Przejście Armii Czerwonej do aktywnych działań ofensywnych pod koniec 1942 r. wykazało konieczność wyposażenia jej w mobilną artylerię specjalnej mocy. Do walki z potężnymi bunkrami i niszczenia ufortyfikowanych budynków podczas bitew miejskich czasami nie wystarczały nawet holowane systemy artyleryjskie kalibru 152, 4 mm. Aby rozwiązać takie problemy, Armia Czerwona miała holowaną haubicę B-4 mod. 1931, ale jego przejście na pozycję do bezpośredniego ostrzału było bardzo niebezpieczne dla działa, załogi i ciągnika. Ponadto niska prędkość poruszania się B-4 w marszu nie pozwalała na użycie haubicy podczas szybkich i głębokich uderzeń skierowanych w głąb obrony przeciwnika.
Kierując się tymi rozważaniami, już w 1942 r. ZSRR przygotował projekt umieszczenia haubicy B-4 na w pełni opancerzonym dziale samobieżnym należącym do klasy dział szturmowych. Działo samobieżne miało powstać na bazie czołgu KV-1, projekt ten oznaczono U-19. Masa projektowa opracowanego pojazdu wynosiła 60 ton, co stało się ciężarem nie do zniesienia dla już przeciążonej i zawodnej skrzyni biegów czołgu ciężkiego KV-1. Drugim ograniczeniem takiego ACS był mały kąt elewacji haubicy, co nie pozwalało na wykorzystanie jej zdolności do prowadzenia ognia konnego na maksymalnym dystansie z pozycji zamkniętych. Projekt został anulowany.
Jesienią 1943 r. GAU ponownie powrócił do pomysłu stworzenia ACS o dużej, a szczególnie dużej mocy. Głównym uzbrojeniem jednostki artylerii samobieżnej miała być haubica 203 mm mod. 1931, którego produkcję w bolszewickich zakładach planowano wznowić w 1944 roku. Nie ma w tym nic dziwnego, skoro wybrany system artyleryjski wyróżniał się wysoką śmiertelnością, a po zainstalowaniu na podwoziu gąsienicowym Armia Czerwona miałaby do dyspozycji mobilną broń niszczącą dużej mocy. Z rozkazu ludowego komisarza ds. uzbrojenia DF Ustinova w listopadzie 1943 r. Ogłoszono konkurs na stworzenie nowego działa samobieżnego, które otrzymało półoficjalne oznaczenie „Witiaź”.
Kilka tygodni później swoje wstępne projekty nowego ACS przedstawiły fabryki nr 100 NKTP, Uralmash Design Bureau i TsAKB. Pierwszym z nich był samobieżny laweta z przyczepą, w której planowano umieścić część amunicji do broni. Pod pewnymi względami projekt ten przypominał francuski GPF 194, tylko moc ACS była wyższa.
Biuro projektowe Uralmash przedstawiło od razu dwie opcje do konkursu: haubica B-4 kalibru 203 mm na podwoziu czołgu KV-1S (modernizacja U-19 ACS) i haubica 203 mm lub dwie 152 mm haubice zamontowane na podwoziu dwóch SU-122 ACS. Bezpośrednio przed odpaleniem zaproponowano podłączenie podwozia, natomiast przygotowanie do odpalenia trwało do 40 minut, w porównaniu do 20 minut w przypadku projektu proponowanego przez zakład nr 100 NKTP.
Jednocześnie prace prezentowane przez fabryki nr 100 i Biuro Projektowe Uralmash przewidywalnie nie znalazły odpowiedniego wsparcia ze strony członków komisji, ponieważ wyróżniały się zwiększoną złożonością technologiczną projektów. W rezultacie zatwierdzony został tylko projekt TsAKB pod indeksem C-51. ACS S-51 został wykonany na bazie czołgu KV-1S. Wkrótce ustalono, że podwozie czołgu ma niewystarczającą długość powierzchni nośnej i wymaga ulepszenia. Zaproponowano modyfikację podwozia, rozszerzając je do 7 lub 8 kół jezdnych. Jednocześnie ilość ulepszeń do wykonania była dość duża, a liczba wyprodukowanych czołgów nie przekroczyłaby kilkudziesięciu, dlatego postanowiono porzucić pomysł rozpoczęcia produkcji nowego podwozia. Ostateczna decyzja dotyczyła instalacji systemu artyleryjskiego na niezmienionym podwoziu czołgu KV-1S, co nie było najlepszym rozwiązaniem.
Cechy konstrukcyjne
Działo samobieżne S-51 było działem samobieżnym typu otwartego - w pełni opancerzony korpus działa samobieżnego pełnił funkcję samobieżnego wózka dla ciężkiej haubicy B-4. Pancerny kadłub dział samobieżnych został wykonany z walcowanych płyt pancernych o grubości 75, 60 i 30 mm, podobnie jak oryginalny kadłub czołgu KV. Zastrzeżenia były zróżnicowane i niepodważalne. Przednie płyty pancerne miały racjonalne kąty nachylenia. Na dziobie kadłuba znajdowało się siedzenie kierowcy, a także amunicja i jej nośniki, reszta załogi haubicy znajdowała się na zewnątrz opancerzonego kadłuba. Skrzynia biegów i silnik ACS znajdowały się na rufie. W dolnej części kadłuba znajdował się właz awaryjny umożliwiający ewakuację awaryjną z pojazdu.
Głównym uzbrojeniem dział samobieżnych S-51 miała być zmodyfikowana haubica 203,4 mm B-4. Haubica była otwarcie zamontowana na dachu pancernego kadłuba i miała kąty prowadzenia pionowego w zakresie od 0 do 60 stopni, sektor naprowadzania poziomego wynosił 40 stopni (20 w każdym kierunku). Wysokość linii ognia wynosiła 1070 m przy strzelaniu do celu o wysokości 3 m. Zasięg strzału bezpośredniego wynosił 6,9 km, największy zasięg ostrzału 18,26 km. Strzał z haubicy został oddany za pomocą ręcznego spustu mechanicznego. Działo B-4 było wyposażone w rygiel tłokowy, a szybkostrzelność haubicy wynosiła 1 strzał na 1,25-2,5 minuty. W pozycji strzeleckiej kalkulacja działa została przykryta masywną osłoną pancerną, która została zdjęta podczas marszu, a lufa haubicy wróciła do pozycji schowanej.
Amunicja do haubicy składała się z 12 pocisków ładowanych oddzielnie. Ładunki i pociski przechowywano w pancernym kadłubie dział samobieżnych, zrealizowano także możliwość ich zaopatrzenia z ziemi. Działa samobieżne S-51 mogły strzelać całym asortymentem amunicji z haubicy B-4, w tym pociskami przebijającymi beton i odłamkowo-burzącymi o masie 100 kg. Pociski odłamkowo-burzące F-623, F-625 i F-625D miały prędkość początkową 575 m/s, przebijające beton G-620 i G-620T przyspieszone do 600-607 m/s.
ACS S-51 został wyposażony w czterosuwowy, 12-cylindrowy silnik wysokoprężny V-2K w kształcie litery V o mocy 600 KM. Silnik uruchamiano za pomocą rozrusznika ST-700 (moc 15 KM) lub za pomocą sprężonego powietrza, które zostało umieszczone w dwóch 5-litrowych cylindrach po bokach samochodu. Zbiorniki paliwa o łącznej pojemności 600-615 litrów znajdowały się wewnątrz opancerzonego kadłuba pojazdu w komorze silnika i przedziale sterowania.
Przekładnia ACS była mechaniczna i zawierała: wielotarczowe sprzęgło główne z suchego tarcia „stal według ferodo”; 2 wielotarczowe sprzęgła boczne z tarciem stal o stal; 4-biegowa skrzynia biegów z zakresem (8 do przodu i 2 do tyłu); 2 pokładowe przekładnie planetarne. Podczas testów zauważono zawodną pracę przekładni S-51 ACS. Fakt ten stał się kolejnym potwierdzeniem tezy, że wady przekładni pozostały jednym z głównych mankamentów tkwiących we wszystkich czołgach serii KV i bazowanych na niej pojazdach opancerzonych.
Podwozie działa samobieżnego powtarzało podwozie czołgu KV-1S. ACS posiadał indywidualne zawieszenie drążka skrętnego dla każdego z 6 dwuspadowych kół jezdnych (o średnicy 600 mm) po każdej stronie. Naprzeciw każdej rolki był przyspawany do korpusu ogranicznik ruchu stabilizatora zawieszenia. Leniwce znajdowały się z przodu, a koła napędowe ze zdejmowanymi zębatymi felgami przekładni latarni były z tyłu. Górna część toru była podtrzymywana przez 3 małe rolki nośne.
Ogólnie podwozie, silnik i kadłub seryjnego czołgu KV-1S nie uległy żadnym zmianom. Wieżę zdemontowano z czołgu, w jej miejsce na otwartym wózku zamontowano haubicę B-4. Ponieważ waga S-51 ACS (ważącego prawie 50 ton) przekraczała masę seryjnego czołgu z w pełni wyposażoną wieżą, osiągi pojazdu były raczej przeciętne.
Losy projektu
Pierwsze egzemplarze dział samobieżnych S-51 rozpoczęły testy fabryczne w lutym 1944 roku, testy przeprowadzono według skróconego programu. Jednocześnie zainteresowanie projektem dział samobieżnych dużej mocy było tak duże, że nie czekając na ich oficjalne zakończenie, działo samobieżne zostało przekazane do ANIOP. To tutaj wszystkie główne wady tej maszyny ujawniły się w pełni. Ze względu na wysoką linię strzału ACS kołysał się bardzo mocno podczas strzału i przez bezwładność cofał się z przesunięciem bocznym. W przypadku, gdy kąt podniesienia działa był wystarczająco duży, odrzut haubicy był tak silny, że załoga nie mogła pozostać na swoich miejscach. Wszystko to razem doprowadziło do ogłuszenia celowania i dużego rozrzutu podczas strzelania (konieczna była instalacja otwieraczy) i powodowało niedogodności dla załogi ACS. Ponadto samo podwozie czołgu KV-1S było słabo przystosowane do instalacji tak potężnej broni.
Porównując wszystkie dane uzyskane podczas testu, GAU uznał, że S-51 nadal może trafić do masowej produkcji, ale to rozwiązanie nie zostało wdrożone w praktyce. Przede wszystkim wynikało to z faktu, że produkcję czołgów KV-1S zakończono już w grudniu 1942 r. – czyli uzyskanie niezbędnego podwozia do nowego ACS było możliwe tylko poprzez przerobienie wyprodukowanych seryjnych czołgów. Drugim ważnym problemem był brak samych haubic B-4, których wydania nigdy nie wykorzystano.
Również w monografii M. Kołomietsa, poświęconej czołgowi KV, jest wzmianka o czołgu bojowym o podobnej konstrukcji, ale uzbrojonym w armatę 152, 4 mm Br-2. Ten czołg został przetestowany w lipcu 1944 pod Leningradem, a nawet pojawiło się pytanie o rozpoczęcie jego produkcji na bazie czołgów IS jesienią 1944 roku. Ale ten projekt nie został zrealizowany, a eksperymenty z superpotężnymi działami samobieżnymi kontynuowano po zakończeniu wojny. Wtedy już trwały prace nad stworzeniem artylerii dużego kalibru zdolnej do strzelania pociskami z nuklearnymi materiałami wybuchowymi. Seryjne działo samobieżne tego typu stało się już dość nowoczesnym działem samobieżnym 2S5 "Hiacinth".
