Eksperymenty i ewolucja
W świecie budowy czołgów zastosowanie w czołgach szybkich silników wysokoprężnych stało się złotym standardem dopiero pod koniec lat 50-tych. Kraje NATO zdały sobie sprawę, że nadszedł czas, aby pozbyć się elektrowni benzynowych znacznie później niż Związek Radziecki, ale szybko nadrobiły zaległości. Budowa silników do czołgów domowych w okresie powojennym była oparta na sprawdzonej koncepcji V-2, która przeszła przez rury ogniowe, wodne i miedziane w poprzedniej dekadzie.
Podczas Wielkiej Wojny Ojczyźnianej wiodącą rolę w modernizacji B-2 odgrywało biuro projektowe nr 75 w Czelabińsku. W „Tankogradzie” w latach wojny powstał ogromny kompleks budowy silników, dostrojony wyłącznie do produkcji silników wysokoprężnych serii V-2. Z jednej strony pozwoliło to poważnie zaoszczędzić na produkcji silników na dużą skalę, az drugiej utrudniło przeprofilowanie terenu. W książce „Silniki czołgowe (z historii budowy czołgów)” E. A. Zubow pod tym względem podaje nawet obliczenia dotyczące kosztów prac rozwojowych małych zagranicznych producentów i gigantów przemysłowych. Średnio mała firma uzyskuje zwrot z każdego zainwestowanego dolara 24 razy więcej niż, powiedzmy, gigant Ford czy General Motors. W Związku Radzieckim istniała przytłaczająca większość dużych zakładów produkujących silniki, co prowadziło do pewnego konserwatyzmu w innowacyjnych rozwiązaniach.
Jedną z pierwszych modyfikacji czołgowego silnika wysokoprężnego w Czelabińsku była modernizacja V-2K, przeznaczona do czołgów ciężkich. Zwiększono moment obrotowy silnika wysokoprężnego, moc zwiększono do 650 litrów. z., podczas gdy maksymalne obroty silnika wysokoprężnego nie dotykały - mechanizm korbowy o zwiększonych obciążeniach nie mógł wytrzymać. Udało się to osiągnąć poprzez ponowne dostrojenie wysokociśnieniowej pompy paliwowej i zwiększenie dopływu paliwa na cykl. Potem był V-2IS, któremu udało się zmniejszyć wysokość o 200 mm i przeprowadzić szereg drobnych ulepszeń. Jedną z niepodważalnych zalet czołgu IS wyposażonego w taki silnik wysokoprężny był zasięg 220 km na jednym tankowaniu, podczas gdy Tygrys T-VI mógł przejechać na zbiorniku tylko 120 km. Jednak taki wzrost mocy nie pozwolił na zwiększenie zasobu silnika - do końca lat 40. nie przekraczał 300 godzin motocyklowych. Już w czasie wojny stało się jasne, że dalszy wzrost mocy B-2 przy dalszym zwiększeniu zasobu silnika był możliwy tylko za pomocą ciśnienia. 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 silnik pomyślnie przeszedł 100-godzinne testy, ale już po sześciu miesiącach nie mógł ich powtórzyć. Na początku 1944 roku, B-2 dla czołgów ciężkich, podjęto decyzję o natychmiastowej zmianie na nowy B-11 o mocy 700 KM. pp., 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 walkę. W 1947 roku w ChTZ pojawiły się pierwsze seryjne V-12 dla IS-4, które były produkowane w różnych modyfikacjach do wczesnych lat 60-tych. Silniki serii „ciężkiej” zainstalowano na T-10, T-10M i kilku prototypach.
Swierdłowsk Zakład 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 o nazwie B-14. Był to 700-konny silnik o średnicy cylindra powiększonej do 160 mm, co zwiększyło pojemność skokową do 44,3 litra. Testy na stanowisku przeprowadzono również na doładowanym B-14M (pojemność robocza została zwiększona do 44,3 litra), o pojemności 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 od końca lat 30. wpadał na podobny pomysł. W B-14 pojawiła się również nowa, sztywniejsza skrzynia korbowa, która stała się konstrukcją nośną - zwiększyło to niezawodność łożysk wału korbowego i grupy tłoków.
Z doładowaniem i bez doładowania
Na uwagę zasługują prace rozwojowe, które miały miejsce na poligonie GBTU Sił Zbrojnych ZSRR, których celem było zwiększenie mocy B-2 bez ciśnienia. Wtedy po raz kolejny potwierdzono, że umiejscowienie filtrów powietrza w komorze silnika zbiornika bezpośrednio wpływa na napełnianie powietrzem cylindrów diesla. Okazało się, że silniki T-34 i IS-2 w dużym stopniu „połykały” powietrze ogrzane własnym ciepłem (do 60 stopni), co w połączeniu z zatkanymi filtrami zmniejszało moc od razu o 10%. Fizyka procesu jest bardzo prosta – zimne powietrze jest gęstsze, dlatego w jednym cyklu pracy silnik bardziej je zasysa, a paliwo spala się pełniej w cylindrach. W przypadku ciepłego powietrza sytuacja jest odwrotna.
Ogólnie rzecz biorąc, na podstawie wyników prac na składowisku 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 V-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 (podpatrywano to z Niemiecki czołg diesel Mercedes-Benz 507) oraz opracowanie nowej pompy wtryskowej. 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 ilości podawanego paliwa z 6% do 3%. Praca ta była częścią dużego projektu modernizacji B-2 na terenie Czelabińskiej Fabryki Traktorów, której kierownictwo wcale nie chciało wprowadzać 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 poważnych zmian w konstrukcji. Dlatego turbodoładowanie stało się głównym powojennym trendem modernizacji B-2.
Inżynierowie zwrócili uwagę, że wprowadzenie takiego rozwiązania od razu zwiększyłoby pojemność litrów o 50-100%, podczas gdy doładowanie odśrodkowe wydawało się najbardziej optymalne, dając wyższe wskaźniki ekonomiczne. Musieliśmy pogodzić się z faktem, że wszystko to nieuchronnie spowoduje wzrost obciążeń mechanicznych i termicznych silnika.
Kolejnym zadaniem dla konstruktorów silników było wydłużenie czasu pracy gwarancyjnej silnika do 500-600 godzin. Również do realizacji ruchu zbiornika w warunkach podwodnych wymagane było zapewnienie niezawodności pracy silników o podwyższonych oporach na wlocie i wylocie.
Kilku producentów ze Związku Radzieckiego wzięło udział w swoistym konkursie na najbardziej udaną modyfikację B-2. Oprócz wspomnianego wyżej szefa SKB # 75 z Czelabińska, w ich program zaangażowany był zakład # 77 „Transmash” w Barnauł.
Diesel V-16, stworzony przez inżynierów syberyjskich, rozwijał 600 KM bez turbodoładowania. z. i wyróżniał się brakiem wysokociśnieniowej pompy paliwowej w zwykłym tego słowa znaczeniu. Zawsze była to problematyczna jednostka V-2, a w Barnaul zdecydowano się zastąpić ją indywidualnymi pompowtryskiwaczami dla każdego cylindra - pod wieloma względami przełomowe rozwiązanie, które upowszechniło się znacznie później. Inżynierowie z Barnaul opracowali motyw B-16 dla całej rodziny - istniała 700-konna wersja dla czołgów ciężkich oraz 800-konny B-16NF z doładowaniem. Opracowali nawet parę dwóch silników wysokoprężnych, z których na stoisku usunięto 1200 KM. 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 tematu czołgów.
Na początku lat pięćdziesiątych kierownictwo miało wrażenie, że wszystkie problemy militarne można rozwiązać za pomocą rakiet, podczas gdy reszta uzbrojenia pełni rolę podrzędną. Otrzeźwienie przyszło gdzieś w 1954 roku, kiedy kraje NATO zaczęły, jeśli nie wyprzedzać program budowy czołgów ZSRR, to przynajmniej zmniejszać lukę. Prawdziwym symbolem odrodzenia stał się wielopaliwowy V-27 Czelabińsk, wyposażony w turbosprężarkę TKR-11F i rozwijający moc 700 KM. z. W przyszłości projekt ewoluował do dobrze znanych B-46-6 i B-84, które stały się prawdziwymi koronami koncepcji B-2.
Kolejnym producentem, biorącym udział w wyścigu o powojenne ulepszenie B-2, była wspomniana wcześniej Ural Turbomotor Plant, która opracowała wersję silnika pod literą „M”. To było głębokie przemyślenie koncepcji silników Diesla, z których większość była całkowicie nowa. V-2M otrzymał dwie turbosprężarki TKR-14, które w przyszłości miały być wyposażone w układy chłodzenia powietrza doładowującego – rewolucyjne na owe czasy rozwiązanie. Teraz takie jednostki (intercoolery) można znaleźć w silnikach głównych ciągników. Oprócz turbodoładowania silnik otrzymał nową pompę wtryskową, ulepszone układy chłodzenia i smarowania, a także wiele wzmocnionych w stosunku do przodka jednostek. Do 1968 roku silnik był gotowy, ale trudności z jego wprowadzeniem do produkcji, a także jego duże gabaryty, nie przyczyniły się do jego przyjęcia. Ale wiele rozwiązań konstruktorów ze Swierdłowska zostało wykorzystanych w następnych generacjach czołgowych silników Diesla.
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 wysokoprężnych w pojazdach opancerzonych. Dla porównania: amerykański „Sherman” z trzynastu 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. Interesująca w tym względzie jest opinia starszego technika-porucznika S. B. Czystozwonowa, którą stwierdził 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 nazistowskich Niemczech jeszcze przed wojną istniały samolotowe diesle Junkers i Daimler-Benz, które po niewielkiej modyfikacji mogły być instalowane w pojazdach opancerzonych. Jednak niemieccy inżynierowie uznali to za niepraktyczne. Czemu? W rzeczywistości wśród zalet silnika wysokoprężnego autor zauważa tylko stosunkowo niskie zużycie paliwa (20-30% niższe niż w przypadku analogu gaźnika) i niski koszt paliwa. Porucznik Chistozvonov sugeruje w artykule, że Niemcy nie angażowali się w silnik wysokoprężny, ponieważ silnik benzynowy jest tańszy, prostszy, bardziej kompaktowy, bardziej niezawodny w chłodne dni, nie wymaga rzadkich stali stopowych i wysoko wykwalifikowanej pracy monterów.
Jednocześnie żywotność czołgu na polu bitwy jest tak krótka, że z nawiązką eliminuje wszystkie zalety silnika wysokoprężnego (czytaj: B-2). Autor uważa pomysły dotyczące bezpieczeństwa pożarowego silników z zapłonem samoczynnym za daleko idące - trafienie pociskiem w zbiornik, komorę silnika lub prosty koktajl Mołotowa gwarantuje spowodowanie pożaru w MTO czołgu z silnik wysokoprężny. W tym przypadku zbiornik na olej napędowy nie miał przewagi nad zbiornikiem na benzynę. Specyficzny bilans paliwowy Niemiec miał również wpływ na wybór typu elektrowni do zbiorników. W niemieckim bilansie dominowały benzyny syntetyczne, mieszanki benzenu i alkoholi, które nie nadawały się jako paliwo do silników wysokoprężnych. Ogólnie rzecz biorąc, artykuł z 1944 roku okazał się bardzo odważny.
Na końcu artykułu ciekawa uwaga redakcji Tank Industry Bulletin:
„Argumenty uzasadniające odmowę Niemców zastosowania silników Diesla w swoich czołgach są założeniem samego autora”.
