Thử nghiệm và tiến hóa
Trong thế giới chế tạo xe tăng, việc sử dụng động cơ diesel tốc độ cao cho xe tăng đã trở thành tiêu chuẩn vàng chỉ vào cuối những năm 50. Các nước NATO nhận ra rằng đã đến lúc loại bỏ các nhà máy điện chạy xăng muộn hơn nhiều so với Liên Xô, nhưng đã nhanh chóng bắt kịp. Việc chế tạo động cơ xe tăng trong nước trong thời kỳ hậu chiến dựa trên khái niệm V-2 đã được kiểm chứng, đã trải qua lửa, nước và ống đồng trong thập kỷ trước.
Trong Chiến tranh Vệ quốc Vĩ đại, vai trò hàng đầu trong quá trình hiện đại hóa B-2 do phòng thiết kế số 75 ở Chelyabinsk đảm nhận. Tại "Tankograd" trong những năm chiến tranh, một tổ hợp chế tạo động cơ khổng lồ đã được hình thành, được điều chỉnh dành riêng cho việc sản xuất động cơ diesel của dòng V-2. Một mặt, điều này có thể giúp tiết kiệm nghiêm túc việc sản xuất động cơ quy mô lớn, và mặt khác, nó gây khó khăn trong việc tái định hình địa điểm. Trong cuốn sách "Động cơ xe tăng (Từ lịch sử chế tạo xe tăng)" E. A. Zubov về vấn đề này thậm chí còn đưa ra các tính toán về chi phí phát triển của các nhà sản xuất nhỏ và công nghiệp nước ngoài. Trung bình, một công ty nhỏ thu được lợi nhuận trên mỗi đô la đầu tư gấp 24 lần, chẳng hạn như gã khổng lồ Ford hay General Motors. Ở Liên Xô, có một phần lớn các nhà máy chế tạo động cơ lớn, điều này dẫn đến sự bảo thủ nhất định trong các phát triển đổi mới.
Một trong những sửa đổi đầu tiên của động cơ diesel xe tăng ở Chelyabinsk là hiện đại hóa V-2K, được thiết kế cho xe tăng hạng nặng. Mô-men xoắn của động cơ diesel được tăng lên, công suất được nâng lên 650 lít. với., trong khi số vòng quay tối đa của động cơ diesel không chạm vào - cơ cấu tay quay của tải trọng tăng lên không thể chịu được. Điều này đạt được bằng cách điều chỉnh lại bơm nhiên liệu áp suất cao và tăng lượng nhiên liệu cung cấp cho mỗi chu kỳ. Sau đó là V-2IS, đã giảm được 200 mm chiều cao và thực hiện một số cải tiến nhỏ. Một trong những lợi thế không thể chối cãi của xe tăng IS được trang bị động cơ diesel đó là tầm bắn 220 km trong một lần tiếp nhiên liệu, trong khi T-VI Tiger chỉ có thể hoạt động 120 km trên xe tăng. Tuy nhiên, sự gia tăng công suất như vậy không cho phép tăng nguồn động cơ - cho đến cuối những năm 40, nó không vượt quá 300 giờ xe máy. Ngay trong thời kỳ chiến tranh, rõ ràng là việc tăng thêm sức mạnh của B-2 với sự gia tăng hơn nữa về nguồn động cơ chỉ có thể thực hiện được với sự trợ giúp của điều áp. Một trong những chiếc đầu tiên là V-12 với bộ siêu nạp ly tâm dẫn động AM-38F, cho phép động cơ phát triển công suất 750 mã lực. với. và cung cấp mô-men xoắn 3000 Nm. Vào tháng 11 đến tháng 12 năm 1943, động cơ đã vượt qua thành công các bài kiểm tra kéo dài 100 giờ, nhưng chỉ sau sáu tháng, nó không thể lặp lại chúng nữa. Vào đầu năm 1944, chiếc B-2 dành cho xe tăng hạng nặng, người ta quyết định đổi ngay một chiếc B-11 mới với công suất 700 mã lực. pp., và vào tháng 7 cùng năm, nhà máy Kirov được cho là sẽ sản xuất 75 động cơ mỗi tháng. Kết quả là những động cơ nối tiếp đầu tiên chỉ xuất hiện vào cuối tháng 4 năm 1945 và được lắp đặt trên IS-3, vốn không có thời gian chiến đấu. Năm 1947, những chiếc V-12 nối tiếp đầu tiên dành cho IS-4 xuất hiện tại ChTZ, chúng được sản xuất với nhiều sửa đổi khác nhau cho đến đầu những năm 60. Các động cơ thuộc dòng "hạng nặng" đã được lắp đặt trên T-10, T-10M và một số mẫu thử nghiệm.
Nhà máy Sverdlovsk số 76 (Nhà máy tuabin), cũng tham gia sản xuất động cơ xe tăng, vào mùa thu năm 1944 đã có thể tạo ra phiên bản hiện đại hóa sâu của động cơ diesel huyền thoại của riêng mình, được đặt tên là B-14. Đó là động cơ 700 mã lực với đường kính xi-lanh được mở rộng lên 160 mm, giúp tăng dung tích lên 44,3 lít. Thử nghiệm băng ghế dự bị cũng được thực hiện trên chiếc B-14M siêu nạp (thể tích làm việc được tăng lên 44,3 lít), dung tích 800 lít. với. Một tính năng mới được mong đợi từ lâu đã xuất hiện trên cả hai động cơ - dàn áo xi lanh giờ đây được đúc cùng lúc với đầu, giúp loại bỏ vấn đề khét tiếng về khớp khí. Đây là công lao trực tiếp của nhà thiết kế Timofey Chupakhin, người đã ấp ủ một ý tưởng tương tự từ cuối những năm 30. Ngoài ra, một cacte mới, cứng hơn đã xuất hiện trên B-14, trở thành một kết cấu hỗ trợ - điều này làm tăng độ tin cậy của các ổ trục của trục khuỷu và nhóm pít-tông.
Tăng áp và không tăng áp
Đáng chú ý là công việc phát triển diễn ra tại khu huấn luyện GBTU của Lực lượng vũ trang Liên Xô, mục đích là tăng sức mạnh của B-2 mà không cần điều áp. Sau đó, một lần nữa người ta khẳng định rằng vị trí của các bộ lọc không khí trong khoang động cơ của xe tăng ảnh hưởng trực tiếp đến việc nạp không khí vào các xi lanh diesel. Hóa ra, động cơ T-34 và IS-2 "nuốt chửng" không khí được làm nóng bởi nhiệt riêng của chúng (lên đến 60 độ), cùng với các bộ lọc bị tắc, làm giảm 10% công suất cùng một lúc. Vật lý của quá trình này rất đơn giản - không khí lạnh dày đặc hơn, do đó, trong một chu kỳ làm việc, động cơ hút nó vào nhiều hơn và nhiên liệu đốt cháy đầy đủ hơn trong các xi lanh. Với không khí ấm áp, tình hình ngược lại.
Nhìn chung, dựa trên kết quả làm việc tại bãi rác GBTU, người ta kết luận rằng nếu không giảm đáng kể tài nguyên của động cơ, công suất của nó chỉ có thể được nâng lên 600 mã lực. với. Hơn nữa chỉ với một tuabin. Trong phiên bản hút khí tự nhiên, V-2 cơ sở được tăng tốc bằng cách sử dụng toàn bộ các biện pháp - giảm lực cản không khí ở đầu vào, lắp đặt một ống nạp hình khuyên để làm đầy đồng đều các xi-lanh của cả hai nửa động cơ (điều này được theo dõi từ Động cơ diesel xe tăng Đức Mercedes-Benz 507) và sự phát triển của một máy bơm phun mới. Máy bơm thứ hai cũng được lên kế hoạch mượn từ Bosch, các máy bơm này được lắp trên động cơ diesel Mercedes-Benz 503A. Người ta cũng khuyến nghị giảm dung sai điều chỉnh của bơm phun nối tiếp về lượng nhiên liệu cung cấp từ 6% đến 3%. Công việc này là một phần của dự án lớn nhằm hiện đại hóa máy bay B-2 tại địa điểm của Nhà máy Máy kéo Chelyabinsk, ban lãnh đạo của nhà máy này hoàn toàn không muốn thực hiện những thay đổi mạnh mẽ trong chu kỳ sản xuất.
Như bạn đã biết, có thể tăng công suất của động cơ bằng cách tăng thể tích làm việc (thêm xi lanh hoặc đơn giản là tăng kích thước của chúng), và điều này đòi hỏi những thay đổi nghiêm trọng trong thiết kế. Do đó, tăng áp đã trở thành xu hướng chính sau chiến tranh trong quá trình hiện đại hóa B-2.
Các kỹ sư chỉ ra rằng việc đưa ra giải pháp như vậy sẽ tăng dung tích lít lên 50-100% cùng một lúc, trong khi bộ tăng áp ly tâm dường như là tối ưu nhất, cho các chỉ số kinh tế cao hơn. Chúng tôi phải đối mặt với thực tế rằng tất cả những điều này chắc chắn sẽ gây ra tăng tải cơ và nhiệt trên động cơ.
Nhiệm vụ tiếp theo của những người chế tạo động cơ là tăng thời gian bảo hành động cơ lên 500-600 giờ. Ngoài ra, để thực hiện chuyển động của bể trong điều kiện dưới nước, cần phải đảm bảo độ tin cậy của hoạt động của các động cơ có điện trở tăng ở đầu vào và đầu ra.
Một số nhà sản xuất của Liên Xô đã tham gia vào một cuộc cạnh tranh để cải tiến thành công nhất chiếc B-2. Ngoài đầu SKB # 75 nói trên từ Chelyabinsk, nhà máy số 77 "Transmash" ở Barnaul cũng tham gia vào chương trình của họ.
Động cơ diesel V-16, được tạo ra bởi các kỹ sư Siberia, phát triển 600 mã lực mà không cần tăng áp. với. và được phân biệt bởi không có bơm nhiên liệu áp suất cao theo nghĩa thông thường. Nó luôn luôn là một đơn vị V-2 có vấn đề, và ở Barnaul, người ta đã quyết định thay thế nó bằng các kim phun riêng lẻ cho mỗi xi lanh - theo nhiều cách, một giải pháp đột phá đã trở nên phổ biến sau này. Các kỹ sư của Barnaul đã phát triển chủ đề B-16 thành cả một gia đình - có một phiên bản 700 mã lực dành cho xe tăng hạng nặng và một phiên bản B-16NF siêu nạp 800 mã lực. Họ thậm chí còn phát triển một cặp hai động cơ diesel, từ đó loại bỏ 1200 mã lực ở chân đế. với. Nhưng tất cả các công việc trong dự án đã bị đình trệ do việc phát triển các bể thí nghiệm mà chúng được chế tạo bị đóng cửa, hoặc do tình trạng làm mát chung cho chủ đề xe tăng.
Vào đầu những năm 1950, giới lãnh đạo có ấn tượng rằng tất cả các vấn đề quân sự có thể được giải quyết bằng tên lửa, trong khi phần còn lại của vũ khí có vai trò cấp dưới. Sự tỉnh táo xuất hiện ở đâu đó vào năm 1954, khi các nước NATO bắt đầu, nếu không muốn vượt qua chương trình chế tạo động cơ xe tăng của Liên Xô, thì ít nhất là để giảm khoảng cách. Chelyabinsk V-27 đa nhiên liệu, được trang bị bộ tăng áp TKR-11F và phát triển công suất 700 mã lực, đã trở thành một biểu tượng thực sự của sự hồi sinh. với. Trong tương lai, thiết kế này đã phát triển thành B-46-6 và B-84 nổi tiếng, trở thành vương miện thực sự của khái niệm B-2.
Nhà sản xuất tiếp theo, nằm trong cuộc chạy đua cải tiến máy bay B-2 sau chiến tranh, là Nhà máy Tuốc bin trục Ural nói trên, đã phát triển một phiên bản động cơ có chữ "M". Đó là một sự suy nghĩ lại sâu sắc về khái niệm động cơ diesel, hầu hết trong số đó là hoàn toàn mới. V-2M nhận được hai bộ tăng áp TKR-14, trong tương lai được cho là sẽ được trang bị bộ làm mát khí nạp - một giải pháp mang tính cách mạng vào thời điểm đó. Bây giờ các đơn vị như vậy (bộ làm mát trung gian) có thể được tìm thấy trong động cơ của máy kéo đường chính. Ngoài việc tăng áp, động cơ còn nhận được một bơm phun mới, cải tiến hệ thống làm mát và bôi trơn, cũng như nhiều đơn vị gia cố so với phiên bản cũ. Đến năm 1968, động cơ đã sẵn sàng, nhưng những khó khăn khi đưa vào sản xuất cũng như kích thước lớn của nó đã không góp phần vào việc áp dụng nó. Nhưng nhiều giải pháp của các nhà thiết kế Sverdlovsk đã được sử dụng trong các thế hệ động cơ diesel xe tăng tiếp theo.
Người Đức, xe tăng và xe diezel
Động cơ hóa các phương tiện hạng trung và hạng nặng trong những năm 40 ở Liên Xô là một sự kiện có một không hai trong lịch sử công nghiệp thế giới. Không ai trên thế giới, ngoại trừ Nhật Bản, sử dụng động cơ diesel trên xe bọc thép một cách ồ ạt như vậy. Để so sánh: "Sherman" của Mỹ trong số mười ba phiên bản sửa đổi của nó chỉ có một khẩu M4A2 với một nhà máy điện diesel đôi. Ví dụ, tại sao ở Đức trong chiến tranh không đưa ra ý tưởng lắp động cơ diesel trong xe tăng? Có rất nhiều phiên bản, bắt đầu với sự thiếu hụt thép hợp kim và nhôm và kết thúc bằng sự kém cỏi của các kỹ sư Đức trong lĩnh vực chế tạo động cơ diesel hạng nặng trên đất liền. Điều thú vị về vấn đề này là ý kiến của trung úy kỹ thuật viên cao cấp S. B. Chistozvonov, mà ông đã nêu trên các trang của Bản tin ngành xe tăng năm 1944 (số 2-3).
Trong bài báo "Động cơ xe tăng Đức", tác giả phân tích đầy đủ chi tiết các động cơ của đối phương hiện có vào thời điểm đó, và cuối cùng là phân tích lý do quân Đức từ chối động cơ diesel cho xe tăng. Chistozvonov chỉ ra một cách đúng đắn rằng ở Đức Quốc xã ngay cả trước chiến tranh đã có các động cơ diesel của máy bay Junkers và Daimler-Benz, sau khi sửa đổi một chút, rất có thể đã được lắp đặt trong xe bọc thép. Tuy nhiên, các kỹ sư Đức cho rằng điều đó không thực tế. Tại sao? Trên thực tế, trong số những ưu điểm của động cơ diesel, tác giả chỉ ghi nhận mức tiêu hao nhiên liệu tương đối thấp (thấp hơn 20-30% so với động cơ sử dụng bộ chế hòa khí) và chi phí nhiên liệu thấp. Trung úy Chistozvonov gợi ý trong bài báo rằng người Đức không tham gia vào động cơ diesel, vì động cơ xăng rẻ hơn, đơn giản hơn, nhỏ gọn hơn, đáng tin cậy hơn trong thời tiết lạnh, không yêu cầu thép hợp kim khan hiếm và lao động có tay nghề cao của các nhà lắp ráp.
Đồng thời, tuổi thọ của xe tăng trên chiến trường quá ngắn nên nó không thể triệt tiêu tất cả các ưu điểm của động cơ diesel (đọc: B-2). Tác giả cho rằng các ý tưởng về an toàn cháy nổ của động cơ có hệ thống đánh lửa nén là quá xa vời - việc trúng đạn trong thùng, khoang động cơ hoặc một ly cocktail Molotov đơn giản được đảm bảo có thể gây cháy MTO của xe tăng có động cơ diesel. Trong trường hợp này, thùng dầu diesel không có lợi thế hơn thùng xăng. Cân bằng nhiên liệu cụ thể của Đức cũng đóng một vai trò trong việc lựa chọn loại nhà máy điện cho xe tăng. Hỗn hợp gasoline tổng hợp, benzen và rượu chiếm ưu thế trong bảng cân đối kế toán của Đức và không thích hợp làm nhiên liệu cho động cơ diesel. Nói chung, bài báo cho năm 1944 hóa ra rất táo bạo.
Cuối bài báo có một nhận xét thú vị của ban biên tập Bản tin Ngành Xe tăng:
"Những lập luận biện minh cho việc người Đức từ chối sử dụng động cơ diesel trên xe tăng của họ là do tác giả tự đưa ra."
