Техника и вооружение 2013 02 - Коллектив авторов. Страница 2

Расчеты показали, что для поддержания в обитаемом отделении танка Т-80 микроклимата в соответствии с медико-техническими требованиями кондиционер должен обеспечивать холодильную мощность 3,5 кВт и тепловую — 9,6 кВт, то есть примерно на 20–25 % меньше по сравнению с данными, получаемыми при решении уравнений стационарной теплопередачи. Это позволило принять наиболее надежную турбохолодильную систему кондиционирования, в которой для холодильного цикла использовался сжатый воздух от турбокомпрессора ГТД, установленного в Т-80.

Турбохолодильная система кондиционирования воздуха по сравнению с парокомпрессионной имеет ряд преимуществ, весьма существенных для использования в танке. Это высокая надежность, меньшие габариты и масса, удобство обслуживания и эксплуатации, исключение дорогостоящего, текучего и токсичного фреона, обеспечение обогрева, подпора и воздухообмена в обитаемом помещении.

В конечном счете, основные технические характеристики СКВ были следующими:

масса — 40 кг;

тепловая мощность — 3 кВт;

холодильная мощность — 4,2 кВт;

температура воздуха в режиме охлаждения — 22±3 °C;

подача воздуха в жилет — 40–70 м³ /ч;

температура воздуха в режиме обогрева — 35±5 °C;

гидравлическое сопротивление жилетов — 1,5 кПа.

Специалисты КБ выполнили компоновочные работы по размещению узлов системы кондиционирования на двигателе и в корпусе танка. Схема и ряд конструктивных элементов кондиционера были защищены авторскими свидетельствами. Основная нагрузка по созданию СКВ для Т-80 легла на отдел, возглавляемый М.Г. Козьбо. Самое активное участие в этой работе приняли инженеры-конструкторы В.Х. Джелали, В.М. Карасева и Л.В. Бублик. Общее руководство осуществлял заместитель главного конструктора А.К. Дзявго.

Первоначальная отработка узлов кондиционера производилась на стенде, который обеспечивал подачу сжатого воздуха 300 кг/ч при давлении 0,6–0,8 МПа и температуре 400 °C. По результатам этих испытаний внесли ряд изменений, внедренных в конструкцию серийных кондиционеров, предназначенных для использования в танках типа Т-80. Дальнейшие испытания проводились на стенде совместно с ГТД и его системами, при этом определялось влияние установки кондиционера на характеристики двигателя. Полученные результаты подтвердили сходимость расчетных и экспериментальных величин.

Заключительный этап стендовых испытаний кондиционера осуществлялся на комплексном стенде, предназначенном для отработки узлов и систем непосредственно в танке. Стенд был оборудован гидравлическими тормозами (тормозная мощность — 1100 кВт) и инерционным барабаном со съемными дисками, а также мощными калориферными установками, позволяющими поддерживать температуру окружающего воздуха +50 °C. Исследовались динамические и топливно-экономические характеристики танка, системы охлаждения, работоспособность и надежность различных узлов и систем. Кроме того, определялись параметры микроклимата в обитаемом отделении танка. При этом имитировалось прямолинейное движение с постоянной скоростью, а также разгон и торможение при температуре окружающего воздуха до +45 °C.

Доводку СКВ в этом сложном, наукоемком стендовом исследовании осуществляли инженеры-испытатели лаборатории № 2 и № 3, особенно специалисты по термодинамике и теплообмену, «холодильщики» и мотористы: Т.М. Бирюков, И.М. Лисицкая, Л.А. Розова, И.И. Озерский, Л.И. Мартинен и многие другие.

В ходе экспериментов установили, что при температуре окружающего воздуха 40 °C температура масла в системе смазки двигателя не превышает допустимых величин (140 °C). В этих условиях суммарный расход охлаждающего воздуха (200–205 кг/ч) распределялся следующим образом: водителю — 80 кг/ч, наводчику — 48 кг/ч, командиру — 77 кг/ч. Температура на рабочих местах составляла 22–26 °C.

Предварительные испытания танка Т-80 с обогревом обитаемого отделения воздухом, подаваемым от турбокомпрессора ГТД, состоялись в районе Забайкалья при температуре окружающего воздуха -45’С. При этом условия в обитаемом отделении Т-80 оказались значительно лучше, чем в танках с калориферным обогревом. Температура воздуха в машине через 20–30 мин работы двигателя достигала положительных величин и продолжала повышаться. Температура на рабочих местах регулировалась каждым танкистом индивидуально. Таким образом, система кондиционирования сформировалась из систем охлаждения и обогрева, системы регулирования воздуха по объему и температуре, фильтрации и влагоотделения.

При необходимости осуществлялось подключение индивидуальных жилетов воздушного охлаждения и обогрева. Такой жилет представлял собой две воздухопроницаемые оболочки, между которыми циркулировал воздух, поступающий по шлангам из системы терморегулирования. Для подачи воздуха в подкостюмное пространство на внутренней оболочке жилета, выполненной из специальной ткани с гигиенической подложкой, были выполнены 2-мм отверстия. Отработавший воздух выводился через отверстия в резиновых прокладках, установленных между оболочками жилета.

Отбор воздуха осуществлялся от турбокомпрессора II каскада ГТД. В воздухо-воздушных теплообменниках производилось предварительное охлаждение воздуха. Затем воздух направлялся в турбохолодильник, где охлаждался до температуры, необходимой для подачи в жилеты танкистов. Трасса системы охлаждения СКВ состояла из двух теплообменников, блока заслонок, турбохолодильника, влагомаслоотделителя и воздуховодов. Расход воздуха регулировался специальным устройством, расположенным в непосредственной близости от рабочих мест экипажа.

Главным агрегатом СКВ являлся турбохолодильник, который представлял собой малогабаритную воздушную реактивно-осевую одноступенчатую турбину. На ее валу размещался тормозной вентилятор. Корпус турбины состоял из алюминиевого сплава, имел входной патрубок, обеспечивающий подвод горячего воздуха к соплам, и выходной патрубок для охлажденного воздуха.

Сжатый воздух (после II каскада ГТД) с высокими энергетическими параметрами поступал через входной патрубок турбины к сопловому аппарату, при этом потенциальная энергия воздуха преобразовывалась в кинетическую. Из соплового аппарата поток воздуха с большой скоростью направлялся на лопатки диска турбины и приводил его во вращение. Таким образом, кинетическая энергия воздуха преобразовывалась в механическую работу, а мощность, развиваемая турбиной, «снималась» вентилятором, играющим роль тормоза. Далее поток воздуха со сниженной скоростью, пониженным давлением, а главное — со сниженной температурой, направлялся через выходной патрубок к членам экипажа. Таким образом, предварительно охлажденный в теплообменниках воздух снижал свою температуру до необходимых пределов при адиабатическом расширении в осевой одноступенчатой турбине турбохолодильника.

Влагоотделитель служил для очистки от паров масла и осушки воздуха. Он представлял собой центробежный осушитель-сепаратор с осевым выходом влажного воздуха.

Как уже отмечалось, СКВ функционировала в двух режимах — охлаждения и обогрева. Трасса системы отопления состояла из воздушного фильтра, двойного вентиля и трубопроводов. Заслонка и циклон являлись общими для обеих трасс. Заслонки предназначались для управления работой СКВ и представляли собой кран, запорным элементом которого являлась заслонка с приводом от электродвигателя. Воздушный фильтр и циклон служили для очистки поступающего в отделение машины воздуха. Конструкция воздушного фильтра и блока заслонок была предельно упрощена и надежна в эксплуатации, что подтвердила практика их использования.

Система обогрева управлялась двойным вентилем, расположенным на месте водителя. От вентиля была выполнена разводка по отделениям танка. Для регулировки подаваемого воздуха на каждом рабочем месте устанавливался эжектор, совмещенный с регулятором расхода. Для обогрева внутреннего объема танка в отделении управления использовались коллекторы для выхода горячего воздуха.