Двигателестроение на Харьковском заводе транспортного машиностроения

ХПЗ является старейшим предприятием, производившим ДВС в Украине. У истоков дизелестроения, развернувшегося на ХПЗ в 1911 г. стоял выпускник Харьковского технологического института (ХТИ), основатель кафедры ДВС ХПИ В. Т. Цветков. Именно Василий Трофимович начал формировать Харьковскую школу двигателестроения. Он работал на ХПЗ с 1911 г. в течение 20 лет, где под его руководством было выпущено множество дизелей малой, средней и большой мощности.

В 1920-е гг. на заводе ремонтировались трофейные автомобили, тракторы и танки, а также двигатели к ним. На ХПЗ выпускались самые мощные в мире тракторы «Коммунар» (90 л.с.), готовился к выпуску трактор «Коминтерн» мощностью 120 л.с.

В 1930-е гг. завод выпускал танки БТ и Т-35, которые оснащались авиационными двигателями. Высокая мощность и хорошие массогабаритные показатели авиамоторов М-17 в целом удовлетворяли требованиям их применения в танках всех типов, однако они были недостаточно выносливы для тяжелых условий эксплуатации в танке и недостаточно экономичны по расходу топлива. А главным недостатком бензиновых авиамоторов была их высокая пожароопасность, обусловленная летучестью и взрывоопасностью паров высокооктанового авиационного бензина. Более привлекательными для танков были дизельные двигатели. Однако дизели, выпускаемые до 1930-х гг., были тихоходными и предназначались в основном для судов или стационарных установок и из-за своих габаритов не могли быть установлены в танк. Дизели, предназначенные для автомобилей и тракторов имели мощность на порядок меньше требуемой. Правда, во многих странах проводились разработки авиационного дизель-мотора. Над такими двигателями работали и в Москве в Центральном институте авиационного моторостроения (ЦИАМ), и в Харькове в Украинськом научно-исследовательском авиадизельном институте (УНДАДИ), созданном на базе лаборатории Харьковского технологического института (ХТИ). Этот институт, который возглавлял профессор Я. М. Майер, бывший директор ХТИ, занимался созданием четырехтактного V-образного 12-цилиндрового авиационного дизеля АД-1, но дальше испытаний одного отсеку работники института не продвинулись.

Весной 1931 г. ВСНХ СССР предложила Харьковскому паровозостроительному заводу взяться за производство автотракторного дизеля мощностью не ниже 300 л.с. В техническом задании указывалась схема – V-образный, 12-цилиндровий с номинальным режимом – 1600 об/мин. В постановлении правительства двигатель назывался автотракторным, но это было сделано из соображений секретности, новый дизель предназначался для танков, а тракторов и автомобилей, требующих такого мощного двигателя тогда еще не было.

Преодолеть трудности создания танкового дизель-мотора удалось не сразу. Создать специальный танковый дизель перед войной удалось только советским конструкторам, и только советские танки в годы войны оснащались специальными дизелями. После войны основным двигателем в мировом танкостроении стал дизель, каковым и остается поныне. Приоритет в создании первого в мире специального танкового дизеля принадлежит Харьковскому паровозостроительному заводу (ХПЗ). Именно здесь в предвоенные годы был создан танковый дизель В-2, который устанавливался на всех средних и тяжелых советских танках в годы войны. Именно его применение позволило советским конструкторам создать лучшие в мире танки.

Двигатель является наиболее сложным и ответственным агрегатом боевой гусеничной машины и на его разработку уходит зачастую больше времени, чем на сам танк. Зато удачный двигатель определяет развитие бронетанковой техники на многие годы и служит основой для создания самых различных образцов техники. Так было и с дизелем В-2, модификации которого применялись в танках разных типов и в других объектах, в том числе и мирного назначения. 1 сентября было принято решение о серийном выпуске танкового дизеля В-2, и в том же году он был установлен на танке БТ-7М вместо авиационного бензинового мотора М-17Т. Именно то обстоятельство, что двигатель В-2 был создан как многоцелевой, позволило быстро развернуть его в многочисленное семейство дизелей, предназначенных для различных типов машин и выполненных на одной базе. К июню 1941 г., через 20 месяцев после начала серийного производства, завод № 75 освоил пять модификаций дизеля: для легкого танка БТ-7М, среднего танка Т-34, тяжелого танка КВ, артиллерийского тягача «Ворошиловец», а также дизелей с левым и правым направлением вращения для боевых катеров и, наконец, однорядного шестицилиндрового для легкого танка Т-50 (см. табл. 1). Комплектование всех средних и тяжелых танков, в том числе и вновь создаваемых танков серии ИС, а также самоходных артиллерийских установок (СУ) на их базе одним и тем же дизелем типа В-2 сыграло очень важную роль в обеспечении танкостроительных заводов моторами и облегчило ремонт и эксплуатацию бронетанковой техники в тяжелейшие годы Великой Отечественной войны.

Дизель В-2 служил не только в танках, его модификации устанавливались на тягачах и кораблях, а также использовались в промышленных силовых установках. Двигатели, являющиеся его развитием, использовались в танках Т-44, Т-54, ПТ-76, Т-55, Т-62, ИС-4, Т-10 и др. Современные российские танковые дизели являются также развитием В-2.

В послевоенный период на заводе был освоен выпуск тепловозов ТЭ1 и ТЭ2. Однако мощность этих локомотивов не удовлетворяла требованиям железных дорог, поэтому еще в 1948 г., по инициативе директора ХЗТМ Ю. Е. Максарева, было принято решение об организации на заводе производства новых тепловозных дизелей мощностью 2 000 л. с. Прототипом для них был выбран 10-цилиндровый двухтактный судовой дизель фирмы «Фербенкс Морзе» (США). Такими дизелями оснащались ледоколы, получаемые Советским Союзом по ленд-лизу. Опытный дизель 2Д100 был изготовлен в 1952 г. Это был двухтактный двухвальный дизель со встречно движущимися поршнями. Он имел стальной сварной блок цилиндров «этажерочного» типа, в котором цилиндры были расположены вертикально, и чугунные коленчатые валы длиной около четырех метров. Масса верхнего вала 1 490 кг, а нижнего – 1 740 кг.

В 1956 г. ХЗТМ приступил к разработке на базе 2Д100 нового дизеля мощностью 3000 л.с. В 1958 г. была изготовлена промежуточная модель – 12-цилиндровый дизель 9Д100 с мощностью 250 л.с. на секцию, и в том же году на опытном стенде был отработан рабочий процесс при цилиндровой мощности 300 л.с. Это стало возможным благодаря внедрению двухступенчатой комбинированной системы турбонаддува. В 1959 г. были созданы первые опытные десятицилиндровый дизель 10Д100 и секция тепловоза ТЭ10.

В 1955 г. на кафедре ДВС ХПИ под руководством профессора Н. М. Глаголева начали разрабатывать новый четырехтактный V-образный 16-цилиндровый дизель-генератор Д70. Первый опытный дизель был собран в 1962 г., в 1967 г. он прошел государственные межведомственные испытания. Двигатель мощностью 3000 л.с. устанавливали на односекционном магистральном тепловозе ТЭ40 и его модификациях ‑ пассажирском ТЭП40 и двухсекционном магистральном 2ТЭ40, а также на других локомотивах.

В 1960-е гг. в Харькове на ХЗТМ им. В. А. Малышева был создан танковый дизель нового поколения – 5ТДФ, имевший уникальные характеристики. Двигатель, опередивший свое время, стал основой для создания семейства двигателей, предназначенных для бронетанковой техники, и определил пути ее развития в СССР, а позже и в независимой Украине.

5ТДФ это рядный пятицилиндровый двигатель с горизонтальным расположением цилиндров, в каждом из которых находятся два поршня, движущихся навстречу друг другу. Между поршнями при их максимальном сближении образуется камера сгорания. В стенках каждого цилиндра имеются: с одной стороны продувочные окна, а с другой – выпускные. Продувочные окна служат для пуска в цилиндры свежего воздуха, а выпускные обеспечивают выпуск из цилиндра отработавших газов. Поршни помимо своего прямого назначения управляют открытием и закрытием продувочных и выпускных окон, т. е. выполняют функции газораспределительного механизма. B каждом цилиндре расположены два противоположно движущихся поршня, каждый из которых посредством шатуна связан со своим коленчатым валом. В связи с этим поршни, управляющие продувочными окнами, а также связанный с ними коленчатый вал называется впускными (продувочными), а поршни, управляющие выпускными окнами и их коленчатый вал – выпускными (выхлопными).

Коленчатые валы связаны друг с другом главной передачей, состоящей из пяти зубчатых колес, что задает одинаковое направление их вращения. Для разгрузки выполненного из алюминиевого сплава блока цилиндров от растягивающих усилий картеры коленчатых валов соединены между собой шестью парами стальных анкерных болтов.

Двигатель имеет турбонаддув с комбинированной связью компрессора (нагнетателя), газовой турбины и коленчатого вала. Турбина, вращающая вал компрессора, работает от энергии выхлопных газов, а в случае ее нехватки снимает мощность с главной передачи. Это использование энергии отработавших газов повышает экономичность двигателя, а турбонаддув позволяет увеличить количество подаваемого в цилиндры топлива и тем самым существенно повысить мощность двигателя.

Еще через шесть лет в двигателях семейства ТД все-таки удалось достичь цилиндровой мощности 200 л.с. – новый двигатель 6ТД-2 развивал мощность 1 200 л.с., а модернизированный 5ТДФМ – 1 000 л.с. Это стало возможно благодаря применению более мощной турбины в системе питания воздухом. Хотя обороты этих двигателей достигают 3 000 в минуту, максимальная мощность развивается на режиме 2 600 об/мин. Дизели 6ТД позволили создать новые танки Т-80УД и Т-84, успешно конкурирующие с лучшими образцами танков на мировом рынке вооружений. Они также позволили заняться радикальной модернизацией танкового парка, причем не только повысить мощность Т-64, но заменить V-образные дизели в машинах российского производства Т-72, а также самого многочисленного за всю историю мирового танкостроения Т-55. Модернизация проводится не только для армии Украины, но и для иностранных армий, что позволяет обеспечить ХЗТМ заказами.

С обретением Украиной самостоятельности были нарушены связи со странами, поставлявшими различные боевые и транспортные машины, а также двигатели к ним. Поэтому для замены вышедших из строя двигателей автобусов «Икарус», боевых машин пехоты (БМП), бронетранспортеров и другой техники срочно понадобились двигатели, мощность и габариты которых меньше танковых. Для этих целей на базе дизелей 6ТД-1 и 6ТД-2 был разработан новый модельный ряд трехцилиндровых двигателей. Дизели 3ТД выпускаются в четырех основных вариантах с мощностью от 280 до 600 л.с.