Начало интересного цикла статей Желтова И.Г., Макарова А.Ю. с сайта «Т-34 информ» выкладывается на сайт АИ по наводке уважаемого коллеги E .tom-а.
Содержание:
Вместо предисловия
Из статьи главного конструктора по моторостроению Челябинского кировского завода инженер-полковника, дважды Героя Социалистического труда И.Я. Трашутина «Советский танковый дизель В-2», опубликованной в 1957 г. в пятом номере журнала «Вестник танковой промышленности»:
«Создание двигателя В-2 связано с развитием всего танкостроения в СССР. Советские люди создали не только лучшие танки в мире, показавшие на всем протяжении Великой Отечественной войны высокую маневренность, крепкую броневую защиту и мощное вооружение, они создали также и первый в мире танковый дизель. Это стало возможным благодаря техническому прогрессу, достигнутому советским народом под руководством Коммунистической партии Советского Союза и в результате индустриализации страны.
В начальный период развития танкостроения в СССР на первые танки устанавливались автомобильные и авиационные двигатели. Эти двигатели не могли обеспечить потребности быстро развивающегося советского танкостроения, так как мощность автомобильных двигателей была недостаточна, а авиационные двигатели не могли длительно и надежно работать в суровых условиях эксплуатации танков.
Наиболее полно удовлетворить стратегическим и тактическим требованиям, предъявляемым к современному танку, мог только специально созданный танковый двигатель, работающий на тяжелом топливе.
Создание первого советского танкового дизеля представляло собой большие трудности. Мировая техника не имела подобных типов быстроходных двигателей. Необходимо было создать мощный, высокооборотный дизель с малыми габаритами, экономичный по расходу топлива и способный надежно работать в широком диапазоне скоростных режимов и нагрузок в условиях высоких температур воды и масла. Термические напряжения в деталях двигателя, механическая прочность деталей в условиях резких динамических нагрузок, характерных для высокооборотного дизеля, и рабочий процесс в целом были в то время мало исследованы.
Для проведения исследовательских работ по отработке рабочего процесса дизеля с непосредственным впрыском топлива в камеру сгорания на Харьковском паровозостроительном заводе был спроектирован и изготовлен в 1932 г. двухцилиндровый отсек БД-14 с V-образным расположением цилиндров. Параллельно с опытными работами, проводившимися на отсеке БД-14 было начато в 1932 г. проектирование двенадцатицилиндрового двигателя БД-2 (быстроходный дизель).
К первому мая 1933 г. был изготовлен, собран и обкатан первый советский дизель БД-2 мощностью 400 л. с. В марте 1935 г. было принято Правительственное решение о постройке специального завода для изготовления двигателей БД-2. Конструкция усовершенствованного дизеля БД-2, подготовленного для серийного производства, получила обозначение В-2».
В работу по созданию первого в мире серийного танкового дизеля И.Я Трашутин включился сразу же после завершения обучения в США в Массачусетском технологическом институте и защиты диссертации с присвоением степени магистра технических наук. После возвращения из учебной командировки на Родину, в декабре 1933 г. И.Я. Трашутин был назначен старшим инженером-конструктором в Дизельный отдел Харьковского паровозостроительного завода. Именно в этом отделе и был создан первый советский танковый дизель БД-2, получивший во второй половине 1937 г. обозначение В-2.
За время своей работы в Харькове И.Я. Трашутин принимал активное участие в испытаниях дизеля В-2 и доводке его конструкции, а после эвакуации в Челябинск, в октябре 1941 г. был назначен главным конструктором по моторостроению Челябинского Кировского завода, где бессменно проработал в этой должности 40 лет.
1. Дизель завоевывает мир
В конце 20-х – начале 30-х годов ХХ века в Советском Союзе было опубликовано большое количество научных и научно-популярных книг, брошюр и статей, посвященных дизелям или «двигателям Дизеля», в которых данному типу двигателей давались весьма высокие оценки. Так чем же привлек к себе столь пристальное внимание дизель и чем он принципиально отличался от других типов поршневых двигателей внутреннего сгорания?
17 февраля 1894 г. в Германии в Аугсбурге на машиностроительном заводе под руководством немецкого инженера Рудольфа Дизеля состоялись испытания изобретенного им поршневого двигателя внутреннего сгорания, работавшего на жидком топливе – керосине, воспламенявшемся от сжатия. Двигатель проработал на стенде всего одну минуту, но эта минута стала исторической.
«Жизнеспособность моего дела, осуществимость моей идеи доказаны»,
– записал Р. Дизель в своем дневнике.
Суть изобретения Р. Дизеля заключалась прежде всего в применении оригинального способа воспламенения рабочей смеси (смеси топлива и воздуха) в цилиндре двигателя. Вместо использования электрической искры, воспламенявшей рабочую смесь, Р. Дизель предложил нагревать воздух в цилиндре до температуры, превышающей температуру самовоспламенения топлива быстрым и сильным сжатием. После того, как поршень сжимал воздух до требуемой величины, из форсунки в цилиндр под большим давлением подавалось топливо, где оно смешивалось с нагревшимся воздухом, и образованная таким способом рабочая смесь самовоспламенялась. При этом подача топлива из форсунки в цилиндр, а также пуск двигателя осуществлялись сжатым воздухом, вырабатываемым компрессорной установкой.
Необходимо отметить, что при проектировании своего двигателя Р. Дизель использовал теоретические идеи одного из основоположников технической термодинамики французского ученого Сади Карно, опубликованные им книге «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу», изданной в Париже в 1824 г. Из утверждений С. Карно следовало, что в максимально экономичной тепловой машине нагревать рабочее тело до температуры горения топлива необходимо «изменением его объема», то есть путем быстрого сжатия. При этом, чем выше степень сжатия, тем (при прочих равных условиях) больше и степень расширения газов, образующихся в результате сгорания топлива.
Таким образом, Р. Дизель, воплотив на практике теоретические утверждения С. Карно, сумел получить «максимально экономичный двигатель», названный в его честь – дизелем, работавший на тяжелых сортах нефтяного топлива и имевший по сравнению с другими типами двигателей внутреннего сгорания наибольший коэффициент полезного действия.
Благодаря своей экономичности и надежности в работе, дизель начал быстро завоевывать мир. Известный британский физик Уильям Томсон (лорд Кельвин), после знакомства с новым двигателем, одним из первых повел переговоры с Р. Дизелем, в результате которых право на использование патента было уступлено Р. Дизелем одной из английских фирм, и по его чертежам в Великобритании был построен первый дизель. Одновременно с британцами Р. Дизелем был заключен договор с американским предпринимателем А. Бушем. В феврале 1898 г. Р. Дизель подписал договор с Э. Нобелем, владевшим в России фирмой «Товарищество нефтяного производства братьев Нобель». За право строить новые двигатели в России Э. Нобель выплатил изобретателю пятьдесят тысяч фунтов стерлингов (около полумиллиона рублей золотом). Летом 1989 г. на выставке силовых машин, проходившей в Мюнхене, Р. Дизелем был заключен договор на использование своего патента в Швейцарии с фирмой братьев Зульцер.
Кульминацией успеха Р. Дизеля стала Всемирная выставка в Париже 1900 г., на которой изобретенные им двигатели получили высшую награду «Grand Prix». Это событие в немалой степени способствовало дальнейшему продвижению дизелей на мировом рынке. Во многих областях хозяйственно-экономической деятельности дизеля начали вытеснять паровые машины.
Отметим, что до Великой Октябрьской социалистической революции в России производились в основном судовые и стационарные дизеля. Основное их производство было сосредоточено на заводах «Людвиг Нобель» («Русский дизель»), Сормовском («Красное Сормово»), «Фельзер и Ко» («Двигатель революции»), а также на Коломенском и Харьковском паровозостроительных заводах. При этом развитие отечественного двигателестроения сопровождалось разработкой вопросов теории рабочего процесса и конструкции двигателей. Уже в 1906 г. профессор В.И. Гриневецкий предложил метод теплового расчета рабочего цикла, положенный в основу современной теории процессов двигателей внутреннего сгорания, развитой в дальнейшем Н.Р. Брилингом, Е.К. Мазингом, Б.С. Стечкиным и др.
В середине 1920-х годов в конструкцию дизеля было внесено значительное усовершенствование. Подача топлива из форсунки в цилиндр двигателя стала осуществляться не сжатым воздухом, вырабатываемым компрессорной установкой, а с помощью топливного насоса высокого давления. Такие дизели стали называться бескомпрессорными. Отсутствие компрессорной установки существенно уменьшило вес дизеля, упростило его эксплуатацию и повысило надежность его работы, данное усовершенствование позволило более широко использовать дизели в различных транспортных машинах. Во второй половине 1920-х годов большинство иностранных фирм и отечественных заводов полностью перешли на производство бескомпрессорных дизелей.
Таким образом, на рубеже 20-х и 30-х годов ХХ века бескомпрессорные дизеля, благодаря целому ряду преимуществ, нашли широкое применение во многих отраслях промышленности и сельского хозяйства многих стран мира, включая и СССР.
«Такое исключительное распространение дизель завоевал себе благодаря своей экономичности в работе, транспортабельности, легкому весу, отсутствию особых зажигательных устройств, потреблению тяжелых сортов нефтетоплива (вместо светлых) и ряду других преимуществ. Количественному распространению дизеля сопутствовали значительные его конструктивные улучшения.
<…>
Широкое внедрение механизации во все отрасли народного хозяйства Советского союза вызвало соответственно и большие требования на дизель. Такие отрасли как сельское хозяйство, рыбная промышленность, благодаря переходу к коллективному хозяйству артели повысили свой спрос на дизеля в несколько раз, причем с каждым годом этот спрос возрастает. Необходимость внедрения дизеля в автотракторостроении выросла до государственной проблемы».
[«Труды Первой всесоюзной дизельной конференции» / НКТП, 1935 г. С. 5 – 6]
Действительно, массовое внедрение в отечественное авто- и тракторостроение экономичных, работающих на тяжелых сортах топлива двигателей, в том числе и дизелей, в конце 1920-х годов стало вопросом государственного значения. Развернувшиеся в СССР процессы коллективизации и индустриализации вызвали стремительный рост автотракторного парка, что в свою очередь привело к возникновению напряжения в балансе нефтяного топлива. Одним из решений этой проблемы являлось оснащение автомобилей и тракторов более экономичными двигателями, работающими на менее дефицитных и недорогих сортах нефтяного топлива – керосине, газойле и соляровом масле. В масштабах страны это сулило огромные экономические выгоды. Из выступления заместителя народного комиссара тяжелой промышленности СССР М.М. Кагановича на Всесоюзной конференции по дизелестроению:
«Экономические выгоды дизелизации автотракторного парка не вызывают никаких сомнений. Если автомобильный карбюраторный двигатель на силочас расходует 300 г горючего стоимостью 7,8 коп., то автодизель в тех же условиях расходует 200 г горючего стоимостью в 1,2 коп. Та же картина и на тракторах. При обычном моторе на силочас расходуется 314 г горючего стоимостью в 3,25 коп., при дизеле – 228 г горючего на 1,26 коп.»
[«Труды Первой всесоюзной дизельной конференции» / НКТП, 1935 г. С. 12]
6 января 1930 г. в Кремле под председательством А.И. Рыкова состоялось заседание Совета труда и обороны (СТО), на котором третьим по счету был рассмотрен вопрос о нефтяной промышленности. На заседании по данному вопросу был заслушан совместный доклад ВСНХ СССР, Госплана СССР и Народного комиссариата рабоче-крестьянской инспекции СССР (НКРКИ), а также рассмотрен проект постановления СТО, подготовленный в НКРКИ и касавшийся развития нефтяной промышленности на ближайшие пять лет. В итоге было принято следующее решение, зафиксированное в Протоколе заседания СТО:
«Принять в основном проект постановления НКРКИ, отложив его окончательное утверждение на пять дней. Предложить заинтересованным ведомствам в течение этих пяти дней представить свои поправки к этому проекту постановления».
[ГАРФ Ф. Р-5674 Оп. 1 Д. 40 Л. 2]
После согласования со всеми заинтересованными сторонами, 23 января 1930 г. на заседании СТО Постановление о нефтяной промышленности было принято протокольно, без обсуждения. В тексте этого документа, начинавшегося со слов: «Расширение авто-строения и тракторо-строения, выполнение планов экспорта и удовлетворение других нужд в нефтепродуктах требует значительного увеличения их производства» были определены мероприятия по увеличению добычи и переработки нефти на ближайшую пятилетку, а также установлены сроки разработки мероприятий по разрешению вопросов о видах топлива для автотракторного парка и об экономии расхода горюче смазочных материалов. Относительно более широкого использования в народном хозяйстве двигателей, работающих на тяжелых сортах топлива, в данном Постановлении было указано:
«к 1-му апреля 1930 года разработать и преступить к осуществлению плана научно-исследовательских и опытных работ по применению для тракторов различных видов утяжеленного нефтяного и твердого топлива, при этом исследовательские институты должны быть обеспечены авто-тракторными двигателями различных конструкций, получивших распространение заграницей, в особенности дизельными двигателями».
[ГАРФ Ф. Р-5674 Оп. 1 Д. 40 Л. 146]
Однако в срок данный пункт Постановления СТО выполнен не был. В очередной раз вопрос о состоянии дел в нефтяной промышленности был рассмотрен в Кремле 15 ноября 1930 г. на заседании Политбюро ЦК ВКП(б). В принятом на этом заседании Постановлении ЦК ВКП(б) наряду с констатацией значительных успехов нефтяной промышленности, было отмечено, что:
«… директивы СТО (по докладу ЦКК – НКРКИ СССР 6.1.30 г.) по рационализации использования нефтепродуктов не выполнены и до сих пор не приступлено к практической работе по применению для тракторов различных видов утяжеленных и тяжелых видов нефтяного топлива; исследовательские институты до сего времени не обеспечены необходимыми для опытных работ автотракторными двигателями.
С недопустимой медленностью ведутся работы по применению для автотранспорта дизельных двигателей.
<…>
ЦК предлагает ВСНХ СССР немедленно усилить темпы научно-исследовательских работ по рационализации использования горючего и смазки и в особенности по применению для тракторов утяжеленных и тяжелых видов нефтяного топлива.
ЦК предлагает ВСНХ СССР и НКТоргу СССР обеспечить научно-исследовательские институты образцами различных типов двигателей, работающих на тяжелых видах топлива и получивших уже распространение заграницей (дизельные, газогенераторные и др.).
ЦК обязывает ВСНХ СССР и НКЗем СССР в месячный срок разрешить вопрос о переводе тракторов на утяжеленные виды нефтетоплива (смеси бензина с керосином, использование лигроинов и друг.)».
[РГАСПИ. Ф. 17. Оп. 3. Д. 801. Л. 21 – 22]
Отметим, что это Постановление ЦК ВКП(б) стало своего рода катализатором развертывания в СССР научно-исследовательских работ по созданию дизелей для использования их не только в тракторостроении, но и в других отраслях народного хозяйства, прежде всего в таких как автомобилестроение, авиастроение, а также для использования дизелей в военном деле. Уже в конце 1930 г. в Научном автотракторном институте (НАТИ), входившем в Государственное всесоюзное объединение автотракторной промышленности (ВАТО), был создан отдел моторов тяжелого топлива, преобразованный позднее в дизельный отдел. Решением Реввоенсовета СССР 3 декабря 1930 г. был создан Институт авиационных моторов (ИАМ), преобразованный в июле 1932 г. в Центральный институт авиационного моторостроения (ЦИАМ).
