Belirli bir zamana kadar, Hitler Almanyası, kara taşıtları için gaz türbini enerji santralleri projelerine çok fazla dikkat etmedi. Böylece, 1941'te, deneysel bir lokomotif için bu tür ilk birim monte edildi, ancak ekonomik yetersizlik ve yüksek öncelikli programların mevcudiyeti nedeniyle testleri hızla kapatıldı. Kara taşıtları için gaz türbini motorları (GTE) yönünde çalışmalar, sadece mevcut teknoloji ve endüstrinin olumsuz özelliklerinden bazılarının özellikle canlı olduğu 1944 yılında devam etti.
1944 yılında Kara Kuvvetleri Silah Müdürlüğü, gaz türbini motorları konusunda bir araştırma projesi başlattı. tanklar. Yeni motorlar lehine iki ana neden belirtildi. İlk olarak, o zamanlar Alman tank binası, yüksek güç ve küçük boyutlarda bir motorun oluşturulmasını gerektiren savaş araçlarının ağırlıklandırılması üzerine bir ders aldı. İkincisi, mevcut tüm zırhlı araçlar bir ölçüde benzini kıtlaştırdı ve bu da operasyon, ekonomi ve lojistik ile ilgili bazı kısıtlamalar getirdi. Alman endüstri liderlerinin hesapladığı gibi, gelecek vaat eden gaz türbinli motorlar daha az kaliteli ve buna bağlı olarak daha ucuz yakıt tüketebilirler. Böylece, o zaman, ekonomi ve teknoloji açısından, gaz türbin motorları benzinli motorlara tek alternatifti.
İlk aşamada, gelecek vaat eden bir tank motorunun geliştirilmesi, mühendis O. Zadnik başkanlığındaki Porsche'den bir grup tasarımcıya emanet edildi. İlgili birkaç işletmenin Porsche mühendislerine yardımcı olması gerekiyordu. Özellikle Dr. Alfred Müller başkanlığındaki SS Motor Araştırma Departmanı projede yer aldı. Otuzlu yılların ortalarından beri, bu bilim adamı, gaz türbini kurulumları konusunda çalışıyor ve birkaç tanesinin geliştirilmesine katıldı. uçak Jet Motorları. Tanklar için bir gaz türbini motorunun oluşturulması başladığında, Müller, daha sonra çeşitli pistonlu motorlarda kullanılan turboşarj projesini tamamladı. 1943'te Dr. Müller'in tank gaz türbin motorlarının geliştirilmesinin başlamasıyla ilgili olarak defalarca önerilerde bulunması, ancak Alman liderliğinin bunları görmezden gelmesi dikkat çekicidir.
Beş seçenek ve iki proje
Ana çalışmalar başladığında (yılın ortasında 1944), projedeki baş rolü Muller başkanlığındaki kuruma devredildi. Şu anda, gelecek vaat eden bir GTE için gereksinimler belirlenmiştir. 1000 hp hakkında gücü olmalıydı ve saniyede 8,5 kilogram sırasının hava akımı. Yanma odasındaki sıcaklık, 800 ° düzeyinde teknik görev ile belirlenmiştir. Ana teçhizatın geliştirilmesi için gaz türbini santrallerinin bazı karakteristik özellikleri nedeniyle, ana projenin geliştirilmesi gerekmeden önce, birkaç yardımcı tesisin oluşturulması gerekiyordu. Aynı zamanda Muller liderliğindeki bir mühendis ekibi, CCD'nin mimarisinin ve düzeninin beş versiyonunu yarattı ve gözden geçirdi.
Motorun şematik diyagramları, kompresör adımlarının sayısı, türbin ve şanzımanla ilişkili güç türbininin konumu bakımından birbirinden farklıydı. Ayrıca, yanma odalarının yeri için çeşitli seçenekler göz önünde bulunduruldu. Bu nedenle, CCD yerleşiminin üçüncü ve dördüncü versiyonlarında, hava akışını kompresörden ikiye bölmek önerildi. Bu durumda bir akımın yanma odasına ve oradan da kompresörü döndüren türbine gitmesi gerekiyordu. Gelen havanın ikinci kısmı sırayla doğrudan yanma odasına enjekte edildi, bu da doğrudan doğrudan gaz türbinine sıcak gazlar verdi. Ayrıca motora giren havanın ön ısıtılması için ısı eşanjörünün farklı pozisyonları olan seçenekler de düşünülmüştür.
Tam teşekküllü tasarım aşamasına ulaşan ümit veren motorun ilk varyantında, çapraz ve eksenel kompresörlerin yanı sıra iki aşamalı türbinin de aynı eksende olması gerekirdi. İkinci türbinin ilk önce koaksiyel olarak yerleştirilmesi ve iletim ünitelerine bağlanması gerekiyordu. Bu durumda, şanzımana güç sağlayan güç türbininin, kompresörlerin ve türbinin eksenine bağlı olmayan kendi ekseni üzerine monte edilmesi önerildi. Bu çözüm, ciddi bir kusur için olmasa bile, motorun tasarımını kolaylaştırabilir. Böylece, yükü kaldırırken (örneğin, vites değiştirirken), ikinci türbin, bıçakların veya göbeğin tahrip olma tehlikesi olduğu hızlara dönebilir. Sorunun iki yoldan çözülmesi önerildi: ya çalışma türbinini doğru anlarda yavaşlatmak ya da gazları yönlendirmek. Analiz sonuçlarına göre ilk seçeneği seçtik.
Ve yine de GTE tankının değiştirilmiş ilk versiyonu seri üretim için çok karmaşık ve pahalıydı. Muller daha fazla keşif yapmaya devam etti. Tasarımı kolaylaştırmak için, bazı orijinal parçalar Heinkel-Hirt 109-011 turbojet motorundan ödünç alınan ünitelerle değiştirildi. Ek olarak, motor akslarını tutan depo motorunun tasarımından birkaç rulman çıkarıldı. Şaftın destekleyici elemanlarının sayısının ikiye düşürülmesi, montajı basitleştirdi, ancak torku şanzımana ileten bir türbinle ayrı bir ekseni terk etmek zorunda kaldı. Güç türbini, kompresör çarklarının ve iki aşamalı türbinin halihazırda yerleştirildiği aynı şafta monte edildi. Yanma odasında yakıt püskürtmek için orijinal döner ağızlıklar sağlanmıştır. Teorik olarak, yakıtın daha verimli bir şekilde enjekte edilmesine izin verdiler ve ayrıca yapının belirli kısımlarının aşırı ısınmasının önlenmesine yardımcı oldular. Projenin güncellenmiş bir versiyonu Eylül ortalarında 1944 hazırdı.
Zırhlı araçlar için ilk gaz türbini ünitesi
Zırhlı araçlar için ilk gaz türbini ünitesi
Bu seçenek de hatasız değildi. Her şeyden önce, iddialar aslında motorun ana milinin bir devamı olan, çıkış şaftı üzerindeki torku korumada zorluklara neden olmuştur. Enerji aktarımı sorununa ideal çözüm elektrik aktarımı kullanımı olabilir, ancak bakır sıkıntısı böyle bir sistemi unutmamızı sağladı. Elektrotransmisyona bir alternatif olarak, bir hidrostatik veya hidrodinamik transformatör düşünülmüştür. Bu tür mekanizmalar kullanıldığında, güç aktarım verimliliği hafifçe azaldı, ancak bir jeneratör ve elektrik motorlu bir sistemden çok daha ucuzlardı.
GT 101 Motor
Projenin ikinci versiyonunun daha da detaylandırılması sonraki değişikliklere yol açtı. Böylece, CCD'nin şok yükleri altında (örneğin bir maden patladığında) verimliliğini korumak için üçüncü bir şaft yatağı eklendi. Ayrıca, kompresörü uçak motorlarıyla birleştirme ihtiyacı, GTE tankının bazı parametrelerinde bir değişikliğe yol açtı. Özellikle, hava tüketimi yaklaşık dörtte bir oranında artmıştır. Tüm gelişmelerden sonra, tank motorunun taslağı yeni bir isim aldı - GT 101. Bu aşamada, tanklar için bir gaz türbini elektrik santralinin geliştirilmesi, ilk prototipin ve ardından donanımlı GTD tankının yapımı için hazırlıklara başlamanın mümkün olduğu aşamaya ulaştı.
Bununla birlikte, motor inceltme işlemi ertelendi ve 1944 sonbaharının sonunda, tank üzerine yeni bir elektrik santrali kurma çalışmaları başlamamıştı. O zaman, Alman mühendisler sadece motoru mevcut tanklara yerleştirmek için çalıştılar. Başlangıçta deneysel GTE'nin tabanının ağır bir tank PzKpfw VI - "Kaplan" olması planlanmıştı. Bununla birlikte, bu zırhlı arabanın motor bölmesi gerekli tüm birimleri alabilecek kadar büyük değildi. Nispeten küçük bir hacimle bile, GT 101 motoru Tiger için çok uzundu. Bu nedenle, Panter olarak da bilinen PzKpfw V tankını temel test cihazı olarak kullanmaya karar verildi.
Panther tankında kullanılmak üzere GT 101 motorunun sonlandırılması aşamasında, Ordu Silahlanma Direktörlüğü ve proje sanatçısı tarafından temsil edilen müşteri, deneysel bir aracın gereksinimlerini belirledi. CCD'nin, tankın özgül gücünü, yaklaşık 46 tonluk bir savaş ağırlığı ile 25-27 hp seviyesine getireceği varsayılmıştır. ton başına, sürüş performansını önemli ölçüde artıracak. Aynı zamanda, maksimum hız için olan gereksinimler neredeyse hiç değişmedi. Yüksek hızlarda sürerken meydana gelen titreşimler ve darbeler nedeniyle, şasideki parçalara zarar gelme riski önemli ölçüde artmıştır. Sonuç olarak, izin verilen maksimum hareket hızı saatte 54-55 kilometre ile sınırlandırılmıştır.
Panther tankına GT 101 gaz türbini montajı
"Tiger" da olduğu gibi, "Panter" in motor bölümü yeni motoru alabilecek kadar büyük değildi. Bununla birlikte, Dr. Miller liderliğindeki tasarımcılar, GT 101 GTE'yi mevcut hacimlere sığdırmayı başardı. Doğru, motorun büyük egzoz borusu kıç zırh plakasında yuvarlak bir deliğe yerleştirilmek zorundaydı. Görünen tuhaflığa rağmen, böyle bir çözümün seri üretim için bile uygun ve uygun olduğu düşünülüyordu. Deneysel "Panter" üzerindeki GT 101 motorun, gövdenin ekseni boyunca yukarı doğru bir kayma ile motor bölmesinin çatısına yerleştirildiği düşünülüyordu. Motorun yanına, gövdenin çamurluk raflarına, projeye birkaç yakıt tankı koydu. Transmisyon yeri doğrudan motorun altında bulundu. Hava giriş cihazları, gövdenin çatısına getirildi.
Türbin ile ilgili ayrı bir şanzımanı kaybettiği için GT 101 motorunun tasarımını basitleştirmesi, farklı bir karmaşıklığa neden oldu. Yeni GTE ile kullanım için yeni bir hidrolik şanzıman sipariş etmek zorunda kaldı. ZF (Friedrichshafen'den Zahnradfabrik) organizasyonu kısa sürede 12 hızlı (!) Şanzımanlı üç kademeli bir tork konvertörü yarattı. Viteslerin yarısı off-road üstesinden gelmek için geri kalan, yollarda sürüş için tasarlanmıştır. Deney tankının motor şanzıman kurulumunda ayrıca motor çalışma koşullarını izleyen otomasyona girmek zorunda kaldı. Özel bir kontrol cihazı, motor devrini izlemek ve gerekirse, GTE'nin kabul edilemez çalışma modlarına girmesini engellemek için şanzımanı yükseltmek veya düşürmek zorunda kaldı.
Bilim insanlarının hesaplarına göre, ZF'den aktarmalı GT 101 gaz türbini ünitesi aşağıdaki özelliklere sahip olabilir. Türbinin maksimum gücü, motorun çalışmasını sağlamak için kompresör tarafından seçilen 3750 olan 2600 hp'ye ulaştı. Böylece, çıkış milinde "sadece" 1100-1150 beygir gücü kaldı. Yüke bağlı olarak kompresör ve türbinlerin dönme hızı, dakikada 14-14,5 bin devir arasında değişmiştir. Türbinin önündeki gaz sıcaklığı, 800 ° 'de verilen bir seviyede tutuldu. Hava tüketimi saniyede 10 kilogram, spesifik yakıt tüketimi - 430-500 g / hp.h çalışma moduna bağlı olarak.
GT 102 Motor
Benzersiz bir yüksek güce sahip olan GT 101 tank gaz türbini motoru, benzinli motorlar için Almanya'da o zamanki rakamlardan yaklaşık iki kat daha fazla, en azından dikkate değer bir yakıt tüketimine sahipti. Yakıt tüketimine ek olarak GTE GT 101, ek araştırma ve düzeltme gerektiren çeşitli teknik problemlere sahipti. Bu bağlamda, elde edilen tüm başarıları korumak ve mevcut eksikliklerden kurtulmak için planlanan yeni GT 102 projesi başladı.
Aralık ayında, A. Muller ekibi olan 1944, ilk fikirlerden birine geri dönmenin gerekli olduğu sonucuna vardı. Yeni GTE'nin çalışmasını optimize etmek için, iletim mekanizmalarına bağlı kendi ekseni üzerinde ayrı bir türbin kullanılması önerildi. Bu durumda, GT 102 motorun güç türbini, daha önce önerildiği gibi, ana birimlerle eş eksenli olarak yerleştirilmemiş ayrı bir ünite olmalıdır. Yeni gaz türbini santralinin ana birimi, minimum değişikliklerle GT 101 oldu. Dokuz kademeli iki kompresörü ve üç kademeli bir türbini vardı. GT 102'i geliştirirken, önceki GT 101 motorunun ana ünitesinin, gerekirse, Panther tankının motor bölmesinin yanına değil, yerine yerleştirilebileceği ortaya çıktı. Bu deney tankının birimlerini monte ederken yapıldı. CCD'nin hava giriş birimleri, şimdi sol tarafta, egzoz borusu da sağ taraftaki tavana yerleştirilmiştir.
Panther tankına GT 102 gaz türbini montajı
Kompresör ünitesi gaz türbini GT 102
Kompresör ve ana motor bloğunun yanma odası arasında, ilave yanma odasına ve türbine hava almak için bir boru sağlandı. Hesaplamalara göre, kompresöre giren havanın% 70'inin motorun ana bölümünden geçmesi ve güç türbini olan ilave bir taneden yalnızca% 30 geçmesi gerekiyordu. Ek birimin konumu ilginç: yanma odasının ve güç türbininin ekseni ana motor bloğunun eksenine dik olarak yerleştirilmiş olmalıdır. Güç türbini ünitelerinin ana ünitenin altına yerleştirilmesi ve motor bölmesinin çatısının ortasına sökülmüş kendi egzoz borusu ile donatılması önerildi.
GT 102’te kullanılan gaz türbini motor şemasının “doğumsal hastalığı”, güç türbininin ve sonradan zarar görmesi veya tahrip olması nedeniyle aşırı gevşeme riskiydi. Bu problemin en basit şekilde çözülmesi önerildi: Akış kontrolü için vanaları ilave yanma odasına hava veren boruya yerleştirmek. Aynı zamanda, hesaplamalar, yeni GT 102 GTE'nin nispeten hafif güç türbininin özelliklerinden dolayı yetersiz ivmeye sahip olabileceğini gösterdi. Çıkış milindeki güç veya ana ünitenin türbininin gücü gibi tahmini teknik özellikler, bir güç türbini ünitesinin görünümü haricinde, büyük yapısal değişikliklerin neredeyse tamamen yokluğu ile açıklanabilen, önceki GT 101 motorunun seviyesinde kalmıştır. Motorun daha da geliştirilmesi, yeni çözümler kullanılmasını ve hatta yeni bir projenin açılmasını gerektiriyordu.
GT 102 için ayrı türbin
GT 103 adlı bir sonraki GTE modelinin geliştirilmesine başlamadan önce, Dr. A. Muller mevcut GT 102'in düzenini iyileştirmeye çalıştı. Tasarımındaki asıl sorun, ana ünitenin oldukça büyük boyutlarıydı ve bu, motorun tamamını o zaman mevcut tankların motor bölmelerine yerleştirmeyi zorlaştırıyordu. Motor şanzıman kurulumunun uzunluğunu azaltmak için, kompresörü ayrı bir ünite olarak çalıştırmak önerildi. Böylece, tankın motor bölmesine üç adet nispeten küçük ünite yerleştirmek mümkündü: bir kompresör, bir ana yanma odası ve bir türbinin yanı sıra kendi yanma odasına sahip bir güç türbini birimi. GTE'nin bu sürümüne GT 102 Ausf adı verildi. 2. Kompresörün ayrı bir ünitede sökülmesinin yanı sıra, yanma odası veya türbinde de aynısını yapmak için girişimlerde bulunuldu, ancak çok başarılı olmadılar. Gaz türbini motorunun tasarımı, performansta gözle görülür bir kayıp olmadan kendisini çok sayıda birime bölmeye izin vermedi.
GT 103 Motor
GT 102 Ausf gaz türbini motoruna bir alternatif. Mevcut birimdeki birimlerin "serbest" düzenine sahip olan 2, yeni bir geliştirme GT 103 haline geldi. Şu anda, Alman motor üreticileri, yerleştirme ve iş verimliliğini kolaylaştırmamaya karar verdi. Motor ekipmanının yapısı ısı eşanjörünü tanıttı. Egzoz gazlarının yardımı ile kompresörden giren havayı ısıtacağı ve bunun da maddi yakıt ekonomisi elde etmesine olanak sağlayacağı varsayılmıştır. Bu kararın özü, önceden ısıtılmış havanın, türbinden önce gerekli sıcaklığı korumak için daha az miktarda yakıt harcaması için fırsat vermesiydi. Ön hesaplamalara göre, bir ısı eşanjörünün kullanılması yakıt tüketimini yüzde 25-30 kadar azaltabilir. Belirli koşullar altında, bu tür tasarruflar yeni GTE'yi pratik kullanıma uygun hale getirdi.
Isı eşanjörünün gelişimi, Brown Boveri şirketinin "aksesuarına" verildi. Bu birimin baş tasarımcısı, daha önce GTE tankı için kompresör üretimine katılan V. Hrinizhak idi. Daha sonra Hrinigak, ısı eşanjörlerinde uzman olarak tanındı ve GT 103 projesine katılımı muhtemelen bunun için ön koşullardan biriydi. Bilim adamı oldukça cesur ve özgün bir çözüm uyguladı: gözenekli seramikten dönen döner tambur, yeni ısı eşanjörünün ana elemanı oldu. Tamburun içine gazların dolaşımını sağlayan birkaç özel bölüm yerleştirildi. Çalışma sırasında, sıcak egzoz gazları, tamburun içinden gözenekli duvarlarından geçerek onları ısıtır. Bu davul yarım dönüş içinde oldu. Isıyı içeriden dışarıya akan havaya aktarmak için aşağıdaki yarım turlar kullanılmıştır. Silindirin içindeki ve dışındaki bölümler sistemi sayesinde, hava ve egzoz gazları birbiriyle karışmaz ve bu da motoru arızalanmaz.
Isı eşanjörünün kullanılması, projenin yazarları arasında ciddi tartışmalara neden oldu. Bazı bilim adamları ve tasarımcılar, gelecekte bu ünitenin kullanılmasının yüksek güç ve nispeten düşük hava debisi elde edilmesine izin vereceğine inanıyordu. Diğerleri ise, ısı eşanjöründe, faydaları yapının karmaşıklığından kaynaklanan kayıpları önemli ölçüde aşamayan şüpheli bir araç gördü. Isı eşanjörüne olan ihtiyaç anlaşmazlığında, yeni ünitenin destekçileri kazandı. Bir noktada, GT 103 GTE'yi, havanın ön ısıtması için aynı anda iki cihazla tamamlama teklifi bile vardı. Bu durumda ilk ısı değiştiricinin ana motor bloğu için havayı, ikincisi ek yanma odası için ısıtması gerekiyordu. Böylece, GT 103, GT 102'i tasarıma tanıtılan ısı eşanjörleri ile temsil etti.
GT 103 motor yapılmadı, bu da sadece tasarım özellikleri ile içerik olmasını gerekli kılıyor. Üstelik, bu CCD üzerindeki mevcut veriler, ısı eşanjörünün oluşturulmasının bitiminden önce bile hesaplandı. Bu nedenle, uygulamadaki bir takım göstergeler muhtemelen beklenenden daha düşük olabilir. Türbin tarafından üretilen ve kompresör tarafından absorbe edilen ana ünitenin gücü 1400 beygir gücü olmalıdır. Ana ünitenin kompresör ve türbininin maksimum dönüş hızı, dakikada 19 bin devirdir. Ana yanma odasındaki hava debisi, 6 kg / s'dir. Isı değiştiricinin gelen havayı 500 ° 'e kadar ısıtacağı ve türbinin önündeki gazların yaklaşık 800 °' lik bir sıcaklığa sahip olacağı varsayılmıştır.
Hesaplamalara göre, güç türbininin 25 thous hızına kadar dönmesi gerekiyordu .. Dakikadaki devir sayısı ve 800 hp'nin gücünü şafta vermesi gerekiyordu. Ek birimin hava akımı, 2 kg / s idi. Gelen havanın ve egzoz gazlarının sıcaklık parametreleri, beklendiği gibi, ana ünitenin karşılık gelen özelliklerine eşit olmalıdır. Uygun ısı eşanjörleri kullanılarak tüm motorun toplam yakıt tüketimi, 200-230 g / hp.h değerini aşmayacaktır.
Programın Sonuçları
Alman tank gazı türbin motorlarının geliştirilmesi, ancak Almanya’nın İkinci Dünya Savaşı’nı kazanma şansının her gün eritildiği 1944 yazında başladı. Kızıl Ordu, doğudan Üçüncü Reich'e doğru ilerledi ve Amerika Birleşik Devletleri ile Büyük Britanya birlikleri batıdan yürüdü. Bu gibi durumlarda, Almanya gelecek vaat eden projelerin kitlesini tam olarak yönetmek için yeterli fırsatlara sahip değildi. Tanklar için temelde yeni bir motor oluşturma girişimleri para ve zaman sıkıntısına dayanıyordu. Bu nedenle, Şubat 1945'e kadar, GTE tanklarında üç tane tam teşekküllü proje vardı, ancak hiçbiri prototipin montaj aşamasına bile gelmedi. Tüm çalışmalar teorik çalışmalar ve bireysel deney birimlerinin test edilmesiyle sınırlıydı.
Şubat ayında 45-th olayı gerçekleşti; bu, Alman Gaz tankının türbin motorlarının yaratılması için programın sonunun başlangıcı sayılabilir. Alfred Muller, proje başkanlığından çıkarıldı ve boş kalan koltuğa adaşı Max Adolf Muller atandı. MA Mueller, gaz türbini santralleri alanında da önde gelen bir uzmandı, ancak projeye gelmesi en ileri gelişmeleri yavaşlattı. Yeni başlığın altındaki ana görev, GT 101 motorunun bitirilmesi ve seri üretiminin başlamasıydı. Avrupa'daki savaşın sonuna kadar, üç aydan daha az bir süre kaldı, bu yüzden proje yönetimindeki değişiklik istenen sonucu doğuramadı. Bütün Alman tank GTE gazetede kaldı.
Bazı kaynaklara göre, GT hattının projeleriyle ilgili belgeler müttefiklerin ellerine geçti ve projelerinde kullandılar. Bununla birlikte, II. Dünya Savaşı'nın sona ermesinden sonra Almanya'da ortaya çıkan yer tabanlı makinalar için gaz türbini motorları alanındaki ilk pratik sonuçlar, her iki Dr. Mullere'nin gelişmesiyle pek de ortak değildi. Özel olarak tanklar için tasarlanan GTE'ye gelince, bu tür bir elektrik santraline sahip ilk üretim tankları, Alman projelerinin tamamlanmasından sadece bir çeyrek yüzyıl sonra fabrikaların montaj atölyelerini terk etti.
Göre:
http://alternathistory.org.ua/
http://shushpanzer-ru.livejournal.com/
http://army-guide.com/
Kay, E.L. Öykü Almanya'da jet motorlarının ve gaz türbinlerinin geliştirilmesi ve yaratılması. - Rybinsk: NPO Satürn, 2006