Turbina cu gaze este un tip de motor termic ce functioneaza pe principiul ciclului Brayton (Joule la francezi)
- termenul de turbina cu gaze (gas turbine) a fost folosit de englezi, pentru a face diferenta fata de turbinele cu vapori , fluidul de lucru fiind aerul in locul aburului.
- turbinele cu gaze produc energie mecanica prin antrenarea unui arbore cuplat la o elice sau la un echipament industrial si energie cinetica , prin destinderea gazelor arse.
Turbina pe gaze
Turbinele cu gaze pot fi clasificate in functie de tipul de energie utila :
- turbine ce folosesc energia cinetica a gazelor pentru realizarea tractiunii avioanelor :
- turboreactoare
- turboventilatoare
- turbine ce folosesc energia mecanica produsa pentru antrenarea elicei si energia cinetica a gazelor :
- turbopropulsoare
- turboshaft, ce folosesc energia mecanica produsa pentru antrenarea unei elice sau agregat industrial sau pentru propulsie
In limba romana, termenii legati de aceste motoare, au fost preluati din limba franceza, iar notiunea de turboshaft nu a fost tradusa sau preluata din engleza. Din aceste motive se folosesc termeni gen turbina pe gaze de elicopter, de nava , industriala, etc.
Turboshaftul este o turbina cu gaze, care produce doar energie mecanica pentru antrenarea unui arbore (shaft). energia cinetica a gazelor fiind disipata in evacuare fara a genera tractiune.
Principalele aplicatii ale motoarelor turboshaft sunt :
- propulsie elicoptere, tancuri, nave, trenuri, barci
- motoare auxiliare APU pentru avioane si tancuri
- instalatii industriale pentru generare electricitate
- instalatii industriale pentru comprimare gaze
- turbocompresoare supraalimentare motoare cu piston
Prima turbina cu gaze a fost brevetata in 1791 de englezul John Barber , iar prima turbina functionala a fost realizata in 1903 de norvegianul Aedgius Elling, generand o putere de 11 CP.
Turbina Aedgius Elling 2003
In continuare sunt prezentate turbine cu gaze (turboshaft) pentru tancuri si elicoptere
Pentru a nu a forta un neologism (turboshaft), voi folosi mai departe termenul de turbina cu gaze.
Turbine cu gaze pentru tancuri
Turbina cu gaze folosita pentru propulsarea tancurilor, este in concurenta directa cu motorul diesel, avand ca orice solutie inginereasca avantaje si dezavantaje .
GT 101
Pentru a nu a forta un neologism (turboshaft), voi folosi mai departe termenul de turbina cu gaze.
Turbine cu gaze pentru tancuri
Turbina cu gaze folosita pentru propulsarea tancurilor, este in concurenta directa cu motorul diesel, avand ca orice solutie inginereasca avantaje si dezavantaje .
GT 101
Prima aplicatie a acestui tip de motor a fost facuta tot de nemti in timpul WWII, prin modificarea motorului cu reactie BMW 003 , fiind realizat initial motorul GT 101 , destinat tancurilor Panther.
Sa nu uitam ca din BMW 003 au mai derivat dupa razboi motorul turbojet rusesc RD 20 pentru MIG 9, iar francezii au dezvoltat motorul ATAR pentru Super Etandard, Mirage III si F 3.
Motorul GT 101 a fost proiectat in noiembrie 1944, fiind urmat pana in aprilie 1945 de GT 102 si GT 103. Motorul cantarea 1450 kg si dezvolta 1140 CP, asigurand pentru tancul Panther un raport putere/masa de 27 CP/t, fata de 592 CP si respectiv 13.5 CP/t cu motorul V12 pe benzina Maybach HL230 P30 . (T 34 avea 16.2 CP/t).
Principalele probleme erau legate de consumul mare (430g/CP/h - dublu fata de M1 Abrams)
Motorul avea o turatie de 14 500 rot/min si temperatura de intrare in turbina de 800 C.
Sistemul de transmisie era realizat de o cutie automata cu 12 viteze (!) ZF construita de
Nu a fost realizat nici un prototip de tanc , studiile limitandu-se la experimente pe echipamente individuale.
Proiectele germane au fost preluate si continuate de englezi, care au construit tancul Conqueror cu turbina pe gaze in 1954, abandonat datorita consumului si de rusi care au inceput dezvoltarea in 1949.(desenul de mai jos este de la rusi)
GT 101
Tancul Strv 103
Realizat de suedezi la inceputul anilor '60 , acest tanc era propulsat de doua tipuri de motor :
- un motor Rolls Royce K 60, diesel tip boxer, folosit pentru croaziera la viteza mica si manevrare pentru tintire
- o turbina pe gaze Boeing 502 de 300 CP folosita pentru viteze mari sau teren accidentat
Aceasta combinatie de motoare de tip diferit, a fost ulterior folosita pe nave in configuratia numita CODAG (Combined Diesel or Gas), fata de varianta mai raspandita CODOG (Combined Diesel or Gas).
Deoarece puterea turbinei era prea mica, a fost inlocuita ulterior cu o turbina Caterpillar 553, ce dezvolta 490 CP. Noua varianta Strv 103b, avea o putere combinata de 730 CP, care asigura un raport de 18 CP/t.
Tancul a ramas in exploatare pana in 2001, fiind dezvoltate si variantele c si d, cu un motor diesel mai puternic si aceeasi turbina.
Strv 103
Catterpillar 553
Tancul T 80
In 1976 rusii au introdus in exploatare T-80, primul tanc operational propulsat integral de un motor tip turbina cu gaze. Proiectul unui astfel de tanc cu a demarat in 1949, trecand prin diverse variante de dezvoltare : a fost testat acest tip de motor pe IS-7,T-10,T-62 (Ob'yect 167T), T-64T (Ob'yect 219SP2). Acesta din urma , dupa sapte ani de imbunatatiri, a devenit T-80.
Motorul GDT 1000 produs de Klimov, dezvolta 1000 CP, avand un consum specific de 240 g/CP/h(cam 300 l/h) si a fost modernizat in doua variante mai puternice, de 1100, respectiv 1250 CP.
Ulterior a fost construit si tancul T-80UD, dotat cu motor diesel in doi timpi cu sase cilindri boxer.
Daca facem o comparatie intre motorul diesel si turbina pe gaze , se observa ca la aceeasi putere, consumul specific este de 160 g/CP/h fata de 235 g/CP/h.
GTD 1000
Specificatii motoare turbina tanc T 80
Versions
|
GTD-1000T
|
GTD-1000TF
|
GTD-1250
|
power, hp
|
1000
|
1100
|
1250
|
specific fuel consumption, g/hp/hr
|
240
|
235
|
225
|
Length
|
1494
|
1494
|
1494
|
Width
|
1042
|
1042
|
1042
|
Height
|
888
|
888
|
888
|
Weight, kg
|
1050
|
1050
|
1050
|
Specificatii motor diesel 6 TD2 pentru tancul T 80UD
Power pack
|
|
Volume
|
3.2 m³
|
Engine
|
|
Model
|
6TD-2
|
Type
|
2-stroke 6-cylinder liquid-cooled
multi-fuel diesel engine with horizontal placement of cylinders and opposed
pistons
|
Maximum
power output
|
882 kW (1,200 hp)
|
Specific
fuel consumption at maximum power output
|
218 g/kW-h (160 g/hp-h)
|
Weight
|
1,180 kg
|
Overall dimensions
|
|
Length
|
1,602 mm
|
Width
|
955 mm
|
Height
|
581 mm
|
Power transmission
|
|
Type
|
mechanical transmission with 2 side
planetary gearboxes and hydraulic control, with 7 forward gears and one
reverse gear.
|
Final
drives
|
Reversive side final drives, which are
placed coaxially wit
|
Tancul M1 Abrams
Motorul cantareste 1134 kg , avand dimensiunile de 1629 mm x 991 mm x 807 mm si dezvolta 1500 CP, avand si un schimbator de caldura . Randamentul termic este de 28 %.
M1/IPM1 M1A1 M1A2
Consumul de combustibil este unul din dezavantajele turbinei pe gaze.
Un M1 parcurge 255 m cu un litru de combustibil, fata de un Leopard 2 dotat cu diesel, care parcurge 330 m .
In conditiile de lupta din Desert Storm, distanta parcursa cu un litru a fost de doar 142 m/litru, la jumatate fata de Leopard 2.
Practic in timpul operatiunilor, inaintarea tancurilor a fost conditionata de viteza camioanelor de alimentare.
La relanti, consumul este de 2.5 ori mai mare decat la diesel.
Pentru a reduce consumul la relanti, se foloseste un motor auxiliar APU, pentru generare energie electrica si aer conditionat.
Cobustibilul folosit poate fi motorina, kerosen, alcool, aproape orice distilat de petrol eventual capturat in lupta, lectie invatata in WWII.
Consumul zilnic al uni tanc M1
Transmisia are 4 viteze plus doua de marsarier, fata de 8 viteze la un tanc propulsat cu diesel .
Un motor diesel necesita mai multe trepte pentru a compensa cuplul mic la turatii joase
Comparatii AGT 1500 vs Diesel
Desi consumul de combustibil il dezavantajeaza , AGT 1500 asigura tancului M1, datorita masei reduse si cuplului mare, o mult mai buna acceleratie si maneabilitate.
Alte avantaje ale turbinei cu gaze, le constituie zgomotul, vibratiile si emisiile de fum reduse fata de diesel.
De aceea , tancul M1 este poreclit "Whispering death" - Moartea soptitoare.
De aceea , tancul M1 este poreclit "Whispering death" - Moartea soptitoare.
Pornirea se face usor si la temperaturi scazute.
Un alt avantaj il constituie mentenanta simpla, fiabilitate ridicata si usurinta inlocuirii grupului motor, care poate fi transportat cu elicoptere CH 47
Totusi , semnatura in infrarosu este mult mai mare, iar debitul crescut de gaze arse cu temperatura ridicata, impiedica infanteristii sa inainteze protejati in spatele tancului, un mare dezavantaj in luptele urbane.
Asa se aude
Fata de anii '70, cand a fost proiectat motorul AGT 1500, motoarele diesel au evoluat mult ca si performante, existand o scadere semnificativa a scaderii consumului specific.
Evolutie consum specific si noxe motoare diesel
Chiar daca variante mai performate vor fi folosite pentru modernizarea M1 si T 80, este greu de crezut ca turbina pe gaze va putea concura in viitor motoarele diesel in echiparea tancurilor.
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu