Дизельный двигатель «KAD42DP» фирмы «Вольво-Пента»

В августе 1991 года известная шведская фирма «Вольво-Пента» выпустила на рынок новинку — две модели дизелей серии «42», предназначенные для установки на быстроходных глиссирующих катерах.

Помимо ряда других усовершенствований конструкции ранее выпускавшихся серийных двигателей, ставшей уже традиционной для «Вольво-Пенты», шведские инженеры применили оригинальную систему наддува воздуха в цилиндры, которая позволила улучшить приемистость дизельных катеров — существенно сократить время выхода на режим глиссирования. Известно, что по этой характеристике дизельные катера до последнего времени заметно уступали судам с мощными бензиновыми двигателями, которые при старте катера быстрее развивают максимальную частоту вращения и крутящий момент. Соответственно катер преодолевает пик или, как говорят судостроители, «горб» на кривой сопротивления, возникающий в момент перехода на режим глиссирования, с меньшим дифферентом на норму, меньшим расходом топлива и в более короткий период.

Сущность усовершенствования системы наддува воздуха — в использовании дополнительного компрессора, приводимого во вращение от коленчатого вала двигателя. Привод автоматически включается в момент включения переднего хода и увеличения подачи топлива, когда двигатель медленно начинает «набирать обороты». В это время обычная система турбонаддува, в которой компрессор приводится в действие газовой турбиной за счет потока отработавших газов, оказывается недостаточно эффективной. Цилиндры не получают заряда воздуха, необходимого для полного сгорания топлива, поэтому не развивается и максимальная мощность. На морских дизелях «Вольво-Пенты», например, турбонаддув становится эффективным примерно при 2300—2500 об/мин коленчатого вала (при максимальной частоте вращения 3800 об/мин).

Сжатый воздух от дополнительного компрессора поступает в систему наддува через невозвратный клапан (байпас) параллельно с воздухом, который подает сюда турбокомпрессор. Благодаря дополнительному количеству воздуха, поступившего в цилиндры, топливо сгорает полностью, быстрее развиваются повышенная мощность и крутящий момент, снижаются эмиссия несгоревших остатков топлива в воду (или в атмосферу — при надводном выпуске отработавших газов) и уровень шумности.

На «горбе» сопротивления при 2000 об/мин двигатели новой серии «42» развивают крутящий момент 508 Нм; время выхода катера на глиссирование сокращается примерно на 40%.


Как только давление воздуха за клапаном достигает номинальной величины, клапан закрывается и электромагнитная муфта отключает механический компрессор от коленчатого вала. При 2300—2500 об/мин и выше работает только обычная система турбонаддува.

Для сравнительных испытаний эксплуатационных качеств новых дизелей был использован 10,2-метровый катер «Сансинер Портофино» водоизмещением 5,5 т, на котором последовательно устанавливали спаренные механические установки: с 8-цилиидровыми бензиновыми двигателями «571V8SP» (307 л. с.) с прямым реверс-редуктором и «570V8DP» (275 л. с.) с угловой колонкой и с новыми дизелями «KAD42DP» (216 л. с.) с колонкой. В период разгона — на скорости 36 км/ч — двигатель «571SP» расходовал 42 л/ч топлива; «5700Р», снабженный гребными винтами «дуопроп» типа тандем (см. «КиЯ» №106) — 38 л/ч, а новый дизель с такими же винтами всего 25 л/ч. Для разгона до скорости 58 км/ч катеру с новыми дизелями потребовалось 13,5 секунд или всего на 1 с больше, чем катеру с бензиновыми двигателями и винтами «дуопроп».

Кстати, инженеры «Вольво-Пенты» оценивают описываемое усовершенствование системы наддува как новый значительный шаг в развитии морских катерных двигателей, хотя и не претендуют на полную оригинальность идеи. Еще в 30-е годы «супернаддув» от механического компрессора использовался на гоночных автомобилях марки «Бентли».

Также не является абсолютной новинкой введенный в 1983 г. в конструкцию угловых поворотно-откидных колонок «Вольво-Пента» гребной винт «дуопрол» с двумя установленными друг за другом винтами, вращающимися в противоположных направлениях. Сейчас 90% колонок «Вольво-Пента» снабжаются такими винтами.

Весной прошлого года на традиционной выставив катеров и яхт в Хельсинки изобретатель «дуопропа» д-р Макс Хонканен обнародовал очередную новинку — движитель «квартапроп», в котором на одной оси расположены уже четыре гребных винта, вращающихся попарно в противоположных направлениях: добавлена пара тянущих винтов перед дейдвудом. Основная идея новинки — эффективно спрямить закрученный передними винтами реактивный поток воды и тем самым сократить бесполезные потери мощности, максимально снизить гидродинамическую нагрузку на лопасти, избавиться от кавитации. Считается, что «квартапроп» наиболее эффективен на скоростях свыше 65 им/ч; достоинством движителя является также существенно сниженная шумность.


При испытаниях на катере «Марино-1000» с 220-сильным дизелем и обычным гребным винтом удалось развить скорость 39 им/ч; при установив «квартапроп» скорость возросла до 46 им/ч, а шум снизился с 102 до 89 Дб.

Но вернемся к новому шестицилиндровому дизелю серии «42». Его рабочий объем 3,6 л, степень сжатия 17,8. Для установки на катера предполагается выпускать дизель в комплекте с угловой колонкой и «дуопропом» (масса установки 540 кг) или с прямым реверс-редуктором MS5 (500 кг|. Двигатель оборудован непосредственным впрыснем топлива в цилиндры, охладителем воздуха в системе турбонаддува, усовершенствованной эластичной муфтой, соединяющей маховик двигателя с диеном реверс-редуктора. Все точки, нуждающиеся в периодическом осмотре и обслуживании, расположены с левой стороны двигателя и легко доступны сверху.

Заметим, что в последние годы реализация катерных стационарных установок с угловыми колонками несколько снизилась. Если в 1988 г. моторостроителями во всем мире было продано 180—190 тысяч таких установок, то в 1990 г. рынок «поглотил» всего 110 тыс.