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.
Военные завели двигатель танка Т-64, который 15 лет не заводили.
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.
Началось же массовое возвращение к турбомоторам, которые одно время считались слишком сложными для неспортивных автомобилей.
Двигатель 5ТДФ - это одно из самых уникальных изобретений в области силовых агрегатов. Он был изобретен еще в Советском Союзе. Отличительная черта в том, что он был разработан вовсе не для автомобилей, а для такого танка, как Т-64. Однако больше всего популярности ему принесла его необычная конструкция.
Общее описание оборудования
Двигатель 5ТДФ являлся пятицилиндровым. Только этот факт уже делал его достаточно необычным. Кроме этого, он имел в своей конструкции 10 таких деталей, как шатуны и поршни. Кроме того, здесь использовались два коленчатых вала одновременно. Поршни в цилиндрах совершали необычные движения. Они двигались навстречу друг другу, после этого обратно, снова навстречу и так далее. Отбор мощности в данном случае производился с обоих коленчатых валов, чтобы было максимально удобно для управления танком.
Принцип работы двигателя 5ТДФ - двухтактный. В данном случае поршни этого устройства играли роль золотников. Они открывали как впускные, так и выпускные окна. Другими словами, никакие клапаны или распредвалы в данном случае не использовались.
Из-за всех особенностей, которые были описаны выше, получилось так, что конструкция двигателя 5ТДФ была максимально эффективной и гениальной в некотором роде. Это объяснялось тем, что двухтактный цикл работы обеспечивал максимальную литровую мощность при работе двигателя, а его прямоточная продувка обеспечивала высокое качество наполнения цилиндров.
Впрыск агрегата
Двигатель 5ТДФ отличался еще и тем, что он представлял собой дизельный агрегат с непосредственным впрыском. Имеется в виду, что топливо подавалось в нужное пространство между поршнями за несколько мгновений до того, как они доходили до максимального сближения. Еще одна особенность здесь состояла в том, что, во-первых, сам впрыск производился четырьмя форсунками, а, во-вторых, он проходил по достаточно хитрой траектории, которая обеспечивала максимально быстрое смесеобразование.
Другие хитрости конструкции
Хитрости и особенности двигателя 5ТДФ вовсе не заканчивались на том, что было перечислено выше. Была еще одна изюминка, которая скрывалась в турбокомпрессоре. Сама турбина имела достаточно большие размеры и вместе с компрессором располагалась на валу. Кроме этого, у нее была механическая связь с одним из коленчатых валов двигателя. Данное решение считается гениальным. Во-первых, во время разгона танка компрессор несколько подкручивался за счет крутящего момента вала, что исключало такой недостаток, как турбояма. После того как образовывался достаточно мощный поток выхлопных газов и турбина раскручивалась до значительных оборотов, то мощность, которую она набрала, передавалась, наоборот, коленчатому валу. Все это повышало экономичность силового агрегата, а сама турбина называлась силовой.
Сюда же стоит отнести еще одну важную характеристику двигателя 5ТДФ - он был многотопливным. Другими словами, он мог эксплуатироваться и на дизеле, и на бензине, и на авиационном топливе, и на любой смеси этих видов.
Помимо перечисленных больших конструктивных особенностей, общая конструкция устройства насчитывала еще около полусотни небольших хитростей. Сюда можно было отнести и поршни со вставками из жаропрочной стали, и системы смазки с сухим картером, и много чего еще.
Цели двигателя
Естественно, что после такого технического описания 5ТДФ у многих может возникнуть вопрос о том, зачем же создавался данный силовой агрегат, какие цели преследовали его создатели.
Все эти изменения преследовали всего несколько довольно четко сформулированных целей. Во-первых, мотор должен был быть как можно более компактным, во-вторых, он должен быть экономичным. Однако самое главное - это получить достаточную мощность для работы такого средства, как танк. Важность данных требований объясняется следующим. Компактность может значительно облегчить компоновку танка, а значит, его можно будет быстрее собирать на заводе. Экономичность значительно влияет на автономность танка, то есть уменьшает потребность в частой дозаправке. Мощность же для силового агрегата танка важна тем, что она увеличивала такой важный параметр, как маневренность.
Результаты работы
Все старания конструкторов и ученых, которые разрабатывали данную модель двигателя, вовсе не прошли даром, результат работы был достаточно впечатляющим. Рабочий объем агрегата составлял всего 13,6 литра, но в самом форсированном состоянии он обладал мощностью более чем в 1000 л.с. Так как этот мотор эксплуатировался еще в 60-е годы, то данный результат считался выше всяческих похвал. По своей удельной литровой мощности, а также по габаритной мощности это изобретение превосходило любые другие изобретения любой армии в мире в несколько раз. Из-за его компоновки данное устройство довольно часто называли "чемодан".
Выпускается ли сейчас двигатель 5ТДФ? Справедливо будет сказать, что этот силовой агрегат все же не прижился, несмотря на все свои весомые преимущества. Он был достаточно сложен в исполнении, а к тому же был очень дорогим.
Эксплуатация оборудования
Так как какое-то время данный двигатель все же использовался, то есть определенная инструкция по его применению. Здесь достаточно большое внимание отводится материалам, а именно топливу, которое необходимо заливать. Хоть прибор и является многотопливным, основным видом его рабочей жидкости все же стал дизель. Выбор марки основывался на температуре окружающей среды. Так, если температура была не ниже +5 градусов по Цельсию, то использовалась марка дизельного топлива для быстроходных дизелей ДЛ. При показателях от +5 до -30 градусов по Цельсию использовалась другая марка - ДЗ. Если же в разгар зимы температура опускалась ниже отметки в -30 градусов по Цельсию, то использовалось топливо ДА.
Отдельно стоит добавить, что марка топлива ДЗ могла использоваться еще и в том случае, если температура превышала отметку в +50 градусов. Как и в любом другом двигателе, в этом использовалось масло, которое допускалось всего двух типов. Основным считалось М16-ИХП-3, однако если его не было в наличии или отсутствовала возможность его доливки в нужный момент, то его можно было заменять жидкостью МТ-16п. Однако при замене одного вида смазочного вещества на другое приходилось полностью сливать остаток предыдущего с картерной коробки, а только потом заливать новое. Оппозитные двигатели 5ТДФ были уникальными еще и по этим нескольким причинам.
Работа агрегата на разном топливе
Для того чтобы танк мог работать с разными видами топлива, он был снабжен специальным механизмом управления подачей топлива. Он имел всего два положения, которые могли быть переключены, в нужный момент. Первое положение обеспечивало эксплуатацию при заправке дизельным топливом для быстроходных дизелей, топливом для реактивных двигателей, а также бензином и смесями этих трех видов горючего в любых пропорциях. Второе же положение подразумевало переключение режима работы двигателя на использование только бензина в качестве рабочей смеси.
Есть несколько особенностей, которые возникают при переключении работы на бензин. Во-первых, необходимо не позже чем за 2 минуты до начала работы танка включить насос БЦН техники, а после этого в интенсивном темпе прокачать топливо при помощи ручного подкачивающего насоса. Во-вторых, вне зависимости от окружающей температуры окружающей среды перед запуском нужно произвести двойной впрыск масляной жидкости в цилиндры.
Технические параметры
Стоит сказать, что технические характеристики двигателя 5ТДФ достаточно высокие, а сам по себе он является уже второй модификацией, выпущенной в 1960 году. Первым был 5ТД, выпущенный в 1956 году.
Мощность силового агрегата 5ТДФ составляла 700 л.с.
Диаметр его цилиндров был равен 120 мм.
Ход поршня был равен 2 х 120 мм. Число цилиндров составляло 5,
рабочий объем, как уже говорилось раньше, - 13,6 литра.
Частота вращения составляла 2800 об/мин-1.
Есть такой параметр, как габаритная мощность, которая у 5ТДФ составляет 895 л.с./м3.
Удельная масса силового агрегата составляет 1,47 кг/л.с.
Литровая мощность, которая характеризуется, как л.с./л, составляет 52. Это краткое техническое описание двигателя 5ТДФ.
Где еще использовался двигатель 5ТДФ
КрАЗ-5450 Гоночный грузовик с 5ТДФ
Летом 1992 года делегация завода "АвтоКрАЗ" приехала на трек Нюрбургринг с необычной конструкцией. Трековый спортпрототип, который был первым таким опытом кременчугских разработчиков, обладал рядом необычных особенностей.
В частности, его сердцем был многотопливный дизель 5ТДФ, позаимствованный…от танка Т-64!
Недовольства танковым двигателем 5ТДФ
Предоставим слово офицерам запаса В. Мураховскому, В. Кулагину, А. Балакиреву, В. Брускову, Е. Зацу, И. Ашакину, имеющим большой опыт эксплуатации танков в войсковых частях.
Обратите внимание: Интересные Факты об танках и истории.
Каждый из них служил на танках Т-64. Пятеро приобрели опыт эксплуатации танков Т-64, Т-72 и Т-80.Полковник запаса В. Мураховский, широко известный в кругах любителей БТТ, прослужил в армии 18 лет на танках Т-54, Т-55, Т-62, Т-64, Т-64А, Т-64Б, Т-64БВ, Т-72, Т-72А, Т-80БВ, хорошо знаком с танком Т-72Б.
Всех их трудно обвинить в лоббировании интересов тагильских танкостроителей. Их откровения о конструктивных недостатках отечественных танков могут быть полезной наукой для танковых конструкторов и авторитетным мнением для любителей БТТ. Приводим часть текстов их воспоминаний:
1) Перечисляя наименования танков, на которых офицерам пришлось служить, они дают танку Т-64 такую оценку:
«…из этой линейки самое неприятное впечатление оставил Т-64…» (В. Мураховский);
«Все машины, кроме Т-64, достойно себя показали» (В. Кулагин);
«Что я могу сказать о тех машинах, на которых приходилось служить: хуже, чем Т-64А, я машины не видел» (А. Балакирев);
«Я хотя и заканчивал ХГВТКУ (Харьковское гвардейское высшее танковое командное училище, которое готовило офицеров-танкистов со специализацией на Т-64. — Прим. Э.В.), но с недостатками «64-ки» согласен, их много. Т-72 все же лучше и надежнее» (В. Брусков);
«У меня в роте… в КДВО (Краснознаменный Дальневосточный военный округ. — Прим. Э.В.) было 25 танков Т-72, 10 танков Т-80 и 2 танка Т-64. Поверьте, было с чем сравнивать. Вздохнул свободно, только когда Т-64 сдал в капремонт» (Е. Зац);
«Руководство Сухопутных войск СА, ГБТУ в 70-е и 80-е годы всеми силами пыталось повысить боевые возможности войск. С этой целью принимались важнейшие решения по их комплектованию, с учетом реальных возможностей боевой техники…
Поставки танков Т-64А в первый стратегический эшелон Советской Армии — Группу Советских войск в Германии начались только через 7 лет после начала серийного производства.
Но и спустя такой большой срок с запуска серии, пришлось часть танков изымать из других военных округов, поскольку Харьков не мог обеспечить нужный объем выпуска… В начале 80-х годов был принято решение срочно заменять танки Т-64 на Т-80…
Т-64 изымался из ГСВГ/ЗГВ, поскольку его недостатки перекрывали любые достоинства» (В. Мураховский).
В итоге:
«Первый стратегический эшелон на Западном театре военных действий (Западная группа войск — ГДР, Северная группа войск — Польша) оснащался танками
Т-80. Южный фланг (Центральная группа войск — Чехословакия) и второй стратегический эшелон (Прибалтийский, Белорусский военные округа) оснащались танками Т-72. Таким образом, на ключевом стратегическом направлении, где предполагалось решать исход войны НАТО против стран Варшавского Договора, места для Т-64 не нашлось.
Танки Т-64, поставляемые с завода и выводимые из ГСВГ, направлялись на укомплектование соединений в регионы с мягкими климатическими условиями, в основном на Юго-Западное стратегическое направление (Южная группа войск — Венгрия, Прикарпатский, Киевский, Одесский военные округа). Помимо прочего, здесь обеспечивались кратчайшие коммуникации к заводу-производителю и специализированным БТРЗ. Ни один другой тип танка в СССР не имел такой привязки по климату и техническому обеспечению.
За все годы производства Т-64 (около 20 лет!) не решились укомплектовать этими танками ни одного соединения в военных округах с суровыми климатическими условиями — Дальневосточном, Забайкальском, Сибирском, Уральском, Приволжском, Ленинградском. В этих местностях из танков нового поколения несли службу только Т-72 и Т-80» (В. Мураховский).
2) Среди многих конструктивных недостатков харьковских танков Т-64А офицеры сделали ряд акцентов
Силовая установка.
2а) Двухтактный двигатель:
«Крайне неудачный двигатель»; «Повышенные требования к объему и чистоте поступающего воздуха у 2-х тактного двигателя» (В. Мураховский). Аналогичное мнение высказал А. Балакирев;
«В случае с 5ТДФ невозможен отбор мощности» (В. Мураховский);
«В своей роте поменял за два года 4 движка» (В. Кулагин);
«Двигатель хоть и компактный, но ненадежный…» (В. Брусков).
2б) Система охлаждения:
«Сама по себе эжекционная система, пришедшая на смену вентиляторной в 1960-е годы, представлялась весьма привлекательной: для нее не требуется отбор мощности с двигателя…, она практически не изнашивалась, массу и габариты имела несколько меньше вентиляторной схемы. Увы, все эти преимущества с лихвой перекрывались единственным врожденным пороком — производительность эжекционной системы уступала современной вентиляторной почти в 1,5 раза, что особенно критично, учитывая повышенные температуры двухтактника»;
«Если температура выше +25 °C, до трети марша идешь на пониженных передачах. Нетрудно представить себе последствия долговременного выдвижения на поле боя, в котором из-за перегрева МТО неизбежно возникнет необходимость вести танк и постоянно маневрировать под огнем противника на 1-й — 2-й передачах» (В. Мураховский);
«На подводном вождении не дай Бог, если механик-водитель забудет открыть жалюзи при выходе из воды — перегрев, много времени не надо» (Е. Зац).
2в) Бескассетный воздухоочиститель:
«Воздухоочиститель забивается очень часто, из-за этого их прозвали «пылесосами» (В. Брусков);
«…проблема харьковской силовой установки — инерционная бескассетная воздухоочистка… пылевой износ, перегрев, особенно при движении в колонне, опасность попадания ГСМ в воздухоочиститель — «вечные проблемы» эксплуатации Т-64 в войсках…
…Бескассетные фильтры… давали о себе знать: …Летом на танках УБГ (речь идет о танках учебно-боевой группы, на которых обучают навыкам вождения экипажи. — Прим. Э.В.) приходилось обслуживать каждые200 км» (В. Мураховский).
Описывая движение танков Т-64А в составе боевой группы, поднятого по тревоге, В. Мураховский отмечает: «Я не могу описать словами, что такое летний марш армады свыше 150 гусеничных машин по разбитой дороге на лёссовых и песчаных грунтах… Воздух насыщен не только мелкой пылью, но и сажей, частичками масла и топлива выхлопа десятков машин. Эта адская смесь стоит в воздухе несколько часов, она быстро забивает циклоны ВО. Если не очистить ВО по прибытии в исходный район — всем движкам гарантирован «каюк»… Это я описал сравнительно «лояльный», типичный для мирного времени случай. Но однажды видел ситуацию, когда по одному маршруту летом выходила дивизия целиком (свыше 700 единиц гусеничной техники). Этот чудовищный шлейф пыли протяженностью более 100 км наверняка было видно из космоса… Поскольку это был первый опыт столь массированного применения Т-64А, все понадеялись на цифры, записанные в ТОИЭ. Итогом стали десятки угробленных 5ТДФ, шок командования, обвинения во вредительстве, срочная командировка в ГСВГ большой группы специалистов и руководства ХКБТМ, прибытие эшелона с запчастями из Харькова в адрес дивизии».
Далее В. Мураховский отмечает: «…Ситуация с пылевым износом и перегревом 5ТДФ постепенно улучшалась по мере накопления опыта эксплуатации танка в войсках и внедрения конструкторских доработок, тем не менее, пылевой износ и перегрев — два характерных вида эксплуатационных отказов ВСЕХ МОДИФИКАЦИЙ…» (выделено мной. — Э.В.).
2г) Пуск двигателя:
«На танке Т-64…
(сложность пуска. — Прим. Э.В.) …уступает, конечно, запуску первого спутника, но точно потруднее запуска четырехтактных движков… Очень не любит двухтактный движок высокой влажности и всячески отказывается заводиться, если на улице сыро и холодно»
(В. Мураховский);
«…летом хорошо, если 5–6 машин (в роте.
— Прим. Э.В.) заводились без подогревателя…»
(В. Кулагин);
«Если машина не новая, то в холодное время, чтобы ее завести, нужно быть четырехруким, иначе все сразу делать не успеваешь: и стартер, и воздух, и масловпрыск два раза и чего-нибудь еще» (А. Балакирев).
Ходовая часть.
Острой критике В. Мураховского подверглась ходовая часть танка Т-64.
В соосных торсионах Т-64, составляющих половину длины торсионов тагильских танков, при крайнем верхнем положении опорных катков (соответствует максимальному углу закрутки торсионного вала) возникали предельно допустимые напряжения, что обуславливало низкую их надежность при высоких скоростях движения танка. «В итоге расход 4–5 торсионов в год на «вожденческую» машину УБГ считался нормой… Для сравнения скажу, что подобные же проблемы были и на Т-62, но их не было на Т-72 и Т-80… С торсионами иногда случались более серьезные казусы. Так, один из моих панцеров на учениях налетел на валун так, что не только сломало торсион, но и вырвало законцовку со шлицами на днище. Машину пришлось отправлять на БТРЗ в Кирхмезер (Кирхмезер расположен в ГДР. — Прим. Э.В.), снимать башню и наваривать законцовку». Вырыв срединной шлицевой опоры грозил гибелью механику-водителю, либо разрушением двигателю (В. Мураховский).
О массовых случаях поломок торсионов говорили А. Балакирев и В. Брусков; о низкой надежности катков — А. Балакирев; о сбросе гусениц при движении Т-64 на песчаных грунтах с боковыми кренами — В. Кулагин, В. Брусков, И. Ашакин.
«На Магдебургском полигоне (полигон расположен в ГДР. — Прим. Э.В.), на старой железнодорожной насыпи, Т-64 сразу на обе гусеницы разулся. Машина в песок зарылась боком процентов на сорок высоты катков. Обе гусеницы пришлось резать автогеном, потом рыть яму перед машиной, гусеницы перед ней выкладывать, на них ее натаскивать тягачом, потому что танк на катках в песок продолжал зарываться. Вытаскивали двумя тягачами БТС, заняло это мероприятие трое суток» (И. Ашакин).
Механизм заряжания.
Участник Великой Отечественной войны, заместитель главного конструктора УКБТМ, полковник Л.А. Вайсбурд считал, что поток рекламаций из войск по низкой надежности танка Т-64 и жалоб во все высокие инстанции страны на недостатки его конструкции объяснялись оторванностью ведущего состава харьковского КБ от эксплуатации танков в войсках, что отрицательно сказалось на многих конструктивных решениях при проектировании новой машины. Например, конструкция механизма заряжания (МЗ) практически изолировала боевое отделение (БО) от отделения управления (ОУ) и ограничивала взаимодействие экипажа внутри машины.
Он пишет: «В связи с этим мне вспоминается один эпизод времен ВОВ (я был на фронте с 1941 по 1944 гг.) Накануне Курско-Орловой битвы наша часть получила несколько американских танков М4А2 «Шерман», в которых из боевого отделения практически не было доступа в отделение управления. В бою был тяжело ранен механик-водитель, и экипаж ему не мог помочь. Механик умер. Через сутки-двое тело его распухло, и возникла проблема как его вытащить из люка, так как невозможно было обвязать его туловище внутри машины…»
Позднее подобные случаи происходили в войсках при эксплуатации танков Т-64. Один такой случай гибели механика-водителя наблюдал В.И. Мураховский.
Ошибки в конструировании механизма заряжания приводят к гибели людей до сего времени.
В газете «Сегодня» (Украина) от 21 июня 2005 г. рассказано о гибели механика- водителя при преодолении танком Т-64 вброд ручья на территории Украины.
Случались и забавные истории. Одну из них поведала газета «Аргументы недели» от 30 декабря 2009 г. (Я. Вяткин, «Успеть вовремя!») В канун Нового года механик- водитель не смог открыть люк на учебном танке Т-80. Решил вылезти через башню. Для этого требовалось снять 2–3 кассеты в механизме заряжания. Поленившись снять одну кассету, он в толстом зимнем комбинезоне застрял при перелазе, как Винни-Пух. Пришлось звать подмогу. К Новому году его вытащили только общими усилиями.
Другим конструктивным недостатком МЗ танка Т-64А является вертикальное расположение пороховых зарядов в транспортере. Это делает их более уязвимыми при обстреле танка в сравнении с горизонтально размещенными выстрелами в автомате заряжания (АЗ) танка Т-72.
Василий Брусков отметил еще один недостаток харьковского МЗ: «…МЗ на морозе -30 °C начинает «клинить», а АЗ хоть бы что, потому что там нет никакой гидравлики. И загрузка в АЗ проходит гораздо быстрее».
Больше интересных статей здесь: История.
Источник статьи: Двигатель 5ТДФ для танка Т-64.