Танковый двигатель М-100Т.

В паре последних материалов нашего коллеги Юрия 27 в качестве основы для конструирования танка был использован танковый вариант мотора М-100. Безусловно данная альтернатива имеет полное право на существование и подтверждением того служат и отечественный М-17Т и английский «Метеор» от Роллс-Ройса, да и знаменитый В-2 вырос из авиационных пеленок. В общем, сие не есть что-то из ряда вон выходящие, и почему бы и нет, но … 

Но автор на полном серьезе утверждает, что его предложение на много лучше того, что имелось в СССР на конец 30-х годов. Что наши советские конструкторы БТТ и моторов к ним не смогли, в отличие от автора, увидеть потенциал мотора М-100 для его переделки в танковый вариант, которому и М-17Т, и В-2 «в подметки не годятся». Ибо он лучше их по всем параметрам. Вот такая вот «невероятно-очевидная история». Правда, не понятно, почему он в отличии то худшего по всем параметрам  В-2 прожил в серии всего около двух лет.

И если бы речь шла о «рядовом» моторе, не претендующем на звание самого-самого, вопросов бы и не возникло. В принципе карбюраторная версия В-2 это даже интересно – приняли в начале 30-х годов принципиальное решение, и прощай танковый дизель. Здравствуй поступательное развитие – от хорошего к ещё более лучшему – бензиновых моторов. Тут и обоснований каких-то с расчетами неудобно спрашивать. Тем более что в обычной студенческой работе только расчетная часть какого-нибудь занюханного электродвигателя или генератора занимала в советские времена порядка 100-120 страниц формата А4. Плюс ещё страниц тридцать сравнений с аналогами и экономических обоснований на тему, что учебный девайс не полный отстой и его производство не ввергнет страну в глубокий экономический кризис. При не слишком глубоком можно было и «удовлетворительно» получить. Вместе с тем на страницах «альтернативной истории» даже такого расчета требовать как-то через чур.

Хотя, если уж громко и безапелляционно заявляется, что означенный мотор есть новое слово в технике, оставившее позади всех конкурентов, можно было бы и дать ну хоть какое-то обоснование этому. Однако максимум на что хватило нашего коллеги Юрия 27, так это дать лишь коротенькое описание столь выдающегося результата его конструкторской деятельности:

«Авиамотор М-100 при переделке в танковый, получается прилично короче и ниже М-17Т, имеет меньший литраж(36л против 48,8 л) и вес, обладает большей экономичностью. …  Другой двигатель, меньшего объёма, позволяет почти на треть повысить запас хода по сравнению с БТ-5/7(расход по местности около 300л на 100 км). … К началу 1941 года должно быть выпущено около 6500 танков БТ-М-100 (в вариантах БТ-9 и Т-9 на трёх заводах. Единственным слабым местом танков, остаётся небольшой запас хода и большой расход авиабензина. … Вес М-100Т – 450 кг. … Мотор М-100, при установке в танк лишается редуктора и нагнетателя (ПЦН), т.о. длина мотора сокращается. Немного уменьшается степень сжатия, что позволяет применять авиабензин второго сорта Б-70 (КБ-70). ДВС дросселируется по оборотам до 1650 об/мин, с уменьшением мощности до 400 л/с на вышеуказанных оборотах. Ресурс ДВС должен составлять в 1939г до 250 моточасов в танке. Мотор дешевый, надежный, простой. Моторы М-17Т и В-2 ему в подметки не годятся».

На простой вопрос: «А чем это все хоть как-то подтверждается?». Следуют не менее простые ответы: «А вы докажите обратное» или «Вам надо – вы и считайте». Ну, вот давайте разберемся и посчитаем.

1. Вес мотора М-100Т определен автором в 450 кг. Вес базовых моторов – 470 кг (М-100), 484 кг (М-100А), 495 кг (М-100Ф, он же М-103). Автор снимает с базовых изделий редуктор и ПЦН, однако не в состоянии указать их вес. Не рассыпится ли столь легкий мотор от близкого знакомства с отечественной танковой трансмиссией – не известно. Однако известно, что с ростом массы танков с 400-килограммовым мотором М-5 распрощались, предпочтя ему более чем 550 кг М-17. Танковый вариант М-34 – ГАМ-34 – по отношению к базовому потяжелел на двести с лишним кило.  А в качестве базы для «Метеора» выбрали не более легкие «мерлины» первой серии, а более чем семисот килограммовый двигатель «Мерлин III». Поэтому 450 кг чистое и абсолютно ни на чем не основанное IMHO автора.
2. Габаритные размеры М-100Т неизвестны. Насколько же он «прилично» меньше своих конкурентов желающие могут озаботиться сами. Поскольку о сокращении ширины и высоты Юра 27 ничего не говорил,  берем их от базовых вариантов. Ширина 764 мм. Высота 942 мм. У танковых вариантов мотора М-17 эти параметры составляют – ширина 866(844)мм, высота 1172(1107) мм. У дизелей серии В-2 – ширина 1116(896)мм, высота 1072(902)мм. То есть по ширине М-100Т перед М-17 имеет преимущество порядка 8 см, а по высоте в 17 см. Причем у последней цифры большую часть занимает масленый насос. У В-2 его убрали на борт и неплохо сократили высоту двигателя. А у М-100 масляный насос за пределы картера почти не выпирает. Длина М-100 составляет с фланцевым валом 1724 мм, а со шлицевым валом – 1971 мм. Для использования в танке пригоден лишь второй вариант. Однако длина рабочей части вала порядка 310мм, а для работы в танке достаточно и 200мм – имеем минус 110 мм. Убирая редуктор мы, безусловно, сократим длину двигателя, однако это не затронет опорные подшипники рабочей части вала – итого минус только порядка 100-150 мм. ПЦН тоже сократит длину мотора лишь на 150 мм. Меньше не получится – на хвостовике вала висят приводы навесного оборудования (магнето, насосы). Итого общий минус порядка 360-410 мм.  Получается длина М-100Т – порядка 1610-1560 мм. В общем «прилично» это оказывается порядка всего 74 мм.  Ну а по картеру М-100 короче М-17 всего на порядка 50 мм. Габариты двигателей (длина*ширина*высота в мм): В-2 = 1558*1116(896)*1072(902); М-5 = 1755*691*1073; М-17Л = 1833*844*1107; М-17Т = 1634*866*1172, М-100Т = 1560х764х942. Таким образом, по объему занимаемого места при сравнении с танковым вариантом М-17, мотор М-100Т имеет преимущество порядка 25-30%.
3. Цена мотора. Юрий 27 обоснованно указывает, что за счет снятия ненужных для авиации агрегатов, его мотор будет дешевле базового авиационного варианта. Однако насколько дешевле? На этот вопрос автор категорически отказывается отвечать. А ведь мог бы и ответить. В свое время Юрий создал простейшую и точнейшую формулу расчета в зависимости от массы предмета оценки. И если в отношении РАЗНЫХ агрегатов обоснованность применения этой формулы весьма спорна – её приходится безмерно усложнять, разделяя девайсы на близкие по характеристикам составляющие, то в данном случае мы имеем дела с двумя вариантами ОДНОГО агрегата. Итак. Вес мотора М-100Ф (М-103) 495 кг. Цена на 1940 год 45 тысяч рублей. Вес мотора М-100Т 450 кг. Цена на 1940 год расчётная. Составляем уравнение и получаем цену на 1940 год в сумме 41 тысячи рублей. Для сравнения стоимость М-17Т на указанное время порядка 19 тысяч рублей, а дизеля В-2 порядка 62 тысяч рублей. По соотношению цена/максимальная мощность, стоимость одной лошадиной силы для М-100Т = 102 рубля, для В-2 = 95 рублей, для М-17Т = 40 рублей.
4. Расход топлива для М-100Т автором определен как на 30% меньший, чем у М-17Т. Обоснования нет. Придется как-то извращаться самому. Берем за основу следующее – удельный расход топлива у М-17Т при мощности  500 л.с. 250-290 грамм, у М-17Т-28 при мощности 450 л.с. 223 грамма. Мощность М-100Т равна 400 л.с. при 1650 оборотах. Стало быть, 450 л.с. он мог бы иметь при  1850 оборотах, а 500 л.с. при 2050 оборотах. После этого берем диаграммы характеристик мотора М-100А, расход топлива. При 1850 оборотах получаем 235 грамм, при 2050 оборотах порядка 260 грамм. Однако странная картина получается – в лучшем случае расход сопоставим, в худшем … хуже. Где обещанные 30%? По ходу дела автор, не мудрствуя посчитал, что зависимость расхода топлива есть функция  исключительно от оборотов и имеет линейную картину. То есть если при 2400 оборотах расход 270 грамм, то при 1650 оборотах – 186 грамм. И если это дело сравнить с расходом М-17 на 500 кобылах – то будет нам счастье. Следовательно, в лучшем случае имеем очередное, чистое и абсолютно ни на чем не основанное, IMHO автора. В худшем … Возможны варианты, о которых как-то и думать не хочется.
5. Ну и самое интересное. Мощность танкового двигателя М-100Т от КБ № 24-Ю. Дабы подготовить мотор М-100 к работе на танках конструктор волевым решением снял с него нагнетатель (двухскоростной ПЦН), уменьшил степень сжатия, провел дросселирование и ограничил максимальные обороты цифрой «1650». Правда главный конструктор чистосердечно считает, что изменение степени сжатия у М-100Т происходит каким-то образом «автоматически», а «дросселирование» и ограничение оборотов суть одно и то же. Ну да это внутренние проблемы коллектива КБ. А для начала хотелось бы отметить, что мотор М-100Т по типу относится к длинноходовым конструкциям, у которых отношение диаметра поршня к его ходу меньше единицы (d/h<1). Двигатель такой конструкции отличается плавной характеристикой крутящего момента в широком диапазоне частот вращения коленчатого вала двигателя. Функция зависимости номинальной мощности от оборотов носит линейный характер. Именно она изображена на диаграмме характеристик мотора М-100А под номером «III». Относится она к высоте 3300 метров. Максимальное значение 860 л.с. При этом мы знаем, что на уровне земли при тех же оборотах максимальная номинальная мощность составляет 770 л.с. Соответственно можно построить график зависимости мощности на уровне земли. В двух вариантах. В первом случае (зеленый VIII) просто опускаем характеристику мощности при 2400 оборотах на уровень в 770 л.с. Во втором варианте (тёмно-красный IX) – пересчитываем опорные точки по соотношению максимальных значений (770/860). Второй вариант по ходу дела ближе к истине. В обоих случаях видно – на ограничении оборотов игры с мотором надо и заканчивать. В самом лучшем случае мощность сразу рухнет к отметке в 400 л.с. Однако энтузиасты бодро отвинтили у моторчика ПЦН. Нагнетатель способен увеличить мощность двигателя на 50%.  Простенький и непритязательный одноступенчатый ПЦН в среднем вытягивает эту характеристику на 20%. Хотя если судить по разности между М-100А и М-100Ф, где 30 мм р.ст. добавляют у земли 80 л.с., можно говорить и о большем.   В любом случае характеристика мощности проваливается в глубокую дыру.  В самом лучшем случае после снятия ПЦН максимальная мощность М-100Т (прямая Х) проскочет 400 л.с. уже при 1850 оборотах и замрет на отметке в 320 л.с. при 1650 оборотах. Точно сказать, на сколько еще убьет мощность мотора его дроселировнание, не представляется возможным. Поскольку М-100Т в металле отсутствует. Остается полагаться на аналогию. При 1650 оборотах М-17Т выдавал 500 л.с., а его дросселировнный вариант – 400 л.с. Разница в 20%. В общем можно ожидать дальнейшего падения мощности уже до 256 л.с.  Окончательно убить мечту помогает уменьшение степени сжатия. Какую степень сжатия планировал оставить Юрий 27 – государственная тайна. Я же могу хоть что-то посчитать для отметки в 5,3 (по аналогии с М-17). Мощность снизится ещё на 10% и составит 230 л.с., а обороты при том же положении заслонки не превысят 1400 оборотов. Финиш.  

Если же упереться и довести обороты до 1650, есть реальный шанс раскочегарить сей «прецизионный» мотор аж до 270 л.с.  Вот только на кой оно сдалось?

Источники:

В.Я. Климов. Авиационный мотор М-100. Описние и руководство по обслуживанию.

Н.Г. Калистратов. Авиационный мотор М-100А

http://samlib.ru/l/lancow_m_a/marshal_m-17_b-2_fight.shtml

http://www.airpages.ru/mt/m103_klimov.shtml

http://www.rkka.ru/ihandbook.htm