Прошлая статья, где упоминаются наши звездообразные дизели, вызвала заметный интерес, почему бы не копнуть эту тему поглубже?
Начнём с авиации, ведь дизельные двигатели ставились на наши самолёты ещё до войны. ТБ-7 - это тяжёлые бомбардировщики, позже получившие название Пе-8. При бомбовой нагрузке 2 тонны самолёт с бензиновым двигателем водяного охлаждения АМ-35А имел дальность полёта 3600 км, а с дизельными двигателями М-40 или М-30 - 5460 км. Как они себя показали? Вот краткий отчёт о налёте на Берлин 10 августа 1941 года, в котором участвовали ТБ-7 с дизельными двигателями М-40Ф.
На самолёте мйора Егорова при взлёте отказали оба правых дизеля, самолёт разбился. На самолёте лейтенанта Видного левый внешний дизель загорелся уже над Германией. Пожар потушили, но стало ясно, что до Берлина не долететь. Сбросив бомбы, самолёт развернулся и полетел назад. Тут отказал ещё один двигатель, и была совершена вынужденная посадка, правда, на своей территории.
На самолёте капитана Тягунина один двигатель отказал уже на обратном пути. Добавили свои зенитчики. При посадке самолёт разбился. На ТБ-7 майора Угрюмова на больших высотах дизели отказывали несколько раз. Всё же удалось отбомбиться по Берлину, но из-за перерасхода топлива самолёт совершил вынужденную посадку, к счастью на своей территории. Самолёт старшего лейтенанта Панфилова был повреждён зенитками противника, но сумел отбомбиться по цели. На обратном пути отказали два дизеля, может, и в результате повреждений от обстрела. Самолёт сел на территории Финляндии. Сняв вооружение с самолёта, летчики 4 дня отбивались от финнов, в живых остался один, стрелок-радист, который после войны и смог рассказать эту историю.
На самолёте Пе-8 Молотов летал в США. Снимок на американском аэродроме
Какого типа двигатели установлены на нём, я однозначно узнать не смог. Но судя по снимку, похоже, всё-таки бензиновые. Само собой, для такого полёта потребовались дополнительные топливные баки.
Всего Пе-8 с дизельными двигателями было построено 15 единиц, при общем количестве таких самолётов окола 100 штук.
Однако от идеи снабжать новые типы дальних бомбардировщиков дизельными двигателями не отказались.
Поскольку основными требованиями к авиационному двигателю являются его минимальне размеры и вес при максимально большой мощности и высоких оборотах, решением было создание звездообразного дизеля. Это уже совершенно новые машины, и в конце 1945 года опытный образец М-501 был построен. Однако надо понимать, что до серийного производства надо пройти немалый путь, а в это время громко заявили о себе турбореактивные двигатели. Время поршневых в авиации стремительно заканчивалось.
Но было бы большим расточительством отказываться от таких уникальных конструкций и им нашлось место на флоте. В 1953 году на ленинградском заводе «Звезда» организуется ОКБ-800, который возглавляет Владимир Михайлович Яковлев. Пройдет всего лишь три года и в 1956 году 42-цилиндровый двигатель пройдет трёхсотчасовые ресурсные испытания и успешно закончит межведомственные испытания. Новый двигатель получил наименования М-503А с максимальной мощностью 2950 кВт при частоте вращения 2200 об/мин.
Давайте посмотрим, какие технические решения были применены на этих необычных машинах. Для начала такой дизель в разрезе:
Не рябит в глазах? :) Семь блоков, 42 цилиндра, столько же форсунок и топливных насосов высокого давления, семь распредвалов. Блоки и поршни из алюминиевого сплава, что облегчает всю конструкцию. Никаких подшипников скольжения, только роликовые и шариковые. Само собой, мощный турбокомпрессор и вот тут первая изюминка. Есть так называемое явление "турбоямы", когда при необходимости увеличить число оборотов, несмотря на увеличенную подачу топлива, двигатель не спешит ускоряться.
Дело в том, что ротор турбокомпрессора обладает определённой инерцией и не может сразу раскрутиться и подавать увеличенное количество воздуха, необходимое для полноценного сгорания увеличенного количества топлива. Чтобы компенсировать это отставание, в дизеле Климова установлены гидромуфты, которые за счёт вязкости масла раскручивают ротор напрямую от коленвала.
Так выглядит 503-я машина перед упаковкой в транспортный контейнер:
А это уже повидавшая виды в процессе ремонта. Синяя стрелка - вход воздуха в турбкомпрессор. Красная - путь выхлопных газов к турбине. Зелёная - воздух, нагнетаемый в цилиндры
А это полуразобранная в военно-морском музее в болгарской Варне. Один блок снят, видны поршни, частично сняты воздухо- и газопроводы, видно рабочее колесо турбины
Теперь о масляной системе. На обычном моноблочном двигателе, смазав и охладив детали движения, масло стекает в картер. Если оно здесь и остаётся и вновь масляным насосом нагнетается в систему смазки, то это "мокрый картер". Его прелесть в том, что не нужна дополнительная циркуляционная цистерна для масла и применяется только один масляный насос. Если же масло удаляется из картера в циркуляционную цистерну, и уже из неё вновь поступает в ситему смазки дизеля, то картер называется "сухим". Поступать в циркуляционную цистерну масло может самотёком, если она ниже уровня картера или дополнительным маслооткачивающим насосом.
В звездообразных дизелях картер находится в центре конструкции, и если с верхних блоков масло может в него стекать, то из нижних никак, так что ему на роду написано быть сухим со сливным коллектором, из которого масло откачиватся в маслобак. А как же быть с перевёрнутыми блоками? На них установлены дополнительные небольшие маслооткачивающие насосы, причём откачивают они не прямо в маслобак, а в маслоотстойник реверсивной муфты.
Вот ещё одно замечательное устройство. Его аналог - это коробка перемены передач на автомобилях. Если на большинстве судов задний ход осуществляется изменением направления вращения двигателя, что достигается его остановкой и новым пуском после изменения порядка работы цилиндров, то дизеля с такими муфтами всегда вращаются в одном направлении и останавливать их при включении заднего хода не нужно. Количество пусков резко сокращается, что положительно сказывается на сроке службы деталей двигателя. Но сама муфта довольно непростое устройство.
Вот вы запустили дизель на холостой ход. При перемещении рукоятки управления на "вперёд" предварительно под воздействием пневмоцилиндра входят в зацепление специальные фрикционные конусы, потом срабатывает синхронизатор, и только потом входят в зацепление шестерни. Теперь можно по мере прогрева дизеля повышать обороты. Кстати, в муфте имеется и редуктор. Какие бы не были обороты коленвала, обороты гребного вала будут в два раз меньше.
А как дать задний ход?
Во-первых, реверс производится при определённом пониженном числе оборотов дизеля, определяемом так называемым "упором реверсирования". Вы ведь в своей машине тоже не включаете задний ход на скорости километров в 50? При переводе рукоятки в положение "стоп" механизм переднего хода расцепляется. На это необходимо некоторое время, поэтому категорически запрещатся переключение на противоположное направление движения без определённой выдержки на холостом ходу. Потом рукоятка переводится в положение "назад", срабатывает другой пневмоцилиндр. Он затягивает специальную фрикционную ленту, которая фиксирует подобие планетарного редуктора и гребной вал начинает вращаться в обратном направлении.
Поскольку на заднем ходу вы никак обороты двигателя поднять выше не можете, то и жёсткого зацепления в таком режиме не предусматривается. В этом кроется некоторая опасность - при пониженном давлении воздуха в баллонах реверса надёжной затяжки фрикционной ленты не происходит и при её проскальзывании получаем так называемый прижог фрикционного слоя, зазор увеличивается и при неоднократном повторении такого безобразия можно лишиться возможности реверсирования без замены этой детали. Впрочем, характерная вонь фрикционных дисков при недостаточном их прилегании знакома любому автомобилисту.
А ещё в этих дизелях предусмотрено автоматическое отключение нескольких блоков, когда обороты падают ниже определённой величины. Ну вот не нужно вам быстро мчаться, зачем же гонять все 42 цилиндра? Правда, в таком режиме можно работать ограниченное время.
А ещё можно регулировать давление в системе охлаждения двигателя. Надо поднять температуру - с помощью специального редуктора подаём воздух под определённым давлением в расширительный бачок и таким образом повышаем его в системе. Температура начинает расти. Надо сбросить - сообщаем систему с атмосферой и температура тут же начинает падать, хотя обороты ( другими словами нагрузка) те же.
Я вижу, текст получается неподъёмным. Так что окончание в следующей статье.
............................................................................................................................................
Полный каталог статей журнала здесь
