في منطقة القتال. المصدر: Vitalykuzmin.net
في هذا الصدد ، يطرح السؤال: هل من الممكن تعزيز محطات توليد الطاقة التوربينية الغازية للدبابات وفي نفس الوقت الحفاظ على خصائص قوتها في الظروف المناخية الحارة المعاكسة؟ من الواضح أن الزيادة البسيطة في القدرة الحصانية ليست كافية هنا ، كما يتضح من محركات GTD-1250 التي تبلغ قوتها 1250 حصانًا لخزانات T-80U - زادت القوة ، لكنها تسقط أيضًا في الحرارة. بالإضافة إلى ذلك ، في المناطق المتربة ، تُجبر الآلات على العمل في الوضع "الصحراوي" من أجل حماية المحركات من التآكل المتزايد للغبار ، مما يقلل أيضًا من عدد "الخيول" بسبب انخفاض درجة حرارة الغازات.
يبدو أن الإجابة موجودة حقًا: استخدم الماء العادي.
كيف يعمل؟
كما ذكرنا سابقًا ، الماء ليس أكسيد النيتروز. إنه لا يحترق ، كما أن قابلية الاحتراق وإطلاق الطاقة للوقود لا يزيدان بشكل مباشر أيضًا. لكنها تستطيع أن تبرد ، وتقوم بذلك بنجاح كبير.
هنا يتبادر إلى الذهن الضاغط ذاته الذي يحارب الزيادة في درجة حرارة الهواء المضغوط ، ويقضي على قوة التوربين. ولكن ماذا لو قمت بحقن سائل متبخّر فيه؟ تعمل عملية التبخر على تبريد الهواء بشكل كبير ، بما في ذلك الهواء المضغوط. وهنا قد تكون بعض المواد المتطايرة ، مثل الميثيل أو الكحول الإيثيلي وغيرهما ، مثالية ، لكن قابليتها للاشتعال وسعرها وتوافرها حددت مسبقًا الاختيار في اتجاه الماء العادي.
للحصول على مثال عن كيفية عملها بشكل عام ، يمكنك أن تأخذ محرك GTD-1000T بسعة 1000 حصان ، وتستخدم في خزانات T-80. في تصميمه - قبل دخول ضاغط المرحلة الأولى - تم إدخال فوهات لحقن الماء بسعة إجمالية تزيد عن 400 كجم في الساعة.
المصدر: thesovietarmourblog.blogspot.com
عند دخوله إلى الداخل ، يتناثر الماء على طول جدران الضاغط عن طريق عمل ريش تضخ الهواء. في المستقبل ، يتدفق ، مكونًا فيلمًا على الأسطح الداخلية ، على طول مسار الهواء ويتبخر جزئيًا. هذا ما يسبب التبريد. تنخفض درجة حرارة الهواء المضغوط ، ونتيجة لذلك ، يتم تقليل تمدده وطاقة الضاغط التي يتم إنفاقها على الضغط. ومن هنا جاءت الزيادة في قوة المحرك.
ومع ذلك ، لا ينبغي للمرء أن يعتقد أن بضعة لترات ، أو عشرات اللترات من الماء ، ستكون كافية لحرق لاحق عالي الجودة لتوربينات غازية. هنا ، يمكن مقارنة زهور هنا باستهلاك الوقود ، وهو ما تبرره الأحجام الهائلة من الهواء التي يستهلكها المحرك أثناء تشغيله - هنا ، بالطبع ، سيتفوق على أي محرك ديزل.
لذلك ، لزيادة قوة المحرك التوربيني الغازي بمقدار 50 حصانًا فقط ، يلزم توفير حوالي 100 كيلوجرام من الماء في الساعة. ها هو حقًا ملء خزانات الوقود المؤخرة بالماء على الأقل. لكن هذه "الأحصنة" الخمسين لن تصنع أي طقس - مثل الحارق اللاحق لن يؤثر عمليًا على حركة السيارة بأي شكل من الأشكال. لكن لن يفكر أحد في مثل هذا التافه.
يتم تحقيق نتيجة أكثر أهمية ، معبراً عنها بزيادة 200 حصان أو أكثر ، مع استهلاك المياه حتى 400 كيلوغرام فردي في الساعة ، حسب الظروف. في هذه الحالة ، يمكننا توقع تحسينات كبيرة في حركة الخزان ، حيث سيكون المحرك في الواقع مشابهًا لـ GTD-1250 من T-80U. وفقًا لذلك ، إذا تعرضت GTD-1250 نفسها لمثل هذا التأثير ، فإن أداء الجر الخاص بها سيقترب من محرك الخزان الأمريكي Abrams بسعة 1500 حصان.
من الجدير بالذكر أنه في الظروف الحارة تتوسع إلى حد ما إمكانيات الاحتراق بمساعدة الماء. لذلك ، عند درجة حرارة الهواء + 35-45 درجة مئوية ، تزداد قوة المحرك بمعدل 25٪ ، أي أننا لا نتحدث فقط عن الحفاظ على خصائص محطة الطاقة في المناخ الحار ، ولكن أيضًا عن أهميتها زيادة ، والتي لا يمكن تحقيقها من خلال طرق التأثير الكلاسيكية.
إلى حد كبير ، يمكن أن تساعد هذه الزيادة في الطاقة أيضًا في التغلب على عوائق المياه بواسطة خزان على طول القاع. الحقيقة هي أن المحركات التوربينية الغازية لخزانات T-80 حساسة للغاية لمقاومة إطلاق غازات العادم ، وبالتالي ، بدون أنبوب يضمن إزالتها إلى السطح ، لا يمكن التغلب على خزان عميق. يؤدي استخدام "احتراق الماء" في هذه الحالة إلى تغيير الوضع تمامًا: تكتسب غازات العادم ضغطًا كافيًا لإطلاقها مباشرة في الماء بدون أنبوب مخرج غاز على أعماق تصل إلى 8 أمتار.
T-80U مع تركيب عدة القيادة تحت الماء. يمكن رؤية أنبوب العادم فوق سطح الماء. المصدر: vpk-news.ru
النتائج
تبين أن الدفع عن طريق حقن الماء في ضاغط الهواء طريقة جذرية حقًا لزيادة قوة محرك التوربينات الغازية في جميع ظروف درجات الحرارة تقريبًا ، باستثناء الظروف المتجمدة ، عندما يتجمد الماء ببساطة في صهاريج التخزين. ومن الجدير بالذكر أن طريقة زيادة الطاقة هذه لم تقلل من موارد محطة الطاقة ، بل على العكس زادت من مواردها.
خزانات وقود ستيرن T-80BV. كان من المقرر استبدال أحدها ببرميل لمياه التبريد. المصدر: Vitalykuzmin.net
ومع ذلك ، كانت هناك أيضًا عيوب كبيرة مرتبطة بزيادة استهلاك الوقود وتركيب برميل ماء واحد على الأقل بدلاً من خزان الوقود الخلفي ، بالإضافة إلى مضخة لضخ المياه في الفتحات. قد تؤدي الدراسات الأكثر تفصيلاً عن طريقة الاحتراق اللاحق هذه إلى بعض النتائج من حيث تنفيذها في الإنتاج الضخم ، ولكن الحاجة إلى صقل المحركات وإجراء تغييرات على الجزء المادي والتقني والتوثيق ، وما إلى ذلك. أجرى التعديلات الخاصة بهم. في نهاية المطاف ، تم إغلاق المشاريع المتعلقة بهذا الموضوع ، والتي شعرت بها بطريقة ما منذ نهاية السبعينيات ، تمامًا مع انهيار الاتحاد السوفيتي.
معلومات