Ученые Южно-Уральского государственного университета (входит в Союз машиностроителей России) разрабатывают технические решения для создания отечественного высокооборотного промышленного газопоршневого двигателя размерности 18,5/21,5, который будет применяться на транспорте (карьерные самосвалы, ж/д локомотивы) и в качестве источника для малой генерации энергии (до 5 МВт).
Сегодня сотрудники кафедры «Двигатели внутреннего сгорания» и Передовой инженерной школы «Сердце Урала» ЮУрГУ находятся на этапе исследований рабочего процесса, разработки и изготовления опытных образцов новых компонентов, которые впоследствии пройдут испытания в составе экспериментального образца полноразмерного двигателя.
Создаваемый газопоршневой двигатель размерности 18,5/21,5 входит в модельный ряд семейства высокооборотных дизельных двигателей ДМ-185 с числом цилиндров от 6 до 20 в мощностном диапазоне от 500 кВт до 5000 кВт.
В частности, разрабатываемая 12-цилиндровая локомотивная модификация высокооборотного газопоршневого двигателя мощностью 1600 кВт будет устанавливаться на тяжелый маневрово-вывозной тепловоз ТЭМГ7 для работы на железнодорожных путях ПАО «Газпром». Поскольку в настоящее время импорт в Россию из западных стран таких моторов стал невозможен, Уральский дизель-моторный завод (УДМЗ) активизировал программу импортозамещения и технического перевооружения собственного производства. За помощью в разработке российского газопоршневого двигателя завод обратился к ученым ЮУрГУ.
«Мы проектируем газовый двигатель на базе дизельного, – рассказывает заведующий кафедрой «Двигатели внутреннего сгорания» ЮУрГУ Александр Попов. – Такой двигатель в зависимости от области его применения – на электростанции или на карьерной технике – конструктивно отличается не сильно. Основное отличие заключается в изменении настройки электронной системы управления. Также в зависимости от климатического фактора, для жарких и холодных регионов, могут изменяться параметры вспомогательных агрегатов и систем. Вообще, проблема наличия ДВС данного класса в России сейчас очень актуальна. С начала 2000-х годов промышленные газопоршневые двигатели (например, в составе двигатель-генераторных установок) массово закупались за рубежом. По последним подсчетам, их было завезено более двух с половиной тысяч единиц, и сегодня эти моторы уже начинают вырабатывать свой ресурс. Поэтому наша задача – совместно с заводом как можно скорее разработать отечественный аналог для замены зарубежных образцов. При проектировании технических решений мы стараемся закладывать максимально простые и надежные конструктивные решения».
В планах Уральского дизель-моторного завода подготовить экспериментальный образец полноразмерного 12-цилиндрового двигателя в газовой модификации к концу 2025 года для проведения комплекса стендовых испытаний в заводских условиях.
«В проект разработки отечественного газопоршневого двигателя заложены все самые современные мировые наработки в этой области, – комментирует руководитель проекта Уральского дизель-моторного завода Сергей Нефедов. – Так, например, в системе питания топливом будет применена электронно-управляемая распределенная подача газа по каждому из 12 цилиндров. В то время, как традиционно в большинстве зарубежных аналогов применяется централизованная (или моно-) подача топлива на входе в турбокомпрессор. Новый подход способствует безопасному распределению газа и качественному регулированию состава смеси по цилиндрам в зависимости от заданного режима. Это позволит экономить топливо и снизить содержание токсичных компонентов в отработавших газах двигателя».
На гражданских судах разного назначения такой высокооборотный двигатель может применяться в качестве вспомогательного энергоагрегата. В малой энергетике – это газопоршневые мобильные и стационарные энергоустановки, которые работают на обеспечение электроэнергией газовых и нефтяных месторождений, отдаленных жилых территорий и технических объектов, расположенных в областях Арктики и крайнего Севера; либо работают на привод разного рода технологического оборудования, например, компрессорных станций.
Проект «Разработка газопоршневых двигателей размерности 18,5/21,5» реализуется в рамках Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (национальный проект «Наука и университеты»). В 2022 году УМНОЦ вошел в число победителей в конкурсном отборе на получение субсидий на реализацию научно-технических проектов, включенных в перечень НОЦ «Урал» от Правительства Челябинской области.
