國別 瑞典 \n名稱 雙發動機(K60多種燃料發動機和燃氣輪機)組合動力裝置 \nTwo Engines (K60 Multifuel Engine and Gas Turbin \n研製單位 羅爾斯-羅伊斯汽車公司(K60多種燃料發動機)
基本介紹
- 中文名：瑞典S坦克組合動力裝置
- 研製單位：羅爾斯-羅伊斯汽車公司
- 生產單位 ：羅爾斯-羅伊斯汽車公司
- 裝備情況：瑞典陸軍S坦克
裝置簡介,概述,結構特點,性能數據,相關資料,
裝置簡介
國別 瑞典
名稱 雙發動機(K60多種燃料發動機和燃氣輪機)組合動力裝置
Two Engines (K60 Multifuel Engine and Gas Turbin
研製單位 羅爾斯-羅伊斯汽車公司(K60多種燃料發動機)
Rolls-Royce Motors company,GB
波音公司(燃氣輪機)
Boe
生產單位 羅爾斯-羅伊斯汽車公司(K60多種燃料發動機)
Rolls-Royce Motors company,GB
波音公司(燃氣輪機)
Boei
現狀 完成生產計畫
裝備情況 瑞典陸軍S坦克
名稱 雙發動機(K60多種燃料發動機和燃氣輪機)組合動力裝置
Two Engines (K60 Multifuel Engine and Gas Turbin
研製單位 羅爾斯-羅伊斯汽車公司(K60多種燃料發動機)
Rolls-Royce Motors company,GB
波音公司(燃氣輪機)
Boe
生產單位 羅爾斯-羅伊斯汽車公司(K60多種燃料發動機)
Rolls-Royce Motors company,GB
波音公司(燃氣輪機)
Boei
現狀 完成生產計畫
裝備情況 瑞典陸軍S坦克
概述
20世紀50年代末博福斯公司(Bofors AB)獲得瑞典陸軍軍械部製造兩輛坦克樣車的契約，而沃爾沃公司(Volvo AB)是該坦克動力裝置的子承包商。1961年中期製造出的最初兩輛坦克樣車採用了組合動力裝置，由1台燃氣輪機和1台活塞式發動機組成。燃氣輪機是美國波音公司502/10MA型機，活塞式發動機是羅爾斯-；羅伊斯公司B81型8缸汽油機。該坦克後被命名為Strv103，簡稱S坦克。1964年正式投產的S坦克仍採用組合動力，但用羅爾斯-羅伊斯公司研製的K60型2衝程對置活塞多種燃料發動機取代了B81型8缸汽油機。
以後S坦克組合動力裝置用波音公司553型燃氣輪機取代了原先的502/10MA燃氣輪機，功率由242.6kW(330馬力)提高到360kW(490馬力)，使發動機總功率由419kW(570馬力)提高到536.8kW(730馬力)，大大提高了坦克機動性。目前瑞典陸軍正在考慮用通用汽車公司底特律柴油機(General Motors Detroit diesel)分部的6V-53T型2衝程柴油機(290馬力)取代K60發動機，如果計畫實現，S坦克動力裝置的總功率還可提高36.8kW(50馬力)。
S坦克動力裝置採用前置方案，燃氣輪機位於左側，柴油機位於右側，這兩台發動機可以單獨驅動車輛，也可聯合工作，以適應坦克對動力的要求。
30年來瑞典陸軍始終選擇組合動力作為S坦克的發動機是由於坦克對發動機有較高的多方面要求。它要求發動機具有良好的加速性能、扭矩特性、冷起動性能、燃油經濟性以及其他性能。坦克發動機使用軾率範圍較寬，而且坦克大部分時間是在低功率工部分下行駛，這就要求發動機具有很好的部分功率油耗特性。而無論是柴油機還是燃氣輪機都不能全面地滿足坦克戰術使用的要求。S坦克採用組合動力，可以說是一種折衷方案。
採用組合動力，一方面利用了柴油機良好的燃油經濟性，特別是它部分軾率時的低油耗特性；另一方面又利用了燃氣輪機良好的加速性能、扭矩特性和冷起動性能。該組合動力兩個發動機的功率分配(柴油機約占總功率的40%，燃氣輪機約占60%)是充分考慮了坦克使用功率的特點而選定的。坦克在一般條件下行駛時，僅使用柴油機單機驅動；當坦克起步加速或以高功率行駛時，燃氣輪機進入工作，雙機聯合驅動，在低溫下可以利用燃氣輪機起動柴油機，當柴油機發生故障時燃氣輪機還可作為一個動力源。
採用組合動力可降低發動機總高度，對降低S坦克車體高度非常有利，這也是瑞典陸軍選擇組合動力作為S坦克發動機的一個重要因素。
但是組合動力裝置的結構和控制系統比較複雜，總體積大，也較重，而且燃油經濟性比單獨採用柴油機要差。
以後S坦克組合動力裝置用波音公司553型燃氣輪機取代了原先的502/10MA燃氣輪機，功率由242.6kW(330馬力)提高到360kW(490馬力)，使發動機總功率由419kW(570馬力)提高到536.8kW(730馬力)，大大提高了坦克機動性。目前瑞典陸軍正在考慮用通用汽車公司底特律柴油機(General Motors Detroit diesel)分部的6V-53T型2衝程柴油機(290馬力)取代K60發動機，如果計畫實現，S坦克動力裝置的總功率還可提高36.8kW(50馬力)。
S坦克動力裝置採用前置方案，燃氣輪機位於左側，柴油機位於右側，這兩台發動機可以單獨驅動車輛，也可聯合工作，以適應坦克對動力的要求。
30年來瑞典陸軍始終選擇組合動力作為S坦克的發動機是由於坦克對發動機有較高的多方面要求。它要求發動機具有良好的加速性能、扭矩特性、冷起動性能、燃油經濟性以及其他性能。坦克發動機使用軾率範圍較寬，而且坦克大部分時間是在低功率工部分下行駛，這就要求發動機具有很好的部分功率油耗特性。而無論是柴油機還是燃氣輪機都不能全面地滿足坦克戰術使用的要求。S坦克採用組合動力，可以說是一種折衷方案。
採用組合動力，一方面利用了柴油機良好的燃油經濟性，特別是它部分軾率時的低油耗特性；另一方面又利用了燃氣輪機良好的加速性能、扭矩特性和冷起動性能。該組合動力兩個發動機的功率分配(柴油機約占總功率的40%，燃氣輪機約占60%)是充分考慮了坦克使用功率的特點而選定的。坦克在一般條件下行駛時，僅使用柴油機單機驅動；當坦克起步加速或以高功率行駛時，燃氣輪機進入工作，雙機聯合驅動，在低溫下可以利用燃氣輪機起動柴油機，當柴油機發生故障時燃氣輪機還可作為一個動力源。
採用組合動力可降低發動機總高度，對降低S坦克車體高度非常有利，這也是瑞典陸軍選擇組合動力作為S坦克發動機的一個重要因素。
但是組合動力裝置的結構和控制系統比較複雜，總體積大，也較重，而且燃油經濟性比單獨採用柴油機要差。
結構特點
該組合動力裝置由1台活塞式發動機和1台燃氣輪機以及一整套傳動、變速和操縱系統組成。
1.K60型2 衝程對置活塞多種燃料發動機
該機為直列式6缸機，功率為176kW(240馬力)，轉速為 2400r/min，是坦克全部行駛時間內工作的發動機。
2.沃爾沃DRH-1M三速自動變速箱
它裝於K60發動機後部，與其直接相連，有前進、倒退2個變速檔和1個直接檔。
3.波音502/10MA燃氣輪機
該機242.6kW(330馬力)，燃燒室為2個直流筒形，壓氣機為一級離心式，壓比4.8，壓氣機渦輪和動力渦輪均為一級軸流式。它不帶回熱器，燃油消耗率高，為568g/kW·h(418g/馬力·h)當坦克起步加速或需要高軾率時，燃氣輪機參與工作。現已由360kW(490馬力)的波音553型燃氣輪機取代。
4.沃爾沃組合傳動變速箱
它包括下列組件：
新型齒輪組合傳動裝置，通過彈性聯軸器和聯鎖自由轉輪連線2台發動機；
高速行星變速箱，具有2個前進檔和2個倒檔；
斜齒輪傳動裝置，帶有2個相同轉速的輸出軸，通過離合器與車輛的側傳動裝置相連線。
5.支承整個動力裝置的支架
它有3個支承點，安裝在車輛上，用以支承整個動力裝置，並用來支承附屬檔案、導管、軟管、電線和操縱連線桿等。
6.冷卻系統
它包括：
2個串聯在一起的空氣-機油和空氣-水組合的散熱器，前者用來冷卻車輛液力傳動系統的用油。
2個高速風扇，每個風扇冷卻1個散熱器，它們由淮壓馬達通過齒輪來驅動。
1個雙熱電偶調節裝置，它可控制機油和水的溫度。
1個由4組水冷機油散熱器組成的冷卻系統，用來冷卻活塞式發動機、自動變速箱、燃氣輪機和變速傳動系統。
1個和散熱器連通的水箱，可放泄蒸汽和流通空氣，並通過文托里管連線到水泵進口，而水泵又與伺服傳動系統和掃氣泵系統直接相連線，活塞式發動機單獨運轉或與燃氣輪機聯合運轉時，都通過液壓傳動來驅動水泵。
7.進、排氣系統
活塞式發動機從進氣口吸入的空氣須通過旋風筒和布濾組合的空氣濾清器濾清。排氣系統帶有排氣自動抽塵裝置。燃氣輪機從1個單獨進氣口吸氣，進氣管內帶有導向葉片，以避免壓氣機發生喘振，並可減少壓力損失。壓氣機進口處裝有圓錐形的濾網，以保護壓氣機葉片和葉輪不受砂粒侵蝕。
8.連線桿和操縱系統
其作用如下：
(1)聯動操縱 2台發動機的油門系統的油門系統都是用1個連線桿系進行操縱的。操縱連線桿可控制組合動力裝置的工作：當活塞式發動機接近全功率時，燃氣輪機才開始運轉並輸出功率。
(2)起動和停車控制 燃氣輪機用按鈕起動。起動、點火、供油、起動完畢和點火結束等程式完全是自動控制的。活塞式發動機也是用按鈕起動，但發動機起動後可以鬆開按鈕，不需要自動控制。2台發動機都可通過按鈕各自停車。
(3)緊急操縱 緊急情況時可臨時用按鈕操縱電磁鐵，切斷最大油門，停止最大功率輸出。
(4)自由轉輪聯鎖 在通常運轉時2個自由轉輪處於鬆開狀態，但如需利用燃氣輪機起動柴油機時可以用手動鎖緊。
組合動力裝置的運轉方式如下：
1.柴油機單獨運轉
柴油機單機運轉時通過自動變速箱進行傳動，實現了駕駛操縱自動化。自動變速箱有3個變速檔，其中2個變速檔通過液力變矩器可在5:1範圍內無級變化扭矩，直接檔變速比為1:1。輔助行星齒輪變速箱的減速比為3:1和1：1，倒速比為3：1和1：1。這樣，總扭矩比是低速15：1，高速5：1。
液力變矩器的扭矩吸收特性隨著轉速的增加而升高，因此，在高速時使用第三(直接)檔傳動具有較好的經濟性。
由於採用自動變速箱，換檔過程從一檔變換到二檔時，輸出軸轉速幾乎不變；從二檔變換到三檔時，只有很小的變動。因此，車輛行駛非常平穩，沒有任何跳動，這有利於提高發動機、變速箱和傳動部件的使用壽命。
2.燃氣輪機單獨運轉
雙軸式燃氣輪機具有自動無級變化扭矩比的特點，最大扭矩比可達到2.5:1，不通過變速機構傳動時，雖然扭矩僅相當於柴油機-液力變矩器機組扭矩的1/2，但因它的直接輸出功率較大(約大25%)，不足的扭矩比因而可以得到補償。
3.雙機聯合運轉
這是越野和作戰時的運轉狀況。由於柴油機有良好的燃油經濟性，所以是供給主要附屬檔案和行動系統所需功率的基本發動機。在惰轉和低功率行駛時柴油機單機工作，坦克發動機大部分時間是這種工況。只有當坦克需要發動機輸出較高軾率時雙機才聯合運轉。由於2台發動機都是全部自動操縱的，而且輸出特性也是相似的，故聯合運行不會有任何問題。
1.K60型2 衝程對置活塞多種燃料發動機
該機為直列式6缸機，功率為176kW(240馬力)，轉速為 2400r/min，是坦克全部行駛時間內工作的發動機。
2.沃爾沃DRH-1M三速自動變速箱
它裝於K60發動機後部，與其直接相連，有前進、倒退2個變速檔和1個直接檔。
3.波音502/10MA燃氣輪機
該機242.6kW(330馬力)，燃燒室為2個直流筒形，壓氣機為一級離心式，壓比4.8，壓氣機渦輪和動力渦輪均為一級軸流式。它不帶回熱器，燃油消耗率高，為568g/kW·h(418g/馬力·h)當坦克起步加速或需要高軾率時，燃氣輪機參與工作。現已由360kW(490馬力)的波音553型燃氣輪機取代。
4.沃爾沃組合傳動變速箱
它包括下列組件：
新型齒輪組合傳動裝置，通過彈性聯軸器和聯鎖自由轉輪連線2台發動機；
高速行星變速箱，具有2個前進檔和2個倒檔；
斜齒輪傳動裝置，帶有2個相同轉速的輸出軸，通過離合器與車輛的側傳動裝置相連線。
5.支承整個動力裝置的支架
它有3個支承點，安裝在車輛上，用以支承整個動力裝置，並用來支承附屬檔案、導管、軟管、電線和操縱連線桿等。
6.冷卻系統
它包括：
2個串聯在一起的空氣-機油和空氣-水組合的散熱器，前者用來冷卻車輛液力傳動系統的用油。
2個高速風扇，每個風扇冷卻1個散熱器，它們由淮壓馬達通過齒輪來驅動。
1個雙熱電偶調節裝置，它可控制機油和水的溫度。
1個由4組水冷機油散熱器組成的冷卻系統，用來冷卻活塞式發動機、自動變速箱、燃氣輪機和變速傳動系統。
1個和散熱器連通的水箱，可放泄蒸汽和流通空氣，並通過文托里管連線到水泵進口，而水泵又與伺服傳動系統和掃氣泵系統直接相連線，活塞式發動機單獨運轉或與燃氣輪機聯合運轉時，都通過液壓傳動來驅動水泵。
7.進、排氣系統
活塞式發動機從進氣口吸入的空氣須通過旋風筒和布濾組合的空氣濾清器濾清。排氣系統帶有排氣自動抽塵裝置。燃氣輪機從1個單獨進氣口吸氣，進氣管內帶有導向葉片，以避免壓氣機發生喘振，並可減少壓力損失。壓氣機進口處裝有圓錐形的濾網，以保護壓氣機葉片和葉輪不受砂粒侵蝕。
8.連線桿和操縱系統
其作用如下：
(1)聯動操縱 2台發動機的油門系統的油門系統都是用1個連線桿系進行操縱的。操縱連線桿可控制組合動力裝置的工作：當活塞式發動機接近全功率時，燃氣輪機才開始運轉並輸出功率。
(2)起動和停車控制 燃氣輪機用按鈕起動。起動、點火、供油、起動完畢和點火結束等程式完全是自動控制的。活塞式發動機也是用按鈕起動，但發動機起動後可以鬆開按鈕，不需要自動控制。2台發動機都可通過按鈕各自停車。
(3)緊急操縱 緊急情況時可臨時用按鈕操縱電磁鐵，切斷最大油門，停止最大功率輸出。
(4)自由轉輪聯鎖 在通常運轉時2個自由轉輪處於鬆開狀態，但如需利用燃氣輪機起動柴油機時可以用手動鎖緊。
組合動力裝置的運轉方式如下：
1.柴油機單獨運轉
柴油機單機運轉時通過自動變速箱進行傳動，實現了駕駛操縱自動化。自動變速箱有3個變速檔，其中2個變速檔通過液力變矩器可在5:1範圍內無級變化扭矩，直接檔變速比為1:1。輔助行星齒輪變速箱的減速比為3:1和1：1，倒速比為3：1和1：1。這樣，總扭矩比是低速15：1，高速5：1。
液力變矩器的扭矩吸收特性隨著轉速的增加而升高，因此，在高速時使用第三(直接)檔傳動具有較好的經濟性。
由於採用自動變速箱，換檔過程從一檔變換到二檔時，輸出軸轉速幾乎不變；從二檔變換到三檔時，只有很小的變動。因此，車輛行駛非常平穩，沒有任何跳動，這有利於提高發動機、變速箱和傳動部件的使用壽命。
2.燃氣輪機單獨運轉
雙軸式燃氣輪機具有自動無級變化扭矩比的特點，最大扭矩比可達到2.5:1，不通過變速機構傳動時，雖然扭矩僅相當於柴油機-液力變矩器機組扭矩的1/2，但因它的直接輸出功率較大(約大25%)，不足的扭矩比因而可以得到補償。
3.雙機聯合運轉
這是越野和作戰時的運轉狀況。由於柴油機有良好的燃油經濟性，所以是供給主要附屬檔案和行動系統所需功率的基本發動機。在惰轉和低功率行駛時柴油機單機工作，坦克發動機大部分時間是這種工況。只有當坦克需要發動機輸出較高軾率時雙機才聯合運轉。由於2台發動機都是全部自動操縱的，而且輸出特性也是相似的，故聯合運行不會有任何問題。
性能數據
該組合動力裝置的活塞式發動機性能數據見英國K系列發動機。
組合動力裝置的燃氣輪機主要性能數據如下：
型號??????Boeing502/10MA
燃氣輪機循環??簡單開式循環
標定功率????242.6kW(330馬力)
輸出軸轉速???3400r/min
燃油消耗率???568g/kW·h(418g/馬力·h)
空氣流量????1.48kg/s
渦輪進氣溫度??900℃
外形尺寸
?長??????1070mm
?寬??????610mm
?高??????610mm
體積??????0.4m3
單位體積功率??607kW/m3(825馬力/m3)
重量??????152kg
比重量?????0.62kg/kw(0.46kg/馬力)
組合動力裝置的燃氣輪機主要性能數據如下：
型號??????Boeing502/10MA
燃氣輪機循環??簡單開式循環
標定功率????242.6kW(330馬力)
輸出軸轉速???3400r/min
燃油消耗率???568g/kW·h(418g/馬力·h)
空氣流量????1.48kg/s
渦輪進氣溫度??900℃
外形尺寸
?長??????1070mm
?寬??????610mm
?高??????610mm
體積??????0.4m3
單位體積功率??607kW/m3(825馬力/m3)
重量??????152kg
比重量?????0.62kg/kw(0.46kg/馬力)
