W 2. Źródło: „Ural Turbin Plant. 80 lat tworzenia energii”
Doświadczenia i ewolucja
W światowym budownictwie czołgów zastosowanie szybkich silników wysokoprężnych czołgi stał się złotym standardem dopiero pod koniec lat pięćdziesiątych. Kraje NATO zdały sobie sprawę, że nadszedł czas, aby pozbyć się elektrowni benzynowych znacznie później niż Związek Radziecki, ale szybko nadrobiły stracony czas. Budowa silników do czołgów domowych w okresie powojennym opierała się na sprawdzonej koncepcji B-50, która przeszła przez rury przeciwpożarowe, wodne i miedziane w ciągu poprzedniej dekady.
Podczas Wielkiej Wojny Ojczyźnianej seryjne biuro projektowe nr 2 w Czelabińsku odegrało wiodącą rolę w modernizacji V-75. W latach wojny w Tankogradzie powstał ogromny kompleks silników, przeznaczony wyłącznie do produkcji silników wysokoprężnych serii V-2. Z jednej strony pozwoliło to na znaczne zaoszczędzenie na produkcji silników na dużą skalę, az drugiej utrudniło przeprofilowanie terenu. W książce Tank Engines (od Historie w związku z tym E. A. Zubow podaje nawet obliczenia dotyczące kosztów prac rozwojowych małych zagranicznych producentów i gigantów przemysłowych. Przeciętnie mała firma uzyskuje zwrot z każdego zainwestowanego dolara 24 razy więcej niż np. gigant Ford czy General Motors. W Związku Radzieckim istniała przytłaczająca większość dużych zakładów produkujących silniki, co prowadziło do pewnego konserwatyzmu w innowacyjnych rozwiązaniach.
Diesel V-14. Źródło: „Silniki czołgowe (z historii budowy czołgów)”
Jednym z pierwszych ulepszeń czołgu diesla w Czelabińsku była modernizacja V-2K, zaprojektowana dla czołgów ciężkich. Diesel zwiększył moment obrotowy, moc została podniesiona do 650 KM. z., podczas gdy maksymalna prędkość silnika wysokoprężnego nie została dotknięta - mechanizm korbowy o zwiększonych obciążeniach nie mógł wytrzymać. Udało się to osiągnąć poprzez rekonfigurację wysokociśnieniowej pompy paliwowej i zwiększenie dopływu paliwa na cykl. Następny był V-2IS, któremu udało się zmniejszyć wysokość o 200 mm i wprowadzić szereg drobnych ulepszeń. Jedną z niepodważalnych zalet czołgu IS wyposażonego w taki silnik wysokoprężny był zasięg 220 km na jednej stacji benzynowej, podczas gdy Tygrys T-VI mógł przejechać na czołgu tylko 120 km. Jednak taki wzrost mocy nie pozwolił na zwiększenie zasobu silnika - do końca lat 40. nie przekraczał 300 godzin pracy silnika. Już w czasie wojny stało się jasne, że dalszy wzrost mocy V-2 przy dalszym zwiększeniu zasobu silnika był możliwy tylko przy pomocy doładowania. Jednym z pierwszych był V-12 ze sprężarką odśrodkową napędzaną AM-38F, która pozwoliła silnikowi rozwinąć moc 750 KM. Z. i zapewnił moment obrotowy 3000 Nm. W listopadzie-grudniu 1943 r. silnik pomyślnie przeszedł 100-godzinne testy, ale już po sześciu miesiącach nie mógł ich już powtórzyć. Na początku 1944 roku podjęto decyzję o natychmiastowej zmianie V-2 dla czołgów ciężkich na nowy V-11 o mocy 700 KM. z., aw lipcu tego samego roku fabryka Kirowa miała produkować 75 silników miesięcznie. W rezultacie pierwsze seryjne silniki pojawiły się dopiero pod koniec kwietnia 1945 roku i zostały zainstalowane na IS-3, który nie miał czasu na wojnę. W 1947 roku w ChTZ pojawiły się pierwsze seryjne V-12 dla IS-4, które były produkowane w różnych modyfikacjach do początku lat 60-tych. Silniki serii „ciężkiej” zostały zainstalowane na T-10, T-10M i kilku maszynach eksperymentalnych.
Ural turbiny działa. Źródło: „Ural Turbin Plant. 80 lat tworzenia energii”
B-2 w Uralskiej Fabryce Turbin (Turbo Engine). Źródło: „Ural Turbin Plant. 80 lat tworzenia energii”
Zakład Swierdłowsku nr 76 (Zakład Turbin), zajmujący się również produkcją silników czołgowych, do jesieni 1944 roku był w stanie stworzyć własną wersję głębokiej modernizacji legendarnego silnika wysokoprężnego, który otrzymał nazwę V-14. Był to silnik o mocy 700 koni mechanicznych o średnicy cylindra powiększonej do 160 mm, co zwiększyło pojemność roboczą do 44,3 litra. Przeprowadzono również testy na stanowisku doładowanego V-14M (pojemność robocza została zwiększona do 44,3 litra), który ma pojemność 800 litrów. Z. W obu silnikach pojawiła się długo oczekiwana nowość - koszulka bloku cylindrów została teraz odlana w tym samym czasie co głowice, co wyeliminowało notoryczny problem złącza gazowego. Była to bezpośrednia zasługa projektanta Timofeya Chupakhina, który wpadł na podobny pomysł od końca lat 30. XX wieku. Również w V-14 pojawiła się nowa, sztywniejsza skrzynia korbowa, która stała się konstrukcją nośną - zwiększyło to niezawodność łożysk wału korbowego i grupy tłoków.
Z doładowaniem i bez
Na uwagę zasługują prace rozwojowe, które odbyły się na poligonie GBTU Sił Zbrojnych ZSRR, których celem było zwiększenie mocy wolnossącego B-2. Wtedy po raz kolejny potwierdzono, że na napełnianie cylindrów diesla powietrzem ma bezpośredni wpływ umiejscowienie filtrów powietrza w komorze silnika zbiornika. Okazało się, że silniki T-34 i IS-2 w dużej mierze „połykały” powietrze ogrzane własnym ciepłem (do 60 stopni), co w połączeniu z zatkanymi filtrami natychmiast zmniejszało moc o 10%. Fizyka procesu jest bardzo prosta - zimne powietrze jest odpowiednio gęstsze, w jednym cyklu pracy silnik bardziej je zasysa, a paliwo spala się w cylindrach pełniej. Przy ciepłym powietrzu sytuacja jest odwrotna.
Ogólnie rzecz biorąc, na podstawie wyników prac na poligonie GBTU stwierdzono, że bez krytycznej redukcji zasobów silnika jego moc można podnieść tylko do 600 KM. Z. Dalej tylko z turbiną. W wersji wolnossącej bazowy B-2 jest przyspieszany za pomocą całego szeregu środków - zmniejszenia oporów powietrza na wlocie, zamontowania pierścieniowego kolektora dolotowego w celu równomiernego napełnienia cylindrów obu połówek silnika (podpatrywali to m.in. Niemiecki czołg wysokoprężny Mercedes-Benz 507) oraz opracowanie nowej wysokociśnieniowej pompy paliwowej. Ten ostatni planowano również wypożyczyć od firmy Bosch, której pompy były montowane na silnikach wysokoprężnych Mercedes-Benz 503A. Zalecono również zmniejszenie tolerancji regulacji seryjnych pomp wtryskowych w zakresie zasilania paliwem z 6% do 3%. Praca ta była częścią dużego projektu modernizacji B-2 na terenie Czelabińskiej Fabryki Traktorów, której kierownictwo wcale nie było chętne do wprowadzenia drastycznych zmian w cyklu produkcyjnym.
Jak wiadomo, możliwe jest zwiększenie mocy silnika poprzez zwiększenie objętości roboczej (dodanie cylindrów lub po prostu zwiększenie ich wymiaru), a to z kolei wymagało poważnej restrukturyzacji. Dlatego turbodoładowanie stało się głównym powojennym trendem modernizacji B-2.
Inżynierowie zwrócili uwagę, że wprowadzenie takiego rozwiązania spowodowałoby natychmiastowe zwiększenie pojemności litrów o 50-100%, podczas gdy napęd doładowania odśrodkowego wydawał się być najbardziej optymalny, dając wyższe wskaźniki ekonomiczne. Musieliśmy pogodzić się z faktem, że wszystko to nieuchronnie spowoduje zwiększenie obciążeń mechanicznych i termicznych silnika.
Kolejnym zadaniem konstruktorów silników było wydłużenie czasu pracy gwarancyjnej silnika do 500-600 godzin. Również w celu realizacji ruchu zbiornika w warunkach podwodnych konieczne było zapewnienie niezawodności silników przy wysokich oporach na wlocie i wylocie.
W 2. Źródło: „Silniki czołgowe (z historii budowy czołgów)”
W swoistym konkursie na najbardziej udaną modyfikację V-2 wzięło udział jednocześnie kilku producentów Związku Radzieckiego. Oprócz wspomnianego wyżej szefa SKB nr 75 z Czelabińska, zaangażowali się w swój program w Transmash Plant nr 77 w Barnauł.
Silnik wysokoprężny V-16, stworzony przez inżynierów syberyjskich, rozwijał 600 KM bez turbodoładowania. Z. i wyróżniał się brakiem wysokociśnieniowej pompy paliwowej w zwykłym tego słowa znaczeniu. To zawsze była problematyczna jednostka V-2, a w Barnaul postanowiono zastąpić ją pompo-wtryskiwaczami indywidualnymi dla każdego cylindra - pod wieloma względami przełomowe rozwiązanie, które rozpowszechniło się znacznie później. Inżynierowie Barnaul opracowali motyw V-16 dla całej rodziny – istniała 700-konna wersja dla czołgów ciężkich oraz 800-konny V-16NF z doładowaniem. Opracowali nawet parę dwóch silników wysokoprężnych, z których na stoisku usunięto 1200 litrów. Z. Ale wszystkie prace nad projektami zostały ograniczone albo z powodu zamknięcia rozwoju eksperymentalnych czołgów, dla których zostały zbudowane, albo z powodu ogólnego ochłodzenia się państwa w kierunku tematów czołgów.
Na początku lat 50. kierownictwo odniosło wrażenie, że wszystkie problemy militarne można rozwiązać za pomocą rakiet, podczas gdy reszta broni pozostała rolą pomocniczą. Wytrzeźwienie przyszło gdzieś w 1954 roku, kiedy w krajach NATO zaczęto, jeśli nie wyprzedzać program budowy silników czołgowych ZSRR, to przynajmniej zmniejszać zaległości. Prawdziwym symbolem odrodzenia stał się wielopaliwowy czelabiński V-27, wyposażony w turbosprężarkę TKR-11F i rozwijający moc 700 KM. Z. Następnie projekt przekształcił się w dobrze znane B-46-6 i B-84, które stały się prawdziwymi ukoronowaniem koncepcji B-2.
Kolejnym producentem biorącym udział w wyścigu o powojenne ulepszenie V-2 była wspomniana wyżej Ural Turbo Engine Plant, która opracowała wersję silnika pod literą „M”. To było głębokie przemyślenie koncepcji diesla, w której większość węzłów była zupełnie nowa. V-2M otrzymał dwie turbosprężarki TKR-14, które w przyszłości miały być wyposażone w układy chłodzenia powietrza doładowującego – rewolucyjne rozwiązanie na tamte czasy. Teraz takie jednostki (intercoolery) można znaleźć w silnikach głównych ciągników. Oprócz turbodoładowania silnik otrzymał nową wysokociśnieniową pompę paliwową, ulepszone układy chłodzenia i smarowania, a także wiele węzłów wzmocnionych w porównaniu do przodka. Do 1968 roku silnik był gotowy, ale trudności z jego wprowadzeniem do produkcji, a także duże gabaryty nie przyczyniły się do jego przyjęcia. Jednak wiele rozwiązań konstruktorów ze Swierdłowska znalazło zastosowanie w kolejnych generacjach czołgowych silników wysokoprężnych.
Niemcy, czołgi i diesle
Dieselizacja pojazdów średnich i ciężkich w latach 40. w Związku Radzieckim była wyjątkowym wydarzeniem w światowej historii przemysłu. Nikt na świecie poza Japonią nie używa tak masowo silników Diesla w pojazdach opancerzonych. Dla porównania: amerykański Sherman na trzynaście swoich modyfikacji miał tylko jeden M4A2 z podwójną elektrownią Diesla. Dlaczego np. w Niemczech w czasie wojny nie wpadło na pomysł zamontowania w czołgu silnika diesla? Istnieje wiele wersji, począwszy od niedoboru aluminium i stali stopowych, a skończywszy na niekompetencji niemieckich inżynierów w zakresie tworzenia ciężkich silników wysokoprężnych na lądzie. W związku z tym interesująca jest opinia starszego technika-porucznika S. B. Chistozvonova, którą przedstawił na łamach Biuletynu Przemysłu Pancernego za rok 1944 (nr 2-3).
W artykule „Niemieckie silniki czołgowe” autor dość szczegółowo analizuje istniejące w tym czasie silniki wroga, a na koniec analizuje przyczyny odmowy Niemców od czołgowych silników Diesla. Czystozwonow słusznie zauważa, że w faszystowskich Niemczech jeszcze przed wojną istniały samolotowe silniki wysokoprężne Junkers i Daimler-Benz, które po niewielkim udoskonaleniu można było z powodzeniem instalować w pojazdach opancerzonych. Jednak niemieccy inżynierowie uznali to za niewłaściwe. Czemu? W rzeczywistości wśród zalet silnika wysokoprężnego autor zwraca uwagę tylko na stosunkowo niskie zużycie paliwa (20-30% niższe niż w przypadku odpowiednika gaźnika) i taniość paliwa. Porucznik Chistozvonov sugeruje w artykule, że Niemcy nie angażowali się w silniki wysokoprężne, ponieważ silnik benzynowy jest tańszy, prostszy, bardziej kompaktowy, bardziej niezawodny w chłodne dni, nie wymaga rzadkich stali stopowych i wysoko wykwalifikowanych monterów.
Maybacha HL210. Źródło „Biuletyn przemysłu pancernego”
Jednocześnie żywotność czołgu na polu bitwy jest tak krótka, że z nawiązką eliminuje wszystkie zalety silnika wysokoprężnego (czytaj: V-2). Autor uważa pomysły dotyczące bezpieczeństwa pożarowego silników z zapłonem samoczynnym za daleko idące - pocisk uderzający w zbiornik, komorę silnika lub prosty koktajl Mołotowa gwarantuje pożar w MTO czołgu z silnikiem Diesla . W tym przypadku zbiornik na olej napędowy nie miał przewagi nad zbiornikiem benzynowym. Specyficzny bilans paliwowy Niemiec miał również wpływ na wybór typu elektrowni do zbiorników. W bilansie Niemiec dominowały benzyny syntetyczne, benzeny i mieszanki alkoholowe, które nie nadawały się jako paliwo do silników wysokoprężnych. Ogólnie rzecz biorąc, artykuł z 1944 roku okazał się bardzo odważny.
Na końcu materiału ciekawa uwaga redakcji Biuletynu Przemysłu Pancernego:
„Argumenty uzasadniające odmowę Niemców stosowania silników diesla w swoich czołgach są własnymi założeniami autora”.