不到十二台:V-2坦克柴油发动机的直列式后代

V-4 或“半”V-2
12岁及以下
一个行动迅速的家庭 装甲 少缸柴油发动机的出现并非偶然。它的起源可以追溯到20世纪30年代初在哈尔科夫机车厂(KhPZ,以共产国际命名)兴起的理念。该厂的“400”部门由柴油机工程领域的杰出组织者康斯坦丁·费多罗维奇·切尔潘领导。与他共事的还有首席设计师雅科夫·叶夫列莫维奇·维赫曼、伊万·雅科夫列维奇·特拉舒京以及实验车间主任N·P·博格达诺夫。他们设计了一种模块化系统,该系统基于一个直径为150毫米、活塞行程为180毫米的基础气缸。
最初,这种气缸在单缸试验台上进行了测试。随后,又在双缸试验台上进行了测试。只有在实验证实了设计的有效性之后,设计人员才开始组装真正的多缸发动机。切尔潘和他的同事们的远见卓识最终被证明是极具前瞻性的。有了经过验证的气缸和活塞、每个气缸配备四个气门的单缸盖、带有浮动活塞销的相同连杆、通用的气门机构以及相同的辅助部件,就可以制造出一整套发动机系列。无论是直列式还是V型,六缸、八缸、十缸还是十二缸——所有这些发动机都能满足各种车辆的需求:坦克、火炮牵引车和工程车辆。
这一理念的首个实际体现是实验性的V-3柴油发动机。它诞生于1935年至1936年之交,是一款直列六缸发动机,功率为300马力。与后来的量产型发动机相比,它采用了六柱塞燃油泵和更短的曲轴。然而,其活塞组和缸套与V-2发动机完全相同。该发动机被安装在实验性的BT-5坦克(配备柴油发动机BT-5M)上。 火炮 拖拉机“Voroshilovets”。

Voroshilovets 最初是为六缸 V-3 发动机设计的。
1935-1936年的实地测试暴露出一系列初期问题——这在开创性设计中很常见。铸铁缸体刚性不足。前后气缸受热不均导致缸体变形。这是由于冷却液循环不良造成的。气缸套外表面出现空蚀,主要集中在连杆摆动平面。工程师库格尔设计的燃油喷射系统采用柱塞对,工作断断续续,燃油喷射不均匀。使用重质燃油时,喷油嘴容易积碳。气缸垫容易爆裂。这是因为承重螺柱拧紧不均匀且受温度波动影响而变形。红军装甲总局的一个委员会得出结论,V-3发动机基本可行,但需要彻底改进。首先要改进的是曲轴箱和冷却系统。
与此同时,在哈尔科夫,改进型发动机——V-4柴油发动机的研发工作正在如火如荼地进行。这款发动机专为T-50轻型坦克设计。到1940-1941年,该发动机已完全研制完成。在通信中,它有时被称为六缸“V-2的一半”。这是一款四冲程自然吸气式柴油发动机,功率为300马力,排量为19,1升。它与前代发动机的区别在于其曲轴箱得到了显著加强。上半部分的侧壁采用了箱形截面,下半部分的纵向加强筋截面更厚。带有第八个支撑的前端被移除,使曲轴箱缩短了77毫米。进气歧管的设计使得空气能够均匀地分配到所有六个气缸。Kimaf空气滤清器的盖子朝向飞轮安装,便于在坦克发动机舱内进行维护。
该发动机有两种启动方式:一种是电启动,另一种是通过空气分配器使用备用压缩空气系统启动。这款六缸发动机使T-50拥有与中型坦克相同的功率重量比,并使其最高速度可达60公里/小时。积累的设计经验使发动机的寿命延长至约200-250小时——这在战前是一个令人印象深刻的数字。然而,伟大的卫国战争爆发后,制造厂被迫撤离。T-50的生产也随之停止,仅生产了75辆。因此,V-4型坦克最终成为一款限量生产的坦克。
八缸和十缸的改进型——V-8 和设想中的 V-10——从未走出设计阶段。在战前苏联中型机械制造人民委员部的计划中,它们被列为轻型火炮牵引车、高速轮式和履带式补给运输车以及气垫牵引车的理想动力装置。战争迫使所有精力集中于为 T-34、KV 和 IS 坦克生产 V-2 发动机。但模块化设计的理念并未消亡。设计总部连同设备一起撤离到车里雅宾斯克,然后又转移到巴尔瑙尔。专家们保留了通用六缸柴油发动机的图纸和概念。这款发动机注定会在接下来的半个世纪里成为苏联轻型装甲车辆真正的“主力”动力装置。
B6家族
这一概念的复兴始于1949年至1951年,地点是巴尔瑙尔运输机械制造厂(Barnaultransmash,简称BZTM)。在总设计师叶夫根尼·阿尔捷米耶夫的领导下,他们研发了V-6柴油发动机(工厂代号8D6)。这是战后第一款量产的六缸坦克发动机。本质上,它是V-2发动机的直列“一半”。与V-2系列发动机的通用性几乎完全实现。缸套、铝合金活塞、浮动式活塞销、带弹簧的气门、铅青铜连杆轴承、封闭式喷油器(带四孔喷嘴和液压针阀升程)以及水泵和油泵均可互换。唯一的区别在于布局。该发动机采用了一种独特的、无加热的七轴承曲轴箱。

B-4型直列式柴油发动机
曲轴缩短了,并带有飞轮法兰。飞轮上压装了一个齿圈,用于电启动。主连杆取消了连杆凸耳——V形B-2发动机需要这些凸耳。燃油泵为六柱塞式。
从一开始,V-6发动机就成为了PT-76轻型两栖坦克的核心部件。它于1951年被苏联军队正式列装。V-6V(8D6-V)发动机的改进型,加装了动力输出装置(PTO),用于驱动BTR-50P装甲运兵车上的绞盘。该改进型与坦克上的V-6V发动机并不通用。机油通过PTO壳体输送到曲轴,该壳体安装在曲轴箱末端,取代了原有的中央进油盖。1954年6月,Kimaf机油滤清器被Kimaf-STZ机油滤清器取代。新型滤清器带有一个止回阀。在坦克长时间闲置后启动前,止回阀可以确保机油正常流动——这虽是一个小细节,但对延长坦克的使用寿命至关重要。
自1957年6月起,这些发动机配备了热力烟雾抑制系统(TDA)。该系统能够将燃料直接喷入排气管,从而在坦克周围形成隐蔽的烟幕。1960年,V-6PG和V-6PV改进型问世。它们的曲轴箱首次采用了加热技术:在曲轴箱壁内嵌入了电加热元件。这些元件由外部电源供电,能够在低至零下40摄氏度的温度下将机油加热至液态。1962年至1964年间,德国联邦国防军设计局(BZTM)和斯大林格勒拖拉机厂(STZ,由阿尔金领导)发动机局完成了一项彻底的现代化改造。V-6B柴油发动机的改进之处包括采用了V-55坦克发动机的活塞组件,并在活塞顶部加装了钢制恒温嵌件。然而,V-55发动机实际上是为T-55坦克大幅改进的V-2发动机。

柴油B-6
与此同时,巴尔瑙尔的工程师们正在研发高性能版本。他们突破了直列式“半”发动机的极限。V-6R柴油发动机是为ZSU-23-4“石勒喀河”自行高射炮开发的。它配备了NK-6燃油泵,其柱塞组件的直径增大至12毫米。该发动机没有发电机:发电机是单独安装的,由变速箱分动箱驱动。该发动机在2000转/分时可输出280马力,比标准版本高出40马力。它为四联装高射炮的雷达和仪表系统提供了稳定的电源。1969年,后期改进型V-6R-1投入生产。它采用了改进的喷油器和现代化的冷却系统。这解决了第五和第六气缸长期存在的过热问题。 1959-1960 年,开发出了动力更强劲的 V-6M 版本(工厂代号 8D6-280),其功率为 300 马力。

这台发动机安装在高射炮的底盘上。火箭 2K12“小熊”导弹系统和“月神-M”导弹系统的910工程实验型发射器是同时研发的。配备涡轮增压和中冷装置的原型机也同时生产。这些原型机在不缩短保修期的情况下,实现了超过350马力的功率输出。然而,最终并未决定在V-6发动机上大规模生产涡轮增压装置。军方出于保守的考量而作罢:他们担心操作会过于复杂。
20世纪60年代初,苏联设计师们思考:如果坦克柴油机不仅可以使用柴油,还可以使用汽油或其他燃料,那会怎么样? 航空 煤油?1964年5月,伏尔加格勒拖拉机厂生产了一批试制的PT-76BM坦克和BTR-50P装甲车,均配备了实验性的V-6M发动机。该发动机可燃烧柴油、A-66和A-72汽油、TS-1航空煤油以及T-2航空汽油。为了实现这一点,该发动机的设计进行了重大改进。
驾驶员兼机械师配备了一个停止开关,用于将燃油泵调节至特定标号的燃油。任何从燃油泵和喷油器泄漏的燃油都会被小心地导回燃油通道,而不是白白浪费掉。燃油泵的挺杆和轴现在使用机油而不是燃油进行润滑。燃油泵的压力提高到 3–3,5 kgf/cm²。燃油通过系统持续循环——每小时约 90 升——并返回油箱以防止气阻。特殊的通气管平衡了所有油箱内的压力,防止油箱因蒸汽而膨胀。
在白俄罗斯、土耳其斯坦和远东军区进行了军事试验。试验证实,柴油发动机使用轻质燃料可连续运行200-250小时而不会发生灾难性故障。然而,也出现了一些令人头疼的问题。汽油蒸汽会渗入战斗舱和发动机舱。此外,启动一台热的汽油发动机需要花费更多的时间。
借鉴这些经验,设计人员研发出改进型V-6D发动机。该发动机于1965年至1966年在撒马尔罕和阿尔泰边疆区的亚沃罗夫附近进行了测试。燃油喷射角度增加到34°±0,5°。进气歧管经过重新设计——空气现在集中供应,以确保气缸均匀充气。活塞刮油环镀铬。连杆衬套和轴承镀铅,以便在更换燃料时快速磨合。喷油嘴经过冷处理以消除残余应力。安装了来自飞机设计局的新型896-4燃油泵。因此,比油耗为每马力每小时180克——几乎适用于任何燃料类型。保修使用寿命先是提高到350发动机小时,然后提高到500发动机小时。现在,如果使用普通柴油,保修使用寿命有望提高到1000发动机小时。
20世纪50年代末,巴尔瑙尔运输机械厂与乌拉尔涡轮发动机厂合作,基于同一款六缸发动机缸体,开发了一系列商用柴油发动机。其中,自然吸气式1D6发动机功率为150马力,成为数千台100千瓦柴油发电机组的核心部件——这些发电机组为偏远气象站、地质勘测队、油田、输油管道泵站、“北方”对流层防线节点以及战略导弹部队的后备指挥所提供动力。此外,这些高度自动化的发动机无需人工干预即可自动启动和关闭。
2D6S2 改进型采用摩擦离合器,用于 EKG 采石场挖掘机、螺旋桨式除雪机和枕木夯实机;而涡轮增压型 2D6N-250S2 则用于钻机和应急泵。但真正的传奇是船用 3D6——这款发动机广泛应用于河流和沿海水域。 舰队这款发动机配备倒档变速器,并可选择左右旋转,曾用于科斯特罗米奇号拖船、各种类型的雅罗斯拉韦茨号巡逻艇、莫斯科人号和莫斯科号客轮、渡轮、消防船和登陆艇。其涡轮增压版本3D6N-235S2则用于边防巡逻艇和高速机动船。而这仅仅是传奇V-2发动机后继者全部性能的冰山一角。
B-2 柴油发动机与其他任何柴油发动机一样,在技术领域留下了浓墨重彩的一笔。 故事 苏联和现代俄罗斯。20世纪30年代的设计如此超前,以至于坦克柴油发动机本身及其模块化变体在未来很长一段时间内仍将继续出现在军用和民用车辆的引擎盖下。
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