История двигателя В-2 — журнал За рулем
Под термином «оружие Победы» обычно понимают самолеты, танки, артиллерийские установки, иногда стрелковое вооружение, дошедшее до Берлина. Менее значимые разработки упоминают реже, а ведь они тоже прошли всю войну и внесли свой важный вклад. Например, дизель В-2, без которого был бы невозможен танк Т-34.
Т-34
Материалы по теме
Танк Т-34: огнем и маневром
К военным и стратегическим изделиям, как известно, требования выносят более суровые, чем для «штатской» техники. Поскольку реальный срок их службы зачастую превышает лет тридцать — не только в России, но и в армиях большинства стран.
Если речь о танковых моторах, они, естественно, должны быть надежными, нетребовательными к качеству топлива, удобными для обслуживания и некоторых видов ремонта в экстремальных условиях, с достаточным по военным меркам ресурсом. И при этом исправно выдавать базовые характеристики. Подход к конструированию таких двигателей особенный. И результат, как правило, достойный. Но то, что произошло с дизелем В-2, — случай феноменальный.
Мучительное рождение
Его жизнь началась на Харьковском паровозостроительном заводе им. Коминтерна, конструкторский отдел которого в 1931 году получил госзаказ на быстроходный дизель для танков. И сразу был переименован в дизельный отдел. В задании оговаривалась мощность 300 л.с. при 1600 об/мин, при том что у типичных дизелей того времени рабочая частота вращения коленвала не превышала 250 об/мин.
Поскольку на заводе раньше ничем подобным не занимались, то начали разработку издалека, с обсуждения схемы — рядной, V-образной или звездообразной. Остановились на конфигурации V12 с водяным охлаждением, пуском от электростартера и топливной аппаратурой Bosch — с дальнейшим переходом на полностью отечественную, которую также предстояло создать с нуля.
Сначала построили одноцилиндровый двигатель, потом двухцилиндровую секцию — и долго ее отлаживали, добившись 70 л.
с. при 1700 об/мин и удельной массы 2 кг/л.с. Рекордно малая удельная масса также была оговорена в задании. В 1933-м работоспособный, но недоведенный V12 прошел стендовые испытания, где непрестанно ломался, страшно дымил и сильно вибрировал.
Двигатель В-2
Двигатель В-2 в первоначальном виде провел на массовой военной службе более 20 лет. Отдельные экземпляры на ходу до сих пор. Еще несколько обрели покой в различных музеях.
Двигатель В-2 в первоначальном виде провел на массовой военной службе более 20 лет. Отдельные экземпляры на ходу до сих пор. Еще несколько обрели покой в различных музеях.
Испытательный танк БТ-5, оснащенный таким мотором, долго не мог доехать до полигона. То картер трескался, то подшипники коленвала разрушались, то еще что-то, причем для решения многих проблем требовалось создать новые технологии и новые материалы — прежде всего, сорта стали и алюминиевых сплавов. И закупить новое оборудование за рубежом.
Материалы по теме
10 двигателей, которые перевернули мир
Тем не менее в 1935-м танки с такими дизелями представили правительственной комиссии, на ХПЗ возвели дополнительные цеха для выпуска моторов — «дизельный отдел» преобразовывался в опытный завод. В процессе доводки мотора учитывалось второстепенное его предназначение — возможность использования на самолетах. Уже в 1936-м самолет Р-5 с дизелем БД-2А (быстроходный дизель второй авиационный) поднимался в воздух, но этот мотор в авиации так и не был востребован — в частности, из-за появления более подходящих агрегатов, созданных профильными институтами в эти же годы.
В главном, танковом направлении дело продвигалось медленно и тяжко. Дизель по-прежнему жрал слишком много масла и топлива. Некоторые детали регулярно ломались, а слишком дымный выхлоп демаскировал машину, что особо не нравилось заказчикам. Команду разработчиков усилили военными инженерами.
В 1937-м двигатель получил название В-2, под которым он и вошел в мировую историю. А команду усилили еще раз, ведущими инженерами Центрального института авиационных моторов. Часть технических проблем доверили Украинскому институту авиадвигателестроения (позже он был присоединен к заводу), пришедшему к выводу, что необходимо повышать точность изготовления и обработки деталей. Собственный 12-плунжерный топливный насос также требовал доводки.
двигатель В-55В
580-сильный двигатель В-55В применялся на танках Т-62, производимых с 1961 по 1975 год. Всего выпущено порядка 20 000 машин — самих танков и различной техники, созданной на их базе.
580-сильный двигатель В-55В применялся на танках Т-62, производимых с 1961 по 1975 год. Всего выпущено порядка 20 000 машин — самих танков и различной техники, созданной на их базе.
На государственных испытаниях 1938 года все три двигателя В-2 второго поколения провалились. У первого заклинило поршень, у второго потрескались цилиндры, у третьего — картер.
В 1939-м двигатели, наконец, прошли государственные испытания, получив оценку «хорошо» и одобрение на серийное производство. Которое тоже отлаживали мучительно и долго, что было, впрочем, прервано спешной эвакуацией завода в Челябинск — началась война. Правда, еще до того дизель В-2 прошел боевое крещение в реальных военных действиях, будучи установленным на тяжелые танки КВ.
Материалы по теме
Броня крепка и танки — наши! Премьеры парада Победы
Что получилось?
Получился мотор, про который позже напишут, что с точки зрения конструкции он сильно опередил свое время. А по ряду характеристик еще лет тридцать превосходил аналоги реальных и потенциальных противников.
Хотя был далек от совершенства и имел множество направлений для модернизации и улучшений. Некоторые эксперты армейской техники считают, что принципиально новые советские военные дизели, созданные в 1960–1970 годы, уступали дизелям семейства В-2 и были приняты на вооружение лишь по той причине, что становилось уже неприлично не заменить «устаревшее» чем-то современным.
Блок цилиндров и картер — из сплава алюминия с кремнием, поршни — из дюралюминия. Четыре клапана на цилиндр, верхние распредвалы, непосредственный впрыск топлива. Дублированная система пуска — электростартером либо сжатым воздухом из баллонов. Почти все техническое описание — список передовых и инновационных решений того времени.
Двигатель В-46
Двигатель В-46 применен на средних танках Т-72, принятых на вооружение с 1973 года. Благодаря системе наддува снимали 780 л.с. Принципиальных отличий от В-2, прямо сказать, немного.
Двигатель В-46 применен на средних танках Т-72, принятых на вооружение с 1973 года.
Благодаря системе наддува снимали 780 л.с. Принципиальных отличий от В-2, прямо сказать, немного.
Он оказался сверхлегким, с выдающимся показателем удельной массы, экономичным и мощным, причем мощность легко варьировалась локальным изменением рабочих оборотов коленвала и степени сжатия. Еще до начала войны в постоянном производстве были три версии — 375-, 500- и 600-сильная, для техники разных весовых категорий. Приладив к В-2 систему наддува от авиамотора АМ-38, получили 850 л.с. и немедленно испытали на опытном тяжелом танке КВ-3.
Дизельный двигатель В-2
А. Протасов, рисунок А. Краснова
Прославленный танковый дизель был создан на Харьковском паровозостроительном заводе (ХПЗ) имени Коминтерна в 1939 г. Мотор, получивший обозначение В-2, устанавливался перед войной на советских лёгких быстроходных колёсно-гусеничных танках БТ-7М, средних танках Т-34 и тяжелых КВ-1 и КВ-2, а также на тяжелом гусеничном артиллерийском тягаче «Ворошиловец».
Технические особенности В-2 наглядно демонстрируют пути, которыми развивалась техническая мысль в целом и моторостроение в частности в преддверии Второй мировой войны.
Проектировать этот двигатель начали в дизельном отделе ХПЗ в 1931 г. под руководством начальника отдела К.Ф. Челпана. Активное творческое участие в работе принимали А.К. Башкин, И.С. Бер, Я.Е. Вихман и др. Поскольку опыта разработки танкового быстроходного дизеля не было, они начали его проектирование широким фронтом: прорабатывались три схемы расположения цилиндров – одно- и двухрядного (V-образного), а также звездообразного. Послеобсуждения и оценки каждой схемы отдали предпочтение 12-цилиндровой V-образной конструкции. При этом проектируемый двигатель, получивший первоначальное обозначение БД (быстроходный дизель), был схож с авиационными карбюраторными двигателями М5 и М17Т, устанавливавшимися на лёгких колёсно-гусеничных танках БТ.
Разработка велась поэтапно. Сначала создали одноцилиндровый двигатель и проверяли его в работе, а затем изготовили двухцилиндровую секцию, имевшую главный и прицепной шатуны. В 1932 г., добившись её устойчивой работы, приступили к разработке и испытаниям 12-цилиндрового образца, получившего обозначение БД-2 (быстроходный дизель второй), которые были закончены в 1933 г. Осенью 1933 г. БД-2 выдержал первые государственные стендовые испытания и был установлен на лёгком колёсно-гусеничном танке БТ-5. Ходовые испытания дизелей БД-2 на БТ-5 начались в 1934 г. Одновременно продолжалось совершенствование двигателя и устранение обнаруженных недостатков. В марте 1935 г. члены ЦК компартии и правительства ознакомились в Кремле с двумя танками БТ-5 с дизелями БД-2. В том же месяце последовало решение правительства о строительстве при ХПЗ цехов для их изготовления.
Для оказания технической помощи в Харьков были направлены из Москвы инженеры из Центрального института авиационных моторов (ЦИАМ) М.
П. Поддубный, Т.П. Чупахин и другие, имевшие опыт проектирования авиационных дизелей, а также начальник кафедры двигателей Военной академии механизации и моторизации Красной Армии проф. Ю.А. Степанов и его сотрудники.
Руководство подготовкой серийного производства доверили И.Я. Трашутину и Т.П. Чупахину. К концу 1937 г. на испытательный стенд был установлен новый доведённый дизель, получивший к тому времени обозначение В-2. Проведённые в апреле-мае 1938 г. государственные испытания показали, что можно начинать его мелкосерийное производство, которым стал руководить С.Н. Махонин. В 1938 г. на ХПЗ изготовили 50 двигателей В-2, а в январе 1939 г. дизельные цеха ХПЗ отделились и образовали самостоятельный моторостроительный за вод, получивший позднее № 75. Чупахин стал главным конструктором этого завода, а Трашутин – начальником конструкторского бюро. 19 декабря 1939 г. начался крупносерийный выпуск отечественных быстроходных танковых дизелей В-2, принятых в производство распоряжением Комитета обороны вместе с танками Т-34 и КВ.
За разработку двигателя В-2 Т.П. Чупахину была присуждена Сталинская премия, а осенью 1941 г. завод № 75 награжден Орденом Ленина. В то время этот завод был эвакуирован в Челябинск и слился с челябинским Кировским заводом (ЧКЗ). Главным конструктором ЧКЗ по дизельным двигателям назначили И.Я. Трашутина.
Необходимо упомянуть и об авиационном варианте В-2А, судьба которого сложилась драматически. К началу серийного производства основной модели самолёт-разведчик, на котором предполагалось устанавливать В-2А, устарел, а переделывать основную модель В-2 в чисто танковую было нецелесообразно. Это потребовало бы дополнительного времени, которого у наших моторостроителей не было: надвигалась Вторая мировая война, и Красной Армии требовались – срочно и в большом количестве – новые танки с противоснарядной бронёй и мощными дизелями.
В-2 так и пошел «на поток» с алюминиевым картером и блоками цилиндров, с длинным носком коленчатого вала и упорным шарикоподшипником, способным передавать усилие от воздушного винта картеру двигателя.
Существовала и другая модификация этого двигателя – В-2К, отличавшаяся повышенной до 442 кВт (600 л.с.) мощностью. Увеличение мощности достигалось за счёт повышения степени сжатия на 0,6–1 ед., увеличения частоты вращения коленчатого вала на 200 мин–1 (до 2 000 мин–1) и подачи топлива. Модификация первоначально предназначалась для установки на тяжелых танках KB и изготавливалась на ленинградском Кировском заводе (ЛКЗ) по документации ХПЗ. Массогабаритные показатели по сравнению с базовой моделью не изменились.
В предвоенное время на заводе № 75 были созданы и другие модификации этого двигателя – В-4, В-5, В-6 и другие, максимальная мощность которых находилась в довольно широких пределах – от 221 до 625 кВт (300–850 л.с.), которые предназначались для установки на лёгких, средних и тяжелых танках.
Перед Великой Отечественной войной танковые дизели изготавливались заводом № 75 в Харькове и ЛКЗ в Ленинграде.
С началом войны их стал изготавливать Сталинградский тракторный, завод № 76 в Свердловске и ЧКЗ (Челябинск). Однако танковых дизелей не хватало, и в конце 1942 г. в Барнауле срочно построили завод № 77. Всего же эти заводы в 1942 г. изготовили 17 211 шт., в 1943 г. – 22 974 и в 1944 г. – 28 136 дизельных двигателей.
В-2 относился к быстроходным 4-тактным бескомпрессорным, с непосредственным впрыском топлива 12-цилиндровым тепловым машинам жидкостного охлаждения, имеющим Vобразное расположение цилиндров с углом развала 60°.
Картер состоял из верхней и нижней половин, отлитых из силумина, с плоскостью разъёма по оси коленчатого вала. В нижней половине картера имелись два углубления (передний и задний маслозаборники) и передача к масляному и водяному насосам и топливоподкачивающей помпе, крепящихся снаружи картера. К верхней половине картера крепились на анкерных шпильках левый и правый блоки цилиндров вместе с их головками. В корпусе рубашки каждого блока цилиндров, изготовленного из силумина, устанавливались по шесть стальных азотированных мокрых гильз.
В каждой головке цилиндров были два распредвала и по два впускных и выпускных клапана (т.е. по четыре!) на каждый цилиндр. Кулачки распределительных валов действовали на тарелки толкателей, установленных непосредственно на клапанах. Сами валы были полыми, по внутренним сверлениям подводилось масло к их опорам и к тарелкам клапанов. Выпускные клапаны не имели специального охлаждения. Для привода распредвалов использовали вертикальные валы, каждый из которых работал с двумя парами конических шестерён.
Коленчатый вал изготавливался из хромоникельвольфрамовой стали и имел восемь коренных и шесть шатунных пустотелых шеек, располагавшихся попарно в трёх плоскостях под углом 120°. Коленчатый вал имел центральный подвод смазки, при котором масло подводилось в полость первой коренной шейки и по двум сверлениям в щеках проходило во все шейки. Развальцованные в выходных отверстиях шатунных шеек медные трубки, выходившие к центру шейки, обеспечивали поступление на трущиеся поверхности центрифугированного масла.
Коренные шейки работали в толстостенных стальных вкладышах, залитых тонким слоем свинцовистой бронзы. От осевых перемещений коленвал удерживался упорным шарикоподшипником, установленным между седьмой и восьмой шейками.
Поршни – штампованные из дюралюминия. На каждом установлены пять чугунных поршневых колец: два верхних компрессионных и три нижних маслосбрасывающих. Поршневые пальцы – стальные, полые, плавающего типа, удерживаемые от осевого перемещения дюралюминиевыми заглушками.
Шатунный механизм состоял из главного и прицепного шатунов. Из-за кинематических особенностей этого механизма ход поршня прицепного шатуна был на 6,7 мм больше, чем у главного, что создавало небольшое (около 7%) различие в степени сжатия в левом и правом рядах цилиндров. Шатуны имели двутавровое сечение. Нижняя головка главного шатуна к верхней его части крепилась с помощью шести шпилек. Шатунные вкладыши были стальными тонкостенными, залитыми свинцовистой бронзой.
Пуск двигателя был дублированным, состоявшим из двух, действующих независимо систем – электрического стартера мощностью 11 кВт (15 л.
с.) и пуска сжатым воздухом из баллонов. На некоторых двигателях вместо обычных электростартеров устанавливали инерционные с ручным приводом из боевого отделения танка. Система пуска сжатым воздухом предусматривала наличие распределителя воздуха и пускового автоматического клапана на каждом цилиндре. Максимальное давление воздуха в баллонах составляло 15 МПа (150 кгс/см2), а поступавшего в распределитель – 9 МПа (90 кгс/см2) и минимальное – 3 МПа (30 кгс/см2).
Для подкачки топлива под избыточным давлением 0,05–0,07 МПа (0,5–0,7 кгс/см2) в питающую полость насоса высокого давления использовалась помпа коловратного типа. Насос высокого давления НК-1 – рядный 12-плунжерный, с двухрежимным (позже всережимным) регулятором. Форсунки закрытого типа с давлением начала впрыска 20 МПа (200 кгс/см2). В системе топливоподачи имелись также фильтры грубой и тонкой очистки.
Система охлаждения – закрытого типа, рассчитанная на работу под избыточным давлением 0,06–0,08 МПа (0,6–0,8 кгс/см2), при температуре кипения воды 105–107°С.
В неё входили два радиатора, центробежный водяной насос, сливной кран, заливной тройник с паровоздушным клапаном, центробежный вентилятор, закрепленный на маховике двигателя, и трубопроводы.
Система смазки – циркуляционная под давлением с сухим картером, состоявшая из трёхсекционного шестерённого насоса, масляного фильтра, двух масляных баков, ручного подкачивающего насоса, уравнительного бачка и трубопроводов. Масляный насос состоял из одной нагнетающей секции и двух откачивающих. Давление масла перед фильтром составляло 0,6–0,9 МПа (6–9 кгс/см2). Основной сорт масла – авиационное МК летом и МЗ зимой.
Анализ параметров двигателей В-2 показывает , что они отличались от карбюраторных намного лучшей топливной экономичностью, большой габаритной длиной и сравнительно небольшой массой. Это объяснялось более совершенным термодинамическим циклом и «близким родством» с авиационными моторами, предусматривавшим длинный носок коленвала и изготовление большого числа деталей из алюминиевых сплавов.
| Двигатель | В-2 | В-2К |
|---|---|---|
| Год выпуска | 1939 | |
| Тип | Танковый, быстроходный, бескомпрессорный, с непосредственным впрыском топлива | |
| Число цилиндров | 12 | |
| Диаметр цилиндров, мм | 150 | |
Ход поршня, мм:
|
180 186,7 |
|
| Рабочий объём, л | 38,88 | |
| Степень сжатия | 14 и 15 | 15 и 15,6 |
| Мощность, кВт (л.с.), при мин–1 | 368 (500) при 1 800 | 442 (600) при 2 000 |
| Максимальный крутящий момент Нм (кгс·м) при 1 200 мин–1 | 1 960 (200) | 1 960 (200) |
Минимальный удельный расход топлива, г/кВт·ч, (г/л. с.·ч) |
218 (160) | 231 (170) |
| Габариты, мм | 1 558х856х1 072 | |
| Масса (сухая), кг | 750 | |
Следует сказать несколько слов о мировом приоритете. В отечественной военно-исторической литературе можно встретить мнение, что В-2 был первым в мире танковым дизелем. Это не совсем так. Он входит в «первую тройку» танковых дизелей. Его «соседями» были 6-цилиндровый двигатель жидкостного охлаждения «Заурер» мощностью 81 кВт (110 л.с.), устанавливавшийся с 1935 г. на польском лёгком танке 7ТР, и 6-цилиндровый дизель воздушного охлаждения «Мицубиси» АС 120 VD мощностью 88 кВт (120 л.с.), устанавливавшийся с 1936 г. на японском лёгком танке 2595 «Ха-го».
От своих «соседей» В-2 отличался значительно большей мощностью. Некоторая задержка с началом его серийного производства объяснялась, в том числе и стремлением советских моторостроителей основательно испытать двигатель в войсках, чтобы уменьшить количество «детских болезней».
И мотор пользовался заслуженным доверием у советских воинов.
Please enable JavaScript to view the comments powered by Disqus.
2-тактный Vs. Четырехтактные двигатели: в чем разница?
Автомобильные двигатели изменились за прошедшие годы, но остались две основные конструкции бензиновых двигателей внутреннего сгорания: 2-тактный и 4-тактный. Хотя мы уверены, что вы хотя бы слышали эти термины раньше, вы действительно знаете разницу между ними? Как они работают и что лучше? Читайте дальше, чтобы узнать ответы!
Как работают двигатели внутреннего сгорания и что вообще такое «такт»?
Чтобы понять, чем отличаются эти два двигателя, сначала нужно ознакомиться с основами.
Во время цикла сгорания двигателя поршень движется вверх и вниз внутри цилиндра. Термины «верхняя мертвая точка» (ВМТ) и «нижняя мертвая точка» (НМТ) относятся к положению поршня в цилиндре. ВМТ — это его ближайшее к клапанам положение, а НМТ — наиболее удаленное от них положение.
А s такт — это когда поршень перемещается из ВМТ в НМТ или наоборот. А с сгорание r эволюция или c сгорание c цикл — это полный процесс всасывания газа и воздуха в поршень, его воспламенения и выброса выхлопных газов:
- Поршень движется вниз 9002 цилиндр, пропускающий смесь меха и воздуха в камеру сгорания
- Компрессия: Поршень движется обратно вверх по цилиндру; впускной клапан закрыт для сжатия газов в пределах
- Горение: Искра от свечи зажигания воспламеняет газ
- Выхлоп: Поршень возвращается в цилиндр, и выпускной клапан открывается
Разница между 2-тактным и 4-тактным двигателем
Разница между 2-тактным и 4-тактным двигателем заключается в том, насколько быстро происходит этот процесс цикла сгорания, в зависимости от количества перемещений поршня вверх и вниз во время каждый цикл.
4-тактный:
В 4-тактном двигателе за каждый оборот поршень совершает 2 такта: один такт сжатия и один такт выпуска, за каждым из которых следует обратный ход.
Свечи зажигания срабатывают только один раз за каждый второй оборот, а мощность вырабатывается каждые 4 хода поршня. Эти двигатели также не требуют предварительного смешивания топлива и масла, так как имеют отдельный отсек для масла.
Посмотрите это краткое видео для дальнейшего описания работы 4-тактного двигателя:
2-тактный:
В 2-тактном двигателе весь цикл сгорания завершается одним ходом поршня: сжатие удар с последующим взрывом сжатого топлива. Во время обратного хода выхлоп выпускается и в цилиндр поступает свежая топливная смесь. Свечи зажигания срабатывают один раз за каждый оборот, а мощность вырабатывается один раз за каждые 2 хода поршня. Двухтактные двигатели также требуют, чтобы масло было предварительно смешано с топливом.
Посмотрите это краткое видео для дальнейшего описания работы двухтактного двигателя: