Судовой дизельный двигатель М401 и М401а-1. Нереверсивный высокооборотный.

Нереверсивные V-образные судовые дизельные двигатели типа М401 (12ЧСН 18/20) с газотурбинным наддувом используют в качестве главных на скоростных судах «Заря», «Ракета» (проекты 340, 340Э, 340МЕ), «Восход» (проекты 352 и 03521) и теплоходах на подводных крыльях «Метеор» (проект 342Э). Также на базе двигателя В-2 были произведены дизельные двигатели: шестицилиндровый дефорсированный Д6, получивший широкое распространение на речных судах дизельный двигатель 3Д6, устанавливался на лесосплавные катера «Костромич», ЛС-56А, речные трамваи «Москвич», теплоходы «Москва» (проекты Р-51, Р-51Э). Дизели Д6, Д12, Д20 и М401 производятся на заводе ОАО «Барнаултрансмаш».

Основные характеристики.

Мощность двигателя М401 (М401а-1) составляет 663 (736) кВт, при частоте вращения 1500 оборотов в минуту, при этом удельный расход топлива составляет 242 (223) г/(кВт*ч).

Составные части.

Несущий картер 2, изготовлен из алюминиевого сплава, имеет поддон 1. В коренных подшипниках, выполненных на подвесках, вкладыши изготовлены из свинцовистой бронзы. Блоки цилиндров 7 изготовлены заодно с головками (моноблок). Материал моноблока – алюминиевый сплав. Детали остова скреплены между собой анкерными шпильками 5. Втулки 17 цилиндров из стали 18ХМЮА, на них одета рубашка 16 из углеродистой стали. Между рубашкой и втулкой по крутым винтовым канавкам циркулирует охлаждающая вода. Втулки уплотнены в верхней части путем притирки бурта к рубашке, в нижней – пятью резиновыми кольцами 18, поджимаемые ввертываемым в блок кольцом. Моноблок закрыт сверху специальным колпаком.

У дизелей М416 на поршне 4 из алюминиевого сплава предусмотрены шесть колец, установленных в пяти канавках поршня: первое кольцо стальное хромированное с цилиндрической наружной поверхностью, второе – стальное хромированное конической наружной поверхностью, третье – чугунное с конической наружной поверхностью и приработанным слоем олова, четвертое и пятое, вставляемые в одну канавку, — маслосъемные стальные с конической наружной поверхностью, шестое – маслосбрасывающее стальное со специальным замком для облегчения установки поршней в цилиндры. В других модификациях дизеля предусмотрено четыре или пять колец.

Палец 15 поршня плавающий, зафиксирован заглушками. Поперечное сечение шатунов двутавровое. Главные шатуны 3 изготовлены с разъемной кривошипной головкой 21, прицепные шатуны 19 – с цельной головкой. Они соединены с главным с помощью пальца 20. Поршневые подшипники с бронзовыми втулками смазываются маслом, разбрызгиваемым шатунами. В нижней головке прицепного шатуна установлена бронзовая втулка, масло к ней поступает по системе от кривошипного подшипника.

Главный шатун кривошипного подшипника предусмотрен со стальными вкладышами, заплавленными свинцовистой бронзой.

Коленчатый вал дизельного двигателя цельный с полыми шейками. Полости внутри шатунных шеек используются для сепарации масла. Через полости коренных шеек проходит трубка для подвода масла от коренных подшипников к шатунам.

Для каждого цилиндра предусмотрены два впускных 13 и два выпускных клапана, которые открываются вследствие непосредственного воздействия на них кулачковых шайб, выполненных заодно с распределительными валами впуска 11 и выпуска 12.

Выпускные коллекторы 6 расположены с наружной стороны блоков, а надувочные в их развале.

Подаваемый воздух к цилиндрам от двух турбокомпрессоров типа ТК-18 поступает через два воздушных радиатора пластинчатого типа. На дизелях М50 и М400 был установлен нагнетатель с механическим приводом. Топливная система состоит из основного шестеренного топливоподкачивающего насоса и насоса предварительного подкачивания, подающего топливо в магистраль перед пуском дизеля, сдвоенного топливного фильтра с фильтрующими элементами из фильтроткани, промывку которых производят обратной струей топлива без остановки дизеля и разборки фильтра, блочного 12-плунжерного ТНВД 10, расположенного в развале цилиндров и соединенного с всережимным регулятором непрямого действия. Форсунки 8 регулируют на подъем иглы при давлении 20 МПа.

Масляная система дизеля выполнена по схеме с масляным баком. Двухсекционный шестеренный откачивающий насос засасывает масло из поддонов двигателя и реверсивной муфты и затем водомасляный холодильник подает его в масляный бак. Нагнетательный насос засасывает масло из бака и через масляный фильтр подает его в магистраль и далее к двигателю. Часть масла из магистрали поступает к регулятору турбокомпрессору и к насосу гидравлического управления реверсивной муфтой, а от него к гидрореактивному масло очистителю.

Система тонкой очистки масла комбинированная. Она состоит из двух полнопоточных фильтров с бумажными элементами и частично-поточными гидрореактивного маслоочистителя. В дизелях других модификаций установлена полнопоточная центрифуга с механическим приводом, объединенная с нагнетательным насосом.

Насос забортной воды системы охлаждения лопастной самовсасывающий, внутреннего контура – центробежный. Водяной холодильник трубчатого типа.

Для пуска дизельного двигателя используют сжатый воздух давлением 7,5-15 МПа. Пусковые клапаны 9 цилиндров автоматические, воздухораспределители групповые, каждый на шесть цилиндров одного ряда, с дисковыми золотниками. Навесной компрессор не предусмотрен.

Дизельный двигатель оборудован системой неавтоматизированного гидравлического дистанционного управления.

На посту управления предусмотрены рукоятка для изменения частоты вращения, рукоятки для гидравлического и ручного включения и выключения реверсивной муфты, рукоятка для переключения управления с гидравлического на ручное.

Разработанные в 30-х годах дизели Д12 и М401 характеризуются высокими удельными параметрами, их удельная масса составляет всего 2,05 кг/л.с., а удельный расход топлива — 165 г/л.с.*ч.

В то же время существуют следующие недостатки:
— неэффективная работа маслосъёмных колец устаревшей конструкции — как следствие, большой расход масла на угар — 20 г/л.с.*ч;
— сложная схема приводов распределительных валов, содержащая большое количество механических передач (в 30-х годах ещё не существовало приводных цепей, способных работать на высоких скоростях) — как следствие — повышенный уровень шума, низкий ресурс, сложность в обслуживании;
— сложный сборный коленвал, стоимость которого составляет около 30 % от всего двигателя — в 30-х годах ещё не существовало способов объёмной штамповки столь крупных деталей;
— сложный, ненадёжный и дорогой ТНВД (топливный насос высокого давления), содержащий большое количество прецизионных деталей;
— неэффективная система электростартерного пуска (низкий КПД стартера СТ-712, неоптимальное передаточное число).

Тем не менее, за долгие годы серийного выпуска дизелей В-2, Д12 и М401, их конструкция, несмотря на появление новых материалов и технических решений, позволяющих сравнительно легко устранить указанные недостатки, практически не претерпела изменений.

На рисунке показан поперечный разрез дизеля типа М401А-1.