Техника и вооружение 2013 04

Текст добавлен: 21 сентября 2016, 15:57

Текст книги "Техника и вооружение 2013 04"

Автор книги: Автор Неизвестен

Жанр:

Технические науки

сообщить о нарушении

Текущая страница: 5 (всего у книги 9 страниц)

В результате за счет более длительного полета первой ступени на минимальной тяге увеличивалась высота разделения ступеней и снижался скоростной напор, определяющий уровень возмущающих воздействий.

Далее включался рулевой двигатель второй ступени, который за счет вынесения камер наружу корпуса отсека мог беспрепятственно работать и до механического разделения ступеней. После выхода этого двигателя на режим выдавалась команда на подрыв связывающих ступени пироболтов и на включение установленных на первой ступени тормозных двигателей. Они притормаживали отработавшую ступень, в то время как вторая ступень уходила вперед под тягой своего рулевого двигателя. Только в момент, соответствующий достижению взаимного удаления между ступенями 10–16 м включался основной двигатель второй ступени. Схема разделения ступеней Р-16 была выбрана исходя из стремления исключить наиболее рискованные моменты – неуправляемый полет на временном интервале между участками работы двигателей первой и второй ступени, а также воздействие на вторую ступень отраженной струи запускаемого собственного двигателя.

На заключительном участке работы второй ступени, по мере приближения к заданному значению скорости, система управления выдавала предварительную команду на отключение основного двигателя. Уровень ускорений многократно уменьшался, что позволяло намного точнее определить момент выдачи главной команды, по которой выключался рулевой двигатель, подрывались пироболты крепления головной части и запускались установленные на хвостовом отсеке тормозные твердотопливные двигатели. Они «оттягивали» отработавшую ступень от головной части. В отличие от ракет Р-5М или Р-12, головная часть не получала слабо предсказуемый импульс пружинного или пневматического толкателя, что существенно снижало возмущения и улучшало точность стрельбы.

В целом ракета Р-16 отличалась изящностью облика, чему способствовало большая длина-31 м при исполнении в двух калибрах – 3,0 м по первой и 2,4 м по второй ступени. Стартовый вес составлял около 141 т.

Через год с небольшим после принятия майского (1959 г.) постановления наземная отработка вышла на финишную прямую. В августе 1960 г. в НИИ-229 в подмосковном Загорске провели огневые стендовые испытания первой ступени. Мощной струей двигателя были снесены чугунные плиты газоотводного лотка стенда, на некоторое время выведя его из строя. Но в целом работу признали успешной. После трех огневых стендовых испытаний второй ступени сочли возможным перейти к летным испытаниям.

Этим испытаниям второй ступени предшествовал очень большой объем наземной отработки, призванный подтвердить надежность ее запуска в пустотных условиях. Первоначально, как и на других двигателях верхних ступеней, предполагалось предусмотреть специальные меры для обеспечения его запуска – например, установить в сопле герметичные заглушки, поддерживающие наземное давление в камере. В дальнейшем, по результатам эксперементального включения газогенератора в барокамере объемом 3 м 3, а затем и отработки начального выхода на режим двигателя в барокамере в тридцать раз большего объема, стало ясно, что применение специальных мер не потребуется. Для обеспечения запуска вполне хватало скапливавшихся в камере паров поступавшего с опережением окислителя.

В сентябре первая летная машина ЛД-1 – ЗТ после проведения многократных проверок была отправлена из Днепропетровска в НИИП-5, более известный как космодром Байконур, или как г. Ленинск. К этому времени в интересах отработки Р-16 там были сооружены стартовая и техническая позиции – площадки 41 и 42, а также жилая зона – площадка 43.

Ракета завершила испытания на технической позиции 20 октября и на следующий день была доставлена на стартовую. Заправку провели 23 октября, но в ходе последующих предстартовых операций выявилась неисправность нештатного устройства – наземного пульта подрыва бортовых пиросредств, в результате чего оказались несвоевременно отработаны две пиротехнические команды и вышел из строя бортовой главный программный токораспределитель. Работы пришлось приостановить для того, чтобы заменить на запасные явно неисправный главный токораспределитель и ошибочно сработавший клапан отсечки газогенератора одного из турбонасосных агрегатов двигателя первой ступени, после чего возобновить последовательность предстартовых операций.

При проведении этих работ у ракеты сочли своим долгом присутствовать более сотни человек. В 25 м от полностью заправленной ракеты на бетонной крыше, прикрывающей стоянку резервных дизельгенераторов, на специально принесенных стульях расположились председатель Государственной комиссии, заместитель министра обороны, Главнокомандующий Ракетными войсками маршал М.И. Неделин и руководитель испытаний заместитель председателя Госкомитета по оборонной технике Л.А. Гришин.

Историческая серия

«Механическая тяга»

Александр Кириндас

Конкурс без конкурсантов

Еще до освоения серийного выпуска трактора С-60 (см. «ТиВ» № 2,3/2013 г.) начались поисковые работы по перспективному образцу. 15 ноября 1930 г. ЦК ВКП(б) был поставлен вопрос о необходимости рационального использования нефтепродуктов и об ускорении перевода двигателей транспортных и иных машин на тяжелое топливо. Одним из направлений научно-исследовательской и опытно-конструкторской деятельности стало создание более экономичной модификации «Сталинца» с двигателем, работающим на тяжелом топливе. Конструированием такого мотора занимались АТТБ ОГПУ и ряд других коллективов.

В период с 15 июля по 1 ноября 1934 г., на основании постановления СНК СССР от 15 мая 1932 г., состоялись конкурсные испытания дизельных (как быстроходных дизельных, так и калоризаторных) двигателей иностранной и советской конструкции, смонтированных на автомобильных и тракторных шасси. В общей сложности в конкурсе участвовали 58 автомобильных и тракторных двигателей 20 фирм из десяти стран, в том числе четыре мотора советского производства.

Целями конкурса являлись:

«а) Выявление преимуществ и недостатков автотракторных дизельмоторов в условиях их работы на шасси советских грузовых автомобилей в пробеге и на шасси советских тракторов продолжительной работой в поле (экономичность, динамические качества, пусковые качества, прочность, надежность и выносливость).

б) Выявление работы топлива и смазки в дизельмоторах и требований к нефтяной промышленности на соответствующее качество топлива и смазки для дизельмоторов автотракторного типа.

в) Проверка шасси автомобилей и тракторов советского производства (ЯГАЗ, ЗИС, ГАЗ, ЧТЗ и ХТЗ) в их работе с дизельмоторами.

г) Определение производственных особенностей быстроходных дизелей под углом

пригодности их к крупно-серийному производству на заводах СССР.

д) Ввоз концентрированного опыта новейшего дизелестроения в СССР и привлечение к этому опыту инженерно-технических работников наших заводов и научно-исследовательских институтов».

Дизельные двигатели на тракторах прошли 500-часовые полевые испытания, а также тормозные испытания со шкивом, Испытывались образцы различных фирм на шасси колесного трактора ХТЗ, моторы фирмы «Катерпиллер»

(«Катерпиллар-Америка»), а также нефтяные калоризаторные («полудизель-нефтянка») моторы «Хофхер-Шранц».

Некоторые из участвующих в конкурсе двигателей даже были премированы. Приз по совокупности всех качеств достался фирме «Катерпиллер» (представившей на конкурс два мотора, смонтированных на шасси трактора С-60, и два – на собственной оригинальной базе) за мотор К-50. Первый приз в категории тракторных моторов средней мощности получил «Кемпер» («Кемпер-Берлин-Германия»), а второй приз – НАТИ-ХТЗ-М-10. Остальные тракторные двигатели не были отмечены премиями.

Результаты конкурса 16 ноября 1934 г, рассматривались на заседании СНК. 1 декабря председатель конкурсной комиссии нарком тяжелой промышленности Межлаук представил правительству подробный доклад. Конкурс полностью подтвердил преимущества дизельных моторов перед карбюраторными по экономичности. Согласно планам развития народного хозяйства, к 1937 г., по данным Управления авто-тракторной промышленности (ГУТАП), тракторный парк должен был вырасти до 500 ООО штук. При средней работе в 2000 ч тракторы должны были израсходовать 18 000 000 т керосина и лигроина. При оснащении этого тракторного парка дизельными двигателями расход топлива должен был составить 9 000 000 т, т. е. на 50 % меньше по среднему расходу – и это без учета стоимости.

Основные данные тракторных моторов, участвовавших в конкурсе

Марка трактора	Номинальная мощность двигателя, л.с.	Число оборотов в минуту	Число цилиндров двигателя	Литраж мотора	Вес двигателя, кг
НАТИ-ХТЗ М-10 ^1*	41,7	1060	4	5,24	608
«Кемпер» ^1*	37,7	1245	4	4,32	500
«Националь» ^1*	29,6	1092	4	3,96	650
«МВМ-Бенц» ^1*	40,1	1240	4	5,2	650
«Катерпиллар-50» ^2*	62,1	836	4	11,4	_
«Катерпиллар-70» ^2*	82,0	680	4	17,8	_
«Катерпиллар-75» ^3*	101,5	825	6	17,1	_
«Катерпиллар-50» ^3*	61,8	836	4	11,4	_
«Бофорс» ^4*	48,0	615	1	10,6	_
«Хофхер-Шранц-40» ^4*	39,6	630	1	9,5	_
«Хофхер-Шранц-25» ^4*	24,9	790	1	5,4	_
«Хофхер-Шранц-50» ^4*	48,0	540	1	14,8	_

1* Моторы на шасси ХТЗ;

2* Моторы на шасси ЧТЗ;

3* Моторы на оригинальном шасси фирмы;

4* «Полудизель-нефтянка».

В 1934 г. на опытном заводе ЧТЗ изготовили опытные образцы мотора с «несчастливым» номером – М-13. Этот двигатель проектировался совместными усилиями НАТИ и завода в Челябинске. На М-13 были установлены импортные пусковой двигатель и топливная аппаратура, а в его конструкции использовались картер, коленчатый вал и ряд деталей двигателя С-60.

Хотя двигатель М-13 не участвовал в конкурсе, у идеи его внедрения в серию имелись сторонники в высшем руководстве. Об этом моторе Межлаук писал в СНК: «Так как дизель КАТЕРПИЛЛАР-Америка единственный на шасси ЧТЗ сложен и не подходит под оборудование ЧТЗ, а согласно директиве НКТП на ЧТЗ закончены постройкой 3 дизельмотора НАТИ ЧТЗ М-13 /под оборудование ЧТЗ/, объектом производства для Челябинского Тракторного завода может быть выбран дизель мотор М-13 с конструктивными улучшениями на основе результатов дизельконкурса».

Ошибочность такого подхода выяснилась почти сразу: М-13 совершенно не выдерживал повышенных нагрузок, свойственных дизельному процессу. Для дизельного мотора было характерно более высокое давление вспышки – 50–80 кгс/см гпротив 20–40 кгс/см 2, типичных для карбюраторных двигателей. Поэтому при создании дизельного двигателя предъявлялись повышенные требования к прочности и жесткости кривошипно-шатунного механизма. В этой связи опытный образец еще одного мотора, М-75, широко унифицированного с двигателем С-60, даже не был достроен.

Еще одной особенностью дизельного мотора являлась необходимость применения дорогостоящей прецизионной топливной аппаратуры. На конкурсных испытаниях наилучшей показала себя аппаратура немецкой фирмы «Бош» (она была установлена на большинстве дизельмоторов, участвовавших в конкурсе). Изготовление топливной аппаратуры, аналогичной по качеству продукции фирмы «Бош», требовало привлечения квалифицированных кадров и задействования высокоточных станков. Однако ни того, ни другого на ЧТЗ в то время не было.

Нашлись противники у мотора М-13 и среди потенциальных эксплуатантов. Так, нарком совхозов Калманович писал 15 ноября 1934 г. в СНК по вопросу об итогах проведения конкурсных испытаний автотракторных дизельных двигателей:

«НКСовхозов не может согласиться с оценкой результатов дизельных испытаний, а также с выводами, сделанными конкурсным комитетом в части, касающейся тракторных дизель– моторов.

Испытание тракторных дизель-моторов происходило в Учебно-опытном зерносовхозе /Азово-Черноморский край/.

Конкурсный комитет не уделил этим испытаниям достаточного внимания.

Бывшие в испытании дизеля и тракторы далеко не охватывают всех лучших дизель– моторов и выбор их носит достаточно случайный характер.

Кроме того, недостатком испытания является то, что совершенно отсутствовали нефтяные двигатели, которые представляют огромный интерес.

Правильно организованное испытание требует того, чтобы испытуемый трактор прошел через всю систему сельскохозяйственных работ. Между тем тракторы были испытаны только в лабораторных условиях и на пахоте, что не может считаться достаточным для окончательного решения вопроса о выборе дизеля.

Выводы, к которым приходит конкурсный комитет, предполагают пустить в производство дизель-моторы М-10, сконструированные НАТИ, которые получили второе место на конкурсе и которые кроме того имеют весьма существенные дефекты в пуске и поэтому нуждаются в дальнейшем реконструировании – является совершенно неправильным.

Что же касается предложения на ЧТЗ поставить дизель-мотор НАТИ 4T3-M-13, который совершенно не испытывался в полевых условиях, то это предложение является совершенно неожиданным и отнюдь с результатами конкурса не связанным.

На основании этого НКСовхозов предлагает:

1. В срочном порядке закупить за границей партию дизель-моторов и нефтяных двигателей, командировав для этого специальных людей.

2. Обеспечить в 1935 году в течение летнего сезона детальные испытания дизелей и нефтяных двигателей на всех основных сельскохозяйственных работах с тем, чтобы иметь возможность осенью 1935 г. окончательно решить вопрос с выбором типа дизель-моторов для массового производства».

Утверждение о том, что на конкурсе совершенно отсутствовали нефтяные двигатели, являлось излишне категоричным, но не лишенным некоторых оснований, поскольку в нашей стране имелся известный опыт создания и эксплуатации нефтяных калоризаторных моторов. Хотя работы по тракторам «русского типа» были официально прекращены в 1925 г., совершенствование нефтяных калоризаторных моторов не прекращалось.

Опытный «нефтяной трактор» ЦОМ.

Испытания опытного трактора ЦОМ в полевых условиях в районе разъезда Верблюд.

Центральный отдел механизации (ЦОМ) НТУ НКСовхозов с 1930 г. в течение трех лет проводил изучение нефтяных тракторных двигателей. В их числе были лучшие зарубежные двигатели типа «дизеля» или «нефтянки». Испытания велись в лабораторных условиях ЦОМ и на полях Опытно-учебного зерносовхоза № 2 в районе ст. Верблюд (ныне – Зерноград).

О проведенных в ЦОМе работах начальник НТУ Наркомсовхозов Пашков писал 16 апреля 1933 г. в УММ РККА:

«Проверка в производственных совхозных условиях показала, что даже лучшие образцы дизель-моторов сегодняшнего дня абсолютно непригодны для работы в сельскохозяйственных условиях. Практика хозяйственной работы показала, что утверждение о простоте ухода за дизельными двигателями является ни на чем не основанной, вредной рекламой. Не говоря о трактористах, уход за тракторными дизелями оказался непосильным большинству сельских механиков.

Все тракторные дизели дают износы, в несколько раз превосходящие таковые у обычных карбюраторных двигателей. Вместе с тем попытки ремонта и замены основных деталей запчастями своего производства из обычных материалов показали, что рядовые материалы, применяемые для ремонта карбюраторных двигателей, для дизелей непригодны. Так, например, срок службы цилиндровых гильз, поршней и колец, изготовленных из своих материалов для дизеля МАН, оказался равным 250–300 часам. Обычная бронза оказалась совершенно непригодной для изготовления втулок поршневых пальцев, т. к. стук появлялся через 100–150 часов работы таких втулок.

Пуск дизеля в холодное время является совершенно неудовлетворительным, и ни одно из существующих приспособлений пуска в холодное время не обеспечивает.

Топливные насос и форсунки – недолговечны (500-1000 час.) и никакому ремонту не поддаются, требуя замены деталей.

Перечисленные недостатки в достаточной степени присущи всем дизелям.

Наряду с дизелями ЦОМ’ом испытывались трактора двухтактные, одноцилиндровые с двигателями типа нефтянка, мощностью 38 тормозных сил. Аналогичная работа проводилась в Мологе под Рыбинском и Каховской МТС.

Двухлетняя эксплоатация этих тракторов в самых тяжелых условиях показала полную пригодность их двигателей для работы в с.х. условиях.

Максимальная простота и неприхотливость двухтактных нефтянок общеизвестны. Попытки поставить нефтянку на трактор делались неоднократно.

В настоящее время ряд заграничных фирм выпускает трактора с нефтянками. Фирма Ланц с 1927 г. работала над приспособлением своего двигателя к советским нефтям и мазутам. В результате этих работ фирме удалось создать хорошую тракторную нефтянку, которая одинаково успешно работает на всех союзных нефтях и мазутах.

Все изложенное побудило ЦОМ Наркомсовхозов создать мощный двигатель для Гусеничного трактора ЧТЗ путем сдваивания двух одноцилиндровых двигателей на общем основании. Изготовленный ЦОМ’ом в своих мастерских образец можно рассматривать только как экспериментальный, так как технические возможности ЦОМ'а не позволили создать нормальную конструкцию такого двигателя, пригодную для серийного производства.

Изготовленный образец позволяет проверить принципиальную сторону применения таких двигателей для тракторов ЧТЗ.

Предварительные испытания двигателя дали следующие показатели. На различных регулировках двигатель дает максимальную мощность от 78 до 88 л. с. Максимальный расход топлива /сырая нефть/ – около 265 гр. на 1 л.с. в час. При этом нужно отметить, что двигатель в большом интервале нагрузок дает уд. расход топлива, близкий к минимальному, что при эксплоатации его в сельском хозяйстве дает весьма незначительно разнящийся расход от дизелей.

Как особое преимущество этого двигателя следует считать его приспособленным для работы на обычных топочных мазутах.

В отношении же легких дизелей возникает вопрос о необходимости введения в топливо стандартов горючего, а именно солярового масла или газойля, выход которых из советских нефтей невелик. В виду этого разница в расходе мазута у нефтянки и солярки у дизеля значительно перекрывается разницей в стоимости.

Пуск даже экспериментального образца ЦОМ'а оказался совершенно несложным и легким и требующим для холодной машины /при температуре -7‘/от 1 до 6 мин., в то время как дизель в тех же условиях без разогрева всего двигателя пускать не удавалось.

На все изложенное прошу обратить должное внимание, тем более, что на созванном НТУ Наркомсовхозов совещании по организации испытания нефтяного трактора ЦОМ 'а представители НКТП и НАТИ заявили о принципиальной установке НКТП работать по пути создания двигателя для трактора лишь типа дизель».

Опытный трактор ЦОМ с поездом из повозок массой 35 т. Май 1933 г.

Спецификация двигателя ЦОМ

Число цилиндров	2
Рабочий процесс	Двухтактный
Диаметр цилиндра, мм	225
Ход поршня, мм	260
Рабочий объем цилиндра, л	10,4
Степень сжатия	4,5
Число оборотов	550
Мощность, л.с.	75
Зажигание	Калильная головка
Форсунки	Открытые с регулируемым конусом распыла
Охлаждение	Помпа авто «АМО»
Сцепление	Однодисковая муфта «Катерпиллар»
Пуск двигателя	Пневматический, отработанным газом от баллонов
Шасси	Нормальное К/П 60 выпуска 1929 г.
1 скорость, км/ч	2,53
2 скорость, км/ч	3,6
3 скорость, км/ч	5
Задний ход, км/ч	1,86
Вес опытного образца мотора ЦОМ, кг	Около 1650

Для проведения испытаний трактора ЦОМ в Опытно-учебном зерносовхозе № 2 по распоряжению начальника НТУ НКСовхозов была организована комиссия. Ее председателем стал директор ЦОМ’а Кольцов, а в состав вошли: от Наркомтяжпрома – Сквирский, от НТУ НКСовхозов – Соколов, от НАТИ – Давиденков, от ВИМЭ – Бородин, от ВИСХОМ – Брайловский, от НТУ УММ РККА – Сахаров и от ЦОМ'а– Грибов.

В мае 1933 г, опытный трактор подвергли лабораторным, транспортным и полевым испытаниям. В ходе транспортных испытаний трактор буксировал поезд из повозок массой 35 т, с которым совершил пробег протяженностью 15 км, из них 8 км были пройдены по месту, изрытому тракторами во время весенней распутицы. В ходе совещания комиссии рассматривался вопрос об изготовлении партии тракторов с нефтяным мотором ЦОМ к 1 апреля 1934 г. для более полной проверки их в эксплуатации.

Однако при организации дизельного конкурса работы по трактору ЦОМ не были приняты во внимание, и в число участников он не попал, хотя и были испытаны несколько зарубежных «нефтянок».

На основании результатов проведенного конкурса, представлений руководителей промышленности, особых мнений заинтересованных ведомств советскому правительству необходимо было принять непростое решение.