Техника и вооружение 2013 02

Коллектив авторов

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 м^3 /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.