При разработке учитывалась информация, полученная из ВИМИ, поэтому К-700 сразу делали в нескольких модификациях — пропашной, со сдвоенными колёсами, обеспечивавший сверхнизкое давление на грунт (АИ), трактор общего назначения, с одинарными колёсами, и лесозаготовительный вариант К-703 с реверсивным постом управления, где водитель мог сидеть, глядя как вперёд, так и назад.
(Реальная история, только слегка ускоренная в части К-703. У стандартного К-700 удельное давление без навесного оборудования 0,9 кг/см2, с навеской — 1,5 кг/см2, тогда как по принятым в настоящее время стандартам оно не должно превышать 0,6 кг/см2, чтобы не переуплотнять землю при обработке http://www.russianengineering.narod.ru/land/bogenrad.htm)
В июле 1962 года, из ворот Кировского завода выехал первый трактор, вариант со сдвоенными колёсами. Первые опытные образцы сразу же были отправлены на испытания в совхозы области. Испытания новый К-700 прошёл успешно. Он без труда тянул восьмикорпусный плуг, прокладывая борозду глубиной 25-27 см. При этом новый трактор шёл с невиданной до того скоростью, переворачивая огромные пласты земли. Вскоре к первому К-700 на совхозных полях присоединились еще два 'Кировца'. Испытания подтвердили основные технические показатели, заложенные в проекте.
Никита Сергеевич не смог присутствовать на первом выезде К-700 в июле 1962 года. Новый трактор он увидел только в сентябре, когда уже вовсю шли испытания. Он был очарован мощью машины, но ещё больше его заинтересовали новшества, заложенные конструкторами в проект. К-700 сосредоточил в себе новинки, ранее не применявшиеся в советском сельскохозяйственном тракторостроении. Машина была сочленённой, с шарнирной рамой, что увеличивало проходимость.
Герметичная цельнометаллическая кабина имела отопление, оснащалась вентиляторами и подрессоренным сиденьем. (Реальная история). После открытых всем ветрам 'сидушек' МТЗ-2 и МТЗ-5 такой комфорт на рабочем месте тракториста был настоящим прорывом. Ознакомившись с 'мировыми тенденциями тракторостроения' по информационным подборкам ВИМИ, ленинградские конструкторы установили кабину на резиновых сайлент-блоках, 'отвязав' её от шасси . Это сразу же снизило уровень шума и вибраций на рабочем месте тракториста. В конструкцию кабины встроили каркас безопасности из труб, предохранявший водителя в случае опрокидывания. (АИ)
У трактора появились аптечка, зеркала заднего вида, стеклоочистители, противосолнечные козырьки, внутреннее освещение, фонари сигнала поворота, габаритные огни и стоп-сигналы, необходимые для передвижения по дорогам общего пользования. К задней стенке кабины был приварен ящик для бачка с питьевой водой, на передней установлен щиток с контрольными приборами, тумблерами и сигнальными лампами.
Трактор оснастили трёхточечной гидравлической системой навесного оборудования с грузоподъемностью в 2 000 кг. Тракторист мог без чьей-либо помощи, самостоятельно установить навесные или прицепные сельскохозяйственные орудия.(Реальная история) Трансмиссию вместо механической многовальной сделали гидромеханической. (АИ)
(Технические подробности http://carakoom.com/blog/traktor-k700-kirovec-istoriya-fotografii-modifikacii)
Но самым бросавшимся в глаза отличием были широченные колёса большого диаметра. Они были огромными и на тракторе общего назначения, а на пропашную модификацию поставили спаренные колёса. Ширина трактора значительно увеличилась, зато теперь он мог передвигаться по пашне, не утрамбовывая почву.
Первый секретарь с величайшим интересом несколько раз обошёл машину вокруг, засыпав конструкторов и испытателей градом вопросов. Его интересовало всё — мощность, возможности, себестоимость, условия работы тракториста. Хрущёв с помощью Котина забрался в кабину, сам посидел на водительском сиденье, подержался за управление, проверяя, насколько удобно всё расположено:
— Если я, с моим ростом и пузом, достану, то и другой человек достанет, — пояснил он улыбающемуся Котину. — Хорошо сделано, Жозеф Яковлевич, молодцы! Отличная работа. Государственную премию заслужили честно.
Он, кряхтя, выбрался из кабины, спрыгнул на землю с последней ступеньки и удовлетворённо пожал руки Котину и остальным, обступившим трактор создателям и испытателям.
— Теперь расскажите, какие у вас планы на развитие? Что ещё на базе этой машины планируется сделать?
— На базе трактора с одинарными колёсами делаем универсальное транспортное средство высокой проходимости, оснащаемое разными типами кузовов и платформ, с кранбалкой или крюком для мультилифта, а также комплект лесозаготовительной техники — машины, что на Западе именуются 'харвестер' и 'форвардер', плюс ещё внедорожный лесовоз, — ответил Котин. — Машина, как видите, сочленённая, поэтому можно без особого труда заменить заднюю одноосную часть на двухосную тележку. На неё уже можно будет установить хоть седло для полуприцепа, хоть грузовую платформу с кранбалкой, хоть 'рога' для лесовозного прицепа-роспуска.
На обычный двухосный трактор такой мощности можно навесить много разного оборудования, например, сделать мощный погрузчик, или роторный экскаватор для быстрой прокладки траншей.
Ещё мы провели один необычный эксперимент. Сейчас подъедут ещё два экспериментальных трактора. А, вот и они, — Жозеф Яковлевич указал на появившуюся у кромки поля на горизонте пару тракторов.
По мере их приближения Никита Сергеевич заметил, что эти трактора отличаются от стандартного 'Кировца'. Из прямоугольного капота у них высоко вверх торчала труба, над которой едва заметно дрожал горячий воздух.
Трактора подъехали ближе, и Хрущёв с удивлением увидел, что они тащат как минимум вдвое больше плугов, чем обычные.
— Ничего себе! Это какая же у них мощность? — удивился Никита Сергеевич.
— Вот у этого, переднего — 620 лошадиных сил, — ответил Котин, с удовлетворением наблюдая, как отвисла челюсть Первого секретаря.
— Йопт... Это как?
— Они паровые, Никита Сергеич, — пояснил Главный конструктор.
— Охренеть... Погодите! Так сколько же они топлива жрут? У паровой машины ведь низкий КПД!
— А вот тут, Никита Сергеич, возможны варианты, — заулыбался Котин.
— В смысле?
— КПД паросиловой установки — понятие очень сильно растяжимое. Мы-то с вами привыкли оценивать его на примере паровозов начала века, выпускающих пар в атмосферу, у которых КПД действительно был не выше 8 процентов. Но, если предусмотреть некоторые конструктивные усовершенствования, КПД парового двигателя можно заметно увеличить. Установка конденсатора пара и расширение проточной части уже поднимает КПД до 25 процентов. Мы ещё установили рекуператор, который предварительно подогревает подаваемую в котёл воду, отбирая остаточное тепло отработанного пара. Когда поставили ещё и пароперегреватель, использующий тепло, выбрасываемое через дымовую трубу, КПД поднялся до 40 процентов. (https://sites.google.com/site/parovaamasina/preimusestva-parovyh-masin)
— Однако! Это уже близко к КПД двигателя внутреннего сгорания, насколько я помню!
(http://krutimotor.ru/kpd-dizelnogo-dvigatelya/)
— Я бы сказал — повыше, чем у бензинового двигателя, и примерно равно КПД дизеля без турбокомпрессора, — ответил Котин. — При этом деталей в паровом двигателе меньше, точность их изготовления в общем случае ниже, ресурс намного больше, а обслуживание дешевле, чем для ДВС.
— Это почему? — тут же спросил Первый секретарь.
— Паровой двигатель работает в менее напряжённом тепловом режиме, всё же внутри него ничего не горит и не взрывается, — пояснил Главный конструктор. — Далее, паровому двигателю не требуется сложная трансмиссия, он может напрямую крутить колёса, а немалая часть потерь от трения как раз и приходится на кривошипо-шатунный механизм и трансмиссию. При этом тянет паровой двигатель намного мощнее.
(https://www.youtube.com/watch?v=NQj-d6KWSnU Перетягивание каната — как паровой трактор 19 века победил современный дизельный)
— Да уж, я заметил, — заулыбался Никита Сергеевич.
— С топливом тоже не всё так просто. Сейчас в котле горит то же самое дизтопливо. Расход, конечно, больше, чем у дизеля, но и мощность почти втрое больше, при равном КПД. Котёл водотрубный, в нём свёрнуты в спирали несколько трубок. При этом, в котле можно установить несколько типов топливных форсунок, приспособив его под любое жидкое топливо, от мазута и водно-угольной суспензии до диметилэфира. Можно перевести на природный газ или водород. Можно вообще топить твёрдым топливом, например, топливными гранулами, но для этого уже нужно поменять конструкцию котла и систему подачи топлива.
В общем, можно адаптировать паровой двигатель под любой тип местного топлива. Это особенно важно для отдалённых районов, куда завоз дизтоплива затруднён. Те же топливные гранулы по нашему заказу в Белоруссии уже пробовали делать из опилок или торфа, пропитанных селитрой. Они горят с намного большим тепловыделением, — с удовольствием рассказывал Котин, видя интерес Первого секретаря. — Кстати, в горных районах паровой двигатель предпочтительнее, он не теряет мощность от подъёма выше уровня моря. Ещё одно преимущество — запуск на морозе для парового двигателя не представляет никаких проблем, тогда как дизель на морозе завести — сами знаете, напрыгаешься вокруг него.
— Обалдеть можно... Да, история иногда делает очень хитрые загогулины. Не ожидал! — удивился Никита Сергеевич. — Насчёт топлива, мне представляется наиболее перспективным природный газ. У нас его много, особенно в районах его добычи это будет вполне оправданно. А сами двигатели — такие же, как на паровозах?
— Совершенно другие, — заулыбался Котин. — Двигатели — шедевр инженерной мысли. Сейчас всё покажу подробно.
— Интересно! А вы эти паровые двигатели сами делали?
— Делали не мы, двигатели разработаны в НАМИ. Двигатели, кстати, на этих тракторах разные, — Жозеф Яковлевич подвёл Первого секретаря поближе к трактору. — Вот на этом стоит звездообразный двигатель, причём цилиндры и поршни взяты от серийных моторов, конечно, с некоторой адаптацией.
Двигатель выглядел очень компактно. Шестицилиндровая 'звезда' располагалась горизонтально, сверху её прикрывал цилиндрический кожух торчащими вниз и наискось патрубками. Под 'звездой' двигателя находился конденсатор, обдуваемый тремя турбинками. (https://youtu.be/ZDKscWQa0kQ?t=461). Большую часть объёма под капотом трактора занимал рекуператор тепла.
— И какая мощность у этой штуки? — поинтересовался Никита Сергеевич.
— 400 лошадиных сил.
(звездообразный паровой двигатель 'Cyclone' https://www.youtube.com/watch?v=z6jOHXHjBa0 Об истории создания — в конце ролика https://www.youtube.com/watch?v=ZDKscWQa0kQ более подробно https://habr.com/post/82194/ Производитель заявляет для 6-литрового двигателя Mk6 мощность 330 л.с., http://strannik-v.ru/topic1302.html с цилиндрами большего размера возможно получить и больше 400 л.с. )
— Неплохо для таких скромных размеров! — Первый секретарь был откровенно удивлён.
— Мощность паровых двигателей, вообще-то сильно варьируется в зависимости от параметров пара, без изменения конструкции, — пояснил Жозеф Яковлевич. — Мы в процессе разработки много нового узнали и многому научились. Вот, например, вот этот кожух наверху — это спирально-водотрубный паровой котёл с турбонаддувом. Внутри шесть спиралей, свёрнутых из стальной трубки, по одной для каждого цилиндра. Такой котёл выдаёт пар уже через несколько секунд после включения.
— Я смотрю, здоровенного маховика у этого двигателя нет, — заметил Хрущёв.
— Маховик требуется для одноцилиндровых и двухцилиндровых машин, а в этом двигателе цилиндров шесть, поэтому он в большом маховике не нуждается.
Главный конструктор подвёл гостя к другому трактору.
— А на этом тракторе, который 620 сил развивает, стоит сферический двигатель Тауэра, — продолжил Котин, указывая на массивный чугунный шар, из которого выходили под углом два вала.
(https://habr.com/post/396909/ Двигатель Тауэра)
Один вал шёл к колёсам, другой — к приводу гидравлического насоса, поддерживающего давление в гидросистеме.
— А это ещё что за чудо? — удивился Хрущёв.
— Очень интересное изобретение конца прошлого века, по сути дела — карданная передача с внутренним источником энергии. Такие двигатели выпускались серийно и некоторое время эксплуатировались для привода генераторов в британском флоте и на железных дорогах Great Eastern Railway, — рассказал Котин. — Но для тогдашнего технологического уровня сферический мотор был сложен в изготовлении, и требовал больших расходов пара, из за невозможности сделать детали с требуемым уровнем допусков. Сейчас освоены новые технологии, точность изготовления деталей многократно повысилась. Например, полусферы и сферические сегменты внутри двигателя мы отливаем в металлической форме, используя точное литьё под давлением, с минимумом последующей обработки.
Что особенно ценно, в этом двигателе нет преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, и связанных с этим потерь, на которые в бензиновых ДВС уходит до 60 процентов энергии. Здесь мы сразу получаем вращательное движение, как в турбине или роторном двигателе. Но турбина намного сложнее, дороже, и требует высочайшей точности изготовления, а роторный ДВС работает в более напряжённом тепловом режиме и требует принудительного охлаждения, как любой двигатель внутреннего сгорания.
Первый секретарь слушал очень внимательно, видно было, что идея его заинтересовала. Как обычно, он задавал уточняющие вопросы:
— А менее мощный такой сферический паровой двигатель можно сделать?
— Конечно. Наиболее распространённая модель, с внутренним диаметром шара 100 миллиметров и частотой вращения 500 оборотов в минуту при давлении пара 3 атмосферы выдавала 1 лошадиную силу, при 8 с половиной атмосферах — 2 с половиной лошадиных силы. Дальше там нелинейная зависимость, так как с ростом диаметра шара площадь увеличивается в квадрате, — пояснил Котин. — В общем, всегда можно подобрать нужный диаметр шара, чтобы получить оптимальную мощность.
— Но ведь в него просто так, из пруда воду не зальёшь? — наседал с вопросами Хрущёв.
— Конечно, для паровой машины требуется водоподготовка — чистая дистиллированная вода, — подтвердил конструктор. — У паровозов был ещё второй недостаток — они раскочегаривались долго, чтобы закипела большая масса воды. В спиралях малогабаритного водотрубного котла вода превращается в перегретый пар за считанные секунды.
(Производитель заявляет готовность перегретого пара с температурой 500 С — от 5 до 30 секунд в зависимости от мощности двигателя, что достигается компактным спирально-водотрубным котлом. Экономичность и высокий КПД достигается применением конденсации и рециркуляции отработанного пара https://www.youtube.com/watch?v=ZDKscWQa0kQ)
Двигатель, по сути, имеет готовность к работе даже выше, чем ДВС — его не надо по 10 минут прогревать, особенно — зимой. Впрочем, необходимо сливать воду.
— Очень занимательно. Стоит уделить этому вопросу больше внимания. Я вот тут подумал — у нас сейчас идёт постепенный перевод железных дорог на дизельную и электрическую тягу, — Первый секретарь перевёл разговор с технических проблем на человеческие. — Соответственно, опытные машинисты, особенно — в возрасте, которым уже поздно переучиваться на новую технику, оказываются не у дел, чувствуют себя ненужными, спиваются. Частично помогло расширение использования локомобилей для привода генераторов, особенно в деревнях и совхозах, где можно использовать местные виды топлива (АИ, см. гл. 05-04). Но локомобиль, всё же, для них не так интересен. Он стоит на месте, человеку, привыкшему каждую минуту видеть перед собой новую, меняющуюся картину мира, работать с локомобилем скучно.
