Turbina a Gas, motore Carroarmato

[Dyavel]

Premetto che non sono esperto nel settore.

Molti carriarmati moderni utilizzano come propulsore delle turbine a gas, sapreste spiegarmi (o in alternativa link dove se ne parla) come funziona questo tipo di motore su un carroarmato? Cambiano molto dalle turbine usate sui velivoli? Che combustibile viene utilizzato?

In particolare ero interessato alla trasmissione, come viene trasmesso il moto ai cingoli? Come avviene il collegamento tra l'albero motore e la turbina a gas?

 

Grazie.

[maxiss]

Ma non è solo l Abrams ad usare la turbina?

[Dyavel]

Ma non è solo l Abrams ad usare la turbina?

Io non lo so, come già detto non sono esperto. Ho solo letto su qualche sito del fatto che alcuni carri usano motori a turbina ma non erano riportati i modelli.

[Flaggy]

Se parliamo dell’AGT1500 dell’Abrams è tipicamente policombustibile è può funzionare indifferentemente a benzina, diesel o cherosene per aerei e questo è uno sei suoi vantaggi assieme all’elevata potenza specifica e alla relativa silenziosità. Ha però il difetto di consumare parecchio (indicativamente il doppio rispetto ai motori a pistoni che equipaggiano la maggior parte dei concorrenti).

Non è però l’unico caso di motore a turbina su carro armato. Ad esempio anche sul T-80 sovietico è stata montata una turbina policombustibile assieme a più tradizionali diesel.

 

L'AGT1500 è dotato di un sistema di preriscaldamento dell'aria in ingresso in camera di dombustione tramite uno scambiatore di calore che sfrutta i gas di scarico, ma altrimenti concettualmente sono motori non così dissimili dalle turbine elicotteristiche, tanto che un derivato dell’AGT1500 è stato proposto senza successo in alternativa al T700.

Ovviamente in un carro la turbina di potenza non aziona un rotore, ma è collegata a una trasmissione che aziona i cingoli.

Sotto lo schema trialbero dell'AGT1500 con in evidenza lo scambiatore di calore (recuperator).

 

 

Qui comunque c’è un interessante confronto tra turbine e motori diesel.

 

http://cset.mnsu.edu/engagethermo/systems_tank.html

Modificato 10 Aprile 2016 da Flaggy

[robygun]

Il recupero di calore serve più alla riduzione della traccia termica emessa o al funzionamento del motore?

 

Sapevo che i motori a turbina ( e pure quelli a pistoni) più l'aria aspirata è fredda più rendono, per via della densità della stessa..

[Dyavel]

Ma da dove viene "preso" il moto da trasmettere ai cingoli? Il sistema di trasmissione sfrutta le giranti della turbina messe in rotazione dai gas di scarico e porta questo moto ai cingoli tramite albero motore?

[Mustanghino]

il recupero serve più al rendimento del motore: nota che il calore dei gas di emissione riscalda l'aria in ingresso DOPO che è stata compressa, non prima

[Flaggy]

Il recupero di calore serve più alla riduzione della traccia termica emessa o al funzionamento del motore?

 

Sapevo che i motori a turbina ( e pure quelli a pistoni) più l'aria aspirata è fredda più rendono, per via della densità della stessa..

 

Come già risposto non scaldo l'aria prima del compressore, ma quella che ne esce e che comunque deve subire la combustione e scaldarsi: raffreddo i gas di scarico, ma l'intento principale è proprio quello di evitare lo spreco di energia allo scarico.

Addirittura i due effetti si potrebbero combinare (e ad esempio nelle turbine navali che certo non hanno problemi di ingombri e pesi si fa).

Si raffredda l'aria in uscita dal compressore di bassa pressione prima dell'arrivo a quello di alta pressione tramite un intercooler e si preriscalda quella in ingresso alla camera di combustione tramite lo scambiatore di calore del recuperator.

 

 

http://www.civilengineeringhandbook.tk/fuel-injection/wr21.html

 

 

Ma da dove viene "preso" il moto da trasmettere ai cingoli? Il sistema di trasmissione sfrutta le giranti della turbina messe in rotazione dai gas di scarico e porta questo moto ai cingoli tramite albero motore?

 

Mi pareva ovvio. Come ti ho scritto basta collegare l'albero della turbina di potenza (l'ultima che non è collegata col compressore) alla trasmissione dei cingoli e non a quella di un rotore o di un'elica come avviene sugli elicotteri o sulle navi.

Modificato 11 Aprile 2016 da Flaggy

[Mustanghino]

Però il sito che hai linkato, Flaggy, dice che i turbogas hanno un vantaggio di maggiore spunto da fermo (per coppia trasmessa?): da quel che so io, invece uno dei maggiori problemi nell'utilizzo dei turbogas per trazioni apresa diretta, sta proprio nella bassa elasticità del propulsore che copre un 20% scarso del regime di rotazione

[Flaggy]

Lo spunto in accelerazione te lo da un'elevata coppia ai bassi regimi.

La spiegazione all'affermazione del link sta nel grafico a fianco del testo e riportato qui sotto.

La turbina parte altissima di coppia e scende all'aumentare dei giri, mentre il diesel parte basso per poi raggiungere un massimo e ridiscendere.

Il diesel deve quindi salire molto di giri e di potenza per garantire una coppia elevata.

 

[Dyavel]

...mentre il diesel parte basso per poi raggiungere un massimo e ridiscendere.

Il diesel deve quindi salire molto di giri e di potenza per garantire una coppia elevata.

 

Però il diesel non deve salire molto di giri per una coppia elevata; come hai detto parte basso, poi raggiunge il punto di picco di coppia (sulle auto moderne dovrebbe essere tra i 2000/2500 e i 4500/5000 rpm, sui camion che hanno motori più simili ai carriarmati intorno ai 1500 rpm quindi molto più in basso e con valori di coppia maggiori) e poi uscito dal range di coppia massima, a giri alti, il motore a gasolio è "morto".

Hanno un limitatore di giri naturale che è il combustibile stesso.

 

Non è mai stata provata una configurazione con propulsore ibrido benzina-elettrico o diesel-elettrico su veicoli del genere?

 

 

Comunque grazie a tutti per le risposte!

Modificato 11 Aprile 2016 da Dyavel

[Flaggy]

Però il diesel non deve salire molto di giri per una coppia elevata

 

Rispetto a un motore a benzina no di sicuro, ma rispetto a una turbina in partenza da fermo questa si comporta ancora meglio.

Lo spunto per un carro può essere molto importante considerata la massa colossale e almeno per gli Americani considerazioni di tale tipo hanno prevalso nella scelta del motore.

Quanto alla propulsione ibrida qualcuno ci ha pensato. BAE System ha per esempio proposto un CV-90 con diesel accoppiato a un motore elettrico.

 

http://www.armyrecognition.com/august_2013_defense_industry_military_army_news_uk/bae_systems_may_upgrade_cv90_armoured_infantry_fighting_vehicle_with_hybrid-electric_propulsion_1008.html

 

Anche negli Stati Uniti BAE System ha proposto simili soluzioni per il rimpiazzo del Bradley, ma non mi risultano applicazioni concrete su qualche mezzo. Non è però il mio campo. Ben vengano altri interventi.

 

https://www.washingtonpost.com/news/innovations/wp/2013/05/28/should-the-u-s-army-buy-a-hybrid-tank/

[robygun]

Ah ok.. avevo interpretato male il disegno..

praticamente si fa una doppia espansione, la prima col calore dello scarico e la seconda con la camera di combustione..

Un pó come avere due camere di combustione in serie..

[Flaggy]

No, l'espansione avviene nella sezione delle turbine, a valle dello scambiatore di calore e della camera di combustione dove (a meno delle inevitabili perdite di pressione), si può assumere che il gas subisca una trasformazione a pressione costante. Cedendo energia al gas, questo aumenta il volume, ma la pressione resta quella imposta dal compressore. In turbina invece avviene un'espansione (=riduzione di pressione) nella quale i gas combusti cedono parte dell'energia al compressore e quel che resta viene spremuto dalla turbina di potenza che rilascia il gas allo scarico ormai a una pressione pari a quella esterna.

 

[Dyavel]

 

Rispetto a un motore a benzina no di sicuro, ma rispetto a una turbina in partenza da fermo questa si comporta ancora meglio.

Lo spunto per un carro può essere molto importante considerata la massa colossale e almeno per gli Americani considerazioni di tale tipo hanno prevalso nella scelta del motore.

Quanto alla propulsione ibrida qualcuno ci ha pensato. BAE System ha per esempio proposto un CV-90 con diesel accoppiato a un motore elettrico.

 

http://www.armyrecognition.com/august_2013_defense_industry_military_army_news_uk/bae_systems_may_upgrade_cv90_armoured_infantry_fighting_vehicle_with_hybrid-electric_propulsion_1008.html

 

Anche negli Stati Uniti BAE System ha proposto simili soluzioni per il rimpiazzo del Bradley, ma non mi risultano applicazioni concrete su qualche mezzo. Non è però il mio campo. Ben vengano altri interventi.

 

https://www.washingtonpost.com/news/innovations/wp/2013/05/28/should-the-u-s-army-buy-a-hybrid-tank/

Anche secondo me su un carro è molto più importante lo scatto alla partenza e la ripresa che la velocità di punta.

 

Comunque per me una soluzione elettrico-benzina non sarebbe da scartare. Il motore a benzina è comunque più leggero del diesel, vale anche sull'ibrido se la parte elettrica ha lo stesso peso.

Magari si potrebbe anche optare per un benzina multi-fuel, potrebbe aumentare il peso con l'aggiunta di più serbatoi ma grazie l'ausilio di un motore elettrico si può diminuire il numero di cilindri, ad esempio optare per un v8 di grossa cilindrata.

Il motore a benzina nello scatto alla partenza è migliore, poi con due turbocompressori come sul diesel e qualche altro espediente si aumentano la potenza e la coppia ai bassi regimi; in più c'è di mezzo il motore elettrico che sprigiona tutta la coppia subito e dà il suo contributo. Quest'ultimo andrà poi ricaricato tramite alternatori frenata rigenerativa.

Ed è risaputo che gli Americani la benzina la pagano poco quindi...

 

Potrei usare un progettino simile in un fumetto.

[Flaggy]

Peccato che tutti i mezzi militari non usino benzina ma diesel...Che facciamo? Una linea logistica dedicata ai mezzi a benzina?

[Dyavel]

Peccato che tutti i mezzi militari non usino benzina ma diesel...Che facciamo? Una linea logistica dedicata ai mezzi a benzina?

No, ma era così per dire...

[Mustanghino]

Specialmente gli americani hanno dei brutti ricordi sull'uso della benzina per i carri...........( passo del Kasserine)

[Dyavel]

Specialmente gli americani hanno dei brutti ricordi sull'uso della benzina per i carri...........( passo del Kasserine)

Che problemi ci sono stati con i carri e la benzina?

 

PS Se avessi saputo che quel post avrebbe creato così tanto mal contento non l'avrei mai scritto. Scusate.

[Mustanghino]

non ha creato nessun malcontento: domandare è lecito, rispondere è cortesia.

 

I problemi gli americani li ebbero con i loro carri dotati di motore a accensione comandata (volgarmente chiamati "a benzina"), seri guai dovuti alla propensione a esplodere del combustibile: la benzina tende a esplodere, il gasolio a incendiarsi

[Dyavel]

...il gasolio a incendiarsi

E non è neanche "semplice". Se ci immergi un fiammifero acceso non ha effetto, serve una fiamma (e forse un calore) più potente.

 

Ma i Tedeschi avevano già i motori a ciclo diesel sui carri?

 

Grazie ancora a tutti per l'aiuto.

Modificato 12 Aprile 2016 da Dyavel

[Mustanghino]

Non sono un esperto di carri armati, quindi posso dire una castroneria, ma i tedeschi avevano assetti con ciclo diesel e altri con ciclo benzina: in Russia avevano carri alimentati per lo più a benzina, forse perchè meno propensi ad avere noie nell'impiego con climi rigidi

[Robby]

E non è neanche "semplice". Se ci immergi un fiammifero acceso non ha effetto, serve una fiamma (e forse un calore) più potente.

In realtà al gasolio bastano temperature più basse.

La differenza sostanziale consiste però nel fatto che le benzine producono vapori infiammabili a partire da temperature anche inferiori allo zero, e sono proprio i vapori ad incendiarsi in presenza di innesco.

E' per questa ragione che i motori a benzina necessitano di innesco (candela), che invece non serve nei diesel.

Modificato 12 Aprile 2016 da Robby

[Dyavel]

In realtà al gasolio bastano temperature più basse.

 

Ah non lo sapevo. Questo grazie all'elevato rapporto di compressione nel cilindro?

 

Però la cosa del fiammifero è vera perchè l'ho provata io stesso.

In seguito ho provato con un cannello e solo dopo un po' di tempo si è accesa una piccola fiamma sulla superficie del combustibile.

[Robby]

Ah non lo sapevo. Questo grazie all'elevato rapporto di compressione nel cilindro?

Esatto, è per questo che nei diesel il rapporto di compressione è più elevato. La miscela compressa raggiunge la temperatura di autoaccensione, e non necessita quindi di innesco.

 

Sebbene la temperatura della fiamma in un fiammifero sia approssimativamente di un migliaio di gradi, in condizioni normali (temperatura ambiente) il gasolio non produce vapori pertanto non ci può essere combustione,

a meno che ovviamente non avvicini la fiamma lentamente dando modo al gasolio di scaldarsi e produrre i vapori che miscelatisi con l' ossigeno a questo punto si incendiano.

 

Perciò occhio con gli esperimenti

Modificato 12 Aprile 2016 da Robby