Советский танковый дизель В-2

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». В военное время его ставили на средние танки Т-34, тяжелые KB и ИС, а также на самоходные артиллерийские установки (САУ) на их базе. В послевоенные годы этот двигатель модернизировался, и современные танковые моторы являются его прямыми потомками.

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. Это закономерно: предполагалось, что мотор будет выпускаться в танковом и авиационном вариантах.

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. Уместно заметить, что самолёт-разведчик Р-5 успешно летал с двигателем В-2А.

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.

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.