воскресенье, 29 декабря 2013 г.

"Зиммеринг" - прадедушка движка "Арматы"

"Второе дыхание" для "Королевского тигра" - дизельный двигатель Simmering Sla 16.

 

В отечественной военно-исторической и военно-технической литературе нередко можно встретить утверждение, что в ходе Второй мировой войны германской промышленности не удалось ни создать мощный танковый дизельный двигатель, ни скопировать советский дизель типа В-2. Действительно, в ходе войны Вермахт не получил серийного танкового дизельного двигателя (хотя дизели «Татра» устанавливались на четырёхосные бронеавтомобили серии Sd.Kfz. 234). Причины этого были, скорее, организационные и экономические, чем технические - ибо в то время конструкторами Рейха были созданы опытные образцы танковых дизелей, превосходящие по своим параметрам танковые двигатели стран антигитлеровской коалиции.

Одним из таких германских двигателей был 16-ти цилиндровый Х-образный дизель воздушного охлаждения с турбонаддувом Sla 16.
Разработка этого двигателя началась в 1942 году конструкторским бюро Фердинанда Порше (Porsche AG). Главным конструктором мотора выступал сам Порше; ряд расчётов провёл профессор Камм (Kamm) из Штутгарта. В КБ Порше двигатель имел обозначение «Porsche Тур 212». Он предназначался для использования на тяжёлом танке, проектировавшемся тогда же Порше в рамках конкурса на новый тяжёлый танк (впоследствии Pz.Kpfw. VI Ausf.B; известен также как «Тигр-II» и «Королевский Тигр»), Хотя проект танка Порше VK.4502(P) и проиграл конкурс проекту фирмы «Хеншель». Разработка дизеля «Porsche Тур 212» была продолжена.

Танк Порше VK.4502(P)
Дело в том, что карбюраторный двигатель HL 230 фирмы «Майбах», устанавливавшийся на серийном «Королевском Тигре», имел недостаточную для этого танка мощность и высокий расход топлива, что предопределило низкую подвижность машины и недопустимо малый запас хода (всего несколько десятков километров - до сотни - по местности). Кроме того, надёжность этого мотора в объектовых условиях была неудовлетворительна вследствие его частого перегрева.
Королевский тигр
"Королевский тигр"
Таким образом. Порше продолжил работы по созданию нового танкового двигателя уже применительно к принятому на вооружение вариант}7 «Королевского Тигра» фирмы «Хеншель», решая при этом следующие задачи:
-           повышение мощности двигателя;
-           снижение удельного расхода топлива;
-           обеспечение удовлетворительного теплового режима двигателя в объектовых условиях;
-           обеспечение возможности установки нового силового агрегата в существующий корпус танка и его сопряжение с существующей трансмиссией таким образом, чтобы исключить принципиальные изменения в конструкции танка и дать возможность переоснастить ранее выпущенные машины новым двигателем без производства трудоёмких работ.

Так как КБ Порше не располагало собственной производственной базой, то работы по постройке опытных образцов двигателя осуществляла венская фирма «Simmermg-Graz-Pauker AG». Это машиностроительное предприятие имело производственные возможности по изготовлению двигателей мощностью до 1500 л.с. и ранее уже работало с Порше - двигателями этой фирмы оснащались машины Tiger (Р). Согласно номенклатуре фирмы-изготовителя, двигатель «Porsche Тур 212» получил обозначение «Sla 16».
В процессе отработки нового мотора фирма «Зиммеринг» провела большую работу по технологическому оснащению - ею были спроектированы все необходимые испытательные стенды и оснастка для последующего производства дизеля.
Опытные работы начались с постройки и отработки одноцилиндрового макета, обозначаемого в КБ Порше как «Porsche Тур 192». После того, как этот макет дал на стенде мощность 47 л.с. (при 2100 об/мин) и проработал 100 часов, были построены новые макеты в виде четырёх- и восьми цилиндровых блоков. Наконец, был изготовлен двигатель в полном 16-ти цилиндровом варианте.
ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ 16-ЦИЛИНДРОВОГО ТАНКОВОГО ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ SIMMERING Sla 16 (Porsche Тур 212) (Техническое описание и технические характеристики приведены по источнику - «Машиностроение.
Энциклопедический справочник в 15 томах (том 10). Под главной редакцией академика Е.А. Чудакова. Москва, Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1948.»)
Дизель 81ттепп§-Сгаг-Раикег 81а 16 предназначался для тяжёлого танка «Тигр В», взамен ранее применявшегося бензинового двигателя «Майбах». В двигателе применён наддув по схеме Бюхи с использованием двух турбокомпрессоров «Брауи-Бовери».
Картер двигателя сварной из стальных плит, состоит из двух половин, с горизонтальной плоскостью разъёма по оси коленчатого вала. Угол развала между рядами цилиндров - 135° и 45°. Так как этот двигатель предназначался для замены высокооборотного бензинового двигателя «Майбах» (птах = 3200 об/мин), то для оставления стандартной трансмиссии при использовании более тихоходного двигателя дизеля (птах = 2000 об/мин) пришлось применить повышающий редуктор поз.15. Корпус редуктора представляет собой общую деталь с передней частью нижней половины картера. На задней торцевой плоскости картера монтируются приводы распределительного механизма, топливных насосов и вспомогательных механизмов.
Цилиндр двигателя стальной, с точёными рёбрами охлаждения; крепится к картеру с помощью двенадцати шпилек, воспринимающих всю нагрузку от давления газов при вспышке. Для уплотнения и для регулировки степени сжатия под фланцы цилиндров кладутся прокладки из бумаги и тонкой листовой стали.
Головка цилиндров вместе с рёбрами охлаждения отлита из силумина. Цилиндр в верхней своей части имеет резьбу, при помощи которой он соединяется с головкой. Натяг в резьбовом соединении обеспечивается навёртыванием головки в горячем состоянии. Предкамера представляет собой отдельный блок, крепящийся к головке на трёх шпильках.
Корпус предкамеры вместе с оребре-нием отлит из силумина. В корпус поз.1 предкамеры ввёрнуты стакан поз.2 и втулка поз.З, в которых устанавливаются стандартная штифтовая форсунка «Бош» и спираль накаливания. Предкамера имеет две полости, сообщающиеся друг с другом при помощи горловины ПОЗ.4, имеющей форму диффузора. Распылитель предкамеры имеет прорезь, через которую направляется поток смеси газов и распылённого топлива плоским веером в камеру сгорания, размещённую в днище поршня. Форма камеры сгорания в поршне соответствует форме веера смеси, вырывающейся из предкамеры.

Поршень отлит из силумина. На поршне устанавливаются четыре уплот-нительных и два маслосъёмных кольца. Уплотнительные кольца дня лучшей приработки снабжены кольцевыми вставками из меди, которая запрессовывается в выточку на рабочей поверхности кольца.
Коленчатый вал лежит на пяти коренных подшипниках; выполнен составным из трёх частей. С очленение частей вала осуществляется посредством торцевого гребенчатого соединения типа Хирт. Кривошипы повёрнуты: первый относительно второго и третьего на 90° и на 180° относительно четвёртого. Такое расположение кривошипов обеспечивает равномерное чередование вспышек при принятых углах развала между рядами цилиндров в 45° и 135°. Принятая в конструкции Х-образная схема обеспечивает минимальные габариты двигателя по высоте, сохраняет равномерное чередование вспышек; следовательно, и пульсация крутящего момента будет минимальной. На конце вала сидит на фланце динамический демпфер маятникового типа, вьшолняющий одновременно и функции маховика двигателя.
Узел шатунов состоит из главного и трёх припепных шатунов. Вкладыш нижней головки главного шатуна имеет заливку из свинцовистой бронзы. Пальцы прицепных шатунов работают в бронзовых втулках.
Газораспределение осуществляется при помощи четырёх кулачковых валиков, штанг и коромысел, монтируемых на головках цилиндров. Фазы газораспределения: открытие всасьшающего клапана 62° до в. м. т., закрытие 35° после н. м. т., открытие выпускного кпапана 45° до н. м. т., закрытие 72° после в. м. т. Таким образом, имеется значительная
фаза перекрытия клапанов (134°), которая служит, по-видимому, дня того, чтобы за счёт имеющейся продувки цилиндра обеспечить охлаждение головки, клапанов и поршня, что дтя форсированного дизеля воздушного охлаждения является существенно необходимым.
Наддув двигателя производится при помощи двух турбокомпрессоров ПОЗ.6 с общей производительностью 68 м3/мин при давлешш наддува 1,5 кг/см2. Максимальное число оборотов турбокомпрессора - 28000 об/мин. Выхлопные газы от каждой пары цилиндров по отдельному рукаву подходят к кожуху турбины. Таким образом, к каждой турбине подходят четыре рукава поз.5.
На всех режимах весь объём выхлопных газов проходит через турбин). Параллельного перепуска нет. Конструкция турбокомпрессора - упрощённая по сравнению с конструкцией авиационных турбокомпрессоров. Ротор турбины и нагнетателя вращается на двух шариковых подшипниках обычной конструкции, заключённых в специальные упругие обоймы, что позволяет ротору самоустанавливаться по оси инерции системы. Турбокомпрессор смонтирован вертикально. Всасывающие патрубки поз.7, подводящие воздух к правому и левому нагнетателям, присоединяются к общему воздухоочистителю            инерционно-масляного типа. Трубопровод поз.8 подводит сжатый воздух от нагнетателя к всасывающим каналам, выведенным к верхней плоскости головки цилиндра. На режиме максимальной мощности двигатель работает с большим избытком воздуха а = 1,70.
Топливоподающая система состоит из четырёх стандартных четырёхплунжерных насосов и штифтовых форсунок «Бош».
На двигателе, работающем с весьма большой нагрузкой (удельная мощность при установке двигателя в тяжёлом танке - 11 л.с./т), применён двухрежимный регулятор. Всережимный регулятор в этом случае смог бы улучшить динамику машины.
Система смазки. Двигатель имеет масляный резервуар поз. 16, расположенный на самом картере двигателя. Таким образом, специальных масляных баков в системе нет. Масло интенсивно охлаждается в четырёх масляных радиаторах. Очистка масла производится четырьмя фильтрами поз.9 типа Куно, соединёнными последовательно. Масло помимо своей основной роли - работы в качестве смазочного материала, выполняет также функции и охлаждающей жидкости. Элементы системы смазки (масляные радиаторы, насос и фильтры) имеют размеры, значительно большие по сравнению с двигателями жидкостного охлаждения.
Система охлаждения. Воздух, охлаждающий цилиндры и головки, просасывается через их оребрение при помощи двух осевых вентиляторов поз. 10 с диаметром крыльчатки 520 мм. Вентиляторы, расположенные по бокам двигателя, получают вращение от коленчатого вала через конические шестерни поз. 11 и карданные валы поз. 12. Охлаждающий воздух, пройдя оребрение цилиндров двигателя, попадает в каждую из двух полостей, образованных в 45-градусных развалах между верхним и нижним рядами цилиндров, и по специальным кожухам поз. 13 подводится к вентиляторам. Горячий воздух выбрасывается вентиляторами наружу. Над оребрением цилиндров устанавливаются специальные дефлекторы, направляющие поток охлаждающего воздуха.

Запуск холодного двигателя осуществляется двумя электростартёрами поз. 14, а горячего двигателя - одним. За одну-две минуты до запуска даётся ток в спирали накаливания. Система запуска питается током от двух 12-вольтовых аккумуляторов, соединённых последовательно. Дублирующей системы запуска нет.
Особенности охлаждения дизеля Зим-меринг: а) эффективный обдув оребрения цилиндров и головок; б) больший угол перекрытия всасывающего и выпускного клапанов усиливает охлаждение клапанов, поршня и головки воздухом, продуваемым через полость камеры сгорания; в) интенсивное охлаждение масла в мощных масляных радиаторах, установленных в масляной системе.
Подвеска. Двигатель монтируется на четырёх упругих опорах. Передние опоры образованы двумя лапами, привёрнутыми к картеру. Задние опоры образованы поперечиной, жёстко соединённой с картером. Амортизаторами служат толстые рези неметаллические пластины, зажатые между опорами двигателя и подмоторной рамой. Наличие упругих опор в значительной мере снижает передачу вибраций от двигателя на корпус танка, предохраняя тем самым экипаж танка от неприятного воздействия высокочастотных вибраций на организм.
Технические характеристики танкового дизеля Simmering Sla 16 в сравнении с характеристиками некоторых других танковых двигателей Второй мировой войны приведены в таблице.

Заводские стендовые испытания мотора в полной комплектации окончились успешно ориентировочно осенью 1944-го года. После их завершения Порше начинает продвижение нового двигателя на самом высоком уровне - вероятно, пользуясь своими неформальными отношениями с Гитлером, он выходит напрямую на фюрера. Очевидно, Порше не пришлось долго убеждать Гитлера в нужности и прогрессивности своего дизеля, ибо фюрер, по свидетельству Гудериана, уже летом 1942-го года «...желал ускорить выпуск танковых дизельных моторов с воздушным охлаждением...». Как бы то ни было, 5-го января 1945 г. Гитлер обращается с письмом, касающимся дизеля Порше, к соответствующим руководителям, занимающимся вопросами танкостроения.
В соответствии с пожеланиями фюрера, военные приступили к собственным испытаниям нового двигателя. После того, как испытания на стенде закончились успехом, двигатель был установлен фирмой «Nibelungenwerke» в танк «Королевский Тигр» вместо штатного мотора «Майбах» НЬ 230Р30. При этом наружная конфигурация корпуса и крыша моторного отделения изменений не претерпели; внутри же моторного отделения были демонтированы стенки отсеков вентиляторов с радиаторами и
смонтирована новая подмоторная рама, а также произведены другие необходимые изменения. Данная переделка показала, что любой ранее выпущенный «Королевский Тигр» (и «Ягдтигр») может быть без большого труда переоснащён новым дизелем.
Опыт первого опробования дизеля в объектовых условиях выявил плохое охлаждение цилиндров нижних рядов. Для устранения этого явления были переконструированы вентиляторы системы охлаждение - их перепроектирование и изготовление отняли около четырёх недель; на этот период испытания были приостановлены.

После замены вентиляторов охлаждение двигателя стало удовлетворительным, что позволило с успехом закончить испытания (правда, по самой ускоренной программе) мотора в танке.
Боевая масса танка «Королевский Тигр» с дизелем 81а 16 составила 68,2 тонны. С точки зрения кинематики грансмиссии, скорость машины должна была оставаться прежней, так как благодаря наличию повышающего редуктора на двигателе частота вращения входного вала КПП не изменилась; практически вследствие заметного увеличения мощности мотора скорость танка на местности возросла. Сокращённая программа испытаний не позволила полностью оценить запас хода в различных условиях движения; судя по достигнутому удельному расходу (160-200 г/л. с. в час) и учитывая, что, вследствие более высокого удельного веса дизельного топлива при прежнем объёме топливных баков танк мог принять больше горючего по весу, можно предположить, что запас хода должен был составить 160-200 км (вторая цифра относится к условиям движения по дороге с твёрдым покрытием).

Таким образом, испытания показали, что Порше сумел решить задачи, стоящие перед ним при конструировании нового мотора.
Мощность двигателя была повышена по сравнению с существующим с 675 л.с. до 750 л.с. (на 11 процентов). Удельная мощность танка «Королевский Тигр», оснащённого дизелем 81а 16, составила 11 л.с./т, что сравнимо с удельной мощностью таких танков, использовавшихся в Красной Армии, как «Валентайн» Мк-1Х (10 л.с./т) или ИС-2 (11,3 л.с/т).
Значительно снижен удельный расход топлива, что обеспечило доведение запаса хода танка до приемлемого значения без увеличения объёмов возимого горючего.
Обеспечен удовлетворительный тепловой режим двигателя - по оценкам, обеспечивалась удовлетворительная эксплуатация мотора в интервале температур -30...+50 °С.
Обеспечена возможность быстрого переоснащения ранее выпущенных машин с двигателя «Майбах» на новый дизель.
По итогам испытаний был выдан заказ на первые сто дизелей так называемой «нулевой серии» фирме «Stеуr-Daimlеr-Puch», так как фирма «Зиммеринг» не была в состоянии осуществлять крупносерийную постройку подобных моторов. Однако серийное изготовление новых двигателей так и не началось, ибо решение о нём нашло немало противников в германском военно-промышленном руководстве. Они указывали, что, во-первых, фирма «Штейр» серийно производит двигатели «Татра», не унифицированные с мотором «Зиммеринг», и развёртывание нового производства может идти только за счёт существующего; и во-вторых - что новый двигатель прошёл испытания лишь по крайне сокращённой программе (впрочем, в известных условиях зимы 1945-го года нельзя было ожидать иного), что не позволяло произвести полную его оценку и приводило к непредсказуемости последствий серийного производства Эти сомнения были обобщены в меморандуме, направленном рейхсминистру Шпееру, и заказ в конечном итоге был отменён.

Кстати, двигатель $1а 16 стоил в два раза дороже, чем «Майбах» НL 230 - но это и неудивительно, так как опытное изделие сравнивалось с серийным; нет сомнений, что в серии стоимость нового дизеля упала бы - хотя, он всё же оставался бы дороже «Майбаха». Чудес не бывает, и за улучшение технических характеристик пришлось платить...
Таким образом, общее количество произведённых двигателей Sla 16 составило лишь две единицы (по другим данным пять) в полной комплектации и некоторое количество испытательных макетов с тем или иным количеством цилиндров.
По итогам опытно-конструкторских работ с этими макетами было предпринято проектирование на основе 16-ти цилиндрового двигателя унифицированных с ним по деталям и узлам Х-образных двигателей -четырёхцилиндрового мощностью 150 л.с. для использования на грузовых автомобилях и восьмицилиндрового мощностью 320 л.с. для применения на бронеавтомобилях и бронетранспортёрах. Также на базе двигателя Sla 16 (Porsche Typ 212) создавался его вариант «Porsche Тур 213», отличающийся увеличением объёма цилиндра до 3 л. (соответственно, общего объёма двигателя до 48 л.) и повышением частоты вращения коленчатого вала до 2500 об/мин. За счёт этих изменений (и, вероятно, увеличения параметров наддува) для дизеля «Туре 213» планировалось получить мощность 1500 л.с. - он предлагался к использованию на новых, ещё более тяжёлых танках, в том числе «Maus» и проектируемых машинах серии «Е». Впрочем, работы по всем этим двигателям так и остались в стадии проекта.
Двигатель же Sla 16 планировался к установке (как один из вариантов), кроме «Королевского Тигра», ещё и на танке «Пантера-II», во многом унифицированном с «Тигром-II». Этот проект также не был осуществлён. Кроме того, в принципе, этот дизель мог быть установлен и на обычную «Пантеру», но для этой машины мощности существующего «Майбаха» хватало, и такие варианты (насколько известно автору) не рассматривались.
Вероятно, двигатель 81а 16 и/или его документация попали и к нашим специалистам - во всяком случае, в советских источниках имеются его весьма подробные описания и характеристики; вообще, этот мотор вызвал в СССР значительный интерес. Оценка двигателя 81а 16 звучала следующим образом:
«Выбор Х-образной схемы для 16-цилиндрового двигателя обеспечивает минимальные габариты двигателя по высоте и равномерное чередование вспышек. Интересно отметить, что двигатель воздушного охлаждения успешно вписывается в габариты, ранее занимаемые двигателем жидкостного охлаждения вместе с радиаторами и вентиляторами. Однако в целом конструкция является мало надёжной, так как наряду с деталями, имеющими весьма большой запас прочности (например коленчатый вал, картер), ряд деталей сделаны весьма ненадёжными и сложными (например конструкция привода к вентиляторам и топливным насосам, крепление маховика и т. п.)».
Возможно, опыт изучения дизеля «Зиммеринг» использовался нашими инженерами при создании опытных Х-образных танковых дизельных двигателей в послевоенном периоде.
Исходя из известных характеристик двигателя 81а 16 и его технического описания, можно сделать вывод, что этот мотор по своему техническому уровню (как по прогрессивности конструкторских решений, так и по показателям совершенства конструкции) превосходил как германские танковые двигатели, так и двигатели танков стран антигитлеровской коалиции.
К счастью для нас, Германия не успела довести новый дизель и организовать его серийное производство. Разумеется, повлиять на исход вооружённой борьбы он не мог, но нет сомнений, что оснащённый мотором 81а 16 танк «Королевский Тигр» превращался в качественно новую машину и причинил бы немало неприятностей нашей армии и армиям наших союзников.
Автор – Кирилл Ромасёв
Источник


Первоисточник: журнал "Броня" «Ромб»

3 комментария:

  1. Тут помимо технического, есть и экономический аспект: немцы свой синтетический бензин делали из бурого угля. А для производства дизтоплива нужна нефть. С потерей Румынии терялся и смысл дизельного двигателя.

    ОтветитьУдалить
  2. тут пишут вы источник неправильно указали http://vk.com/wall-23902663_24739

    ОтветитьУдалить
  3. Здравствуйте.
    Вы уверены что первоисточником является журнал "Броня", а не журнал РОМБ?

    ОтветитьУдалить

Примечание. Отправлять комментарии могут только участники этого блога.