2.7. Система выпуска газов
Система выпуска поршневых и газотурбинных двигателей должна обеспечивать отвод отработавших газов двигателя в атмосферу и гарантировать герметичность и надёжность, минимальное гидравлическое сопротивление, пожаробезопасностъ и тепломаскировку. Система выпуска СУ с ПД включает выпускные коллекторы двигателя, проточную часть газовой турбины (при наличии газотурбинного наддува), выпускные трубопроводы, ресиверы (для СУ с эжекционными системами охлаждения), компенсаторы, глушители, соединительные элементы; при необходимости - эжекторы системы пылеудаления, клапаны для обеспечения движения машины под водой и др.
Типичная конструкция единого выпускного коллектора включает наружную и внутреннюю трубы - с целью тепловой изоляции коллектора; внутренняя, состоящая из двух частей, соединена телескопической втулкой для компенсации теплового расширения.
При импульсной системе наддува с переменным давлением перед газовой турбиной и ограниченным давлением наддува - до 0.2 МПа выпускные коллекторы выполняются двух- и более секционными с целью уменьшения их объёма. При этом каждым единичным коллектором объединяется не более 3...4 цилиндров многоцилиндрового двигателя, не работающих последовательно друг за другом (рис.2.35).
В частности, для типичного 12-цилиндрового 4-тактного двигателя 12ЧН 15/18 с традиционным порядком работы цилиндров в каждом ряду (1-5-3-6-2-4) объединяются в единые группы цилиндры 1, 2, 3 и 4, 5, 6. Таким образом, всего на двигатель получается четыре самостоятельных секции, в каждой из которых сдвиг фаз выпуска цилиндров составляет 240° угла поворота коленчатого вала, что исключает рост давления в секции от выпуска одного цилиндра к моменту начала продувки в другом.
Рис.2.35. Конструкция выпускного коллектора двигателя типа 12V600 с импульсным газотурбинным наддувом:
1 – части коллектора; 2 – компенсаторы.
Средние скорости газа в выпускных коллекторах обычно составляют 50...80 м/с, при газотурбинном наддуве - 70...100 м/с.
Наиболее употребительны в практике компенсаторы температурных деформаций выпускных коллекторов сильфонного типа или с разрезными уплотнительными кольцами. Первые из них абсолютно герметичны, вторые конструктивно более просты, но менее надежны и для герметизации требуют дополнительного подвода сжатого воздуха (от нагнетателя двигателя) к специальному штуцеру.
Существующие конструкции пластинчатых компенсаторов с неразрезными кольцами, последовательно центрируемыми по внутреннему и наружному диаметрам соединяемых элементов, хорошо работают в условиях вибраций, обусловленных работой двигателя, но не обеспечивают полной герметичности соединения. Система выпуска, интенсивно нагреваемая отработавшими газами двигателя, является сравнительно мощным теплоизлучателем и элементом повышенной пожарной опасности в МТО. Обычно тепловая изоляция системы выпуска осуществляется экранированием или использованием материалов с низкой теплопроводностью (наружная изоляция). Однако, во избежание перегрева деталей выпускного тракта в последнем случае, более целесообразно покрытие внутренних поверхностей коллекторов и трубопроводов теплоизоляционным материалом (эмалирование, плазменное напыление) с покрытием наружной поверхности жаростойким лаком, алюминием (высокая теплопроводность) - методом напыления и т.п.
Для улучшения тепломаскировки ВГМ, в частности, рекомендуется смешение отработавших газов с воздухом, проходящим через систему охлаждения двигателя.
Категорически запрещается прокладывать топливные и масляные трубопроводы в непосредственной близости от выпускных трасс и, особенно, над выпускными трассами, применять фланцевые соединения с просветами между фланцами (разрушение и выдувание уплотнительных прокладок) и т.п.
Система выпуска газотурбинных двигателей в варианте, не допускающем преодоление брода глубиной более 1 м (попадание воды в МТО и двигатель), включает выпускные патрубок и коробку, заслонку защиты от оружия массового поражения и выпускные жалюзи (рис.2.36). С целью преодоления водных преград по дну на глубине 1.8 м без предварительной подготовки и на глубине до 7 м без использования газоотводящей трубы (противодавление до 8 кПа при броде и до 50 кПа при движении под водой), используется подвижное герметичное соединение между выпускным патрубком двигателя и корпусом танка, герметизация окон выпуска воздуха из систем охлаждения, пылеудаления и вентиляции МТО.
Рис.2.36. Конструктивная схема системы выпуска СУ с ГТД:
1 – выпускной патрубок двигателя; 2 – выпускная коробка; 3 – заслонка; 4 – выпускные жалюзи; 5 – воздуховод системы охлаждения и трассы пылеудаления; а – выпускные газы; б – воздух из системы охлаждения и трассы пылеудаления; в – воздух из трассы вентиляции МТО.