ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ БРОНИРОВАННЫЕ МАШИНЫ 1945–1965 гг. (XV)

М.В. Павлов, кандидат технических наук, старший научный сотрудник. И.В. Павлов, ведущий конструктор
«Техника и вооружение. Вчера, сегодня, завтра...» №9, 2009 г.
Материал предоставлен авторами и публикуется с разрешения редакции журнала

<<< См. предыдущий материал

 

 

Танковые дизели (продолжение)

 

Скачать публикацию «ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ БРОНИРОВАННЫЕ МАШИНЫ 1945–1965 ГГ. (XV)» в формате PDF

Работы по повышению мощностных и топливно-экономических характеристик дизелей семейства В-2 велись и на Уральском турбомоторном заводе (УТМЗ) в Свердловске. После окончания Великой Отечественной войны коллектив конструкторов под руководством Т.П. Чупахина и В.А. Бенедиктова приступил к испытаниям дизеля В-14М с наддувом, первый опытный образец которого был изготовлен в начале 1945 года. Двигатель, созданный на базе дизеля В2-34, помимо наддува имел и больший рабочий объем цилиндров (44,3 л вместо 38,8 л), полученный за счет увеличения их диаметров со 150 до 160 мм. Величина степени сжатия составляла 12,5–13,5. Дизель развивал мощность 588 кВт (800 л.с.) при частоте вращения коленчатого вала 2100 мин-1. Был разработан и безнаддувный вариант – В-14 мощностью 515 кВт (700 л.с.).

Двигатели В-14М и В-14 сохранили основные базовые размеры дизеля В-2: расстояние между осями цилиндров (176 мм) и ходы поршней (180 мм – для левого и 186,7 мм – для правого ряда цилиндров). Кроме того, в их конструкции использовался целый ряд новых технических решений. Дизели были выполнены по моноблочной схеме: рубашки цилиндров представляли собой одно целое с соответствующими головками блоков, а гильзы цилиндров с натягом по верхнему поясу запрессовывались в головки блоков по специальной технологии. Обе половины картера (нижняя и верхняя) являлись несущей конструкцией, в которых были сделаны места под установку коренных подшипников коленчатого вала. Для упрощения изготовления двигатели имели съемный корпус носка картера, в котором размещался подшипник восьмой коренной шейки коленчатого вала.

Применение нижнего несущего картера обеспечивало повышение жесткости всего остова двигателя В-14М, что, в свою очередь, положительно повлияло на надежность работы коренных подшипников, поршневой группы и других элементов дизеля. В приводе топливного насоса использовалась муфта для изменения начала впрыска топлива в цилиндры в зависимости от частоты вращения коленчатого вала. Для обеспечения надежного охлаждения на двигателе устанавливались два водяных насоса (по одному на каждый блок цилиндров).

Один из опытных образцов дизеля В-14М был выполнен с валом отбора мощности, соединявшимся с коленчатым валом двигателя шлицами. Такая конструкция позволила исключить влияние на коренные подшипники неуравновешенных масс элементов трансмиссии танка.

В связи с прекращением работ по танку, для которого предназначались двигатели В-14 и В-14М, дальнейшие работы по ним были свернуты.

Во второй половине 1950-х гг. в конструкторском бюро УТМЗ развернулись поисковые работы с целью значительно повысить технико-экономические показатели, достигнутые к тому времени на серийных дизелях типа В-2. В результате были выполнены проекты модификации дизеля В-2 серии «М». В перспективе предусматривалось создание семейства двигателей не только для образцов бронетанкового вооружения и техники, но и для различных машин народного хозяйства. Проектируемые модификации дизеля серии «М» различались между собой числом и расположением цилиндров, степенью наддува, комплектацией навесного оборудования, а также частотой вращения коленчатого вала. Предусматривался и безнаддувный вариант двигателя.

Основным направлением при создании дизелей серии «М» считалось обеспечение высокой наработки до капитального ремонта (не менее 12000 ч) при гарантийной наработке до 4000 ч. Получить такие показатели предполагалось за счет повышения прочности и жесткости основных деталей и узлов, снижения давлений в подвижных соединениях, повышения пределов усталостной прочности и износостойкости деталей по сравнению с серийными двигателями типа В-2. Большое внимание разработчики уделили удобству технического обслуживания и ремонта, улучшению экономичности работы дизеля по топливу и смазочным материалам.

На дизеле В-2 серии «М» картер был выполнен с повышенной жесткостью (в поперечном направлении стягивался специальными шпильками), закрытого типа, с двойными стенками, образовывавшими полости для циркуляции жидкости при разогреве двигателя перед пуском в условиях низких температур. На заднем торце картера устанавливался кожух маховика, а на переднем – агрегатная коробка, являвшаяся автономным узлом, в которой размещались шестерни привода вспомогательных навесных агрегатов. Передачу к агрегатам и механизмам значительно упростили и усилили. В двигателе использовались коленчатый вал и шатуны с повышенным запасом прочности, усиленные поршни, рубашки и гильзы цилиндров (при сохранении расстояния между осями цилиндров 176 мм). Газовый стык был усилен за счет установки стального уплотнительного кольца. Фаски клапанов имели наплавку из жаропрочного сплава.

В развале блоков цилиндров монтировался двенадцатиплунжерный топливный насос с диаметром плунжера 12 мм. В приводе насоса использовалась стальная рессора с подводом к ее шлицам масла, сливавшегося от реактивной центрифуги (фильтра). Одной из характерных особенностей двигателя стала установка вентилятора с передней стороны дизеля с приводом от гидромуфты переменного наполнения, подача масла в которую регулировалась терморегулятором в зависимости от температуры выходящей из двигателя охлаждающей жидкости. Такое решение позволило автоматически поддерживать оптимальный температурный режим работы двигателя, что повышало срок службы цилиндропоршневой группы и заметно снижало эксплуатационный расход топлива. Два турбокомпрессора ТКР-14, обеспечивавшие давление наддува 0,152 МПа (1,55 кгс/см2), были объединены в единый узел с общим ресивером. Предусматривалась возможность охлаждения нагнетаемого воздуха в случае дальнейшего увеличения мощности дизеля свыше 515 кВт (700 л.с.).

Таким образом, в конструкции двигателя В-2 серии «М» было воплощено большое количество оригинальных технических решений, обеспечивавших значительное повышение прочности и надежности работы основных деталей, узлов и систем по сравнению с серийными дизелями типа В-2. Однако все проведенные мероприятия привели к увеличению размеров и массы (до 2000 кг) двигателя, что сделало его непригодным для использования в танке. Опытный образец двигателя, изготовленный в 1968 г., прошел стендовые испытания. Дальнейшие работы по нему были прекращены.

Параллельно с созданием семейства V-образных двигателей типа В-2 в конструкторском бюро завода велось проектирование танковых дизелей с горизонтальным расположением цилиндров. Так, в 1946–1948 гг. завод на базе дизелей В2-34 и В-54 разработал четырехтактный дизель В-64 мощностью 551 кВт (750 л.с.) при частоте вращения коленчатого вала 2100 мин-1 с наддувом, который предназначался для установки в новый средний танк Т-64*, проектировавшийся в КБ Уралвагонзавода под руководством А.А. Морозова. К середине 1949 г. на УТМЗ изготовили более половины деталей (164 из 298) двигателя.

 


*Не путать с танком «Объект 432» харьковского завода №75, получившим впоследствии марку Т-64.


 

Однако в это же время дизель В-64 был исключен из плана ОКР завода в связи с тем, что на 1949 г. УТМЗ была поставлена новая задача (постановление Совета Министров СССР №4752-1832 от 15 октября 1949 г.) – создание безнаддувного двенадцатицилиндрового дизеля ДГ мощностью 294 кВт (400 л.с.) с горизонтально-оппозитным расположением цилиндров. Он должен был иметь минимально возможную высоту и максимальную степень унификации узлов и деталей с двигателями типа В-2. Дизель ДГ предназначался для установки в САУ «Объект 416» конструкции харьковского завода №75, которая первоначально проектировалась как средний танк.

Картер двигателя, обеспечивавший достаточную жесткость и стабильность размеров в основных механизмах, был выполнен из двух несущих половин. Впервые в отечественном двигателестроении применили шатуны с центральным сочленением. Для обеспечения необходимого уравновешивания сил инерции на коленчатый вал напрессовывались соответствующие противовесы. Управление двумя шестиплунжерными топливными насосами осуществлялось с помощью тросикового механизма синхронизации. Непосредственно на двигателе устанавливались стартер и маховик с зубчатым венцом.

Во II квартале 1950 г. завод изготовил два опытных образца двигателя ДГ, которые прошли 400-часовые испытания. Однако в процессе испытаний была выявлена необходимость их доработки, заключавшейся в проведении конструктивных изменений и последующих дополнительных испытаний. В 1950 г. второй опытный образец двигателя прошел дополнительные 400-часовые испытания, на основании результатов которых завод в ноябре того же года изготовил еще два доработанных опытных образца дизеля ДГ и провел их заводские испытания длительностью 400 ч. В марте 1951 г. один из этих двигателей успешно пришел стендовые государственные испытания, а затем и пробеговые испытания непосредственно на объекте.

Занимаемый двигателем объем в МТО машины был в 1,29 раза меньше объема, занимаемого дизелем В2-34. Двигатель ДГ мог надежно работать с наклонами до 45° в продольном и поперечном направлениях и с сопротивлением на впуске до 15 кПа и на выпуске до 30 кПа практически без снижения развиваемой мощности. Однако работы по нему были приостановлены в связи с прекращением работы по САУ «Объект 416».

В 1954 г. в КБ завода выполнили эскизный проект более мощного и совершенного танкового дизеля ДГМ, который имел мощность 515 кВт (700 л.с.). Он предназначался для установки в средний танк нового поколения. В основу проекта была положена конструкция дизеля ДГ.

Двигатель ДГМ представлял собой двенадцатицилиндровый дизель с горизонтальным расположением цилиндров и наддувом от приводного центробежного нагнетателя. При той же высоте, что и у двигателя ДГ (572 мм по маховику), дизель ДГМ имел большую длину (1650 мм вместо 1460 мм), а его литровая мощность была доведена до 13,5 кВт/л (18,3 л.с./л) при том же рабочем объеме цилиндров 38,17 л. В конструкции дизеля ДГМ устранили некоторые недостатки двигателя ДГ: повысили надежность крепления навесных агрегатов и вместо тросикового механизма использовали рычажную конструкцию механизма синхронизации управления топливными насосами. Кроме того, установили автоматическую муфту изменения угла впрыска топлива в сочетании с сезонной муфтой «Зима» – «Лето».

Применение наддува обеспечило выполнение требований по работе двигателя при увеличенных сопротивлениях на впуске и выпуске. Как и у двигателя ДГ, все корпусные детали дизеля ДГМ были выполнены литыми из силуминового сплава. Крепление двигателя в МТО танка осуществлялось на трех опорах, имевших некоторую степень свободы.

Опытные образцы дизеля ДГМ, изготовленные в 1955 г., прошли заводские испытания. В том же году один из двигателей был подвергнут государственным испытаниям, которые он не выдержал по причине поломки вала отбора мощности. Для устранения дефекта ДГМ отправили на доработку, однако ввиду прекращения работ по новому танку, для которого был предназначен двигатель, работы по нему прекратили.

Кроме дизеля ДГМ, в 1954 г. в конструкторском бюро УТМЗ велись работы по созданию танковых двигателей для новых средних танков, проектирование которых осуществлялось на заводах №183 в Нижнем Тагиле и №75 в Харькове. Так, в мае 1954 г. для танка завода №183, получившего впоследствии обозначение «Объект 140», приступили к выполнению проекта Х-образного с углом развала 90° (первоначально угол развала составлял 120°) двенадцатицилиндрового трехрядного дизеля. Однако в июле того же года дальнейшая работа была прекращена из-за того, что представленный проект двигателя не удовлетворял требованиям завода №183 при его компоновке в МТО танка.

В сентябре того же года на УТМЗ в качестве одного из вариантов двигателя для харьковского танка «Объект 430» разработали и выпустили габаритные чертежи восьмицилиндрового V-образного дизеля ДН6-430 мощностью 441 кВт (600 л.с.). Отбор мощности от коленчатого вала двигателя осуществлялся с двух сторон. Вопрос по установке двигателя в танке до конца 1954 г. был согласован с КБ харьковского завода №75. Однако дальнейшие работы по двигателю ДН6-430 прекратили в связи с окончательным выбором для установки в танк «Объект 430» дизеля 5ТД.

В 1955 г. в КБ завода приступили к созданию танкового двигателя 2ДГ-8М мощностью 735 кВт (1000 л.с.), предназначавшегося для опытного четырехгусеничного тяжелого танка «Объект 279». Это был шестнадцатицилиндровый дизель с двухъярусным горизонтальным расположением четырех блоков цилиндров и наддувом от приводного центробежного нагнетателя, обеспечивавшего работу двигателя при значительных сопротивлениях на впуске и выпуске. Диаметр поршня составлял 150 мм, а его ход – 160 мм. В качестве базовой конструкции для каждого яруса использовался дизель ДГМ, только в восьмицилиндровом варианте. Такая оригинальная схема обеспечила двигателю малую высоту и высокую габаритную мощность. Однако изменение компоновочной схемы и конструкции дизеля потребовало разработки ряда новых узлов и механизмов. Первоначальный безнаддувный вариант дизеля, получивший марку 2ДГ-8, имел меньшую мощность – 515 кВт (700 л.с.).

Картер дизеля 2ДГ-8М был выполнен обогреваемым, состоявшим из двух несущих половин с вертикальным разъемом вдоль осей коленчатых валов. На заднем торце картера крепился редуктор, включавший корпус, две шестерни, упруго соединенных с коленчатыми валами, и шестерню вала отбора мощности. Настройка упругих элементов шестерен каждого коленчатого вала обеспечивала снижение ударных нагрузок на зубья. Для смазки и охлаждения зубьев шестерен имелся специальный подвод масла. В редукторе также размещался двухступенчатый привод к стартер-генератору, автоматически переключавшийся со стартерного режима на генераторный. Передаточное отношение в стартерном режиме составляло 8,67, а в генераторном – 2,48. Фрикционные элементы стартерной и генераторной ветвей привода настраивались на передачу определенного крутящего момента, соответствующего режиму работы.

Гильзы цилиндров дизеля 2ДГ-8М группами (по четыре гильзы) запрессовывались в моноблоки со значительным натягом в верхнем поясе, что позволило обеспечить надежную работу газового стыка. Уплотнение жидкостной полости в нижней части гильз цилиндров осуществлялось набором резиновых и металлических колец, зажимаемых гайками. Однако такая конструкция вызывала овализацию гильз, что создавало дополнительные трудности при отработке конструкции поршня.

На двигателе применялись индивидуальные топливные насосы на каждый цилиндр и шатуны с центральным сочленением, усовершенствованные и проверенные в ходе стендовых и пробеговых испытаний двигателей ДГ и ДГМ. Топливные насосы были объединены в блок-насосы (по четыре насоса). Перед каждым топливным блок-насосом для устранения засорения устанавливались малогабаритные топливные фильтры. Кроме того, для выпуска воздуха из топливной системы была организована система дренажа. Управление насосами осуществлялось от регулятора через специальный синхронизирующий механизм. Регулятор топливного насоса имел сервомеханизм и встроенный масляный насос.

Привод клапанов осуществлялся рычажным механизмом, располагавшимся непосредственно над ними. Для снижения массы штоки клапанов были выполнены пустотелыми и азотированы, а фаски клапанов имели наплавку из жаропрочного сплава.

В связи с тем, что ограниченные размеры МТО танка не позволяли использовать обычный вертикальный центробежный масляный фильтр, в КБ завода предложили специальную конструкцию горизонтального фильтра с реактивным приводом.

Конструкция дизеля 2ДГ-8М обеспечивала его работу при высоких температурах охлаждающей жидкости (на выходе до 120°С) и масла, а также при кренах и дифферентах танка до 45°. Для предпускового разогрева в условиях низких температур масляный фильтр, регулятор и маслозакачивающий насос, как и картер двигателя, снабжались специальными полостями для прокачки обогревающей жидкости.

При дальнейшей отработке конструкции дизеля предполагалось значительно улучшить его технико-экономические параметры. Так же, как и в опытном дизеле ДТН-10 Челябинского Кировского завода, на нем предусматривалось использовать турбонаддув, при котором мощность дизеля 2ДГ-8М могла быть доведена до 882 кВт (1200 л.с.) – в основном, за счет исключения приводного нагнетателя, затраты мощности на привод которого составляли более 147 кВт (200 л.с.) Кроме того, с помощью турбонаддува предполагалось улучшить экономичность двигателя по топливу и маслу.

В 1960 г. дизель 2ДГ-8М успешно прошел стендовые и пробеговые испытания в опытном танке «Объект 279» и к началу 1961 г. на нем практически устранили все замечания, выявленные межведомственной комиссией. Однако дальнейшие работы по двигателю были остановлены в связи с прекращением работ по тяжелым танкам.

В 1961 г. на базе дизеля ДГМ на заводе создали двигатель с турбонаддувом, получивший марку ДГ-600ТК. Он развивал мощность 441 кВт (600 л.с.) при частоте вращения коленчатого вала 1600 мин-1. Применение турбонаддува, по расчетам конструкторов, обеспечивало возможность повышения мощности дизеля до 588 кВт (800 л.с.) при одновременном улучшении топливной экономичности до 210 г/кВт-ч (155 г/л.с. -ч).

Опыт работы над дизелями ДГ, ДГМ и ДГ-600ТК впоследствии был использован при создании новых двигателей Уральского турбомоторного завода, в том числе дизелей с турбонаддувом и утилизацией энергии отработавших газов.

Разработкой танковых дизелей типа В-2 занималось и КБ (в 1946-1949 гг. – ОКБ-30) Ленинградского дизельного завода (завод №800, ныне – ОАО «Звезда»)* Министерства тяжелого и среднего машиностроения под руководством главного конструктора В.А. Константинова (с февраля 1953 г. – ОКБ-800, главный конструктор В.М. Яковлев).

 


* – До 11 марта 1945 г. часть завода №174 им. К.Е. Ворошилова, остававшаяся в блокадном Ленинграде (до 1932 г. – машиностроительный отдел завода «Большевик»; ныне – «Обуховский завод»).


  

Первым двигателем завода, приспособленным к установке в танк «Объект 260» (ИС-7), разрабатывавшийся в КБ Опытного завода № 100, стал дизель М-50Т с наддувом от приводного центробежного нагнетателя. Он был создан на базе двигателя М-50, предназначавшегося для торпедных катеров и являвшегося задросселированным вариантом авиационного двигателя АЧ-30 мощностью 1324 кВт (1800 л.с.). Ведущим инженером проекта был У.У. Келлер.

В 1948 г. дизель М-50Т, развивавший мощность 772 кВт (1050 л.с.), прошел испытания в танке «Объект 260». Конструктивная схема двигателя была такой же, как у дизеля В-2, но с увеличенными диаметром поршня (со 150 до 180 мм) и его ходом (со 180 до 200 мм и со 186,7 до 209,8 мм). Рабочий объем цилиндров составлял 62,4 л. На двигателе устанавливался всережимный центробежный регулятор с гидравлическим приводом рейки топливного насоса и генератор ГТ-17Ф мощностью 3 кВт. При пуске двигателя перемещение рейки регулятора происходило при создании давления масла в системе смазки двигателя и регуляторе 0,098 МПа (1 кгс/см2), для чего использовался подкачивающий агрегат, включавший масляный насос с приводом от электромотора.

Для облегчения пуска, как и у двигателя В-12, в патрубке, соединявшим компрессор с впускными коллекторами, устанавливалась форсунка, через которую ручным насосом впрыскивалось топливо, поджигаемое специальной свечой, в результате чего происходил подогрев воздуха, поступавшего в двигатель в момент пуска. Дальнейшие работы по двигателю прекратили в связи с завершением работ по танку «Объект 260».

Для среднего танка в ОКБ завода в 1954 г. разработали технический проект четырехтактного восьмицилиндрового двухрядного звездообразного дизеля М-506. Однако этот проект не был реализован в металле.

Несколько позже, во второй половине 1950-х гг. в ОКБ завода на базе двигателя М-50Т была предпринята попытка создать специальный танковый четырехтактный двенадцатицилиндровый V-образный дизель М-850 с наддувом от приводного центробежного нагнетателя. Он предназначался для продольной установки в МТО опытного тяжелого танка «Объект 277» в блоке с коробкой передач. На двигателе крепились плунжерный блочный насос высокого давления ТН-12М и масляный фильтр с рубашкой подогрева.

Опытный образец двигателя изготовили в 1958 г. Он имел мощность 802 кВт (1090 л.с.) и довольно большой рабочий объем цилиндров – 62,4 л. Однако при литровой мощности 12,8 кВт/л (17,5 л.с./л) М-850 значительно уступал по габаритной мощности дизелю В-12-7 (485 против 593 кВт/м3) и удельной массе (2,0 против 1,43 кг/кВт). Уступал он и другим разрабатывавшимся в этот период новым мощным танковым дизелям по целому ряду параметров. Таким образом, очередная попытка использовать для танков авиационный двигатель оказалась неудачной. Работы по дизелю М-850 были прекращены.

Барнаульский завод №77 (Барнаульский завод транспортного машиностроения, БЗТМ, «Трансмаш») после окончания Великой Отечественной войны продолжил доработку конструкции четырехтактных двенадцатицилиндровых V-образных двигателей серии В-16. В 1945 г. в КБ завода для опытного тяжелого танка «Объект 260» был спроектирован силовой агрегат мощностью 882 кВт (1200 л.с.) при частоте вращения коленчатого вала 2000 мин-1, состоявший из двух спаренных дизелей В-16 (по веерной схеме), работавших на один общий редуктор. Однако до установки его в танке дело так и не дошло.

Первым серийным послевоенным двигателем БЗТМ стал четырехтактный шестицилиндровый дизель В-6 (8Д6) мощностью 176 кВт (240 л.с.), разработка которого на базе двигателя В2-34 велась в КБ завода в 1949-1951 гг. под руководством главного конструктора Е.И. Артемьева. С 1952 г. двигатель В-6 устанавливался в плавающем танке ПТ-76.

Этот одноблочный дизель с вертикальным расположением цилиндров имел большое число деталей и сборочных единиц, взаимозаменяемых с двигателями семейства В-2. В связи с конструктивными особенностями дизель В-6 отличался от остальных двигателей этого семейства картером, коленчатым валом, шатунами, топливным насосом, а также расположен нем некоторых навесных элементов его систем, в связи с чем была изменена конфигурация трубопроводов.

Отличительной особенностью необогреваемого картера двигателя В-6 по сравнению с дизелями типа В-2 являлось отсутствие носка с восьмой опорой коленчатого вала (длина картера уменьшена на 77 мм). Для повышения жесткости и прочности боковые стенки верхней половины картера по всей длине имели коробчатое сечение, а поперечное сечение продольных ребер нижней половины было увеличено. На верхней половине картера устанавливались: масляный фильтр «Кимаф» (устанавливался крышкой в сторону маховика), шестиплунжерный топливный насос НК-6 (диаметр плунжера 10 мм) с всережимным центробежным регулятором и приводом, воздухораспределитель системы воздушного пуска, генератор Г-73 (Г-731) мощностью 1,5 кВт с кулачковой соединительной муфтой в приводе, а также электростартер СТ-721 мощностью 11 кВт (15 л.с.). К нижней части нижней половины картера крепились водяной, масляный и топливоподкачивающий насосы, привод электротахометра. На задней стенке нижней половины имелась специальная полость (маслоотстойник) для сбора и откачки масла, в котором было выполнено отверстие для слива масла из картера, закрывавшееся заглушкой.

Коленчатый вал имел фланец, к которому крепился маховик для повышения равномерности работы двигателя. На маховик напрессовывался зубчатый венец для пуска двигателя электростартером. Подвод масла к хвостовику коленчатого вала осуществлялся через крышку центрального подвода масла.

Шатун, в отличие от главных шатунов двигателей типа В-2, не имел на нижней головке проушины для прицепного шатуна.

Блок цилиндров представлял собой, в основном, правый блок двигателя В2-34М с алюминиевой рубашкой, на котором устанавливались угольник слива воды, детали подсоединения системы обогрева и датчика термометра, а также впускной коллектор (с левой стороны) с входным отверстием со стороны передачи и тремя бобышками под топливный фильтр. Выпускной коллектор не устанавливался; водяной и масляный насосы горизонтального расположения были убраны в углубления картера. При монтаже двигателя в танке к головке блока (со стороны выпускных окон) крепились клапанные коробки выпускных труб эжектора системы охлаждения. От блока двигателя В-54 блок цилиндров отличался подводом охлаждающей жидкости к рубашке, осуществленным в одной точке.

Механизм передач к распределительным валам и вспомогательным агрегатам имел соответствующие конструкции двигателя изменения. Передача к топливному насосу, в отличие от двигателей типа В-2, была смещена влево на 30°, а передача к генератору выполнена с правой стороны под углом 40° к вертикальной плоскости. Все детали передачи по своему устройству были аналогичны деталям разных типов двигателей В-2 (за исключением горизонтального валика привода генератора, который был короче на 37 мм в связи с установкой стартера).

Одновременно с двигателем В-6 выпускалась его модификация В-6В (8Д6-В) для бронетранспортера БТР-50П, которая отличалась наличием коробки отбора мощности (до 11 кВт (15 л.с.)) для привода лебедки. Коробка отбора мощности крепилась к торцу картера двигателя вместо крышки центрального подвода масла. Подвод масла к коленчатому валу двигателя в этом случае осуществлялся через корпус коробки отбора мощности.

Серийное производство двигателей В-6 и В-6В и их последующих модификаций осуществлялось на БЗТМ, УТМЗ и небольшими партиями – на СТЗ (ВгТЗ). До 1955 г. двигатели В-6 и В-6В выпускались с такими же крышками головок шатунов, поршневой группой и муфтой привода топливного насоса, как на двигателе В2-34М, а с 1955 г. – как на В-54. В июне 1954 г. масляный фильтр «Кимаф» заменили фильтром «Кимаф-СТЗ». На фильтре со стороны, противоположной крышке, монтировался обратный клапан, предназначавшийся для обеспечения прокачки двигателя маслом перед его пуском. С июня 1957 г. дизели В-6 и В-6В стали оснащаться системой ТДА.

Дальнейшее совершенствование двигателей В-6 и В-6В осуществлялось конструкторским бюро БЗТМ совместно с моторным бюро Сталинградского тракторного завода (начальник Альгин). С марта 1959г. в связи с установкой стабилизатора основного оружия на танке ПТ-76Б приступили к выпуску дизеля В-6Г, на котором устанавливался генератор Г-74 мощностью 3 кВт с механическим приводом.

В ноябре 1960 г. на серийное производство поступили двигатели В-6ПГ и В-6ПВ, которые отличались от предьщущих образцов наличием обогреваемого картера. Некоторое время выпускался двигатель В-6П, на котором применялся генератор Г-731 А. Несколько позднее с целью улучшения энергобаланса и унификации электрооборудования танков ПТ-76 (ПТ-76Б) и плавающих бронетранспортеров БТР-50П различных модификаций для использования на БТР стал выпускаться двигатель В-6ПВГ, на котором монтировался генератор Г-74.

В конце 1950-х – начале 1960-х гг. было разработано несколько модификаций двигателя В-6М.

Первый образец 8Д6-М мощностью 221 кВт (300 л.с.) при частоте вращения коленчатого вала двигателя 2000 мин-1 в 1959 г. прошел испытания в опытном легком плавающем танке «Объект 907» (ПТ-76М). Впоследствии модификации 8Д6-280 мощностью 206 кВт (280 л.с.) и 8Д6-300 мощностью 221 кВт (300 л.с.) были использованы в качестве силовых установок базовых машин, соответственно, ЗРК 2К12 «Куб» и опытной пусковой установки «Объект 910» для оперативно-тактической ракеты класса «земля–земля» комплекса «Луна-М». Кроме того, в эти же годы для зенитной самоходной установки ЗСУ-23-4 зенитного артиллерийского комплекса 2А6 «Шилка» разработали дизель В-6Р мощностью 206 кВт (280 л.с.), на котором устанавливался топливный насос НК-6 с плунжерами диаметром 12 мм и отсутствовал генератор с приводом.

Дизель В-6М (8Д6-280) отличался от предыдущих модификаций установкой топливного насоса с регулятором, имевшим механизм регулирования чувствительности (точности); улучшенными уплотнениями патрубков водяного насоса, слива воды из головки блока, подвода воды к рубашке цилиндров; отсутствием крана слива на водяном насосе и трубки от насоса к картеру, а также сапуна на трубке слива масла из головки блока в картер; установкой патрубка для принудительной вентиляции картера в основном сапуне. Кроме того, на двигателе монтировался генератор Г-6.5С мощностью 6,5 кВт с гидравлической муфтой привода.

С 1963 г. на всех модификациях двигателя В-6 стала устанавливаться такая же поршневая группа, как и на двигателе В-55.

В октябре 1964 г. в производство поступил дизель В-6Б, отличавшийся от предыдущих модификаций применением более мощного генератора Г-6.5С с гидравлической муфтой привода. В системе смазки двигателя использовались два фильтра – центробежный МЦ-1 и щелевой МАФ. С ноября того же года В-6Б стал устанавливаться в танке ПТ-76Б. Как уже отмечалось, в конструкторских бюро БЗТМ и ВгТЗ проводились работы по обеспечению многотопливности двигателя В-6. Так, в мае 1964 г. на ВгТЗ изготовили установочную партию из девяти танков ПТ-76БМ и одного БТР-50П, оснащенных многотопливным двигателем В-6М. Танки ПТ-76БМ предназначались для войсковой эксплуатации, бронетранспортер БТР-50П – для гарантийных испытаний, проводившихся в течение 1964-1965 гг. в трех округах: БВО ТуркВО и ДВО. Двигатель и топливная система этих машин были приспособлены для работы на дизельном топливе ДЛ и ДЗ, автомобильных бензинах А-66, А-72 и топливах ТС-1 и Т-2, используемых в реактивной авиации. В отличие от двигателей В-6М и систем, работавших на штатном топливе, многотопливные двигатели были отрегулированы на максимальную мощность 176 кВт (240 л.с.) при частоте вращения коленчатого вала 1800 мин-1 и угол начала подачи топлива 34° без сопротивлений на выпуске и впуске при использовании любого из вышеперечисленных видов топлива. Кроме того, на каждом двигателе устанавливался трехпозиционный упор рейки топливного насоса высокого давления; повышено давление топлива, создававшееся БНК, до 0,29–0,34 МПа (3-3,5 кгс/см2); введен проток (перепуск) топлива из насоса высокого давления в бак в количестве 90 л/ч и смазка толкателей, а также кулачкового вала топливного насоса маслом двигателя. Плунжерные пары насоса имели дренаж просочившегося топлива в топливоподводящий канал, а форсунки двигателя – дренаж просочившегося топлива под впускные клапаны цилиндров.

Результаты войсковой эксплуатации танков ПТ-76БМ с дизелями В-6М позволили рекомендовать применение бензинов А-66, А-72 и авиационных топлив ТС-1 и Т-2 в объемах работы на них двигателей 200 ч и 250 ч соответственно. Однако при использовании этих видов топлива (особенно бензина) требовалось доработать топливную систему танка по причине проникновения паров бензина в боевое отделение и МТО, затрудненного пуска прогретого двигателя, повышенного невырабатываемого остатка бензина в баках и необходимости уменьшения заправочной емкости баков из-за течи бензина из суфлера.

Следующим этапом исследования вопроса обеспечения многотопливности двигателей серии В-6 стало создание многотопливного дизеля В-6Д с повышенным гарантийным сроком службы (500 ч при работе на различных топливах и до 1000 ч – при работе на штатном дизельном топливе), который прошел испытания в пяти танках ПТ-76БМ с октября 1965 г. по июль 1966 г. в районе г. Самарканда (ТуркВО) и г. Яворова (ПрикВО). Двигатель В-6Д был приспособлен для работы на штатном дизельном топливе, автомобильных бензинах А-66, А-72 и авиационных топливах ТС и отрегулирован на мощность 176 кВт (240 л.с.) при частоте вращения коленчатого вала 1800 мин-1. Удельный расход топлива составлял 245 г/кВт-ч (180 г/л. с.-ч).

Помимо изменений, внесенных в конструкцию двигателя в результате перевода на многотопливность, усовершенствованию подверглась и его топливная система. Вместо топливоподкачивающего насоса РИМ установили бензиновый центробежный насос БЦН (при этом изъяли сливной бачок и кран выпуска воздуха из системы); в верхней части все топливные баки соединили атмосферной трубкой (она обеспечила равномерное давление в баках и исключила переполнение и раздутие большого правого бака циркулирующим топливом); ввели дренажную систему со специальным клапаном для устранения разряжения и отвода паров топлива из баков, а также проток топлива, обеспечивавший непрерывное удаление образовавшихся паров топлива из канала топливного насоса и фильтра.

Повышенный срок службы двигателя В-6Д обеспечивался за счет следующих конструктивных изменений: увеличения угла подачи топлива с 30-33° до 34±0,5° для всех применяемых видов топлива; установки впускного коллектора с подводом воздуха в середине для его равномерного распределения по цилиндрам при их наполнении; введения топливного насоса с подводом смазки, с плунжерными парами, имевшими дренаж просочившегося топлива, и с трехпозиционным упором рейки; форсунок с отводом просочившегося топлива во всасывающие каналы головки блока и распылителями, обработанными холодом; топливоподкачивающего насоса 896-4 конструкции ОКБ-20 Министерства авиационной промышленности, отрегулированного на давление 0,34±0,02 МПа (3,5±0,2 кгс/см2); использования хромированных маслосъемных поршневых колец и свинцового покрытия втулок верхних головок шатунов и шатунных вкладышей (для лучшей приработки) и др. Кроме того, на двигателях были установлены опытные генераторы Г-6.5С с измененными подшипниковыми узлами и новой смазкой подшипников типа ВНИИ НП-219А для повышения ресурса генераторов, а также стартеры СТ-721 с инерционным приводом.

Испытания подтвердили возможность гарантийного срока службы двигателя В-6Д в 350 ч с последующим доведением его до 500 ч. Однако испытания выявили опасную в пожарном отношении работу подогревателя (пуск подогревателя на бензине был затруднен, а работа его – неустойчива).

Параллельно с созданием двигателя В-6 в конструкторском бюро БЗТМ велись НИР с целью выбора лучшего варианта танкового двигателя. В 1949-1954 гг. были выполнены проекты двигателей Д-17, Д-19, Д-21 и др., которые приводили к значительному отрыву от конструкции серийных двигателей типа В-2.

Работы по проектам этих двигателей показали необходимость проведения объемного анализа для оценки и целенаправленной разработки двигателя с характеристикам и, взаимоувязанными со всеми системами силовой установки, что позволило бы получить наиболее оптимальные размеры МТО танка.

В мае 1954 г. заместитель главного конструктора завода Б. Г. Егоров предложил для нового харьковского танка «Объект 430» безнаддувный четырехтактный звездообразный трехрядный (с тремя цилиндрами в каждом ряду) дизель Д-21-9 мощностью 426 кВт (580 л.с.) при частоте вращения 2500 мин-1. Для нового тяжелого танка предусматривался его форсированный, более мощный вариант – Д-21-9Ф. Длина двигателя Д-21-9 составляла всего 700 мм, размерность двигателя: диаметр цилиндра и ход поршня – 165 мм. Однако эти проекты в металле реализованы не были. Не получил дальнейшего развития и разработанный в сентябре 1954 г. проект Х-образного двенадцатицилиндрового трехрядного дизеля с углом развала цилиндров 90°, также предназначавшегося для установки в средний танк.

В том же 1954 г. в КБ завода развернулись НИР по созданию четырехтактного, двенадцатицилиндрового V-образного двигателя В-54У (наименование приведено в соответствии с планом НИР завода на 1954 г. – Прим, авт.), унифицированного по основным узлам и деталям с дизелем В-54, который предназначался к установке в новые средние танки.

В 1954-1956 гг. был разработан безнаддувный дизель 8Д12У мощностью 426 кВт (580 л.с.). Он предназначался к использованию в опытном танке «Объект 140», имел двухсторонний отбор мощности от коленчатого вала и монтировался в МТО машины под наклоном. Вопросы установки двигателя в танке были согласованы главными конструкторами заводов №77 и №183 в апреле 1954 г. Особенности монтажа двигателя в танке потребовали коренной переделки конструкции верхнего и нижнего картеров, коленчатого вала, привода к агрегатам и механизмам газораспределения, систем смазки, охлаждения и мест крепления ряда навесных узлов. Длину двигателя укоротили по сравнению с длиной базового дизеля В-54 на 200 мм. Кроме того, в нем был реализован ряд новых технических решений: введены муфта автоматического изменения угла опережения подачи топлива и корректор подачи топлива, позволившие увеличить коэффициент приспособляемости до 1,26– 1,32; для облегчения пуска двигателя в условиях низких температур предусмотрен обогрев картера и коренных подшипников коленчатого вала; установлен воздухоотделитель, обеспечивавший автоматическое удаление воздуха и паров топлива из топливной системы.

Осенью 1954 г. проект двигателя утвердили в Министерстве транспортного машиностроения, а в декабре того же года завод изготовил два опытных образца, один из которых прошел обкатку на стенде. В первой половине 1956 г. собрали еще пять опытных образцов двигателя, из которых один прошел полную программу заводских и межведомственных испытаний, а в августе того же года – повторные межведомственные испытания после устранения выявленных дефектов. Конструкция двигателя несколько раз пересматривалась и дорабатывалась. Окончательный вариант – 8Д12У-3 (самый компактный, длину двигателя удалось еще сократить за счет перекомпоновки навесных агрегатов), получивший наименование ТД-12, в 1957 г. был установлен в танке «Объект 140» и прошел полигонные испытания. Однако дальнейшие работы по этому двигателя были прекращены в связи с завершением работ поданному танку.

В 1956 г. конструкторский отдел завода в инициативном порядке подготовил техническое предложение по новому семейству танковых дизелей с размерностью 15/15 (диаметр цилиндра и ход поршня – 150 мм) в шести- и двенадцатицилиндровом исполнении с сохранением технологической преемственности с дизелями типа В-2. В декабре того же года был разработан ряд эскизных проектов четырехтактных двенадцатицилиндровых V-образных танковых двигателей. Уже в 1957 г. изготовили два одноцилиндровых отсека (на них провели отработку рабочего процесса и деталей поршневой группы), а также образцы новой топливной аппаратуры, автоматической муфты изменения угла подачи топлива, шатунов и ряда других узлов. В конце того же года собрали первый экспериментальный образец двенадцатицилиндрового V-образного дизеля с углом развала цилиндров 66° и провели тензометрирование его силовых элементов, сняли мощностью и экономические характеристики. Опытный образец проработал на стенде 57 ч и вышел из строя по причине обрыва шатуна.

На основе проведенных экспериментальных работ 6 июня 1958 г. постановлением Совета Министров СССР №609-294 и соответствующими приказами ГКОТ заводу было поручено создание семейства унифицированных короткоходных высокооборотных (повышенной быстроходности) танковых дизелей (УТД) для легких, средних и тяжелых танков. В ноябре того же года для разработки этих двигателей на заводе организовали ОКБ во главе с Б.Г. Егоровым.

Исходя из того, что в этот период времени в других конструкторских бюро отрасли велись работы в основном по созданию двигателей для средних и тяжелых танков, в результате выполненных НИОКР в ОКБ завода в 1958-1959 гг. в первую очередь были разработаны проекты двигателей мощностного ряда от 426-460 до 735 кВт (от 580-625 до 1000 л.с.):

– УТД-10 мощностью460 кВт (625 л.с.), предназначавшийся к установке в опытный танк «Объект 140» завода №183;

– УТД-30 мощностью 426 кВт (580 л.с.) – для харьковского опытного танка «Объект 430» (как альтернативный вариант опытному двухтактному двигателю 5ТД того же завода);

– УТД-40 – для нового челябинского тяжелого танка «Объект 770».

Все двигатели создавались в безнаддувном варианте.

Проект первого двигателя УТД-10 (8Д12П1-10*) в связи с прекращением работ по танку «Объект 140» так и остался в чертежах.

 


*Буква «П» в заводском наименовании двигателя обозначала его поперечное расположение в МТО танка, для которого он предназначался.


  

Конструкторско-техническая документация по дизелю УТД-30 (8Д12П1-30), была полностью отработана к концу 1958 г. Опытный образец изготовили в июне 1959 г. По сравнению с серийными двигателями типа В-2 он имел лучшие массогабаритные показатели (например, высоту двигателя уменьшили, изменив угол развала блоков цилиндров). Наряду с сокращением хода поршня (со 180 до 150 мм) увеличили частоту вращения коленчатого вала двигателя (с 1800–1900 до 2600 мин-1). По топливной экономичности дизель УТД-30 находился на одном уровне с двигателем 5ТД.

Суммарная теплоотдача в воду и масло была меньше, чем у серийного дизеля В-55, имевшего аналогичную мощность. По показателям теплоотдачи УТД-30 уступал лишь двухтактному двигателю 5ТД (200 ккал/ч против 150 ккал/ч). Средняя скорость поршня у дизеля УТД-30 составляла 13,5 м/с и была выше, чем у всех серийных и опытных танковых двигателей. Высокая габаритная мощность 435 кВт/м3 (592 л.с./м3) была получена путем перехода на более высокие температуры цикла. Отказавшись от применения наддува и форсируя двигатель при уменьшении коэффициента избытка воздуха, разработчики существенно упростили его конструкцию, но при этом возникли трудности в обеспечении работоспособности деталей поршневой группы из-за более высоких температур рабочего процесса. Температура отработавших газов доходила до 700°С и выше.

В безнаддувной модификации дизель УТД-30 практически не имел возможности для форсирования по мощности. Для этого двигателю нужен был воздух, который мог дать только наддув.

Конструкция дизеля УТД-30 имела ряд интересных компоновочных решений. Так, для обеспечения поперечной установки двигателя в танке коленчатый вал был выполнен с двухсторонним отбором мощности. Монтировался он на роликовых подшипниках. Привод к элементам газораспределения и агрегатам систем осуществлялся с помощью цилиндрических шестерен, устанавливавшихся на подшипниках качения. Авиационный быстроходный генератор мощностью 7,5 кВт и стартер соединялись с коленчатым валом шестеренчатым приводом.

Неразъемный монолитный туннельный блок-картер дизеля, выполненный из легких алюминиевых сплавов, имел поддон с закрытой полостью для прохода откачиваемого масла. Отсеки блок-картера соединялись с этой полостью через лепестковые клапаны. Такая конструкция обеспечивала эффективную откачку масла из картера при малых размерах нижней части блок-картера.

В конструкции двигателя использовались вильчатые шатуны и топливная аппаратура с оригинальными (дифференцированными) клапанами топливного насоса и автоматической муфтой регулирования впрыска топлива. Силовой газовый стык обеспечивался индивидуальными красномедными прокладками. Кроме того, на двигателе была предусмотрена установка центробежного масляного фильтра, насосов системы смазки трансмиссии танка и компрессора высокого давления для заправки сжатым воздухом баллонов системы воздухопуска.

После согласования вопросов по установке дизеля УТД-30 в разрабатываемый средний танк «Объект 430», доводочные работы по двигателю были активизированы. Ряд узлов и деталей претерпел существенные изменения.

Работы по УТД-30 завод завершил проведением в декабре 1961 – январе 1962 гг. совмещенных заводских и межведомственных стендовых испытаний в объеме 250 ч. Двигатель испытания выдержал с некоторыми замечаниями. После устранения выявленных недостатков (закоксование отверстий распылителей форсунок, недостаточное уплотнение водяного насоса и др.) дизель прошел без замечаний дополнительные стендовые испытания в объеме 150 ч. В 1963 г. межведомственная комиссия рекомендовала УТД-30 к серийному производству в качестве резервного варианта для установки в новый средний танк.

В процессе доводки дизеля УТД-30 в ОКБ завода в ноябре 1962 г. был разработан проект его форсированного варианта, получившего наименование УТД-45. Разработка проекта нового двигателя мощностью 515 кВт (700 л.с.) велась исходя из требований продольного расположения двигателя в МТО танка и применения приводного центробежного нагнетателя, который вместе с редуктором крепился на правой стороне блок-картера двигателя. В 1966 г. двигатель прошел стендовые испытания и был рекомендован в качестве резервного варианта для установки в танк «Объект 434» завода №75.

Технический проект дизеля УТД-40 (8Д12П1-40) выполнили в мае 1959 г. Его основное отличие от базового дизеля УТД-30 заключалось в установке приводного центробежного нагнетателя на переднем торце двигателя. Доводку рабочего процесса с наддувом провели на одноцилиндровом отсеке двигателя. В том же году завод изготовил два опытных образца дизеля УТД-40, которые были направлены на стендовые испытания. Однако в связи с прекращением работы по тяжелым танкам испытания и доводка этого дизеля были приостановлены и в дальнейшем не возобновлялись.

Первым двигателем из серии УТД для легких танков стал разработанный в 1959 г. УТД-20. В марте того же года его технический проект был утвержден для изготовления опытных образцов.

Для шестицилиндрового двигателя была выбрана V-образная схема расположения цилиндров с углом развала блоков цилиндров 120°. Это позволило достичь более плотной компоновки при меньшей высоте и длине, чем при использовании рядного шестицилиндрового двигателя. УТД-20 имел меньшие размеры, массу и большую габаритную мощность, чем отечественные (типа В-6) и зарубежные танковые двигатели аналогичного класса. Однако следует отметить, что зарубежные танковые двигатели аналогичного класса имели наддув и могли работать на различных сортах топлива (дизельном, керосине и бензине). К решению вопроса многотопливности УТД-20 в ОКБ завода приступили только в 1970 г.

Помимо V-образного блок-картера туннельного типа, УТД-20 имел коленчатый вал с двумя противовесами на первой и второй щеках и маховик для уравновешивания инерционных сил моментов кривошипно-шатунного механизма. Коленчатый вал устанавливался на роликовых подшипниках. В конструкции двигателя использовались вильчатые шатуны и был установлен всережимный регулятор топливного насоса с автоматической муфтой изменения угла подачи топлива в пределах от 24 до 27° до верхней мертвой точки (ВМТ). Кроме того, конструкция двигателя допускала частичный отбор мощности до 37 кВт (50 л.с.).

Первый опытный образец УТД-20 собрали и поставили на стенд для испытаний в конце июня 1959 г. После отладочных испытаний работы над двигателем были остановлены из-за отсутствия предложения по его установке в какой-либо образец военной техники.

В конце мая 1960 г. вышло постановление правительства о создании в конструкторском бюро ВгТЗ под руководством И. В. Гавалова нового легкого плавающего танка «Объект 906» с двигателем УТД-20 в одном блоке с трансмиссией. Работы над двигателем продолжились.

В августе 1961 г. дизель УТД-20 прошел заводские испытания в опытном легком танке. Испытания показали целесообразность объединения двигателя и трансмиссии в силовой блок, необходимость доработки конструкции дизеля и усиления подмоторного постамента, который изготавливался из легкого сплава и разрушался от вибрации работавшего двигателя. Повышенные вибрации двигателя были вызваны неуравновешенностью инерционных сил возвратно-поступательного движения масс кривошипно-шатунного механизма двигателя. Частичное уравновешивание двигателя выполнили путем установки противовесов на коленчатом валу. Однако частично неуравновешенным остался момент от сил инерции второго порядка, для уравновешивания которого требовалась установка соответствующих противовесов, вращавшихся в противоположную сторону со скоростью вращения коленчатого вала. Задача при доработанном и закомпонованном в танке двигателе была решена путем установки валоуравновешивающего механизма с противовесами в нижней части блок-картера под коленчатым валом без увеличения длины дизеля. Общая масса двигателя возросла лишь за счет массы самого вала, противовесов и подшипников. Незначительные изменения претерпела и конструкция блок-картера, в котором переделали каналы системы охлаждения. Новую конструкцию проверили на дополнительно изготовленном образце двигателя, при этом величины неуравновешенных моментов не выходили за пределы, установленные для серийных двигателей.

В мае–июне 1962 г. доработанный дизель УТД-20 успешно прошел длительные стендовые испытания в объеме заданной наработки, а затем пробеговые испытания в танке с новым усиленным подмоторным постаментом. В конце того же года двигатель подвергся 400-часовым межведомственным стендовым испытаниям, по результатам которых он был рекомендован комиссией для всесторонних испытаний в образцах БТВТ и других машинах на их базе. Кроме того, комиссией была отмечена целесообразность начала подготовки серийного производства этого двигателя. Однако легкий танк «Объект 906», для которого первоначально создавался УТД-20, не был принят на вооружение, поэтому все дальнейшие работы были направлены на возможную установку двигателя в боевую машину пехоты, к разработке которой в СССР приступили в 1961 – 1962 гг.

В 1964 г. дизель УТД-20 успешно прошел полигонно-войсковые испытания в опытных образцах БМП и в 1965 г. был принят в серийное производство для последующей установки в боевую машину пехоты БМП-1 конструкции ЧТЗ.

В мае 1964 г. модификация двигателя УТД-20А мощностью 184 кВт (250 л .с.) была использована конструкторским бюро ВгТЗ при проектировании боевой машины десанта «Объект 915». В последующем для боевой машины десанта была принята модификация дизеля УТД-20 мощностью 176 кВт (240 л.с.) под индексом 5Д20-240. Этот дизель по сравнению с автомобильными двигателями одинаковой мощности имел значительно меньшие объем и массу. Дальнейшие работы по совершенствованию и доводке конструкции УТД-20 и 5Д20 продолжились уже во втором послевоенном периоде.

Работы по созданию двухтактного танкового дизеля начались на заводе №75 в Харькове еще в 1945 г., когда в отделе опытного дизелестроения под руководством А.А. Курица разработали проект двигателя ДД-1, предназначавшегося для установки в тяжелый танк. Он представлял собой двенадцатицилиндровый V-образный (с углом развала цилиндров 90°) двухтактный дизель мощностью 735 кВт (1000 л.с.) при частоте вращения коленчатого вала 1800 мин-1, с прямоточной клапанно-щелевой продувкой и наддувом от двух объемных приводных нагнетателей типа РУТ, работавших параллельно. Ведущим инженером по двигателю был Г.А. Волков.

Доводочные мероприятия по рабочему процессу, топливной аппаратуре и надежности отдельных деталей дизеля ДД-1 начались в 1946 г. на специально разработанном и изготовленном опытном отсеке двигателя, получившем наименование ЭД-1. Однако заданный расход топлива получить не удалось. В 1947 г. по результатам рассмотрения проекта двигателя в ГБТУ конструкторское бюро завода разработало техническую документацию на дизель ДД-2 мощностью 735-882 кВт (1000–1200 л.с.) при частоте вращения коленчатого вала 1800–2000 мин-1 с теми же конструктивными решениями, но уже по новому техническому заданию, согласованному с заказчиком. В этом задании, в частности, предусматривались мероприятия по обеспечению прогрессивной внешней характеристики нового дизеля.

В 1948 г. был изготовлен опытный отсек ЭД-2 дизеля ДД-2, на котором, начиная с октября того же года, провели весь необходимый комплекс доводочных работ. В течение 1949 г. на заводе велась подготовка рабочих чертежей, по которым в конце года собрали первый опытный образец дизеля ДД-2 с использованием насос-форсунок оригинальной конструкции.

В 1950 г. дизель ДД-2 успешно прошел 250-часовые заводские испытания. Однако вместо заявленной мощности удалось получить только 588 кВт (800 л.с.) при частоте вращения коленчатого вала 1700 мин-1. К 1951 г. изготовили еще два опытных образца, которые успешно прошли заводские испытания в объеме 700 и 600 ч. Дальнейшую работу по двухтактному дизелю ДД-2 по решению ГБТУ прекратили в 1952 г. в связи с началом разработки двухтактного дизаля новой конструкции (с противоположно движущимися поршнями), предназначавшегося для опытного среднего танка «Объект 430».

Схема двухтактного дизеля с противоположно движущимися поршнями много лет привлекала внимание отечественных конструкторов. При одинаковом с четырехтактным дизелем рабочем объеме цилиндров (литраже), наддуве и частоте вращения можно было получить большую на 60-70% мощность, так как число рабочих ходов за единицу времени в двухтактных двигателях в 2 раза больше, чем в четырехтактных. Однако литровая мощность возрастает меньше чем в 2 раза в связи с меньшей работой газов за цикл, что обусловлено меньшим временем, отводимым на процесс газообмена и наличием части хода поршня, в течение которого открыты продувочные и выпускные окна. В этой схеме наиболее эффективным способом обеспечивались наполнение и продувка цилиндров, что, в свою очередь, создавало условия для получения высокой экономичности. Так как камера сгорания образовывалась между двумя сходящимися поршнями, то отпадала необходимость в головке цилиндра с газовым стыком. Одновременно, вследствие меньшего времени, за которое происходило охлаждение деталей кривошипно-шатунного механизма и быстрого выпуска отработавших газов из цилиндров, существенно уменьшались теплоотдача в охлаждающую среду и, следовательно, размеры системы охлаждения.

Кроме того, температура отработавших газов у двухтактных дизелей меньше, так как к продуктам сгорания поступает значительное количество продувочного воздуха, что уменьшает вероятность обнаружения танка по тепловому излучению.

Еще в довоенные годы СССР приобрел лицензию на изготовление двухтактного авиационного дизеля ЮМО-4 у немецкой фирмы «Юнкерс». По этой схеме в 1930-х гг. в отделе нефтяных двигателей ЦИАМ были спроектированы и изготовлены образцы оригинальных двухтактных дизелей различной размерности, например, ОН-2 (12/16,3), ОН-4 (8/9), ФЭД-8 (18/23) и др., разработанные под руководством видных ученых-двигателистов Б.С. Стечкина, Н.Р. Брилинга, А.А. Бессонова. Однако рабочий процесс и особенно процесс газообмена при высокой степени наддува и петлевой продувки в двухтактных дизелях такого типа не были предварительно исследованы, и эти двигатели не получили дальнейшего развития. В 1937 г. работы по ним прекратили.

В послевоенные годы (1948-1950) в том же отделе ЦИАМ под руководством А.Д. Чаромского был выполнен проект мощного (7350 кВт (10000 л.с.)) авиационного турбопоршневого двухтактного Х-образного 28-цилиндрового дизеля М-305 с противоположно движущимися поршнями. Для отработки рабочего процесса и конструкции деталей двигателя спроектировали и изготовили опытную одноцилиндровую установку У-305 размерностью 220/120×2. Хотя этот проект не был реализован в металле, но опыт конструирования и имевшийся экспериментальный задел по У-305 были использованы для создания танкового двигателя нового поколения.

При проектировании танкового двигателя, получившего наименование 4ТД (или 4ТПД), были предусмотрены мероприятия, направленные на уменьшение влияния недостатков, присущих двухтактным дизелям и связанных с высокой теплонапряженностью деталей кривошипно-шатунного механизма, увеличенными расходами воздуха, повышенной чувствительностью к сопротивлениям на впуске и выпуске, трудностями обеспечения пуска двигателя в условиях низких температур.

Первоначально работы по двигателю 4ТД, разрабатывавшегося под выбранную компоновку МТО танка «Объект 430», велись под руководством главного конструктора завода по дизелестроению Н.Д. Вернера. Конструкторскую группу возглавляли А.Д. Чаромский и Г.А. Волков.

Эскизный проект двигателя, выполненный в апреле 1953 г., в июле того же года вместе с эскизным проектом танка «Объект 430» был рассмотрен в Министерстве транспортного машиностроения. Компоновочная схема МТО танка предполагала поперечное расположение двигателя между двумя бортовыми коробками передач. Для этой схемы двигатель должен был иметь небольшую высоту и низкую теплоотдачу в охлаждающую жидкость и масло. Одним из основных требований главного конструктора танка А.А. Морозова было условие, чтобы предельная высота двигателя по компоновочным соображениям не превышала 580 мм, а вся силовая установка занимала не более 25% забронированного объема машины. Согласно проекту, дизель 4ТД представлял собой двухтактный четырехцилиндровый однорядный двигатель с горизонтально расположенными цилиндрами и противоположно движущимися поршнями, с турбонаддувом и двухсторонним отбором мощности. Диаметр цилиндра и ход поршня составляли 120 мм. Согласно расчетам, двигатель должен был развивать мощность 504 кВт (685 л.с.) при частоте вращения коленчатых валов 3000 мин-1.

Повторное рассмотрение обоих проектов в министерстве состоялось в марте 1954 г. Необходимо отметить, что одновременно с проектом двигателя 4ТД изучался и вариант установки в МТО танка «Объект 430» двигателя 8Д12У. Но из-за неудовлетворительных массогабаритных показателей и большего расхода топлива по сравнению с аналогичными показателями, заявленными для дизеля 4ТД, предпочтение главного конструктора тан-

ка А.А. Морозова для дальнейшей проработки было отдано последнему. В июле того же года проекты рассмотрели на пленуме НТК ГБТУ, на котором было предложено повысить мощность двухтактного двигателя за счет увеличения числа цилиндров, т.е. создать новый двухтактный пятицилиндровый двигатель. Проект двигателя 4ТД так и остался на бумаге.

В мае 1955 г. в соответствии с постановлением Совета Министров СССР №598-265 от 2 апреля 1954 г. на заводе №75 для форсирования работ по двухтактному дизелю было организовано специальное конструкторское бюро СКБ-5 (отдел 60Б) по танковым двигателям с опытной базой и практически заново началось создание моторного производства. Конструкторское бюро возглавил А.Д. Чаромский.

Все конструкторские разработки, выполненные в процессе проектирования 4ТД, уникальные узлы и системы, расчеты и результаты исследований на одноцилиндровых отсеках и безмоторных стендах были полностью использованы при создании пятицилиндрового двухтактного дизеля, получившего наименование 5ТД (заводское обозначение «Объект 455»). К разработке этого дизеля, оснащенного центробежным нагнетателем и осевой газовой турбиной, механически связанными с коленчатыми валами (продувочным и выпускным), СКБ-5 приступило летом 1955 г.

В июле 1956 г. проект танка «Объект 430» с двигателем 5ТД был утвержден в НТК ГБТУ и завод приступил к подготовке рабочих чертежей для изготовления опытных образцов. Параллельно с проектом двигателя создавались экспериментальные стенды и установки для испытаний отдельных узлов. В этих работах большую помощь заводу №75 оказали специалисты НИИД. К моменту сборки первого натурного образца двигателя 5ТД основные элементы его конструкции (нагнетатель, турбина, топливная аппаратура, выхлопной коллектор, центрифуга, водяной и масляный насосы и др.) были проверены на экспериментальных установках.

На первых образцах развернутого двигателя уточнялись параметры рабочего процесса и устранялись отдельные замечания по конструкции. Первые опытные образцы двигателя для установки в танк изготовили летом 1957 г.

Дизель 5ТД имел мощность 426 кВт (580 л.с.) при сравнительно малых размерах, особенно по высоте, эффективный наддув и утилизацию отработавших газов, удовлетворительную топливную экономичность, а также двухсторонний отбор мощности.

Высокие показатели двигателя (среднее эффективное давление, литровая и габаритная мощность, частота вращения коленчатых валов и др.) были получены за счет использовании в его конструкции ряда новых принципиальных решений и специальных материалов. Так, например, поршень дизеля изготавливался с использованием жаровой накладки и проставки. В качестве первого поршневого кольца применялось неразрезное жаровое кольцо манжетного типа, гильзы цилиндров изготавливались стальными, хромированными.

Возможность работы с высоким давлением вспышки обеспечивалась силовой схемой двигателя с несущими стальными болтами, литым алюминиевым блоком, разгруженным от действия газовых сил, а также отсутствием газового стыка.

Улучшению процесса продувки и наполнения цилиндров способствовала в определенной мере газодинамическая схема с использованием кинетической энергии отработавших газов и эжекционного эффекта. Специально подобранная форма камеры сгорания позволила улучшить процесс смесеобразовании и сгорания.

С одной стороны к торцу блок-картера двигателя крепилась плита с турбиной и водяным насосом, с другой – плита главной передачи и крышка с приводами к центробежному нагнетателю с поворотными лопатками направляющего аппарата, регулятору, датчику тахометра, компрессору высокого давления и воздухораспределителю.

В январе-марте 1958 г. соответствующими приказами Министерством обороны и ГКОТ для завода №75 была утверждена НИР на создание унифицированных танковых двигателей на базе двухтактного двигателя 5ТД. Целью этой НИР являлось упрощение производства, снабжения запасными частями, организации ремонта, обучения личного состава и эксплуатации танковых двигателей в армии за счет создания на базе дизеля 5ТД двигателей для танков других типов: легкого – мощностью не менее 221 кВт (300 л.с.) и тяжелого – мощностью не менее 735 л.с. (1000 л.с.). Гарантийный срок службы в танке для данных двигателей устанавливался, соответственно, 300 и 400 ч.

Летом 1959 г. дизель 5ТД прошел межведомственные испытания в опытном танке «Объект 430».

В том же году главным конструктором А.А. Морозовым было принято решение форсировать двигатель 5ТД до мощности 515 кВт (700 л.с.) для установки в опытный танк «Объект 432», принятый впоследствии на вооружение под маркой Т-64. Форсированный вариант дизеля получил наименование 5ТДФ. Его мощность увеличили за счет повышения производительности топливной аппаратуры и изменения передаточного числа в приводе нагнетателя.

Несмотря на то, что по своим характеристикам и конструктивным решениям дизель 5ТДФ превосходил однотипный двигатель L-60 британского основного танка «Чифтен», он не был пригоден для создания семейства двигателей, так как оказался слишком дорогим и сложным в производстве. Кроме того, двигатель в первое время имел низкую надежность работы. Конструкция дизеля 5ТДФ требовала технологического уровня авиационного моторостроения. Таким уровнем завод им. Малышева в то время не располагал, поэтому двигатель прошел трудный путь доводки и освоения в производстве и эксплуатации.

К доводке двигателя были подключены отраслевые институты: НИИД, ВНИИ-100, филиал ВНИИ-100, Всесоюзный институт авиационных материалов (ВИАМ), ЦИАМ, Центральный научно-исследовательский институт металлов (ЦНИИМ), Научно-исследовательский институт авиационной технологии (НИАТ), Всесоюзный научно-исследовательский технологический институт (ЦНИТИ), Всесоюзный научно-исследовательский институт подшипниковой промышленности (ВНИИПП); академические институты: Институт электросварки имени Патона (ИЭС), институт проблем материаловедения (ИПМ), институт проблем машиностроения (ИПМаш), институт химии присадок (ИХП, Баку); учебные институты: Харьковский авиационный институт (ХАИ), Харьковский политехнический институт (ХПИ), Ворошиловградский машиностроительный институт (ВМИ).

По уточненным чертежам первых опытных образцов двигателя уже в 1960 г. приступили к разработке проектной технологии изготовления 5ТДФ, а с 1961 г. – к изготовлению рабочей технологической документации. С 1961 г. работы конструкторского бюро по доводке и совершенствованию конструкции дизеля 5ТДФ возглавил Л.Л. Голинец.

До 1965 г. дизели 5ТДФ выпускались отдельными сериями (партиями). Каждая последующая серия включала ряд разработанных и проверенных на стендах мероприятий, устранявших дефекты, выявленные в процессе испытаний и в ходе опытной эксплуатации в войсках. Однако фактическая наработка двигателей не превышала 150 ч.

Только к концу 1965 г. в результате внесения большого объема изменений в конструкцию двигателя и технологию его изготовления был достигнут приемлемый гарантийный срок работы двигателя – 300 ч, и то при условии его работы на моторном

масле Ярославского завода, содержавшем малое количество серы и дорогостоящие присадки. Началось наращивание выпуска двигателей. В сентябре 1966 г. дизель 5ТДФ прошел межведомственные испытания.

Необходимо отметить, что к созданию мощных танковых дизелей привлекались и авиационные моторостроительные заводы. Так, во второй половине 1940-х гг. в Москве КБ завода №500 Министерства авиационной промышленности (с 1963 г. – завод «Красный Октябрь»; ныне – АООТ «МПП им. В.В. Чернышева») под руководством главного конструктора А.Д. Чаромского (до 1947 г.) на базе авиационного дизеля АЧ-30Б разработали двигатель ТД-30 мощностью 772 кВт (1050 л.с.) с приводным центробежным нагнетателем и двумя турбокомпрессорами, предназначавшийся к установке в опытный тяжелый танк «Объект 260» (ИС-7) обр. 1946 г. Первоначально для монтажа в танк предполагался дизель КЧ-30Т мощностью 882 кВт (1200 л.с.), также представлявший собой вариант двигателя АЧ-30, но который не был реализован в металле. Параллельно с изготовлением опытных образцов дизеля ТД-30 на заводе совместным техническим решением были проведены испытания дизеля АЧ-30Б для получения характеристики его работы с задросселированным впуском и выпуском по специальной программе, утвержденной Министерством транспортного машиностроения. В результате были выработаны требования для внешней характеристики, которые легли в основу проектирования системы охлаждения дизеля и эжектирования отработавшими газами охлаждающего воздуха. Двигатели ТД-30 прошли испытания в танке «Объект 260» в сентябре и декабре 1946 г., а затем в январе–апреле 1947 года. В процессе проведения испытаний были выявлены недостатки двигателей как конструктивного (отсутствие всережимного регулятора, явление кавитации в водяной помпе и др.), так и производственного характера (ослабления стопора пальца прицепного шатуна и выход коленчатого вала из строя и др.). Основными недостатками двигателя являлись низкая габаритная мощность и неустойчивая работа турбокомпрессоров, приводившая к прогоранию поршней и проявлению других дефектов.

Для дальнейшей доработки двигателя было принято решение усовершенствовать регулятор оборотов топливного насоса, применить центробежный нагнетатель с нормальной крыльчаткой и снять турбокомпрессоры, установив новые выпускные коллекторы. Однако дальнейшие работы по данному двигателю были прекращены в пользу двигателя М-50Т завода №800.

Помимо специальных танковых двигателей, при разработке опытных легких танков и других бронированных машин зачастую использовались автомобильные дизели. Так, на опытном легком танке К-90, созданном в Особом конструкторском бюро инженерных войск (начальник и главный конструктор А.Ф. Кравцев), в 1950 г. была установлена форсированная модификация двухтактного четырехцилиндрового дизеля ЯАЗ-204В производства Ярославского автомобильного (моторного) завода, созданного в 1945–1947 гг. на базе американского дизеля «Джи эМ Си» 4-71. Работы по двигателю велись на заводе под руководством заместителя главного конструктора Н.С. Ханина. ЯАЗ-204В развивал мощность 96 кВт (130 л.с.) при частоте вращения коленчатого вала 2000 мин-1, а его форсированный вариант -103 кВт (140 л .с.) при той же частоте вращения коленчатого вала. Увеличение мощности было достигнуто за счет изменения топливной аппаратуры, совершенствования системы продувки, ряда других узлов и снижения затрат мощности на привод нагнетателя. Характерными особенностями двигателя являлись: использование приводного объемного нагнетателя (типа РУТ), насос-форсунок открытого типа, прямоточная клапано-щелевая продувка, наличие уравновешивающего механизма и жидкостного подогревателя, обеспечивавшего пуск двигателя в условиях низких температур.

 

Таблица 40

Основные характеристики двигателей, разработанных для объектов БТВТ в 1945–1965 гг.

 


 

 

См. продолжение >>>

 

Авторы выражают благодарность и особую признательность главному конструктору ОАО «Барнаултрансмаш» АС. Калюнову за помощь в подготовке материалов этого раздела.


Поделиться в социальных сетях:
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Facebook
Опубликовать в Яндекс
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Мой Мир


При использовании опубликованных здесь материалов с пометкой «предоставлено автором/редакцией» и «специально для "Отваги"», гиперссылка на сайт www.otvaga2004.ru обязательна!


Первый сайт «Отвага» был создан в 2002 году по адресу otvaga.narod.ru, затем через два года он был перенесен на otvaga2004.narod.ru и проработал в этом виде в течение 8 лет. Сейчас, спустя 10 лет с момента основания, сайт переехал с бесплатного хостинга на новый адрес otvaga2004.ru