Альтернатива танковому дизелю В-2
В данный момент читаю очередное произведение про попаданца в предвоенный СССР, «Маршал»-Михаила Ланцева, на этот раз вселенец в маршала Тухачевского в 35 году, в произведении есть интересные размышления про танковые дизели В-2, предлагаю их вашему вниманию.
Танковый дизель В-2
22 октября 1938 года. Московская область. Ближняя дача Сталина Последнее рабочее совещание перед длительной командировкой в Чехословакию несколько тревожило маршала. Очень не хотелось пускать на самотек многие вопросы из-за опасений тех самых дров, что могут в любой момент наломать пытливые умы без присмотра. Оставалось только верить и надеяться на успех. Впрочем, быстрым и простым это совещание назвать было нельзя, так как в связи с проблемами в Чехословакии еще острее встал вопрос подготовки РККА в частности и СССР в общем к предстоящей войне.
Сталину требовалось держать этот вопрос под контролем, а потому, уже в который раз перемывали косточки ‘железкам’ основательно. Начали, впрочем, несколько ‘не с той ноги’, так как в очередной раз всплыл вопрос о интенсификации работ по танковому дизелю с целью до войны перевести на него большую часть парка автобронетанковых войск. Кто-то очень упорно в руководстве СССР хотел продвинуть дизельный двигатель в танковый парк любой ценой, невзирая ни на что, заходя то с одной, то с другой стороны.
Михаил Николаевич терялся в догадках в отношении этих лоббистов, так как не мог просчитать ради чего это делалось. Вероятно, очередные ‘красные директора’ с ‘тремя классами церковно-приходской школы’ и ‘революционными университетами’ за спиной, волею судьбы, оказавшиеся на высоких должностях опять воду мутят. Но маршал к таким ‘кадрам’ уже привык, стараясь не делать резких движений и терпеливо работать.
— Товарищ Тухачевский, — поинтересовался Молотов, — мне не очень понятно ваше отношение к дизельным двигателям. Ряд товарищей в начальствующем составе РККА считает, что вы специально затираете это перспективное решение, позволяющие серьезно повысить энерговооруженность советских танков и увеличить их запас хода на том же объеме горючего.
— Дизельные двигатели — это, безусловно, очень важное направление и переход на них в Автобронетанковых войсках не только нужен, но и неизбежен, потому что их экономичность и тяга, особенно на низких оборотах, и неприхотливость в эксплуатации просто не имеют конкуренции.
— Тогда почему вы так последовательно отстаиваете использование бензиновых двигателей в перспективных танках? — Искренне удивился Молотов.
— Потому что компактные танковые дизельные двигатели — это опережающая технология.
— Что? — Переспросил Каганович. — Что значит опережающее технология? Что она опережает?
— Если кратко и не вдаваясь в подробности, то текущий технологический уровень, — невозмутимо ответил Тухачевский.
— А если вдаваясь в подробности? — Переспросил ничего толком не понявший Молотов.
— Хм. — На несколько секунд задумался маршал. — Попробую объяснить наглядно. На текущий момент на танки БТ-7 и Т-28 ставят в качестве силовой установки бензиновый двигатель М-17-Т. Он обходится нам примерно в семнадцать тысяч рублей, а гарантированный ресурс до капитального ремонта у этого агрегата выходит в районе двухсот пятидесяти часов работы в танке. На стенде до четырехсот. По оценкам, которые дали нам в НИИ Двигателестроения мы можем получить танковый дизель, в том числе и в промышленном масштабе, но в этом случае он будет тяжелее бензинового раза в два, даже при активном использовании в его конструкции легких сплавов, таких как силумин. Кроме того, его стоимость производства будет оцениваться минимум в три раза больше, чем весьма нетехнологичного двигателя М-17-Т, при этом ресурс в танке у него составит что-то около пятидесяти часов, после чего будет требоваться капитальный ремонт, который так же окажется дороже. Как не сложно посчитать, на один двигатель М-17-Т, с учетом двух капитальных ремонтов, потребуется для замены пять дизелей, переживших по два капремонта, для получения аналогичного количества часов моторесурса. Много или мало пятьдесят часов моторесурса? Это марш на триста-четыреста километров не по прямой, да с некоторым простоем под холостыми оборотами и маневрами. И вот после такого небольшого пробега придется массово делать капитальный ремонт дизельных двигателей на передовой, либо вообще их менять. Сразу у всей автобронетанковой части, которая из-за этого окажется практически парализованной. Не думаю, что это правильное решение — получить дорогой двигатель, который не сможет даже условно заменить дешевый бензиновый. А ведь довести до ума М-17 и сделать из него не авиационный, а чисто танковый двигатель намного проще и быстрее, чем ‘родить’ даже просто условно-съедобный танковый дизель. Вон, работы по В-2 до сих пор идут с весьма скромными успехами.
— И из-за чего это происходит? — Поинтересовался Ворошилов.
— Из-за того, что дизельный двигатель испытывает значительно более серьезные внутренние нагрузки, нежели бензиновый. В случае с корабельным или тракторным дизелем вопрос габаритов и массы не стоит так остро, поэтому получается двигатель масштабировать, значительно уменьшив удельную мощность на единицу объема и снизить тем самым общие внутренние нагрузки. В случае же современного танкового дизеля так легко выкрутиться не получится. Из-за высокой компактности начинаются предъявляться значительно большие требования к качеству материалов и их обработке. А потому разрушение той же поршневой группы происходит значительно быстрее, чем в случае с бензиновым. То есть, сделать-то танковый дизель мы сможем, но есть ли в этом смысл? У нас нет на текущий момент ни материалов, ни технологий обработки, позволяющих делать танковый дизель хотя бы удовлетворительного качества и надежности. А сама выгода от использования дизельного двигателя в танке оказывается полностью эфемерной, так как попытка сэкономить на топливе и получить несколько лучшие тяговые усилия самым решительным образом ударят по стратегической маневренности автобронетанковых частей, по подготовке личного состава, которому остро не будет хватать часов, и так далее. Вот такое положение вещей и называется опережающей технологией, когда уже можно, но еще рано.
Отдельная техническая статья из этого же произведения. М-17 vs В-2. Оценка и выводы
В отечественной историографии существует расхожее мнение о том, что двигатель В-2 стал прорывом в области танкостроения, позволившим СССР сделать серьезный рывок вперед. Давайте рассмотрим этот вопрос более детально. Моторесурс К концу 1936 году моторесурс М-17-Т достиг 400 часов на стенде, 250 часов в танке. К марту 1941 году моторесурс В-2 достиг 100 часов на стенде, 50 часов в танке. Закупочные цены В 1940 году М-17 оценивался в 19000 рублей (хотя есть сведения о 17 тысячах). В 1940 году В-2 оценивался в 61700 рублей. Учитывая тот факт, что закупочные цены в 1940 году в СССР были далеко не рыночные, а исходили из технологической особенности, то можно сделать вывод о том, что в 1940 году двигатель М-17-Т обходился в производстве в 3,247 раз дешевле, чем двигатель В-2. То есть, если учесть, что гарантированный ресурс М-17-Т был определен в 250 часов, а у дизеля В-2 — 50 часов, то для обеспечения равного пробега бронетанкового парка нужно в 5 раза больше дизелей В-2. Согласен, это еще не технологичность, но уже потребленная производительность заводов. Если наложить на этот факт ту особенность, что В-2 стоил в 3,247 раз больше, чем бензиновый двигатель М-17-Т, то можно было говорить о том, что некий условный моторостроительный завод на одном и том же парке оборудования мог обеспечить с помощью двигателей М-17-Т суммарный пробег бронетанкового парка в 16,2 раз больше, чем производя дизельный двигатель В-2.
Двигатель М-17-Т
Теперь перейдем к вопросам цены ремонта. По данным дизельного двигателя В-2 данных о капитальном ремонте нет, однако есть статья ‘Капитальный ремонт М-17’ и в столбце ‘Цена за ед. (руб.)’ приведены три значения: 7239, 8000 и 11529 — или 38, 42 и 61% от первоначальной цены нового мотора. Приняв это соотношение за ориентир, и применив его к двигателю В-2, мы получим 23500, 26000 и 37500 рублей за каждый ремонт. Эти стоимости первого, второго и третьего капитального ремонта. Таким образом получается, что при полном цикле эксплуатации двигателя М-17-Т с учетом трех капитальных ремонтов он пройдет 750 часов и будет стоить 49297 или 65,73 рубля за каждый час, в то время, как полный жизненный цикл В-2 составит в среднем 150 часов и обойдется в 148700. При этом, для обеспечения тех 750 часов потребуется 5 двигателей В-2 общей эксплуатационной стоимостью в 743500 рублей или 991,33 рубля за каждый час. Ну и 3 капитальных ремонта против 9.
Есть мнение, что капитальный ремонт В-2 обходился дешевле. Но на самом деле это не так, так как в ходе капитального ремонта меняли гильзы и поршневую группу, которые были весьма дорогие из-за необходимости выдерживать большие нагрузки. Ведь именно они в первую очередь на танковом дизелей В-2 и разваливались. По моему мнению уравнению М-17-Т и В-2 в стоимости капитального ремонта — большой реверанс в пользу дизеля. Вполне вероятно, что его ремонт обходился ощутимо дороже.
Теперь перейдем к расходу топлива. Расход топлива М-17-Т (дросселированный) составляет 250-290 грамм на л.с. в час. Расход топлива В-2 составляет 160-175 грамм на л.с. в час. Возьмем максимальные значения в 290 и 175 грамм на л.с. в час и допустим, что этот расход был на стандартных эксплуатационных мощностях, которые у М-17-Т и В-2 одинаковы и составляют 400 л.с. Таким образом мы получаем 116 и 70 кг топлива в час. Выше мы говорили о 750 часах стандартной эксплуатации М-17-Т (с учетом двух капремонтов). На них и будем ориентироваться и получим 87 тонн бакинского бензина 2-ого сорта для бензинового двигателя М-17-Т для полного цикла его эксплуатации (с двумя капремонтами) и 52,5 тонны дизельного топлива для 5 дизельных двигателей В-2 для полного цикла их эксплуатации (с двумя капремонтами). На лицо экономия топлива — 34,5 тонны. Только сможет ли она компенсировать разность в стоимости двигателей?
Материалов о том, что такое «бакинский бензин 2-ого сорта» я не нашел. Причем в самих руководствах пишут о том, что это просто бензин, а не авиационный. Тупо и прямо «бакинский бензин 2-ого сорта» — вот фрагмент из руководства по БТ-7, чтобы «бурление говн» не вызывать Линк. Я нашел, что такое «бакинский бензин 1-ого сорта» — это крекинг бензин с октановым числом 70-73. То есть, тот самый КБ-70. По всей видимости, 2-ой сорт это что-то хуже. Например, с октановым числом 65-66. Впрочем, и на КБ-70 двигатели М-17-Т вполне работали, поэтому будем ориентироваться на него. Стоимость 1 литр КБ-70 — 0,91 рубля, а дизтоплива ДТ — 0,38 рубля. Таким образом общая стоимость топлива для М-17-Т за весь цикл его эксплуатации составляет 105560 рублей, а для пяти В-2, соответственно, 23470 рублей. Разница оказывается еще более существенна.
Сведем общую смету и получим для 750 часов на М-17-Т (1 двигатель с двумя капремонтами) 154.857 рублей, а для 750 часов на В-2 (5 двигателей с двумя капремонтами каждый) — 766.970 рублей. Или 206 рублей за 1 моточас для М-17-Т и 1022 рубля за 1 моточас для В-2. То есть, переход на танковый дизель приведет к росту в 5 с лишним раз каждого моточаса, что ударит самым решительным образом не только по стратегической мобильности войск, но ибо подготовке личного состава, так как при прочих равных стоимость практики возрастет соответствующим образом. А какая подготовка танкистов без обширной практики — наката в самых разных условиях? Но может быть так поступили от безысходности? Вдруг топлива не хватала вообще и попытались таким образом выкрутится. И тут возникает вопрос известный вопрос, связанный с классикой топливного баланса. Сторонники этой версии считают, что использование дизеля В-2 позволило спасти автобронетанковые войска от топливного голода. Так ли это? Давайте посмотрим на динамику производства жидкого топлива в СССР в годы войны (в тысячах тонн).
Моторное топливо — это, по всей видимости, разнообразные гайзоли.
Как видно из таблицы, баланс производства топлива СССР указывал на серьезно просаженный уровень производства дизельного топлива по сравнению к бензинам. Но ситуацию в целом это не показывает, ведь это только производители. Поэтому мы обратимся к мобилизационному плану 1941 года по потреблению жидкого топлива. Вот Мобилизационный план 1941 года по жидкому топливу без учета флота (в тоннах).
Из этой таблицы понятна следующая пропорция:
— авиационные бензины (Б-78, Б-74, Б-70, РБ-70 и КБ-70) — 3 161 486 тонн;- автомобильные бензины — 4 659 883 тонн;- дизельное топливо и масла (исключая авиационное масло) — 2 439 996 тонн;- керосин — 543 552 тонн;- авиационные масла — 38 516 тонн.
Теперь давайте посмотрим на падение производства топлива в годы войны (с процентами, выражающими долю от производства 1941 года). Для сравнения указаны показатели Мобилизационного плана 1941 года.
Одного взгляда на таблицу достаточно, чтобы понять, какая динамика прослеживалась в обеспеченности РККА и Советского Союза различными видами жидкого топлива. Но ситуация была усугублена еще и тем, что по итогам 1941 года ‘выяснилось’, что кроме вооруженных сил топливо потребляют и в других наркоматах СССР.
В реальности для наземных войск потребность с горючим удовлетворялась по КБ-70 и Б-59 на 82,5%, по автобензину — на 62%, по дизельному топливу — на 45,3%. То есть, наиболее благоприятной была ситуация с обеспечением горючим легких танков Т-26 и БТ. При этом, перевооружение армии на новые типы танков с дизельными двигателями — КВ, Т-34, Т-50 — не было обеспечено горючим в должной мере. Аналогично обстояли дела с огромным парком дизельных тракторов, которые, согласно Мобилизационному плану, привлекались из народного хозяйства для нужд РККА с началом боевых действий.
Не лучше обстояли дела в НКВМФ и НКВД. Иными словами — обеспечение вооруженных сил Советского Союза не соответствовало потребностям ни по одному из видов жидкого топлива. К счастью, в Третьем Рейхе дела обстояли еще хуже в абсолютных числах, даже несмотря на весьма ощутимую помощь со стороны ‘союзников’ СССР по Второй Мировой войне.
Исходя из вышеупомянутых сведений, можно сделать два вывода:
Во-первых, обеспечение жидким топливом в СССР было реализовано не достаточно в целом, по всем видам топлива, кроме керосина и мазута. Но это общая проблема.
Во-вторых, разговоры о том, что начало перевода на дизельное топливо перед войной бронетанковых сил РККА стало спасением от топливного голода — заблуждение. От топливного голода вообще не получилось спастись, ни по одному виду топлива. Однако дизельное топливо, наряду с авиационными бензинами с высоким октановым числом и авиационными моторными маслами всю войну являлись самым дефицитным видом ГСМ.
То есть, дизельного топлива не было в достатке. Напротив — оно было в сильном дефиците.
Таким образом можно констатировать, как бы это ни было прискорбно, но ‘эталонный’, ‘самый современный, надежный и мощный’ дизель В-2 являлся боевым, экономическим, эксплуатационным и производственным ‘якорем’ не только танкостроения СССР в 1938-1941 годах, но и РККА, серьезно затруднив подготовку личного состава, в силу колоссального роста каждого эксплуатационного моточаса. Да и позже, в ходе боевых действий 1941-1945 годов, самым решительным образом затруднял маневр и эксплуатацию боевых машин своим крайне низким моторесурсом и высокой стоимостью.
///Эти сведения об обеспечение топливом взяты из Российского государственного архива экономики. Фонд 4372. Опись 92. Дело 261. Листы 112-113.
Но не нужно считать, что М-17 был идеален. Нет. У него тоже имелись недостатки, например, отсутствие единого блока цилиндров серьезно затрудняло наладку двигателя после первичной сборки или капитального ремонта. Поэтому нужно было создавать новый двигатель. Но не кардинально сырой и чрезвычайно дорогой В-2, а провести модернизацию М-17, наделив его той же цельнолитой головкой цилиндров, а работы по дизельному двигателю продолжать и на него не переходить, пока не получилось бы создать что-то действительно толковое. И тут нужно заметить, что наследники В-2 смогли выйти на аналогичные качества, присущие М-17 только в начале 50-х годов в знаменитом дизеле Т-54. То есть, конструкторам потребовалось больше двадцати лет собственного научного поиска, чтобы создать удобоваримый танковый дизель.
Небольшая заметка по авиационным бензинам. В СССР по Ленд-Лизу поставлялось довольно прилично бензина, но во-первых, он был исключительно авиационный, а во-вторых, практически весь имел высокое октановое число, будучи продуктом преимущественно каталитического крекинга, который позволял получать чистый бензин с октановым числом 80-82 и уже на его основе делать авиационный со 100-110 ОЧ.
Вспомогательная справка
Дабы прекратить некоторые бессмысленные споры, привожу сводную таблицу по двигателям
* С плоскими поршнями степень сжатия двигателя М-5 — 4,7-4,8, а мощность на тех же оборотах, соответственно 365 л.с.** В первой серии двигателей М-17-Т степень сжатия была 5,3*** Движение по шоссе на колесах*** Движение по грунтовой дороге на гусеницахКрутящий момент для стандартной эксплуатационной мощности расчетный. Формула M = 10000 N / (1,046 n) где — M — крутящий момент, N — мощность в киловатах, n — частота вращения в оборотах в минуту.
Что такое М-17-Тд?
Это дросселированная версия авиационного двигателя М-17Ф. Что такое дросселирование? Это обеднение топливо-воздушной смеси собственно топливом. Зачем это делается? Что снизить общую нагрузку на двигатель. Почему это решение использовалось в М-17-Т? Потому что довольно долго на танки шли убитые к чертям свинячим и восстановленные авиационные двигатели М-17Ф, которые были уже так изношены, что без дефорсирования за счет дросселирования работать более-менее устойчиво уже не могли. То есть, убив к черту М-17-Т, созданный специально, а не переданный после износа из авиации, его можно было восстановить, дросселировать и использовать по новой. Как производилось дросселирование М-17-Т?
Вот выборка из источника:
Незадросселированный мотор имеет максимальную мощность 700 л.с. и максимальный крутящий момент 320 кгм.
Для ограничения мощности и крутящего момента:а) в диффузоре карбюратора установлена прокладка диаметром отверстия 40-мм;б) сдвинуты фазы газораспределения на 35 градусов в сторону запаздывания впуска, при этом мощность мотора при числе оборотов 1650 в минуту — 380-400 л.с., а крутящий момент — 160 кгм, максимальный крутящий момент при 850-900 об/мин 220 кгм;
То есть, получается что на М-17-Т (дросселированный) не только произвели обеднение смеси, но и очень серьезно сдвинули зажигание, дабы общая нагрузка не разнесла сильно изношенные двигатели. Из-за чего, кстати, на М-17-Тд наблюдаются ночью искры, вылетающие из выхлопных труб двигателя. Не на М-17-Т и не на М-17, а именно на дросселированном М-17-Т. Этот шаг был, по всей видимости, вынужденной мерой, которая приводила не только к перегреву двигателя (так как сгорание топлива происходило не в охлаждаемой головке цилиндров, а вне ее — во выпускных коллекторах), но и к ряду иных недостатков. Неудачное решение, в общем (смещение зажигания на 35 градусов), лучше бы сильнее обедняли смесь или уменьшили степень сжатия за счет формы поршней.
Особенно этот момент плох тем, что достаточно недостаточной квалификации или зло умысла, чтобы сместить зажигание еще сильнее, что и было сделано во время испытания 1939 года, дабы продемонстрировать убогость М-17-Т. Вполне вероятно, что на испытания был поставлен восстановленный, дросселированный вариант на котором было очень сильно смещено зажигание, что приводило к сильному перегреву, падению мощности и перерасходу топлива.
Список сведений о двигателях и эксплуатационных характеристиках весьма банален — это руководства к эксплуатации.
— Наставление автобронетанковы сил РККА. Танк БТ-5. Москва. 1935.- Наставление автобронетанковых войск РККА. Книга первая. Часть 1. Материальная часть, вождение, уход и регулировка танка Т-28. Выпуск 10. Москва-Ленинград. 1935.- Наставление автобронетанковых войск РККА. Танк БТ-7. Москва. 1938.- Танк КВ. Руководство службы. Москва. 1941- Танк Т-34. Руководство. Издание второе, исправленное. Москва — 1944.
Сылки:
