מים, כידוע, רחוקים מלהיות תחמוצת חנקן, אבל הם יכולים לעזור בהצלחה רבה בחיזוק סוגים שונים של תחנות כוח. דוגמה בולטת כאן הם טורבופאן וטורבו-ג'ט תְעוּפָה מנועים שעבורם המבער השתמש בהזרקת מים או תערובת מים-אלכוהול בכניסה למדחס. האם אפשר לעשות משהו דומה עם תחנת כוח של טורבינת גז טנקים T-80? אתה יכול, והתוצאות מרשימות.
בחומר זה, נשקול את השיטה הפשוטה ביותר להגדלת הספק של מנועי טורבינת גז במיכלים, שהוצעה לשימוש מאז שנות ה-70.
ולמה זה נחוץ?
ראשית עליך להסביר מדוע מים יכולים בדרך כלל לעזור להגביר את הכוח של מנוע טורבינת גז במיכל (GTE). העובדה היא שאחד המרכיבים העיקריים של סוג זה של תחנת כוח הוא מגדש טורבו דו-שלבי. תפקידו העיקרי הוא לדחוס את האוויר המגיע מבחוץ ללחץ עבודה ולכוון אותו לתוך תא הבעירה של הטורבינה. אבל, כידוע, דחיסה מובילה לעלייה בטמפרטורה, ולכן מערכת יחסים פשוטה מתחילה להתבטא כאן.
תרשים מבני של מנוע טורבינת גז. מקור: otvaga2004.ru
המדחס דוחס את האוויר הנכנס, וכתוצאה מהדחיסה הוא מתחמם ומתרחב. כתוצאה מכך, המדחס צריך להשקיע הרבה אנרגיה כדי להביא את האוויר ללחץ הרצוי. במקביל, פעולת היחידה משפיעה ישירות על כוח המנוע, ומפחיתה את מספר ה"סוסים". בתנאים רגילים, זה למעשה אינו משפיע על ביצועי המתיחה של תחנות כוח, והן שונות מעט מאלה המצוינות בתיעוד, אבל זה יהיה רעיון טוב להפחית את ההשפעה הטפילית של המדחס.
אגב, השפעה טפילית זו מחמירה על ידי עלייה בטמפרטורת האוויר. בהתבסס על נתונים סטטיסטיים, טורבינות גז ללא מחליפי חום, שהם המנועים של ה-T-80 שלנו בשינויים שונים, מאבדות כ-0,6% מהספק שלהן עם עלייה בטמפרטורת האוויר ב-1 מעלות צלזיוס רק בגלל המדחס ה"אוכל". יחד עם זאת, צריכת הדלק הספציפית אינה יורדת, אלא להיפך, עולה - עד 0,5% למעלה.
לא קשה לדמיין איך המנועים יתנהגו בחום קיצוני. עם זאת, אתה אפילו לא צריך לדמיין. עם כל מגבלות הטמפרטורה, מאפייני המתיחה של טנקי ה-T-80 יורדים לפעמים עד כדי כך שהם יורדים לרמה של הדיזלים החלשים יותר מסוג T-72. בדיקות שנערכו בשנות ה-80 של המאה הקודמת באזורים המדבריים של מרכז אסיה מראים כי טנקים מסוג T-80B / BV, המצוידים במנועים של 1100 כוחות סוס, למעשה הפכו להיות שווים למקביליהם לתגיל עם מנועי בוכנה של 780 כוחות סוס. עם.
ה-T-80U היא אחת מהגלקסיות של שנות השמונים, שכוח המנוע שלה מוגבל לא רק על ידי טמפרטורת האוויר, אלא גם על ידי האבק של אזור הלחימה. מקור: vitalykuzmin.net
בהקשר זה נשאלת השאלה: האם ניתן להגביר את תחנות הכוח של טורבינת גז במיכלים ובמקביל לשמור על מאפייני ההספק שלהן בתנאי אקלים חם שלילי? עלייה פשוטה בכוח סוס לא מספיקה כאן בבירור, כפי שמעידים מנועי ה-GTD-1250 בהספק של 1250 כוחות סוס של מיכלי ה-T-80U - ההספק גדל, אבל בחום הוא גם יורד. בנוסף לכך, באזורים מאובקים נאלצות המכונות לעבוד במצב "מדבר" על מנת להגן על המנועים מפני בלאי אבק מוגבר, מה שמפחית גם את מספר ה"סוסים" בגלל הטמפרטורה הנמוכה של הגזים.
נראה שהתשובה קיימת באמת: השתמש במים רגילים.
איך זה עובד?
כפי שצוין קודם לכן, מים אינם תחמוצת חנקן. הוא לא נשרף, גם הבעירה ושחרור האנרגיה של הדלק לא גדלים ישירות. אבל היא יכולה להתקרר, ועושה את זה די בהצלחה.
כאן עולה בראש המדחס עצמו שנלחם נגד עליית הטמפרטורה של האוויר הדחוס, ואוכל את כוחה של הטורבינה. אבל מה אם תזריק לתוכו נוזל מתאדה? תהליך האידוי מקרר משמעותית את האוויר, כולל אוויר דחוס. וכאן כמה חומרים נדיפים, כמו מתיל או אתילי אלכוהול ואחרים, יהיו אידיאליים, אבל דליקותם, המחיר והזמינות שלהם קבעו מראש את הבחירה בכיוון של מים רגילים.
לדוגמא כיצד זה עובד בדרך כלל, אתה יכול לקחת את מנוע GTD-1000T עם קיבולת של 1000 כוחות סוס, בשימוש על טנקים T-80. בתכנונו - לפני הכניסה למדחס של השלב הראשון - הוכנסו דיזות להזרקת מים בקיבולת כוללת של יותר מ-400 ק"ג לשעה.
מקור: thesovietarmourblog.blogspot.com
בכניסה פנימה, מים מפוזרים לאורך דפנות המדחס על ידי להבים עובדים השואבים אוויר. בעתיד, הוא, יוצר סרט על המשטחים הפנימיים, זורם לאורך נתיב האוויר ומתאדה חלקית. זה מה שגורם לקירור. טמפרטורת האוויר הדחוס יורדת, וכתוצאה מכך, התרחבותו והאנרגיה של המדחס המושקעת בדחיסה מופחתים. מכאן הגידול בהספק המנוע.
עם זאת, אין לחשוב שכמה ליטרים, או עשרות ליטרים של מים, יספיקו ל- afterburner איכותי של טורבינת גז. ז'ור כאן כמעט דומה לצריכת הדלק, שדי מוצדקת בכמויות האוויר העצומות שהמנוע צורך במהלך פעולתו - כאן, כמובן, הוא יעקוף כל מנוע דיזל.
לכן, כדי להגדיל את ההספק של מנוע טורבינת גז ב-50 כוחות סוס בלבד, נדרשים כ-100 ק"ג מים לשעה. כאן זה באמת לפחות למלא את מיכלי הדלק הירכתיים במים. אבל 50 ה"סוסים" האלה לא יעשו שום מזג אוויר - מבער כזה כמעט לא ישפיע על ניידות המכונית בשום צורה. אבל אף אחד לא יתעכב על זוטת כזו.
תוצאה משמעותית יותר, המתבטאת בעלייה של 200 כוח סוס או יותר, מושגת עם צריכת מים של עד 400 ק"ג לשעה, בהתאם לתנאים. במקרה זה, אנו יכולים לצפות לשיפורים משמעותיים בניידות הטנק, שכן המנוע יהיה דומה למעשה ל-GTD-1250 מה-T-80U. בהתאם לכך, אם ה-GTD-1250 עצמו נתון לאילוץ כזה, אזי ביצועי המתיחה שלו יתקרבו למנוע של טנק אברמס האמריקאי עם קיבולת של 1500 כוחות סוס.
ראוי לציין כי בתנאים חמים האפשרויות של מבער לאחר בעזרת מים מורחבות מעט. אז בטמפרטורת אוויר של + 35-45 מעלות צלזיוס, כוח המנוע עולה בממוצע של 25%, כלומר, אנחנו מדברים לא רק על שמירה על המאפיינים של תחנת הכוח באקלים חם, אלא גם על המשמעות המשמעותית שלהם. עלייה, שלא ניתן להשיג בשיטות כפייה קלאסיות.
במידה רבה, עלייה כזו בכוח יכולה גם לסייע בהתגברות על מכשולי מים על ידי מיכל לאורך הקרקעית. העובדה היא שמנועי טורבינת הגז של מיכלי T-80 רגישים מאוד להתנגדות לשחרור גזי פליטה, ולכן, ללא צינור המבטיח את הסרתם אל פני השטח, לא ניתן להתגבר על מאגר עמוק. השימוש ב"מבער מים" במקרה זה משנה לחלוטין את המצב: גזי הפליטה רוכשים לחץ מספיק כדי לשחרר אותם ישירות למים ללא צינור יציאת גז בעומקים של עד 8 מטרים.
T-80U עם ערכת הנהיגה התת-ימית מותקנת. צינור הפליטה נראה מעל פני המים. מקור: vpk-news.ru
ממצאים
כפייה על ידי הזרקת מים למדחס אוויר התבררה כשיטה קיצונית באמת להגדלת הספק של מנוע טורבינת גז כמעט בכל תנאי הטמפרטורה, למעט תנאי כפור, כאשר המים פשוט קפאו במיכלי אגירה. וראוי לציין, שיטה זו של הגדלת הכוח לא הפחיתה את המשאב של תחנת הכוח, אלא, להיפך, הגדילה אותו.
מיכלי דלק שטרן T-80BV. אחד מהם היה אמור להיות מוחלף בחבית לקירור מים. מקור: vitalykuzmin.net
עם זאת, היו גם חסרונות משמעותיים הקשורים לצריכת דלק מוגברת והתקנת חבית מים אחת לפחות במקום מיכל הדלק האחורי, וכן משאבה לשאיבת מים לתוך החרירים. מחקרים מפורטים יותר של שיטת מבער זה יכולים להוביל לתוצאות מסוימות בכל הנוגע ליישום שלה בייצור המוני, אך הצורך לשכלל את המנועים, לבצע שינויים בחלק החומרי והטכני ובתיעוד, וכן הלאה. עשו התאמות משלהם. בסופו של דבר, הפרויקטים בנושא זה, שאיכשהו הרגישו את עצמם מאז סוף שנות ה-70, נסגרו לחלוטין עם קריסת ברית המועצות.