Дизельный мотор В-2 по праву можно считать выдающимся
достижением отечественного машиностроения. Созданный в предвоенные
годы, он производился во многих вариантах до начала семидесятых,
а суммарный его выпуск превысил четверть миллиона единиц. Дизель
В-2 служил "сердцем" знаменитых Т-34,
КВ и ИС, его модификации
устанавливались на тягачах и кораблях, а также использовались в
промышленных силовых установках. В 1999 г. надежный и выносливый
В-2 отметил свое шестидесятилетие, но остался одним из наиболее
распространенных двигателей своего класса. Однако его путь к успеху
не был легким - история создания и производства дизеля знала конструкторские
победы и неудачи, множество разнообразных проблем в области металлургии
и технологии, трудности налаживания массового выпуска, пришедшегося
на последний предвоенный год...
Работы по созданию перспективного мощного дизельного
мотора на Харьковском паровозостроительном заводе (ХПЗ им. Коминтерна)
начались еще в годы первой пятилетки. Задание на разработку "мощного
автотракторного мотора Дизеля" завод получил весной 1931 г.
от управления "Парвагдиз" (ведавшего производством паровозов,
вагонов и дизелей). Цель заказа была сформулирована вполне определенно:
"создать дизель как новый тип двигателя для танка". Дело
в том, что к этому времени на ХПЗ разворачивалось массовое производство
танков, требовавших мощных и надежных силовых установок, в составе
которых приходилось использовать авиационные бензиновые карбюраторные
двигатели. Но они не обладали требуемой выносливостью и долговечностью,
были малоэкономичны и пожароопасны, слабо отвечали специфике эксплуатации
- частым переменам тяговых усилий и скорости, тряске, ударам, запыленности.
Двигателисты завода констатировали: "Наличие на заводе производства
быстроходных танков БТ и мощных гусеничных тракторов поставило перед
заводом задачу - в соответствии с новейшими тенденциями современной
техники - заменить бензиновые моторы танков и тракторов двигателями
Дизеля".
Выданное заводу задание, помимо сосредоточения
на нем производства и танков и двигателей, имело дополнительные
резоны. На ХПЗ существовали давние традиции дизельного производства,
начавшегося еще в дореволюционный период. Он выпускал судовые и
стационарные "нефтянки" для промышленности, двигатели
для тракторов и располагал собственным конструкторским отделом по
дизелестроению, именовавшимся тогда "тепловым". Однако
строились преимущественно тяжелые и тихоходные моторы, обладавшие
абсолютно неудовлетворительными для новых задач параметрами. Громоздкие
и массивные бескомпрессорные дизели годились для цехов, но никак
не вписывались в компоновку танка. Тракторные моторы также не подходили
ввиду малой мощности, кроме того, небольшой объем их выпуска никак
не отвечал масштабным планам моторизации и механизации Красной Армии.
Работникам конструкторского отдела, в том же 1931
г. переименованного в дизельный, предстояло создать мотор, аналогов
которому в мире не было. Возглавил работы талантливый и энергичный
32-летний руководитель - Константин Федорович Челпан. Молодой конструктор
был энтузиастом дизельного дела с семилетним опытом работы в этой
области. Он прошел стажировку в лабораториях и на заводах Германии,
Швейцарии и Англии. Конструкторской проработкой дизеля занимался
его сокурсник по институту Яков Ефимович Вихман, назначенный начальником
бюро практически одновременно с выдачей технического задания. Поступив
в Харьковский технологический институт в 1916 г, из-за революции
он закончил его только в 1924 г. и прошел все ступени: конструктор,
старший конструктор, завподотделом и, наконец, начальник КБ.
В задании на разработку будущего дизеля устанавливалась
мощность 300 л.с. при частоте вращения коленвала 1600 об/мин. Для
него была выбрана V-образная 12-цилиндровая схема. Охлаждение -
принудительное водяное, пуск - воздушный с электростартером. Предполагалось
использовать топливную аппаратуру известной германской фирмы "Бош"
с переходом в дальнейшем на отечественную. Мотор существенно отличался
от предыдущих разработок, для которых была характерна простая рядная
схема и рабочая частота вращения, не превышавшая 250 об/мин. Эти
соображения навели на мысль об использовании авиационного двигателя
жидкостного охлаждения- легкого, мощного и высокооборотного - в
качестве прототипа танкового дизеля.
История будущего В-2 имела и другие корни: в годы
первой пятилетки в Харькове существовала лаборатория двигателей
внутреннего сгорания, в июле 1931 г. получившая задание, как и ЦИАМ,
на эскизный проект мощного авиационного дизеля. Небольшая лаборатория,
насчитывавшая всего 45 сотрудников и шесть станков, выросла в Украинский
научно-исследовательский авиадизельный институт (УНИАДИ), который
возглавил Я.М. Майер, прежде заведовавший "подотделом тепловых
двигателей" ХПЗ. В январе 1932 г. институт разработал эскизный
проект 12-цилиндрового V-образного авиадизеля АД-1 со следующими
параметрами: мощность 500 л.с. при частоте вращения 1600 об/мин,
расчетный удельный расход топлива 185...195 г/л.с.Зч. Для оценки
принятых решений там разработали, построили и испытали несколько
вариантов двухцилиндровых отсеков двигателя. >
На 1 января 1934 г. коллектив УНИАДИ составлял
399 человек. Конструкторским отделом руководил Г.И. Аптекман, экспериментальным
отделом - Ю.Б. Моргулис. В конце года был изготовлен первый рабочий
образец авиадизеля АД-1. К началу июня 1935 г. этот мотор наработал
19 ч и показал мощность 427 л.с. при 1200...1300 об/мин, что соответствовало
расчетам. Работы пришлось свернуть после изготовления трех экземпляров
АД-1, когда стало очевидно, что задача создания авиадизеля большой
мощности решена более опытным ЦИАМом, который начал летные испытания
мотора АН-1 ("авиационный нефтяной"). В 1937 г. УНИАДИ
был преобразован в отдел ХПЗ.
Практические работы на ХПЗ начались с создания
экспериментального двухцилиндрового четырехтактного быстроходного
дизеля БД-14. Испытанный осенью 1932 г, он показал мощность 70 л.с.
при частоте вращения коленвала 1700 об/мин и удельной массе 2 кг/л.с.
По этому параметру двигатель заметно превзошел прежние конструкции
(у Д-40, наиболее удачного серийного судового дизеля того времени,
соответствующее значение составляло 55 кг/л.с.!). Мотор получился
откровенно "сырым", испытания его не удалось довести до
конца, но первый опыт позволил сделать весьма важные выводы. Стало
очевидно, что для быстроходного дизеля с напряженным режимом работы
исключительное значение приобретают высокое качество материалов,
достаточно прочных, жаро- и износостойких, а также большая точность
изготовления распределительной и топливной аппаратуры.
В дальнейшем работы ХПЗ по дизельной тематике разделились
на два направления. Первое связывалось с созданием четырехцилиндрового
тракторного дизеля ТД-16 мощностью 130 л.с, конструкция которого
базировалась на предыдущих образцах бензиновых и керосиновых моторов.
Второе направление было нацелено на разработку танкового варианта
БД-2 (второго варианта быстроходного дизеля), в основу проекта которого
легли преимущественно "авиационные" решения. Руководство
наркомата пошло на "разгрузку" завода от других заданий,
создавая дизелистам все условия для плодотворной работы. Заказы
на дизели народнохозяйственного назначения, находившиеся в разработке
и производстве (включая и перспективный Д-40), были переданы другим
предприятиям. От конструкторов, технологов и производственников
ХПЗ потребовали как можно скорее дать армии мощный и надежный танковый
мотор.
Основными конструктивными особенностями дизеля
БД-2 были:
- картер из алюминиевого сплава с разъемом по линии коленчатого
вала;
- общий на шесть цилиндров алюминиевый блок со стальными "мокрыми"
гильзами и общая алюминиевая головка, которая притягивалась вместе
с блоком к верхнему картеру силовыми шпильками;
- верхнеклапанный механизм газораспределения с одиночными впускным
и выпускным клапанами;
- коленчатый вал с овальными щеками и центральными шатунами.
Коленчатый вал из легированной стали опирался на
подшипники скольжения, нижний картер из алюминия служил поддоном
для масла и не являлся несущим. Два шестисекционных топливных насоса
немецкой фирмы "Бош" размещались в развале цилиндров и
соединялись трубопроводами с закрытыми бошевскими форсунками. Поршни
изготавливались из алюминия. Уплотнение газового стыка между головкой
и фланцами гильз цилиндров осуществлялось медными прокладками. Коленчатый
вал, шатуны, клапаны и шестерни - кованые. Алюминиевые корпусные
детали - литые, с минимально необходимой механической обработкой.
Расчетные параметры БД-2 превышали требуемые: номинальная
мощность 400...420 л.с. при частоте вращения 1700 об/мин, удельный
вес около 1,5 кг/л.с, удельный расход топлива 180...194 г/л.с.Зч.
Для сравнения следует привести аналогичные сведения о наиболее известных
в то время дизельных моторах: "Клерже" при агрегатной
мощности 400 л.с. имел удельный вес 0,85 кг/л.с, "Паккард"
при 225 л.с. имел 1,05 кг/л.с, "Даймлер-Бенц" при 750
л.с. имел 1,3 кг/л.с.; "Юнкерс" при 710 л.с. имел 1,3
кг/л.с, а "МАН" при 480 л.с. - 1,7 кг/л.с.
Несомненным достижением, выделенным в отчете дизельного
отдела, было то, что "за исключением... нефтяных насосов заграничной
фирмы "Бош" и игольчатых форсунок этой же фирмы, вся машина
построена целиком из советских материалов". В цехах ХПЗ изготовили
все специальные материалы - качественные бронзы, а также сплавы
алюминия повышенной прочности. Подводя итоги работы, дизелисты констатировали:
"Вообще из легких типов сверхлегких дизелей, запроектированных
советскими и заграничными конструкторскими бюро, работоспособными
оказались немногие, а из работоспособных - БД-2 является одним из
лучших по показателям".
28 апреля 1933 г. на испытательном стенде ХПЗ был
запущен первый опытный образец БД-2. Испытания длились полгода,
выявив множество дефектов - как конструктивных, так и производственных.
Головка блока цилиндров с двумя клапанами не обеспечивала нормального
рабочего процесса и заданной мощности. Оказались недостаточно жесткими
картер и коленвал. Картер давал трещины, в его соединениях появлялись
течи масла, разрушались подшипники коленвала. Трещины появлялись
также в опорах кулачкового вала, а в соединении головок блоков с
гильзами цилиндров пробивались газы. Недостаточной оказалась жесткость
самих цилиндров: их "вело", что сказывалось на качестве
смазки поршневой группы; разрушались и поршневые кольца. Дизель
работал неустойчиво, сильно вибрировал и потому нуждался в серьезной
переделке конструкции.
Тем не менее, сразу после переборки опытный БД-2
установили на танк БТ-5 вместо авиамотора М-5. В ноябре 1933 г.
начались пробные пробеги первого советского танка с дизель-мотором.
Они проводились на заводском дворе: "сырой" двигатель
не позволял вывезти машину на полигон, и каждый пробег оканчивался
возвращением в заводской цех. Дизель в танке работал устойчиво,
но сильно дымил и вибрировал по причине неуравновешенности, что
вызывало у танкистов, помимо неприятных ощущений, трудности с управлением.
По результатам стендовых испытаний и обкатки начали разработку улучшенной
конструкции, которая должна была пойти в серию в качестве установочной.
Для повышения коэффициента наполнения цилиндров и достижения заданной
мощности перешли на четырехклапанную систему, установив по два впускных
и выпускных клапана на каждом цилиндре. Всего с апреля 1933 г. по
октябрь 1934 г. в конструкцию дизеля внесли 1150 изменений.
На этом этапе к работе над БД-2 подключился молодой
конструктор Иван Яковлевич Трашутин (будущий главный конструктор
Кировского завода). Он вернулся из учебной командировки в США, куда
был направлен для освоения "современных методов расчета узлов
и деталей ДВС". За время пребывания в Массачусетском технологическом
институте он защитил диссертацию, получив ученую степень магистра.
С его участием к концу 1934 г. были изготовлены пять дизелей первой
серии. Один из них смонтировали на тяжелом артиллерийском тягаче
"Ворошиловец", два - на военных катерах ПК-1 и еще два
- на танках БТ-5. Последние были показаны на военном параде 7 ноября
1934 г. в Москве. Состоялось правительственное решение: параллельно
с доводкой начать подготовку этих машин к серийному выпуску, для
чего на ХПЗ развернуть строительство новых цехов.
26 сентября 1935 г. постановлением ЦИК СССР "за
создание мощных современных конструкций машин" ХПЗ был награжден
орденом Ленина. Вместе с другими работниками орденами, в том числе
и боевыми, наградили многих дизелестроителей, включая К.Ф. Челпана,
Я.Е. Вихмана, мастеров, технологов и рабочих.
Помимо основного задания в 1932-34 гг. КБ дизельного
отдела вело работы и над другими моделями быстроходного дизеля:
тракторным 4-цилиндровым ТД-16 и 18-цилиндровым трехрядным 18БД-3
для тяжелых танков. Сам БД-2 рассматривался как базовый в семействе
двигателей, предназначенных для широкого использования в различных
транспортных средствах, в том числе и на самолетах. Так, в мае 1935
г. группа под руководством Г.И. Аптекмана приступила к проработке
БД-2А -авиационного варианта дизеля. Его проектная мощность составляла
600 л.с. при 1850 об/мин. В этом варианте двигателя применялся наддув,
который обеспечивал требуемую высотность силовой установки (нагнетатели
для первых образцов взяли от авиадвигателей АМ-34РН).
К концу декабря собрали два первых экземпляра БД-2А
- один для доводочных испытаний, другой - для установки на самолет-разведчик
Р-5. 14 января 1936 г. дизель был опробован на самолете, состоялась
также первая скоростная рулежка с подлетом. На другой день самолет
поднялся в воздух и выполнил облет аэродрома, набрав высоту 400
м.
В июле начались летные испытания Р-5 с БД-2А, продолжавшиеся
полгода. Затем состоялся перелет из Харькова в Москву, где были
выполнены демонстрационные полеты перед руководством наркоматов,
и обратный перелет в Харьков. На земле и в воздухе дизель наработал
61,5 ч.
БД-2А отличался от танкового варианта конструкцией
целого ряда узлов и деталей, в первую очередь - кривошипно-шатунным
узлом и передачей к механизму газораспределения, обладавшими меньшей
массой. Для увеличения надежности впервые на заводе использовали
полировку ответственных деталей, в том числе коленвала и шатунов,
повышавшую усталостную прочность. И все же дизель БД-2А не нашел
применения в авиации. Причиной явилось появление более удачного
мотора АН-1 конструкции ЦИАМа, да и преимуществ в мощности перед
обычным авиамотором АМ-34 дизель БД-2А не имел. В то же время неполадки
и дефекты основного варианта БД-2 заставили сконцентрировать на
нем все силы. При доводке и освоении серийного выпуска танкового
дизеля использовались и решения, отработанные на его авиационном
собрате.
В 1936 г. в сотрудничестве с ЦИАМом в КБ приступили
к разработке собственной конструкции 12-плунжерного топливного насоса,
который должен был заменить дорогостоящий агрегат немецкого производства,
приобретавшийся обходным путем через нейтральные скандинавские страны.
Основой послужила отработанная германская конструкция - два спаренных
насоса высокого давления с муфтой опережения впрыска. По результатам
испытаний насос пришлось доработать. В частности, диаметр плунжера
насоса увеличили до 10 мм, изменили число и расположение сопел форсунок,
откорректировали и закон подачи топлива.
Всего за 1935-1936 гг. были построены 11 дизелей
БД-2 первой серии. Из-за несовершенного оборудования дизельного
цеха, впервые столкнувшегося с новыми материалами, технологиями
и гораздо более высокими требованиями к точности изготовления, сразу
не удалось обеспечить должную стабильность качества и заданный моторесурс.
В итоге в 1936 г. дизель БД-2 не был представлен на 100-часовые
госиспытания, как это планировалось.
Медленная доводка дизеля и отставание от установленных
сроков беспокоили военных. Помимо поломок ряда деталей, не удавалось
устранить вибрации и дымный выхлоп, демаскировавший машину. По приказу
начальника вооружения и технического снабжения РККА Н.А. Халепского,
курировавшего работы, на завод были командированы военные ученые
- профессор Ю.А. Степанов из Военной академии механизации и моторизации
и доктор технических наук М.А. Хайлов. Они внесли определенный вклад
в совершенствование БД-2, сосредоточив основное внимание на повышении
его эксплуатационных характеристик.
По результатам испытаний первой партии дизелей
КБ выпустило техническую документацию на вторую серию БД-2, для
производства которой уже сооружались новые цеха. Двигатель "обязан
был получиться" - именно так стоял вопрос. После изменения
конструкции камеры сгорания удалось снизить дымность и повысить
мощность, одновременно уменьшив удельный расход топлива до 160...165
г/л.с.Зч. Повышая технологичность, предусмотрели переход на штамповку
вместо ковки заготовок коленвалов, шатунов и поршней. Но как всегда,
на смену конструктивным проблемам пришли производственные: продолжали
вручную пришабриваться вкладыши, напильниками подгоняли профиль
кулачков распредвала и шеек коленвала и т.п. Недостаток опыта и
ручная подгонка все еще не обеспечивали требуемой точности изготовления
и сборки. Кондиционных деталей не хватало.
Очередные стендовые испытания, проведенные в январе-марте
1937 г, снова выявили дефекты. Для решения проблем вопрос вынесли
на заседание Совета труда и обороны, где в октябре 1937 г. директор
ХПЗ И.П. Бондаренко и военпред М.Н. Федоров отчитывались о ходе
работ. Реакция последовала незамедлительно - завод тут же получил
пополнение высококвалифицированными инженерами и рабочими, а дизельный
отдел завода был преобразован в мощное производственное подразделение
- отдел 400. Кроме того, заводу выделялись крупные ассигнования
на строительство и оснащение производства, в том числе на закупку
за границей станков и оборудования. С середины 1937 г. дизель БД-2
получил наименование В-2. Под этим обозначением началось развертывание
массового производства, которое уже на первом этапе должно было
давать ежегодно по 10 000 моторов, но на этот уровень удалось выйти
только в ходе Великой Отечественной войны.
В том же 1937 г. ХПЗ в числе многих предприятий
и организаций захлестнула волна борьбы с "врагами народа".
Началось истребление высококвалифицированных кадров руководителей,
специалистов, мастеров, рабочих. Прологом этому послужило письмо
военпреда П. Соколова наркому К.Е. Ворошилову "о подавляющем
большинстве "бывших людей" в руководстве танкового отдела
завода". Кампанию тут же поддержало партийное руководство завода,
возглавлявшееся А. Епишевым. "Вредителям" был предъявлен
полный набор обвинений: К.Ф. Челпан уличался "в срыве правительственного
задания по производству дизель-моторов" и "умышленной
организации дефектов дизелей", Г.И. Аптекмана арестовали, припомнив
случавшиеся в ходе испытаний поломки, послужившие подтверждением
его "вредительской" деятельности. Вместе со всеми были
арестованы главный инженер ХПЗ Ф.И. Лящ, "приводивший станки
в негодное состояние", главный металлург А.М. Метанцев и многие
другие, "завербованные" директором ХПЗ И.П. Бондаренко,
перечень обвинений к которому включал едва ли не все мыслимые и
немыслимые злодейства - от "притупления бдительности"
до "организации взрыва на заводе"...
Статья Виктора Березкина. "На пути к В-2". Предоставлена
сайтом Panzer March!
|