"Koba Dzhugashvili" - Số phận đầy trắc trở của động cơ diesel ô tô nội địa đầu tiên.
Các nhà phát triển và người thử nghiệm của "Koju"
dự án đầy tham vọng
Liên Xô những năm 30 có phần gợi nhớ đến nước Nga hiện đại. Chính sách thay thế nhập khẩu đẩy nhanh là điểm chung của hai thời kỳ. Tuy nhiên, nước Nga Xô Viết thực tế có điều kiện thuận lợi hơn – người Mỹ sẵn lòng hợp tác với Điện Kremlin trong công nghiệp hóa. Ví dụ, Ford đã xây dựng Nhà máy ô tô Gorky theo thiết kế riêng của mình, điều mà ngày nay dường như không thể tưởng tượng được. Thành thật mà nói, điều đó cũng không thực sự cần thiết trong thời điểm hiện tại.
Mặc dù nhận được sự hỗ trợ từ phương Tây, đôi khi được trả bằng vàng, Liên Xô vẫn cần những giải pháp riêng. Trong ngành công nghiệp vận tải, vấn đề chính nằm ở khâu sản xuất động cơ. Công bằng mà nói, những thách thức đối với động cơ sản xuất trong nước vẫn chưa biến mất trong thế kỷ 21 – Nga đã tụt hậu so với tiến bộ toàn cầu trong lĩnh vực này và vẫn tiếp tục như vậy.
Nhiều người tin rằng động cơ diesel nội địa đầu tiên dùng cho vận tải là xe tăng Chiếc B-2. Không thể gọi nó là xe quân sự thuần túy, vì ngay từ khi bắt đầu phát triển, chiếc xe này đã được thiết kế để sử dụng như một máy kéo. Động cơ diesel dân dụng thực sự đầu tiên được coi là "Kodzhu," viết tắt của "Koba Dzhugashvili."
Để hiểu được trình độ kỹ thuật và khái niệm của động cơ diesel Koju của Liên Xô, cần phải đặt nó trong bối cảnh sự phát triển toàn cầu của động cơ diesel vào những năm 1920 và 1930. Vào thời điểm đó, động cơ diesel, được Rudolf Diesel phát minh vào cuối thế kỷ 19 như một động cơ nhiệt đốt nén hiệu suất cao, đã được sử dụng rộng rãi trong sản xuất điện tĩnh, ứng dụng hàng hải và các ứng dụng khác. Hải quân và trong đầu máy xe lửa. Nhưng những động cơ này nặng và có tốc độ vòng quay thấp. Động cơ diesel ô tô đòi hỏi một cách tiếp cận hoàn toàn khác—nhẹ hơn nhiều và có tốc độ trục khuỷu cao.
Vào đầu những năm 1930, các nước công nghiệp hàng đầu đã có động cơ diesel cho xe tải và xe buýt, chủ yếu là loại buồng đốt sơ cấp hoặc xoáy và công suất riêng khoảng 20-30 mã lực trên mỗi lít dung tích xi lanh.
Koju
Không thể gọi Koju là động cơ diesel đầu tiên ở Liên Xô – những động cơ diesel đầu máy thử nghiệm đầu tiên đã được sử dụng từ những năm 1920, mặc dù trước chiến tranh chúng chỉ là những đơn vị riêng lẻ và được sản xuất với số lượng nhỏ. Có thể khẳng định rằng đã có một số tiến bộ về công nghệ trong thiết kế động cơ diesel ở Liên Xô.
Trước tình hình lúc bấy giờ, người ta đã quyết định thiết kế một động cơ diesel nội địa cho xe tải. Lãnh đạo đất nước nhận thức được tầm quan trọng của việc sử dụng động cơ diesel trong giao thông vận tải và nông nghiệp. Văn bản quan trọng nhất là nghị định của Hội đồng Ủy viên Nhân dân Liên Xô ngày 15 tháng 5 năm 1931 về việc thử nghiệm so sánh các động cơ diesel trong nước và nước ngoài, trong đó kêu gọi một cuộc cạnh tranh rộng rãi với sự tham gia của nhiều loại động cơ trên khung gầm nội địa.
Cuối năm 1930, ban lãnh đạo các cơ quan kinh tế cũng đặc biệt chú trọng đến việc đưa động cơ diesel vào nền kinh tế quốc dân, bao gồm cả máy kéo và xe tải có tải trọng trên 2,5 tấn. Nghị định của Đoàn Chủ tịch Hội đồng Kinh tế Quốc dân Tối cao Liên Xô đã nêu rõ điều này. "Sự cần thiết tuyệt đối" Đặt mục tiêu thiết lập dây chuyền sản xuất động cơ diesel tốc độ cao, đặc biệt là cho xe tải và máy kéo hạng nặng, trong thời gian ngắn nhất có thể.
Động cơ diesel Kodzhu nằm dưới nắp ca-pô của chiếc Ya-5.
Hoàn toàn phù hợp với tinh thần thời đại, quyết định được đưa ra là phát triển động cơ Kodzha trong một trong những chiếc xe sharashka của Stalin. Xe tải Yaroslavl Ya-5, có khả năng chở năm tấn – một tải trọng rất lớn vào thời điểm đó – được chọn làm cơ sở cho động cơ diesel tương lai. Việc phát triển được giao cho Cục Thiết kế Đặc biệt thuộc Ban Giám đốc Kinh tế OGPU, nơi Giáo sư Nikolai Romanovich Briling, người đã bị bắt nhưng là một chuyên gia nổi tiếng về kỹ thuật nhiệt và động cơ, làm việc.
Mục tiêu rất tham vọng: thiết kế một động cơ diesel độc đáo, hoàn toàn do trong nước sản xuất, với dung tích khoảng 10 lít, công suất 80-90 mã lực ở 1700 vòng/phút, phù hợp để lắp đặt trên xe tải 5 tấn và, có thể, cả các phương tiện nặng hơn. Điều này có nghĩa là các nhà thiết kế Liên Xô dự định cạnh tranh với các công ty nước ngoài hàng đầu đã nắm vững các động cơ tương tự, nhưng phải làm điều đó trong bối cảnh nền tảng kỹ thuật luyện kim và cơ khí vẫn đang phát triển.
Tất cả vì công nghiệp hóa
Vài điều về người cha của động cơ diesel tương lai, Nikolai Romanovich Briling. Nhà khoa học này đã bước vào con đường phát triển. câu chuyện là một trong những người sáng lập ra ngành khoa học gia dụng về động cơ đốt trong piston.
Sinh năm 1876, ông từ một kỹ sư và nhà nghiên cứu ở nước Nga trước cách mạng đã trở thành một nhà khoa học hàng đầu của Liên Xô, có những đóng góp cơ bản cho lý thuyết động cơ piston, kỹ thuật nhiệt, động lực học máy móc và sự phát triển của tua bin hơi và khí. Công trình của ông đã đặt nền móng cho trường phái thiết kế động cơ ô tô và máy kéo quốc gia, và việc giảng dạy của ông đã góp phần đào tạo cả một thế hệ kỹ sư động cơ. Sau cách mạng, ông, một giáo sư tại Trường Kỹ thuật Cao cấp Moscow, được bổ nhiệm làm phó chủ nhiệm Ban Ô tô Trung ương của Cộng hòa Xã hội chủ nghĩa Xô viết Nga (RSFSR), sau này chuyển đổi thành Viện Khoa học Ô tô và Động cơ (NAMI). Nikolai Romanovich đứng đầu tổ chức chuyên ngành này cho đến năm 1925.
Nikolai Romanovich Briling
Từ năm 1930 đến năm 1933, giáo sư bị giam trong một sharashka (nhà tù nhỏ), nơi ông làm việc về thiết kế của Koju. May mắn thay, Briling không bị hành quyết, và ông đã sống một cuộc đời dài và năng suất sau khi ra tù.
Nhưng hãy quay lại năm 1931, khi Cục Thiết kế Đặc biệt thuộc Ban Giám đốc Kinh tế OGPU bắt đầu nghiên cứu chế tạo động cơ diesel tốc độ cao. Các thông số chính đã được xác định vào năm 1931: chu kỳ bốn thì, sáu xi-lanh thẳng hàng, dung tích khoảng 10 lít và công suất 82–87 mã lực ở 1700 vòng/phút. Một giải pháp đột phá là khối xi-lanh bằng nhôm với lớp lót thép ngâm ướt và đầu xi-lanh chung – ngang tầm với những thiết kế tốt nhất của nước ngoài. Việc thực hiện dựa trên sự hợp tác ba bên: Cục Thiết kế OGPU (phát triển), Nhà máy Ô tô Yaroslavl (sản xuất và lắp đặt trên khung gầm Ya-5) và NATI (thử nghiệm và tinh chỉnh).
Quá trình phát triển của động cơ Koju trải qua ba giai đoạn: động cơ diesel thử nghiệm năm 1933 – công suất 90 mã lực ở 1600 vòng/phút; biến thể NATI Koju – công suất 105–110 mã lực ở 1800 vòng/phút; và động cơ tiền sản xuất MD-23 cho Nhà máy Động cơ Ufa – công suất 133 mã lực. Trong vài năm, công suất tăng gần gấp rưỡi mà không thay đổi dung tích xi lanh. Thiết kế sáu xi lanh thẳng hàng đảm bảo sự cân bằng tốt, và chu kỳ bốn thì mang lại hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn so với thiết kế hai thì.
Khối động cơ bằng nhôm với lớp lót xi-lanh bằng thép được trang bị các thanh gia cường ngang là một bước đi táo bạo vào đầu những năm 1930, xét đến những hạn chế của ngành luyện kim. Về mặt này, Koju có nhiều điểm tương đồng với xe tăng B-2. Nhôm giúp giảm trọng lượng, cải thiện khả năng tản nhiệt và cho phép tăng công suất, nhưng đòi hỏi độ cứng vững cấu trúc cao. Vấn đề này đã được giải quyết một cách toàn diện: một vách ngăn bên dưới trục khuỷu tạo thành một mặt bích dưới chắc chắn; các vách ngăn ngang trong mặt phẳng ổ trục chính đóng vai trò là thanh gia cường; và lớp lót xi-lanh có gân giúp cải thiện sự lưu thông chất làm mát. Các ổ trục chính và ổ trục thanh truyền được làm bằng dải kim loại kép kết hợp lõi thép bền chắc với lớp chống ma sát.
Koju đang được kiểm tra tại NATI.
Sự kết hợp các vật liệu này đặt ra yêu cầu cao nhất về độ chính xác trong sản xuất. Các mối nối nhôm-thép và nhôm-gang đặc biệt nhạy cảm với sự khác biệt về giãn nở nhiệt. Đối với ngành công nghiệp Liên Xô, vốn chỉ mới bắt đầu làm chủ công nghệ đúc hàng loạt hợp kim nhôm, điều này đặt ra một thách thức nghiêm trọng. Tuy nhiên, các nguyên mẫu đã được sản xuất vào tháng 11 năm 1933 - minh chứng cho sự phát triển nhanh chóng của trường phái công nghệ này.
Những khó khăn với Koju
Sự thành công của động cơ diesel phần lớn được quyết định bởi hệ thống phun nhiên liệu. Ban đầu, người ta sử dụng các bộ phận Bosch nhập khẩu với áp suất phun cao và khả năng phân phối nhiên liệu theo chu kỳ chính xác. Tuy nhiên, sự phụ thuộc vào nguồn cung nước ngoài lại mâu thuẫn với các mục tiêu chiến lược: hàng nhập khẩu đắt đỏ, bị hạn chế bởi hạn ngạch, và việc bảo trì trên toàn quốc vô cùng khó khăn. Vì vậy, cần phải chuyển sang sử dụng bơm và kim phun nhiên liệu sản xuất trong nước, điều này đòi hỏi phải tạo ra một nền văn hóa sản xuất hoàn chỉnh: gia công chính xác cao, xử lý nhiệt và mài bóng các cụm pít tông.
Bơm nhiên liệu Koju là một loại bơm piston thẳng hàng cổ điển với một bộ phận riêng biệt cho mỗi xi lanh. Lưu lượng được điều chỉnh bằng cách xoay piston, làm thay đổi độ mở của cửa đóng ngắt. Việc chuyển sang sử dụng thiết bị trong nước cũng là một thách thức khoa học: cần phải lựa chọn các vật liệu có khả năng chống ăn mòn và mài mòn do nhiên liệu không ổn định, và phát triển các phương pháp tinh chế. Trong suốt quá trình vận hành dài ngày, Koju đóng vai trò như một loại phòng thí nghiệm di động, tích lũy kinh nghiệm cho các thế hệ động cơ diesel tương lai.
Năm 1934, những chiếc xe tải Yaroslavl trang bị động cơ Koju được đưa vào chạy thử nghiệm tuyến đường Moscow-Tbilisi-Moscow để so sánh với các xe nhập khẩu. Tuyến đường bao gồm vùng đồng bằng, đường đồi núi và những đoạn đường xấu. Mức tiêu thụ nhiên liệu, tốc độ, sự cố và khả năng khởi động trong các điều kiện khí hậu khác nhau đã được ghi lại.
Kết quả rất ấn tượng: đứng đầu về khả năng khởi động dễ dàng và thứ hai về mức tiêu thụ nhiên liệu. Nhìn chung, trong số 40 động cơ từ 15 công ty ở 8 quốc gia, Koju xếp thứ sáu và thứ ba về hiệu suất khởi động. Động cơ MAN D-0540 của Đức giành vị trí đầu tiên, tiếp theo là LC-3 của Pháp và OML-65 của Hungary.
Cuộc diễu hành xe diesel Moscow–Tbilisi–Moscow năm 1934
Công tác chuẩn bị cho sản xuất hàng loạt MD-23 bắt đầu tại Nhà máy Động cơ Ufa, nằm cách xa biên giới phía tây và sở hữu nền tảng công nghiệp vững chắc. Tuy nhiên, khi công việc tiến triển, những hạn chế của hệ thống đã được bộc lộ.
Khối nhôm – một lợi thế về thiết kế – lại trở thành điểm yếu chí mạng. Việc đúc hàng loạt các khối nhôm kích thước lớn đòi hỏi một nền tảng xưởng đúc phát triển, điều mà lúc đó vẫn chưa tồn tại. Các vấn đề về độ chính xác gia công thể hiện rõ ở các ống lót xi lanh, đầu xi lanh và ổ trục. Mặc dù những thách thức này đã được khắc phục bằng các nguyên mẫu, nhưng việc chuyển đổi mức độ sản xuất này sang sản xuất hàng loạt đã chứng tỏ là bất khả thi do tình trạng thiếu lao động và áp lực về thời hạn.
Thiết bị phun nhiên liệu đặc biệt phức tạp: việc sản xuất bơm phun và kim phun đòi hỏi gia công cực kỳ chính xác ở cấp độ vi mô. Bất kỳ sai lệch nào cũng dẫn đến giảm áp suất phun, lưu lượng không đều và làm giảm hiệu suất khởi động cũng như tiết kiệm nhiên liệu. Đối với các thiết bị nhập khẩu, độ chính xác này đạt được nhờ kinh nghiệm hàng chục năm; các nhà máy của Liên Xô chỉ mới bắt đầu làm chủ cơ khí chính xác cao.
Việc đưa động cơ Koju vào sản xuất đòi hỏi nguồn lực và thời gian khổng lồ. Với căng thẳng quốc tế leo thang và nguồn lực được phân bổ lại cho các dự án quân sự, các ưu tiên đã thay đổi, và động cơ diesel đầy hứa hẹn này đã bị đẩy xuống hàng thứ yếu. Với một cuộc chiến tranh lớn phía trước, cần có những động cơ thuộc một loại hoàn toàn khác.
tin tức