Rosyjski czołg napędzany turbiną gazową. W wielu przypadkach jest lepsza od diesla
Gdy mówimy o napędzie ciężkich sprzętów, pierwsza myśl, jaka przychodzi nam do głowy, to silnik wysokoprężny. I faktycznie w wielu przypadkach tak jest, chociaż niektóre czołgi korzystają z turbin gazowych. Jak ona działa i jaką ma przewagę nad dieslem?
W ostatnich dniach najróżniejsze media informowały o problemach logistycznych Rosji, która 24 lutego zaatakowała Ukrainę. Pojawiały się doniesienia o wymuszonym postoju maszyn, spowodowanym brakiem paliwa. Nic w tym dziwnego, w końcu takie pojazdy palą ogromne ilości paliwa. Ile dokładnie? O tym napisał w poniższym tekście Szymon Jasina.
Wbrew pozorom nie wszystkie pojazdy napędzane są silnikami Diesla. Niektóre czołgi używane przez Rosjan, jak np. T-80, korzystają z turbiny gazowej. Postaram się więc nieco przybliżyć zasadę jej działania oraz jej wady i zalety względem silnika Diesla.
Wykorzystanie turbiny gazowej jako silnika napędowego w czołgach nie jest niczym nowym. Pierwsze próby podejmowano jeszcze podczas II wojny światowej. W kolejnych dekadach prowadzono także szeroko zakrojone badania pod kątem wykorzystania turbiny konstrukcji Parsons Company w czołgu Conqueror, ale i tu starania zakończyły się fiaskiem.
Dopiero w latach 70. opracowana przez Avco Lycoming Company turbina AGT-1500 o mocy ok. 1500 KM znalazła w 1980 r. zastosowanie w produkowanym przez Chryslera czołgu M1 Abrams. Wcześniej jednak rozwiązanie w czołgu T-80 zastosowali Sowieci. Tu jednak moc była nieco niższa i wynosiła — w zależności od wersji — od 1000 do 1250 KM.
Jak w ogóle taki silnik działa? Głównymi elementami są sprężarka, komora spalania, turbina, przekładnia redukcyjna oraz wały. W zależności od konstrukcji, poszczególnych elementów może być więcej niż jeden. Do komory spalania, gdzie w sposób ciągły dostarczane jest paliwo, sprężarka wtłacza powietrze. Tam rozprężające się spaliny naciskają na turbinę, która przekazuje ruch na przekładnię i dalej na wały wyjściowe.
Aby taki silnik sprawdzał się w czołgu i zachowywał niezachwiane wejściowe parametry pracy niezależnie od rosnących na wyjściu oporów, musi mieć konstrukcję dwu- lub trzywałową. W pierwszym przypadku zastosowano dodatkową turbinę, która wykorzystywana jest do napędu sprężarki, co zapewnia stabilne warunki pracy niewrażliwe na zmieniające się obciążenie.
Przykładowo w czołgu T-80 zastosowano układ trzywałowy. Oznacza to, że znajdziemy tu dodatkową parę sprężarki i turbiny. Turbina niskiego ciśnienia napędza sprężarkę pierwszego stopnia, natomiast turbina wysokiego ciśnienia — sprężarkę drugiego stopnia. Dopiero trzeci wirnik napędza przekładnię i wprawia w ruch wał wyjściowy.
Dodatkowymi elementami, które mogą usprawnić pracę turbiny gazowej, są m.in. wymienniki ciepła, układ chłodzenia sprężonego powietrza czy dodatkowa komora spalania. Rzecz jasna wpływa to na sam rozmiar jednostki. Niezwykle ważne w tego typu konstrukcjach jest odpowiednia filtracja powietrza, ze względu na jego ogromne zapotrzebowanie oraz same warunki, w jakich taki pojazd się porusza.
W zależności od warunków, w ciągu kilku godzin układy muszą być w stanie odfiltrować nawet kilkanaście kilogramów pyłów. Stosuje się zarówno wymienne wkłady, jak i suche odpylacze bezwładnościowe.
Jaką przewagę ma silnik turbinowy nad silnikiem Diesla?
Główną zaletą silnika turbinowego jest uzyskiwanie większych mocy przy mniejszych pojemnościach. Oznacza to, że taka jednostka zajmuje mniej miejsca niż diesel. Co jeszcze ważniejsze, taki silnik ma korzystniejszy przebieg krzywej momentu obrotowego i osiąga lepsze przyspieszenia.
Odznacza się także cichszą pracą, większą niezawodnością, a uruchamianie turbiny w niskich temperaturach jest znacznie łatwiejsze. Sama jego konstrukcja także jest prostsza — nie ma elementów poruszających się ruchem posuwisto-zwrotnym, powietrze dostarczane jest ciągle, a spalanie odbywa się w konkretnym obszarze bez zaworów. Co również istotne, w przypadku silnika turbinowego można zastosować różne rodzaje paliwa — od kerozyny, przez olej napędowy, paliwo rakietowe, aż po niskooktanową benzynę.
Jednocześnie silniki turbinowe odznaczają się większym nawet o 50 proc. spalaniem względem diesla. Przykładowo, Abrams zużywa więcej niż np. Leopard 2 czy francuski Leclerc, ale jednocześnie mniej niż Chieftain, który korzysta z silnika wysokoprężnego. Niższa masa i kompaktowe rozmiary samej jednostki są więc niweczone m.in. przez konieczność zastosowania większego zbiornika paliwa. Wraz z całym osprzętem, zawierającym także układ filtracji oraz chłodzenia, silniki tłokowe zajmują mniej miejsca i są często lżejsze.
