Приветствую, дорогие читатели! Недавно читал интереснейшую статью многоуважаемого Дира Дирле про сверхтяжёлый танк "Маус" и у меня возник, так сказать, профессиональный интерес. Сама статья вот - "Вы танки хотели ? Их есть у меня ))) «Маус» (известен также как Porsche 205 или Panzerkampfwagen VIII Maus)"
Я работаю инженером по релейной защите на электростанции и меня очень заинтересовала трансмиссия танка Panzerkampfwagen VIII Maus. Раньше я никогда не слышал о применении такой схемы на бронетехнике времен ВОВ, хотя оказывается нечто подобное применяли в конструкции немецкой САУ «Фердинанд», американского Т-23 и отечественного танка ЭКВ. Давайте же вместе разберемся, что же это такое - танковая электромеханическая трансмиссия и с чем её едят.
Первый вопрос, который у меня возник - для его вообще нужна электрическая трансмиссия? Ведь на первый взгляд она усложняет конструкцию, требует дефицитных материалов и бОльшей квалификации ремонтно-обслуживающего персонала. На самом деле, такая трансмиссия имеет неоспоримые плюсы по сравнению с обычной механической. Электромеханическая трансмиссия не содержит таких сложных узлов как основной и бортовые фрикционы, а также коробка перемены передач , так как эти агрегаты заменяются двумя электродвигателями, независимо друг от друга приводящими в движение каждую из гусениц. Трансмиссия, работающая по такому принципу, весьма упрощает управление танком, так как машина приобретает невероятную маневренность и проходимость за счёт увеличения тяговых характеристик, возможности непрерывно регулировать разность скорости гусениц, а также улучшенным, благодаря электродинамическому торможению, тормозным характеристикам. Плюсом такой трансмиссии так же является уменьшенный расход топлива, а так же возможность двигаться танку передним и задним ходом с одинаковой скоростью.
Если в двух словах, то в электромеханическом исполнении гусеницы танка приводятся в движение электродвигателями. Питание электродвигателей электрическим током осуществляется от генератора. Ну а ротор генератора, в свою очередь, приводится во вращение двигателем внутреннего сгорания.
Первым в мире танком с электромеханической трансмиссией (ЭМТ) стал французский тяжёлый танк Char2C, построенный судостроительной компанией FCM.
Два бензиновых двигателя «Майбах» по 250 л.с. соединялись валами с двумя электрогенераторами, которые питали электродвигатели, приводившие в движение машину. ЭМТ упрощала управление танком и делало его невероятно маневренным – Char 2C совершал повороты любого радиуса без потери внутренней мощности. Механику-водителю такого танка совершенно не нужно было переключать рычаг КПП, чтобы увеличить или уменьшить скорость (всё регулировалось педалью «газа»).
Весил этот монстр 70 тонн, экипаж состоял из 13 человек. Правда повоевать ему так и не удалось, и весь десяток выпущенных Char 2C в 1940 году попал в крепкие руки мимопроходящих весёлых туристов, обожающих пиво и сосиски.
Знаменитый Федя Порше очень заинтересовался технической начинкой трофейного гиганта, а когда в 1941 году началась борьба между ним и компанией "Хеншель и сыновья" за право создания тяжёлого танка Pz.Kpfw.VI "Тигр" в своём прототипе VK4501 (P), позже также называвшемся Pz.Kpfw.VI «Тигр P» («Порше тип 101»), конструктор реализовал позаимствованную у французов идею ЭМТ. Она же послужила официальной причиной того, что военные заказчики выбрали танк конкурентов – для производства VK4501 (P) требовалось слишком много дефицитной меди. Однако фюрер лично распорядился начать производство "Тигра Р" и всего было изготовлено около сотни шасси и башен. После всех перипетий, было решено переделать эти шасси в новую мощную самоходно-артиллерийскую установку. Так и появилась знаменитая САУ "Фердинанд".
Самоходка имела два V-образных 12-цилиндровых карбюраторных двигателя водяного охлаждения «Майбах» HL 120 TRM, установленных параллельно, мощностью по 265 л. с. (при 2600 об/мин). Двигатели приводили в действие два электрогенератора Siemens-Schuckert Typ aGV напряжением 365 В. Тяговые электродвигатели Siemens-Schuckert D149aAC мощностью по 230 кВт были расположены в корме корпуса и приводили в действие каждый своё колесо через понижающий редуктор, выполненный по планетарной схеме. Тяговый двигатель благодаря этому — быстроходный и проблем с охлаждением не имел. Такая трансмиссия обеспечивала чрезвычайно лёгкое управление машиной, но отличалась значительным весом. Также электрооборудование САУ включало в себя вспомогательный электрогенератор, два стартера и четыре аккумуляторные батареи. Хотя данных САУ было выпущено чуть меньше сотни, крови у наших войск они попили немало, особенно во время Курской битвы. Как говорит Дир, вот вам фото для души - два подбитых «Фердинанда» из состава штабной роты 654-го батальона. Район станции Поныри, 15-16 июля 1943 года. Слева – «Фердинанд» № II-03. Машина была сожжена бутылками с керосиновой смесью после того, как снарядом повредило ее ходовую часть.
Ну и вернёмся к тому самому "Маусу". На танк Маус была установлена комбинированная силовая установка, подобная установленной на Фердинанды. Бензиновый Даймлер-Бенц DB-603A2 развивал мощность 1080 л.с. и имел рабочий объём 44,5 литра. Стартер по совместительству являлся дополнительным генератором для оборудования и, после запуска двигателя, выполнял свои непосредственные обязанности.Электрические двигатели имели мощность по 544 л.с. каждый, реверсирование и могли плавно изменять мощность вместе с оборотами.
Электромеханическая трансмиссия танка "Маус" состояла из двух параллельно работающих электроприводов левой и правой гусеницы.
Электрическая часть трансмиссии представляла собой две независимые друг от друга системы, обеспечивающие передачу крутящего момента от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам.Два главных генератора, питающие током тяговые электродвигатели, размещались в моторном отделении. В блоке с главными генераторами находился вспомогательный генератор. Передний (по ходу танка) генератор обеспечивал питанием левый тяговый электродвигатель, задний - правый. Вспомогательный генератор служил для питания обмоток обоих главных генераторов и тяговых электродвигателей. В момент запуска основного двигателя он использовался как электростартер, заряжаясь от аккумуляторной батареи. Тяговые электродвигатели (по одному на гусеницу) стояли в кормовой части корпуса. Крутящий момент с вала электродвигателя через двухступенчатый редуктор передавался на ведущее колесо.При движении под водой машина получала электроэнергию с генераторов другого "Мауса", находящегося на берегу. Передача осуществлялась через кабели. Управление танком при этом производилось из машины, подающей энергию, и ограничивалось только изменением скорости. (http://alexfiles99.narod.ru/engine2/maus/maus.htm)
А вот так выглядит электрическое сердце "Мыши" - блок генераторов
Не отставали от немцев и заокеанские ребята. Нынешние разносчики демократии во времена войны изощрялись в конструировании танков как могли - использовали различные варианты силовых установок, подвески и элементов трансмиссии, что теоретически позволяло выбрать наиболее надёжную конструкцию. Но нас интересует именно электромеханическая трансмиссия, поэтому мы не будем рассматривать другие варианты
В 1942 году американцы начали разработку нового среднего танка и в середине сентября появилась идея о том, чтобы вместо планетарной или механической КПП использовать электромеханическую трансмиссию. Вариант с электромеханической трансмиссией получил обозначение Medium Tank T23. Подрядчиком выступил концерн General Electric.
В этом танке двигатель Ford GAN работал в паре с главным генератором типа .5 T563A1. Далее генератор передавал ток на два тяговых электродвигателя 84 E745A2. Весьма массивные двигатели потребовали переделки кормовой части корпуса, так что отличить сзади T23 от других танков-конкурентов несложно. Управление делалось сдвоенным - вместо системы рычагов имелось два пульта управления. Это существенно упрощало работу. Кроме того, имелся и третий, вспомогательный пульт управления — обычно он перевозился в одном из инструментальных ящиков танка и ставился в случае необходимости. С помощью третьего пульта можно было управлять танком из башни. Благодаря системе рычагов имелась возможность переключиться с одного пульта на другой. Вспомогательный пульт управления использовался для обучения, либо в случае, если отделение управления вышло из строя.
Вот так выглядит "сердце" Т23. Двигатель демонтировался вместе с генератором
А вот на фото опытный образец Medium Tank T23E3 с торсионной подвеской
В ходе испытания первых серийных образцов Medium Tank T23 (самый первый был изготовлен 19 октября 1943 г.) выявились многочисленные недостатки - износ катков, взятых от старого образца танка, проблемы с карбюраторами двигателей и электрическими системами, которые требовали сложного обслуживания и защиты от воды. При постройке танков так же возникли загвоздки, например General Electric задерживал поставку двигателей и генераторов в Детройтский танковый арсенал, который собирал Т23. В целом и общем, ума амеры этому танку так и не дали и он остался платформой для обкатки новых технических решений.
Ну а что же наши, спросите вы? Давайте посмотрим.
В 1935-36 годах конструкторы московской Военной академии механизации и моторизации имени И.В. Сталина смонтировали на танке Т-26 опытную электромеханическую трансмиссию на базе троллейбусных агрегатов, но от дальнейшей её разработки отказались, так как она не развивала требуемую мощность. Продолжили свои разработки специалисты Военной академии механизации и моторизации уже во время Великой Отечественной уже в Челябинске совместно с конструкторами эвакуированного туда московского завода «Динамо» и Челябинского Кировского завода. На базе тяжёлого танка КВ-1 был собран опытный экземпляр танка с электромеханической трансмиссией, который получил название ЭКВ. Трансмиссия получилась слишком громоздкой и занимала половину боевого отделения (помимо МТО).
Тяговые электродвигатели постоянного тока ДК-301В устанавливались поперек корпуса и подсоединялись параллельно-последовательно к клеммам генератора при помощи контакторов в зависимости от положения рукоятки контроллера. Шестиполюсные электродвигатели имели независимую и сериесную обмотки возбуждения. На независимую обмотку возбуждения напряжение подавалось от аккумуляторных батарей. Данная обмотка при электрическом торможении обеспечивала устойчивое возбуждение двигателей. Чтобы уменьшить размеры электродвигателя, увеличили частоту вращения его якоря до 5000 об/мин. Тяговые электродвигатели могли работать в двух режимах: длительном, который примерно соответствовал второй и третьей передачам механической трансмиссии, и кратковременном, который соответствовал максимальному крутящему моменту или максимальной скорости. Основным режимом работы электродвигателей был длительный, который соответствовал такому же режиму работы генератора (при одновременной работе обоих электродвигателей). Частота вращения якоря при длительной режиме составляла 2400 оборотов в минуту. В цепи сила тока достигала 370 ампер. Скорость тяжелого танка — 17,5 км/ч. На валу электромотора максимальный крутящий момент при 40 об/мин составлял 520 кгм. При этом сила тока в цепи достигала 2 тыс. ампер. Для охлаждения электродвигателей использовали вентиляторы центробежного типа. Вес каждого тягового электродвигателя и вентилятора равнялся 820 кг. В состав электромеханической трансмиссии входили: стартер-генератор ДК-502Б, постоянно соединенный с дизелем В-2К посредством муфт, два тяговых электродвигателя ДК-301В, два бортовых редуктора и аппаратура управления. Электрооборудование танка было выполнено по однопроводной схеме, с напряжением бортовой сети 24 В. В танке ЭКВ были установлены четыре 12-вольтовые аккумуляторные батареи 6СТЭ-144, соединенные последовательно-параллельно. Емкость всех батарей составляла 288 А/ч. Зарядка аккумуляторных батарей осуществлялась от двух генераторов ГТ-4563А (мощность каждого 1 кВт) устанавливавшихся на дизеле.(https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%9A%D0%92)
Испытания опытного образца танка ЭКВ были проведены в декабре 1944 года на научно-исследовательском испытательном полигоне. Танк не был принят на вооружение Красной Армии в связи с конструкционными недостатками. Однако опыт полученный при его разработке использовался при проектировании электромеханических трансмиссий тяжелых танков ИС-6 и ИС-7.
После Курской битвы в руки советских конструкторов попали трофейные "Фердинанды", которые были тщательно изучены. Особенно пристальный интерес представителей Отдела главного конструктора Наркомата танковой промышленности (далее – ОГК НКТП) вызвала ЭМТ самоходки.
Проект опытной САУ ЭСУ-100 во многом повторял компоновку трофейного «Фердинанда»: боевую рубку разместили в кормовой части машины, а силовой агрегат – спереди. Передачу вращательного момента с двигателя на ведущие катки планировали осуществлять с использованием ЭМТ, что увеличило вес самоходки на три тонны по сравнению с САУ с механической трансмиссией. В металле реализовывать ЭСУ-100 не стали. Её проект вместе материалами по другим САУ рассмотрели в октябре 1944 года на специальном заседании Технического совета НКТП с участием сотрудников Управления самоходной артиллерии. Военные специалисты посчитали нерациональным использование ЭМТ на средних по весу бронированных машинах, так как после анализа документации выяснилось, что масса и стоимость самоходки значительно увеличивались, но значительного роста её боевых характеристик не происходило. В результате работы над ЭСУ-100 решили остановить.
Одновременно с этим в начале декабря 1943 года в отдельном конструкторском бюро (далее – ОКБ) челябинского Опытного завода стартовали работы над эскизным проектом в соответствии с ТТТ тяжёлого танка с ЭМТ, предоставленными военными заказчиками. К лету 1944 года ОКБ подготовило чертежи двух вариантов машины с индексом ИС-6, компоновку которой, в отличие от ЭСУ-100, сделали «классической». Рабочие изготовили деревянный макет будущего танка, в корпусе которого разместили настоящий дизельный двигатель и элементы ЭМТ.
В соответствии с приказом Государственного Комитета Обороны от 8 июня 1944 года, к работе челябинцев подключились конструкторы «Уралмаша», которые уже наработали определённый опыт при создании своей САУ. Инженеров ЧКЗ к этому проекту не привлекали по причине их занятости работами над «Объектом 701» (будущим танком ИС-4). Одновременную разработку ИС-6 и ИС-4 можно рассматривать как конкурентную гонку, в которой конструкторские коллективы «Уралмаша» и завода №100, с одной стороны, и ЧКЗ – с другой боролись за «место под солнцем» для своих детищ.
Всего уральские предприятия собрали два прототипа ИС-6, которые значительно отличались друг от друга, фактически являясь разными машинами (под одним войсковым индексом они проходили исключительно из-за одинаковой конструкции корпусов). Первый экземпляр, обозначавшийся как «Объект 253» (ведущий инженер машины – М.И. Креславский), был снабжен ЭМТ, на втором («Объекте 252») – установили обычную механику. Конструкция корпуса, башни и ходовой части каждого из них во многом повторяла решения, использованные челябинскими инженерами при создании других машин. Корпуса обоих прототипов ничем не отличались друг от друга, поэтому внешне танки выглядели «братьями-близнецами».
Опытный образец «Объекта 253» изготовили в октябре-ноябре 1944 года. Основным его отличием от большинства советских танков стала ЭМТ. Силовая установка танка вращала главный генератор (далее – ГГ) ДК-305А мощностью 385 кВт и массой 1740 кг, установленный с ней соосно. В одном блоке с ГГ на общем валу находился синхронный генератор трехфазного тока СГ-1А, от которого запитывались электромоторы вентиляторов системы охлаждения МТО и тяговых электродвигателей, а также подзарядный агрегат аккумуляторных батарей. Работающий ГГ сильно перегревался, поэтому его требовалось постоянно обдувать приточным потоком воздуха, в связи с чем в МТО «Объекта 253» установили дополнительное вентиляционное оборудование.
Там же разместили два малых генератора постоянного тока Г-73, которые питали роторы электрогенераторов ДК-305А и СГ-1А. Тяговые электромоторы реверсивного действия ДК-302А и ДК-302Б мощностью по 164 кВт также размещались в МТО и соединялись с ведущими колёсами танка через бортовые редукторы, обеспечивая автоматическое регулирование крутящего момента в соответствии с изменением сопротивления движению. Сила тяги регулировалась силой тока, подававшейся на главный генератор. Сила рабочего тока достигала при движении по шоссе – 490 А, по пересечённой местности – 740 А. Напряжение в цепи равнялось 500 В.
Общая масса ЭМТ составляла 3850 кг, то есть в 4-5 раз превышала массу механической трансмиссии танка ИС-2 (980 кг) и танка КВ-1С (740 кг). Дополнительный вес значительно утяжелял «Объект 253», что сказывалось на его проходимости. Первое испытание прошло неудачно - при преодолении танком заснеженного поля в МТО от перегрева вспыхнул пожар. Возгорание потушили, машину отремонтировали и вместо кормового броневого листа установили стальной лист, в котором разместили дополнительный электровентилятор для охлаждения МТО. После ремонта и работ по усовершенствованию конструкции в ноябре 1944 года «Объект 253» всё же прошёл заводские испытания.
В результате оба варианта танка ИС-6 на вооружения приняты не были, и от идеи их дальнейшей доработки военные заказчики отказались.
На этом, пожалуй, закончим. В процессе написания статьи я перерыл кучу источников, узнал много нового и получил моральное удовольствие.
Надеюсь моя статья вам понравилась. Большое спасибо за внимание, берегите себя! Пока!
П.С. Некоторые из использовавшихся источников
https://warspot.ru/16200-elektrotank-po-amerikanski
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%9A%D0%92
https://warspot.ru/2793-elektrostalin-6
https://warspot.ru/1629-odna-golova-horosho-a-mnogo-luchshe
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B5%D1%80%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D0%BD%D0%B4_(%D0%A1%D0%90%D0%A3)#%D0%94%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C_%D0%B8_%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BD%D1%81%D0%BC%D0%B8%D1%81%D1%81%D0%B8%D1%8F