Esperimenti ed evoluzione
Nel mondo della costruzione di serbatoi, l'uso di motori diesel ad alta velocità per i serbatoi è diventato il gold standard solo alla fine degli anni '50. I paesi della NATO si resero conto che era tempo di sbarazzarsi delle centrali elettriche a benzina molto più tardi dell'Unione Sovietica, ma lo raggiunsero rapidamente. La costruzione di motori per carri armati domestici nel dopoguerra si basava sul comprovato concetto V-2, che era passato attraverso tubi di fuoco, acqua e rame nel decennio precedente.
Durante la Grande Guerra Patriottica, il ruolo principale nella modernizzazione del B-2 fu svolto dall'ufficio di progettazione seriale n. 75 a Chelyabinsk. A "Tankograd" durante gli anni della guerra si formò un enorme complesso di costruzione di motori, messo a punto esclusivamente per la produzione di motori diesel della serie V-2. Ciò ha permesso da un lato di risparmiare seriamente sulla produzione su larga scala di motori, dall'altro ha creato difficoltà nella riprofilazione del sito. Nel libro "Tank Engines (From the History of Tank Building)" E. A. Zubov a questo proposito fornisce anche calcoli sui costi del lavoro di sviluppo di piccoli produttori stranieri e giganti industriali. In media, una piccola azienda ottiene un rendimento su ogni dollaro investito 24 volte di più rispetto, ad esempio, al gigante Ford o alla General Motors. In Unione Sovietica c'era una stragrande maggioranza di grandi impianti di costruzione di motori, che portava a un certo conservatorismo negli sviluppi innovativi.
Una delle prime modifiche di un motore diesel a serbatoio a Chelyabinsk è stata la modernizzazione del V-2K, progettato per carri armati pesanti. La coppia del motore diesel è stata aumentata, la potenza è stata aumentata a 650 litri. con., mentre i giri massimi del motore diesel non si toccavano - il meccanismo a manovella di carichi maggiori non poteva resistere. Ciò è stato ottenuto regolando nuovamente la pompa del carburante ad alta pressione e aumentando l'alimentazione di carburante per ciclo. Poi c'era il V-2IS, che è riuscito a ridurre l'altezza di 200 mm e ad apportare una serie di piccoli miglioramenti. Uno dei vantaggi indiscutibili del serbatoio IS dotato di un tale motore diesel era l'autonomia di 220 chilometri con un solo rifornimento, mentre il T-VI Tiger poteva coprire solo 120 chilometri con il serbatoio. Tuttavia, un tale aumento di potenza non ha permesso di aumentare le risorse del motore: fino alla fine degli anni '40 non ha superato le 300 ore di moto. Già durante la guerra, divenne chiaro che un ulteriore aumento della potenza del B-2 con un ulteriore aumento delle risorse del motore era possibile solo con l'aiuto della pressurizzazione. Uno dei primi fu il V-12 con un compressore centrifugo azionato da AM-38F, che consentiva al motore di sviluppare 750 CV. insieme a. e forniva una coppia di 3000 Nm. Nel novembre-dicembre 1943, il motore superò con successo i test di 100 ore, ma dopo soli sei mesi non riuscì più a ripeterli. All'inizio del 1944, il B-2 per carri armati pesanti, fu deciso di passare subito a un nuovo B-11 per 700 CV. pp., e nel luglio dello stesso anno lo stabilimento di Kirov avrebbe dovuto produrre 75 motori al mese. Di conseguenza, i primi motori seriali apparvero solo alla fine di aprile 1945 e furono installati sull'IS-3, che non ebbe il tempo di combattere. Nel 1947, i primi V-12 di serie per l'IS-4 apparvero a ChTZ, che furono prodotti in varie modifiche fino ai primi anni '60. I motori della serie "pesante" sono stati installati sul T-10, sul T-10M e su un paio di prototipi.
Lo stabilimento di Sverdlovsk n. 76 (impianto di turbine), anch'esso impegnato nella produzione di motori per carri armati, nell'autunno del 1944 fu in grado di creare la propria versione di una profonda modernizzazione del leggendario motore diesel, chiamato B-14. Era un motore da 700 cavalli con un diametro del cilindro ampliato a 160 mm, che aumentava la cilindrata a 44,3 litri. Le prove al banco sono state eseguite anche sul B-14M sovralimentato (il volume di lavoro è stato aumentato a 44,3 litri), con una capacità di 800 litri. insieme a. Una novità tanto attesa è apparsa su entrambi i motori: la camicia del blocco cilindri è stata ora fusa contemporaneamente alle teste, eliminando il famigerato problema del giunto del gas. Questo è stato il merito diretto del designer Timofey Chupakhin, che aveva covato un'idea simile dalla fine degli anni '30. Inoltre, sul B-14 è apparso un nuovo basamento più rigido, che è diventato una struttura di supporto: ciò ha aumentato l'affidabilità dei cuscinetti dell'albero motore e del gruppo pistone.
Sovralimentato e non sovralimentato
Degno di nota è il lavoro di sviluppo svolto presso il campo di addestramento GBTU delle forze armate dell'URSS, il cui scopo era aumentare la potenza del B-2 senza pressurizzazione. Quindi è stato ancora una volta confermato che la posizione dei filtri dell'aria nel vano motore del serbatoio influisce direttamente sul riempimento dei cilindri diesel con aria. Si è scoperto che i motori T-34 e IS-2 hanno praticamente "inghiottito" l'aria riscaldata dal loro stesso calore (fino a 60 gradi), che, insieme ai filtri intasati, ha ridotto la potenza del 10% in una volta. La fisica del processo è molto semplice: l'aria fredda è più densa, quindi, in un ciclo di lavoro, il motore la aspira di più e il carburante brucia più completamente nei cilindri. Con l'aria calda, la situazione è l'opposto.
In generale, sulla base dei risultati del lavoro nella discarica GBTU, si è concluso che senza una riduzione critica della risorsa del motore, la sua potenza può essere aumentata solo a 600 CV. insieme a. Inoltre solo con una turbina. Nella versione aspirata, la base V-2 viene accelerata utilizzando tutta una serie di misure - riducendo la resistenza dell'aria all'ingresso, installando un collettore di aspirazione anulare per il riempimento uniforme dei cilindri di entrambe le metà del motore (questo è stato spiato dal Serbatoio diesel tedesco Mercedes-Benz 507) e lo sviluppo di una nuova pompa di iniezione. Quest'ultimo era anche previsto per essere preso in prestito da Bosch, le cui pompe erano montate sui motori diesel Mercedes-Benz 503A. È stato inoltre raccomandato di ridurre la tolleranza di regolazione delle pompe di iniezione seriale in termini di quantità di alimentazione del carburante dal 6% al 3%. Questo lavoro faceva parte di un grande progetto per l'ammodernamento del B-2 presso il sito dello stabilimento di trattori di Chelyabinsk, la cui direzione non ha voluto affatto apportare modifiche drastiche al ciclo produttivo.
Come sapete, è possibile aumentare la potenza del motore aumentando il volume di lavoro (aggiungere cilindri o semplicemente aumentarne le dimensioni) e questo, a sua volta, ha richiesto seri cambiamenti nel design. Pertanto, il turbocompressore è diventato la principale tendenza del dopoguerra nella modernizzazione del B-2.
Gli ingegneri hanno sottolineato che l'introduzione di una tale soluzione aumenterebbe la capacità del litro del 50-100% in una volta, mentre il compressore centrifugo sembrava essere il più ottimale, fornendo indicatori economici più elevati. Abbiamo dovuto sopportare il fatto che tutto ciò avrebbe inevitabilmente causato un aumento dei carichi meccanici e termici sul motore.
Il compito successivo per i costruttori di motori è stato quello di aumentare il tempo di funzionamento della garanzia del motore a 500-600 ore. Inoltre, per implementare il movimento del serbatoio in condizioni subacquee, era necessario garantire l'affidabilità del funzionamento dei motori con maggiori resistenze all'ingresso e all'uscita.
Diversi produttori dell'Unione Sovietica hanno preso parte a una sorta di competizione per la modifica di maggior successo del B-2. Oltre al suddetto capo SKB # 75 di Chelyabinsk, l'impianto # 77 "Transmash" a Barnaul era impegnato nel loro programma.
Il diesel V-16, creato da ingegneri siberiani, sviluppava 600 CV senza turbocompressore. insieme a. e si distingueva per l'assenza di una pompa del carburante ad alta pressione nel senso comune. È sempre stata un'unità problematica V-2 e a Barnaul si è deciso di sostituirla con iniettori individuali per ogni cilindro - per molti versi una soluzione rivoluzionaria che si è diffusa molto più tardi. Gli ingegneri di Barnaul hanno sviluppato il tema B-16 in un'intera famiglia: c'era una versione da 700 cavalli per carri pesanti e un B-16NF sovralimentato da 800 cavalli. Hanno persino sviluppato una coppia di due motori diesel, da cui sono stati rimossi 1200 CV presso lo stand. insieme a. Ma tutto il lavoro sui progetti è stato ridotto o a causa della chiusura dello sviluppo dei serbatoi sperimentali per i quali erano stati costruiti, o a causa del generale raffreddamento dello stato verso il tema del serbatoio.
All'inizio degli anni '50, la leadership aveva l'impressione che tutti i problemi militari potessero essere risolti con i missili, mentre il resto dell'armamento aveva un ruolo subordinato. Il ravvedimento arrivò da qualche parte nel 1954, quando i paesi della NATO iniziarono, se non a superare il programma di costruzione di carri armati dell'URSS, almeno a ridurre il divario. Il Chelyabinsk multifuel V-27, equipaggiato con un turbocompressore TKR-11F e sviluppando una capacità di 700 CV, è diventato un vero simbolo della rinascita. insieme a. In futuro, il design si è evoluto nei famosi B-46-6 e B-84, che sono diventati le vere corone del concetto B-2.
Il prossimo produttore, incluso nella corsa per il miglioramento del dopoguerra del B-2, fu il già citato Ural Turbomotor Plant, che sviluppò una versione del motore con la lettera "M". È stato un profondo ripensamento del concetto diesel, la maggior parte dei quali completamente nuovi. Il V-2M ha ricevuto due turbocompressori TKR-14, che in futuro avrebbero dovuto essere dotati di unità di raffreddamento dell'aria di sovralimentazione: una soluzione rivoluzionaria in quel momento. Ora tali unità (intercooler) possono essere trovate nei motori dei trattori principali. Oltre al turbocompressore, il motore ha ricevuto una nuova pompa di iniezione, sistemi di raffreddamento e lubrificazione migliorati e molte unità rinforzate rispetto all'antenato. Nel 1968 il motore era pronto, ma le difficoltà con il suo lancio in produzione, così come le sue grandi dimensioni, non contribuirono alla sua adozione. Ma molte delle soluzioni dei progettisti di Sverdlovsk sono state utilizzate nelle prossime generazioni di motori diesel per serbatoi.
Tedeschi, carri armati e diesel
La dieselizzazione dei veicoli medi e pesanti negli anni '40 in Unione Sovietica è stato un evento unico nella storia industriale mondiale. Nessuno al mondo, tranne il Giappone, ha usato così massicciamente motori diesel su veicoli blindati. Per fare un confronto: l'americano "Sherman" delle sue tredici modifiche aveva solo un M4A2 con un doppio motore diesel. Perché, ad esempio, in Germania durante la guerra non è venuta l'idea di installare un motore diesel in un serbatoio? Esistono molte versioni, a partire da una carenza di alluminio e acciai legati e finendo con l'incompetenza degli ingegneri tedeschi nel campo della creazione di motori diesel pesanti da terra. Interessante a questo proposito è l'opinione del tenente tecnico senior S. B. Chistozvonov, che ha dichiarato sulle pagine del Bollettino dell'industria dei carri armati per il 1944 (n. 2-3).
Nell'articolo "German Tank Engines" l'autore analizza in modo sufficientemente dettagliato i motori del nemico esistenti in quel momento e alla fine analizza le ragioni del rifiuto dei tedeschi dai motori diesel dei carri armati. Chistozvonov sottolinea giustamente che nella Germania nazista anche prima della guerra c'erano i motori diesel Junkers e Daimler-Benz, che, dopo una piccola modifica, avrebbero potuto essere installati in veicoli blindati. Tuttavia, gli ingegneri tedeschi lo consideravano poco pratico. Come mai? Infatti, tra i vantaggi di un motore diesel, l'autore nota solo un consumo di carburante relativamente basso (20-30% inferiore a quello di un analogo del carburatore) e un basso costo del carburante. Il tenente Chistozvonov suggerisce nell'articolo che i tedeschi non sono stati coinvolti con un motore diesel, poiché un motore a benzina è più economico, più semplice, più compatto, più affidabile quando fa freddo, non richiede acciai legati scarsi e manodopera altamente qualificata degli assemblatori.
Allo stesso tempo, la vita di un carro armato sul campo di battaglia è così breve da eliminare tutti i vantaggi di un motore diesel (leggi: B-2). L'autore ritiene che le idee sulla sicurezza antincendio dei motori con accensione a compressione siano inverosimili: il colpo di un proiettile nel serbatoio, nel vano motore o una semplice bomba Molotov è garantito per provocare un incendio nell'MTO di un serbatoio con un motore diesel. In questo caso, il serbatoio del gasolio non aveva alcun vantaggio rispetto al serbatoio della benzina. Anche il bilancio specifico del carburante della Germania ha avuto un ruolo nella scelta del tipo di centrale elettrica per i serbatoi. Nel bilancio tedesco prevalevano le benzine sintetiche, le miscele di benzene e alcol, non adatte come carburante per motori diesel. In generale, l'articolo per il 1944 si è rivelato molto audace.
Alla fine dell'articolo c'è un'interessante osservazione della redazione del Tank Industry Bulletin:
"Gli argomenti che giustificano il rifiuto dei tedeschi di utilizzare motori diesel sui loro serbatoi sono l'assunzione dell'autore stesso".
