Накануне
В феврале 1893 г. Рудольф Дизель получил патент на двигатель, по имени изобретателя вот уже более ста лет называющийся «дизельным». Первый работоспособный образец мотора своей конструкции был изготовлен Р. Дизелем к началу 1897 г. и 28 января успешно прошел испытания. К этому времени четко обозначилась потребность народного хозяйства и военного ведомства в транспортном двигателе, работавшем на тяжелом топливе. С самого момента появления такой мотор нашел горячих приверженцев в нашей стране, а лицензию на выпуск дизельмотора приобрел завод Нобелей в Петербурге.
К числу достоинств моторов, работавших на тяжелом топливе, относились: отсутствие электрической системы зажигания, меньший на 2-35% удельный расход топлива и его меньшая пожароопасность. Более высокая плотность дизельного топлива позволяла использовать под него баки меньшего объема.
Уже в 1903 г. дизелем петербургского завода Нобелей был оснащен первый в мире теплоход «Вандал». Однако в деле внедрения дизельных двигателей на транспорте возникли и существенные трудности, поскольку для изготовления их топливных систем требовалось применение сложного, а следовательно, и более дорогого, прецизионного оборудования. Кроме того, дизели отличались в целом большей металлоемкостью и существенной удельной массой. Более высокое по сравнению с карбюраторными двигателями давление вспышки (примерно двух—четырех кратное) предъявляло повышенные требования к прочности и жесткости кривошипно-шатунного механизма. Ручной пуск дизельных двигателей был практически невозможен, что, в свою очередь, вызывало необходимость установки специальных пусковых устройств. Поэтому первые опыты с применением дизелей на автомобильном или воздушном транспорте не имели успеха, и они изначально не могли конкурировать с карбюраторными (бензиновыми) двигателями. Первоначально развитие получили малооборотные судовые дизели, а также мобильные дизель-генераторы, предназначавшиеся для снабжения электричеством отдаленных жилых, народнохозяйственных или иных объектов.
Мы пойдем своим путем
В качестве своеобразной альтернативы традиционному дизельному двигателю рассматривались калоризаторные нефтяные моторы. Один из таких моторов в 1903 г. запатентовал русский изобретатель Я.В. Мамин. В этом двигателе конструктор использовал дополнительную камеру с тепловым аккумулятором в виде вставного запальника («калоризатора»). Калоризатор перед началом работы двигателя нагревали от постороннего источника тепла, а затем дальнейшая работа двигателя обеспечивалась за счет самовоспламенения топлива. В качестве топлива для двигателя с калоризатором использовалась сырая нефть. Двигатели такого типа получили название «русский дизель».
Общее устройство трактора Мамина с нефтяным калоризаторным мотором.
Производство калоризаторных нефтяных двигателей не требовало сложного оборудования и отличалось крайней простотой, однако попытки их применения в качестве транспортных силовых установок оказались не вполне удачными. Пуск двигателя был крайне трудоемким процессом, поскольку осуществлялся путем длительного подогрева калоризатора. Они отличались тихоходностью и крайне низкой литровой мощностью. Конечно, необходимые на подогрев калоризатора затраты времени (20—30 мин), были вполне сопоставимы со временем разведения паров первых тракторов, но стремительное совершенствование карбюраторных двигателей на легком топливе ограничило область применения «русских дизелей» стационарными силовыми установки, в основном для привода сельхозмашин. Подобные двигатели нашли применение и на первых отечественных тракторах так называемого «русского типа».
Выбор калоризаторного нефтяного мотора для первых отечественных тракторов объяснялся стремлением максимально снизить трудоемкость изготовления и применить относительно дешевые конструкционные материалы, что теоретически должно было способствовать уменьшению стоимости изготовления и ремонта самого трактора. Другим важным аспектом снижения стоимости первых тракторов стало использование колесного движителя как отличающегося существенно меньшей металлоемкостью в сравнении с гусеничным, правда, в ущерб тяговым показателям. Важным недостатком тракторов «русского типа» оказалось то, что они на практике отличались неудовлетворительной топливной экономичностью и повышенным расходом воды, а также малой производительностью, поэтому их применение для пахоты было нерентабельно. В связи с этим большинство тракторов применялось в качестве передвижных силовых установок. Перспективы использования маломощных колесных тракторов в военных целях не могли оцениваться как благоприятные.
Несмотря на все возможные конструктивные противоречия, казалось заманчивым объединить преимущества гусеничного трактора и предельно простую конструкцию калоризаторного нефтяного мотора. В развитие данной оригинальной концепции в тракторной лаборатории НАМИ были разработаны проекты тракторов «Лабтрак» с нефтяными моторами различной мощности: сельскохозяйственного — 8,8 кВт (12 л.с.), двойного назначения — 19,1-20,6 кВт (26-28 л.с.) и военного - 35,3-38,2 кВт (48-52 л.с.(.Наиболее детально были проработаны проекты тракторов с двигателями мощностью 19,1-20,6 кВт (26-28 л.с).
В основу концепции проектирования тракторов «Лабтрак» были положены следующие принципы:
«1) Употребление высокосортных материалов, как например, стали никелевой, ванадиевой и др. изготовляемых на очень немногих русских заводах и в очень ограниченном количестве, — должно быть сведено до минимума и употребляться лишь там - где без этого будет резко нарушаться пропорция конструкции.
2) Конструкции всех 3-х моделей должны быть разработаны таким образом, чтобы иметь возможно более одинаковых деталей, каковые будут изготовляться по принципу взаимозаменяемости, чем будет достигаться удешевление как самого производства так и дальнейшего ремонта машин»