Танковый дизель на мирной службе
Начало истории тракторостроения и двигателестроения на Челябинском тракторном заводе было положено в 1933 году, когда с заводского конвейера начали сходить тракторы С-60 с лигроиновыми низкооборотными двигателями мощностью 72 лошадиные силы. Затем здесь был сконструирован и освоен четырехцилиндровый дизельный двигатель М-17 с предкамерным смесеобразованием – пусковой четырехтактный, работающий на соляровом масле. Однако основной импульс развитию двигателестроения на ЧТЗ дала эвакуация сюда в 1941 году Харьковского дизель-моторного завода № 75, выпускавшего двигатель В-2, и конструкторского бюро по танковому моторостроению СКБ-75 во главе с Иваном Яковлевичем Трашутиным. Существовавшее до этого моторное подразделение – управление главного конструктора ЧТЗ влилось в СКБ-75, и на заводе был налажен массовый выпуск двигателей типа В-2, которыми оснащались танки и самоходные артиллерийские установки.
Начало истории тракторостроения и двигателестроения на Челябинском тракторном заводе было положено в 1933 году, когда с заводского конвейера начали сходить тракторы С-60 с лигроиновыми низкооборотными двигателями мощностью 72 лошадиные силы. Затем здесь был сконструирован и освоен четырехцилиндровый дизельный двигатель М-17 с предкамерным смесеобразованием – пусковой четырехтактный, работающий на соляровом масле. Однако основной импульс развитию двигателестроения на ЧТЗ дала эвакуация сюда в 1941 году Харьковского дизель-моторного завода № 75, выпускавшего двигатель В-2, и конструкторского бюро по танковому моторостроению СКБ-75 во главе с Иваном Яковлевичем Трашутиным. Существовавшее до этого моторное подразделение – управление главного конструктора ЧТЗ влилось в СКБ-75, и на заводе был налажен массовый выпуск двигателей типа В-2, которыми оснащались танки и самоходные артиллерийские установки.
Сегодня Челябинский тракторный завод – ведущее предприятие научно-производственной корпорации «Уралвагонзавод» по дизелестроению. Здесь разрабатывают и поставляют моторную продукцию не только предприятиям интегрированной структуры УВЗ, но и другим партнерам.
История создания дизеля В-2
Особая страница в трудовой биографии ГСКБ «Трансдизель» и моторного завода ЧТЗ – совершенствование конструкции, технических показателей и организация производства танкового дизеля В-2, явившегося основой большинства отечественных гусеничных машин. Свою историю танковый дизель ведет с Харьковского паровозостроительного завода (ХПЗ). Специалисты ХПЗ уже имели опыт разработки стационарных, судовых дизелей, тракторных двигателей, доработки авиационных бензиновых двигателей для танков БТ.
Константин Федорович Челпан, с 1924 года работавший в тепловом отделе ХПЗ, а в 1931-м ставший первым главным конструктором по дизелестроению, и его заместитель – начальник дизельного конструкторского бюро Яков Ефимович Вихман заложили основные принципиальные решения по рабочему процессу и конструкции самого двигателя. Работы проводились в тесном сотрудничестве с Центральным институтом авиационного моторостроения (ЦИАМ), имеющим мощную исследовательскую базу, а также с Украинским научно-исследовательским авиадизельным институтом (УНИАДИ).
В результате напряженных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в апреле 1933 года был опробован первый опытный образец мощного дизельного двигателя БД-2, а в ноябре того же года он испытан на танке БТ-5. Разумеется, прошло еще немало времени до его становления как надежного танкового двигателя. В конструкцию БД-2 было внесено более 1000 изменений, но результаты первых испытаний показали правильность выбранного направления.
В 1936–1937 годах на заводе работала комиссия под руководством профессора Юрия Александровича Степанова из Военной академии механизации и моторизации (ВАММ), которая дала ряд важных рекомендаций по улучшению конструкции, технологии и методики испытания дизеля.
В 1934 году в доводку мотора активно включился Иван Трашутин, вернувшийся на завод после стажировки в США, где получил степень магистра технических наук в Массачусетском технологическом институте. После того как в 1938-м по ложному обвинению во вредительстве был расстрелян Константин Челпан, он стал начальником КБ – заместителем главного конструктора.
Одновременно с доводкой конструкции дизеля в 1934 году на ХПЗ началось строительство специализированных корпусов и цехов для его производства, где в августе 1938-го был собран первый двигатель В-2, а с 1 сентября 1939-го началось его серийное производство.
Большую роль в создании танкового дизеля и мощностей для его производства сыграл директор ХПЗ с 1933 по 1938 год Иван Петрович Бондаренко. Он обеспечил решение важнейших задач, позволивших организовать высокотехнологичное производство, лично участвовал в формировании конструкторского коллектива и создании дизеля. Но несмотря на усилия, не все шло гладко. Было много ошибок и недостатков, в которых и обвинили Бондаренко. Его арестовали как «пособника врагов народа» и в 1938-м расстреляли.
В 1937 году на должность начальника отдела № 400 (дизельный) назначается работавший до этого ведущим инженером ЦИАМа Тимофей Петрович Чупахин, а на должность зам. главного инженера – Михаил Петрович Поддубный. Они занимались вплотную улучшением показателей рабочего процесса дизеля, экономичности, устранением дымности, течей масла, прежде всего совершенствованием технологии изготовления, используя большой опыт по авиационным дизелям в ЦИАМ. После ареста Челпана в 1938-м Чупахин был назначен главным конструктором.
Для усиления опытно-исследовательской базы завода в сентябре 1937 года в состав ХПЗ был включен УНИАДИ с лабораториями, оборудованием и сотрудниками с целью объединения усилий при доводке В-2. В результате на заводе была создана хорошо оснащенная лабораторная база, подготовлены квалифицированные кадры исследователей, испытателей, производственников, способные решать сложные технические задачи. Коллектив УНИАДИ получил обозначение НИИ-466 (затем НИИ-1600) и подчинялся главному конструктору по дизелестроению.
После всесторонних испытаний на танке БТ-7М в 1939 году решением Комитета обороны дизель был принят на вооружение. В январе 1939-го вновь построенные и некоторые существовавшие цехи были выделены из состава ХПЗ в самостоятельный государственный союзный завод № 75, который освоил дизельные двигатели В-2-34 для танка Т-34 и В-2К для тяжелого танка КВ.
Директором завода № 75 был назначен Дмитрий Ермолаевич Кочетков, главным конструктором – Тимофей Петрович Чупахин, удостоенный в марте 1941 года Сталинской премии. Его заместителями – начальниками СКБ были Вихман и Трашутин.
В августе 1941 года был достигнут проектный выпуск: 25–30 моторов в сутки. В сентябре 1941-го дизельный завод был награжден орденом Ленина, этой же высокой наградой отмечены директор завода Кочетков и начальник СКБ Трашутин, Чупахин стал кавалером ордена Красной Звезды.
В соответствии с Приказом НКТП № 2сс от 13.09.1941 года на основании Постановления ГКО № 666сс от 12.09.1941 года на ЧТЗ был эвакуирован завод № 75. В октябре приказом по Челябинскому Кировскому заводу, в который был переименован ЧТЗ, организован моторный отдел № 2, главным конструктором которого назначен Трашутин, а его заместителем-начальником СКБ – Вихман. Начальником дизельного отдела стал заместитель главного инженера ЧКЗ Яков Израилевич Невяжский, начальником дизельного производства – Моисей Наумович Найш.
Производство дизелей В-2 было развернуто в цехах тракторных двигателей и большом корпусе, первоначально предназначенном для выпуска газогенераторов. Построено оно было по харьковскому образцу – поточно-конвейерному принципу. Быстрому освоению дизеля помог имеющийся на ЧТЗ опыт производства тракторных дизельных двигателей М-17, которые стали выпускаться после окончания строительства в 1937 году двух новых цехов: пусковых моторов и высокотехнологичного цеха топливной аппаратуры.
Серийное производство В-2 началось через 35 дней после прибытия в Челябинск первого из 26 эшелонов Харьковского завода № 75. К концу первого квартала 1942 года моторное производство было развернуто полностью, а в мае 1943-го достигнут стабильный выпуск 50 дизелей в сутки.
Вся работа по двигателям в Челябинске была сосредоточена только в СКБ-75 и только по танковым дизелям. Война заставляла повышать надежность дизеля при одновременном росте выпуска. В 1943 году определилось два направления в совершенствовании двигателей семейства В-2 – модернизация безнаддувных и разработка дизелей с наддувом.
Кстати, В-2 – специальный танковый двигатель, наиболее широко применяемый в народнохозяйственных целях.
В-2 на мирной службе
После войны в КБ было создано семейство гражданских двигателей, родоначальником которого стал В-2. Они использовались по всей стране: и на земляных работах, и в бурильных установках, и на передвижных электростанциях, и на речных судах.
Первым послевоенным мирным двигателем, разработанным в СКБ-75, был «кировский дизель-мотор» КДМ-46 для промышленного трактора С-80. В дальнейшем ведение документации по этому двигателю было передано моторному подразделению ОГК (отдел главного конструктора) по тракторам. После КДМ-46 были разработаны, поставлены на конвейер и первыми пошли на Украину, в Белоруссию, Прибалтику, на стройки и поля тракторы с двигателями КДМ-100 и 6КДМ-50.
Выдвигая идею приспособления В-2 к нуждам народного хозяйства, Иван Трашутин уже опирался на некоторые эскизные наброски, предварительные расчеты, которые сделал он сам и крупные специалисты по топливной аппаратуре – А. В. Дворниченко и И. Л. Сквирский, ведущие специалисты СКБ-75 – Л. Г. Федотов, С. М. Музикус, А. К. Башкин, А. Д. Александров.
В 50-е годы на базе танковых и специальных двигателей В-2 были созданы народнохозяйственные модификации двигателей. В-404С с наддувом от приводного нагнетателя и обогреваемым картером был разработан для антарктических вездеходов «Харьковчанка» (машина работала в условиях разреженного воздуха, сверхнизких температур). Двигатели В-748, В-748-1, В-30, В-30Б мощностью 300 лошадиных сил при 1500 оборотах в минуту – для дизель-электрического трактора (это было одно из самых неординарных решений) ДЭТ-250 (1960 год), в последующем В-31М2 мощностью 335 лошадиных сил – для трактора ДЭТ-250М2, В-35ИН с инерционным наддувом мощностью 375 лошадиных сил – для трактора ДЭТ-350 и др.
Появление более мощных двигателей и соответственно тракторов связано с масштабными проектами правительства страны. Смелой была идея создания дизель-электрической трансмиссии, когда отнюдь не устаревшими еще были трансмиссии механическая и гидромеханическая. Электрическая трансмиссия хороша тем, что, во-первых, обеспечивает плавное нарастание скорости движения трактора от 2,5 до 12 километров в час, во-вторых, позволяет автоматически при постоянных оборотах загружать двигатель на всем диапазоне рабочих скоростей трактора без участия водителя, в-третьих, в значительной степени предохраняет от опасных динамических нагрузок, благодаря чему увеличивается срок его службы.
Дизель-электрическая трансмиссия создана группой конструкторов-электриков во главе с Львом Романовичем Сильченко при содействии профессора Владимира Николаевича Богоявленского из Института железнодорожного транспорта и завода «Динамо».
Шестидесятые годы – десятилетие перспективных работ ГСКБ «Трансдизель» (в то время ОГКД ЧТЗ) по применению газотурбинного наддува как в боевых, так и в народнохозяйственных двигателях типа В-2, создание первых в стране турбопоршневых дизелей с постоянной мощностью для промышленных тракторов и боевых машин. Молодой конструктор Владимир Иванович Бутов начал работать над форсированием В-2 газотурбинным наддувом. Первые результаты этой работы были использованы в тракторных дизелях В-28, В-29 и В-42 с турбонаддувом мощностью 420 и 500 лошадиных сил при 1400 оборотах в минуту для мощных промышленных тракторов класса 15 и 25 тонн. Турбокомпрессор с одновременной корректировкой подачи топлива обеспечивал постоянную мощность дизеля при изменении частоты вращения вала в пределах 1000–1600 оборотов в минуту, что позволяло значительно упростить трансмиссию трактора.
В 1966 году за выдающийся комплекс работ по созданию в послевоенные годы боевых и народнохозяйственных модификаций двигателя В-2 главный конструктор Иван Яковлевич Трашутин был удостоен звания Героя Социалистического Труда, а группа ведущих специалистов СКБ-75 и завода награждена орденами и медалями.
В начале 70-х годов под руководством Владимира Бутова началась работа по двигателю с газотурбинным наддувом В-58 мощностью 710 лошадиных сил, предназначенному для размещения на колесных транспортных многоосных шасси ракетных установок производства Минского автомобильного завода.
В настоящее время моторный завод ООО «ЧТЗ-Уралтрак» принимает заказы на изготовление по действующей серийной документации более 30 марок дизелей семейства В-2 различной комплектации и уровня форсирования, включая 1000 лошадиных сил двигателя В-92С2.
Народнохозяйственные модификации двигателей типа В-2 марок В-31М2 и В-35ИН, созданных ранее для дизель-электрических тракторов ДЭТ-250М2 и ДЭТ-350, были дополнены в 90-х годах разработкой по инициативе и под руководством генерального конструктора Бутова семейства малоразмерных дизелей для мини-техники. В сжатые сроки была подготовлена конструкторская документация на мини-дизель воздушного охлаждения В2Ч 8,2/7,8. Его серийное производство началось в 1995-м. Созданы и поставлены на производство на ЧТЗ 12 модификаций мини-дизелей: мини-дизель с воздушным охлаждением В2Ч 8,2/7,8 для мини-трактора «Уралец» и насосных установок, семейство дизелей Ч 9,2/8,8 с водяным охлаждением для сельхозмашин и дорожной техники.
Применение боевых дизелей В-2 в народном хозяйстве получило широкое распространение не только в России, но и за рубежом, где они изготавливаются по лицензии. Конструкторский и технический уровень танковых двигателей типа В-2 до сих пор остается очень высоким. С другой стороны, массовое применение двигателей В-2 в народнохозяйственных отраслях удешевляет выпуск специальных танковых его модификаций.
Двигатели семейства 2В
Одно из направлений опытно-конструкторских работ, выполненных в 70-е годы, – проектирование нового унифицированного семейства дизелей 2В для перспективного поколения военно-гусеничных машин и возможность их применения в народнохозяйственных машинах. Основанием для его проведения было Постановление ЦК КПСС и Совмина СССР от 8 июня 1970 года. Ставилась задача оснащения новых машин всех классов унифицированными дизелями, отвечающими современным и перспективным требованиям по мощности, экономичности и надежности.
Работа такого высокого уровня сложности и ответственности потребовала от ОГК по дизелям ЧТЗ поиска нетрадиционных технических решений и новых организационных форм. Назначение Владимира Бутова в апреле 1972 года заместителем главного конструктора во многом было вызвано именно началом работ по созданию двигателей нового семейства 2В.
Четырехтактные турбопоршневые двигатели семейства 2В размерностью 15/16 были развернуты в унифицированный ряд с 6, 8, 12 и 16 цилиндрами, они охватывают диапазон мощностей от 300 до 1200 лошадиных сил с возможностью дальнего форсирования. Двигатели предназначены как для боевых машин всех категорий по массе, так и для народнохозяйственных машин и установок различного назначения.
В конструкцию двигателей семейства 2В внесены оригинальные решения на уровне изобретений по кинематическим схемам, основным силовым узлам и системам, новым материалам, позволившие обеспечить получение высокой агрегатной мощности за счет компактности, прочности и долговечности. Двигатели отвечают самым современным технико-экономическим требованиям, в том числе по многотопливности, пусковым качествам, разнообразию условий применения и эксплуатации. При разработке семейства дизелей 2В потребовались не только оригинальные конструкторские решения, но и новые материалы и технологии.
22 декабря 1981 года «Трансдизель» и ГСКБ-2 выделяются из состава ЧТЗ и включаются на правах производственных единиц в ПО «Челябинский тракторный завод». По основным деталям, механизмам и системам были окончательно сформированы конструкторские и исследовательские подразделения, занятые работами только по созданию двигателей семейства 2В. Необходимость их организации и укомплектования заключалась в том, что специалисты по двигателям В-2 были активно заняты ОКР по дальнейшему развитию этого семейства и ведением в серийном производстве десятков модификаций безнаддувных двигателей и дизелей с наддувом. Это не позволяло эффективно и в заданные правительством сроки выполнять работы по созданию перспективных двигателей семейства 2В. Однако работы по двигателям В2 и особенно 2В не прекращались, к этим работам были подключены отраслевые научно-исследовательские лаборатории и институты. На базе двигателя 2В-06-2 созданы опытные образцы 6-цилиндрового двигателя народнохозяйственного назначения – для дизель-электрического трактора ДЭТ-350 (6ЧН 15/14-Т), городского автобуса (6ЧН 15/14-А), рисоуборочного комбайна «Енисей» (Красноярск) и зерноуборочного канадского «Вестерн-Комбайна» (6ЧН 15/16-К), инженерных железнодорожных машин (6ЧН 15/16-М1 и М2). Была разработана конструкторская документация на двигатели для погрузчика ЧТЗ (6ЧН 15/16-П), дизель-генераторных установок мощностью 100 киловатт и дизель-генераторных агрегатов мощностью 200 киловатт (6ЧН 15/16-Г).
В семейство 2В входит целый ряд моделей и модификаций, которые не имеют аналогов в мировом двигателестроении, в их числе 12ЧН 15/16 – 12-цилиндровый, Х-образный. Предназначен для нефтепромысловых установок по восстановлению производительности скважин и нефтесборщиков НФ-16.
В настоящее время ООО «ГСКБ «Трансдизель» проводит работы по дальнейшему совершенствованию 6- и 12-цилиндровых двигателей семейства 2В, продолжаются работы и по двигателям В-92С2, мини-дизелям и новым тракторным двигателям. Успех коллектива по доведению до серийного производства современного семейства тракторных двигателей и мини-дизелей водяного охлаждения полностью зависит от стратегии развития на ЧТЗ моторного производства для тракторов и финансового обеспечения этих работ.