El motor de pistones opuestos. El Talón de Aquiles del Chieftain y del T-64.

Muy buenas a todos,

hoy vamos fijarnos mas detalladamente en el motor de pistones opuestos, un motor para tanques con una historia bastante controvertida y de paso aclararemos como afecto a estos tanques en particular.

¿Que es exactamente un motor de pistones opuestos y que ventajas ofrece?

Para responder a esa pregunta de forma simple y fácil de entender para todos vamos primero ha fijarnos en el principal motor de tanques que se ha usado durante las ultimas décadas, el motor en V.

El motor en V tiene 2 grandes diferencias en comparación al motor de pistones opuestos:
1. Los cilindros están agrupados en 2 filas que convergen en el mismo cigüeñal y están colocados de tal manera que forman una “V”.

La línea amarilla indica el “ángulo”de los pistones en V. Wikipedia

2. En cada cilindro hay un pistón y una cámara de combustión. En la siguiente imagen vemos un simple gráfico de como funciona este tipo de motor.

El motor de pistones opuestos en cambio se diferencia del motor en V por estos detalles:
1. Tiene en cada cilindro también una cámara de combustión PERO con 2 pistones en vez de uno, o sea los pistones comparten la misma cámara de combustión.
2. Tiene mas o menos la mitad de cilindros y estos están colocados en linea recta. Abajo vemos dos  gráficos simples para ver su funcionamiento.

Las ventajas principales que teóricamente este tipo de motor ofrecía para ser usado en un tanque eran que debido al menor numero de cilindros el consumo de combustible seria más bajo (= Mayor movilidad operativa), y que la colocación de estos en linea recta en vez de forma de V tendría como resultado un motor más compacto y pequeño lo cual ahorraría espacio y peso. Las desventajas eran principalmente una mayor complejidad y delicadez del motor entre otras.

Ahora un breve repaso en la historia sobre como este tipo de motor evolucionó y llego a ser usado en tanques… 

La Maquina Diferencial de Atkinson fue especie de precursor de este tipo de motor porque era una variante de 4 tiempos del ciclo Otto y fue desarrollado por el inventor británico James Atkinson (1846-1914) ya por 1882. El “verdadero” motor de pistones opuestos es de 2 tiempos y se sabe que los primeros aparecieron en Alemania 10 años más tarde en 1892 por la Institución de Pruebas de Motores de Gas Von Oechelhäuser y Junkers (=Versuchsanstalt für Gasmotoren v. Oechelhaeuser & Junkers) que era un empresa creada por Wilhelm von Oechelhäuser junior (1850-1923) y el famoso ingeniero Hugo Junkers (1859-1935).

Hugo Junkers. Wikipedia
Aunque era un pacifista y fue desposeído de su propia empresa por los Nazis, años mas tarde
famosos aviones de guerra llevarían su nombre. Ironías de la vida.

Este tipo de motores se propagaron rápidamente siendo construido en licencia y versiones propias por otras empresas de otros países y en 1907 fue el ruso Raymond A. Koreyvo el que inventó este tipo de motor en su versión diésel.

Inicialmente en Alemania este tipo de motores se usaron como generadores de electricidad pero para el año 1900 fue la empresa francesa Gobron-Brillié la que empezó a usar este tipo de motores en vehículos y con tanto éxito que en 1904 el piloto de carreras Louis Rigolly (1876-1958) batió varios records de velocidad máxima siendo el primero en superar los 100km/h y las 100 millas por hora (167 km/h).

Louis Rigolly con su coche de carreras. Wikipedia
Hay que ser muy valiente (o loco) para a ir a más de 160 km/h con ese coche, sobre todo si se tiene en mente que por entonces no había ninguna medida seguridad y el uso de esta en coches no se comenzó ha implementar hasta casi 30 
años después.

Con el tiempo este tipo de motores también se empezaron a usar como motores industriales y en otro tipo de vehículos como barcos, tractores, locomotoras, camiones, etc,…Para nuestros tanques en particular todo empezó en 1932 con la famosa serie alemana de motores de aviación Junkers Jumo 204 y sus posteriores versiones hasta la 208.

En la historia de la aviación estos motores son legendarios ya que no solo eran los primeros motores diésel de aviación, fueron también durante más de 50 años los únicos motores exitosos de este tipo. Este tipo de motor no resultó ser bueno para aviones de caza ya que respondían mal a cambios bruscos de velocidad y no eran fiables a máximo rendimiento, sin embargo en dirigibles y aviones que volaban a mucha altura y con una velocidad de crucero constante estos motores resultaron ser muy exitosos, eran fuertes, fiables y a parte de su menor tamaño brillaban con un consumo excelente con el que de hecho se batieron varios récords de distancia.

El hidroavión Blohm & Voss Bv 138 era uno de los usuarios de este motor. 

En resumen tenemos un motor eficiente, compacto, con bajo consumo, que ha sido utilizado para todo tipo de vehículos y que ademas ha batido varios récords. Con estos logros era obvio que tarde o temprano los diseñadores de tanques también se interesarían por este tipo de motores y en particular por la serie Jumo, pero al parecer los diseñadores soviéticos y británicos cometieron el fallo de no tener en mente que estos motores estaban diseñados para operar en entornos tranquilos, con un ambiente estable y a un rendimiento constante, o sea todo lo contrario de lo que es el compartimiento del motor de un tanque.

Ya que tanques están continuamente conduciendo a distintas velocidades, después están parado durante mucho tiempo para luego acelerar a máxima velocidad, encima el chasis se lleva golpes muchas veces porque ha chocado con algo, ha saltado sobre el terreno, le ha explotado una mina debajo de la cadena, un proyectil de artillería ha caído cerca o ha recibido impactos de armas antitanque. Para colmo luego entra en el compartimiento del motor mucha suciedad, tierra y arena o incluso se inunda porque el tanque tiene que cruzar aguas. Teniendo todo esto en mente ya empezamos a tener una idea de lo que se avecina….

Veamos como le fue a los dos principales candidatos para este motor…

El Chieftain y su motor Leyland Motors L60:

Leyland L60 con uno de sus radiadores levantado. Wikipedia

Inicialmente estaba pensado pensado usar un motor en V de 12 cilindros pero por el motor aun necesitaría 2 años mas desarrollo y en 1957 durante el periodo de desarrollo del Chieftain entró una nueva regulación de la OTAN que exigía que todos los motores de lo futuros tanques tenían que poder usar distintos tipos de combustible a parte del diésel. En 1958 se decidió desarrollar e instalar un nuevo motor de pistones opuestos para pudiese cumplir con dicha regulación. La elección de elegir este tipo de motor para ser usado con distintos combustibles estaba basado en que en teoría se podía elegir la compresión – que dependía del tipo de combustible – regulando el movimiento y tiempo de los pistones, también sería más fiable y fácil de mantener porque tenia menos piezas móviles y ademas tenia una buena capacidad de arranque a bajas temperaturas lo cual se consideraba ventajoso para ser usado en invierno en Alemania.

Ya desde el principio la Royal Armoured Corps no estaban convencidos de este motor pero los políticos y sus científicos lo ignoraron y siguieron con el proyecto, dicha decisión acabaría siendo muy costosa. Los demás aliados de la OTAN ya se dieron cuenta desde el principio que esta regulación sobre el uso motores multicombustibles era impractica y se decantaron por motores diésel que eran efectivos y fiables. Los británicos sin embargo siguieron hacia delante con esta regulación con un motor que no era apto y hasta que fue demasiado tarde para dar marcha atrás, para colmo el Chieftain nunca uso durante todo su tiempo de servicio otro tipo de combustible a parte del diésel.

Una vez que se produjeron los primeros motores y se pusieron a prueba conduciendo sobre asfalto solo a 75% de rendimiento los mecánicos se dieron cuenta que usar el motor con diferentes combustibles era muy problemático ya que antes de cambiar a otro combustible había que hacer distintos cambios en el motor que duraban como mínimo 8 horas y eso era prácticamente imposible de hacer sobre el terrero y bajo condiciones de combate. Durante esas pruebas también se demostró que el motor y el tren de engranajes fallaban mucho debido a que vibraban demasiado, la caja de cambios y los ventiladores se calentaban demasiado. Durante la mayor parte del desarrollo y uso de este motor los problemas sucedían principalmente con los cilindros y demás subsistemas y componentes conectados a estos y la transmisión.

Prototipo del Chieftain

Hay que tener en mente que el requerimiento inicial del Chieftain eran 45 toneladas de peso y un motor de 700 caballos pero durante su fase de desarrollo el ejercito empezó cada vez a exigir más y más lo cual terminaría aumentando el peso hasta casi las 50 toneladas. Debido a los resultados de las pruebas iniciales ya mencionadas en el párrafo anterior se tuvieron que tomar distintas medias para mejorar la fiabilidad del motor y su transmisión las cuales tuvieron como resultado que el peso aumentó más, esto a su vez obligó a cambiar la suspensión inicial – que estaba pensada para 45 toneladas – por una más robusta y obviamente más pesada. Para entonces habíamos pasado de un tanque de 45 toneladas con 700 caballos a uno que más de 50 toneladas y con un motor que apenas funcionaba, con una vida útil que ni llegaba a los 100km y que no daba más de 500 caballos, pero los problemas aun no habían terminado…

Debido a los constantes fallos en el desarrollo y fase de pruebas del motor era imposible testear los demás componentes como es debido, por ejemplo para 1960 solo tenían tres transmisiones que habían conseguido superar 800km de funcionamiento y en su mayoría solo en condiciones de rodaje sobre asfalto. Para cuando más tarde empezaron a llegar motores con mayor potencia (550 caballos) problemas adicionales con la transmisión salieron a la luz que antes no habían sido detectados, pero debido a que el proyecto estaba ya tan avanzado y había que cumplir con las fechas de entrega hubo que proseguir sin haber tiempo suficiente para rediseñar la transmisión y por lo tanto había que ir improvisado y mejorando sobre la marcha. La cosa no pintaba nada bien para el futuro de este tanque…

Para 1962 se entregaron varios prototipos para que las tropas pudiesen ponerlo a prueba con el resultado de que el motor y la transmisión aun necesitaban bastantes arreglos antes de que se pudiese iniciar la producción en serie. En 1963 se decidió empezar la producción en serie y para el tiempo posterior solo se había conseguido sacar 35 caballos más de potencia para el Chieftain Mk.1 que era la primera versión producida en serie, aun así algunos de estos tanques estaban tan mal con el motor que ni podían subir al remolque del camión por su propia fuerza.

Un Chieftain en unas de sus primeras versiones, no queda claro si es un Mark 1 o 2.

En 1969 salió la versión Chieftain Mk.3 este tenia tenia ya la quinta versión del motor L60 y tenia una vida de uso más larga y ofrecía 650 caballos de potencia pero este aumento se pagaba con una fiabilidad menor. Este motor y su transmisión tenían la tendencia de que siempre que se solucionaba un problema aparecía otro nuevo.

De hecho poco después de que los primeros Chieftain llegaron a las unidades británicas estacionadas en Alemania el Ejercito Británico del Rin (BAOR- British Army of the Rhein) declaró que como máximo el 35% de todos los Chieftain estaban operativos en todo momento. Durante las maniobras militares el Chietain era muy conocido por tropas de exploración porque el motor echaba mucho humo azulado y hacia un ruido peculiar que se escuchaba desde bastante lejos y se distinguía con facilidad de otros vehículos sobre el campo de batalla, lo cual a su vez deterioraba el camuflaje porque todo el mundo sabia con bastante anticipación que el Chieftain estaba presente sobre el campo de batalla y eso sin aun ser visto directamente.

Richard “The Challenger” Cutland es un conocido presentador en Youtube de vídeos del conocido juego “World of Tanks”, el mismo fue antes carrista profesional en el ejercito británico y sirvió en el Chieftain, Challenger-1 y Challenger-2. ¡En uno de sus vídeos sobre este tanque dijo que él no se acordaba ni una sola vez de haber salido con el Chieftain al campo de batalla y no haber tenido algún problema o avería con el motor!

En 1975 salió el Chieftain Mk.5 el cual sería la versión principal de este tanque y las demás versiones ya existentes serian modernizadas a este nivel. Para entonces el tanque ya pesaba 54,8 toneladas y su motor L60 iba ya por su séptima versión con 720 caballos y al poco tiempo después vino una octava versión con 750 caballos. Solo como punto de referencia por la misma fecha el rival principal del Chieftain, el T-64A M1975 pesaba 38 toneladas y tenia 700 caballos de potencia, entre ambos tanques había una diferencia de peso de casi 17 toneladas y de agilidad de unos 35%.

Otros usuarios como por ejemplo el Ejercito Imperial de Irán también usaba el Chieftain desde 1971 y estaba tan descontento con su motor que para 1976 el Shah de Irán ordenó modificar toda la flota (Casi 1.000 tanques) entera para que se instalase el motor en V de Rolls Royce CV-12 pensado para el futuro Challenger-1, pero en versión con menos potencia para mantener la instalación en el chasis del Cheiftain lo más barata posible. Sin embargo dicha modificación nunca se materializó debido al derrocamiento del Shah durante la Revolución Iraní en 1979.

Como era costumbre por entonces se desarrollaron otros tipos de tanques (= Lanzapuentes, tanque de ingenieros, etc,…) para realizar otras tareas muy importantes dentro de la agrupación de batalla, pero todos estos tanques tenían el mismo motor. Sabiendo lo que ya sabemos uno se puede imaginar como de efectiva y fiable seria dicha agrupación de combate….

El Chieftain ARRV, era la versión de recuperación. Me pregunto ¿como de efectivo seria todo esto si el tanque de recuperación es tan poco fiable como el tanque al que tiene que recuperar?

Para finales de los 70 la baja fiabilidad de este motor ya había llegado hasta la política la cual realizó una investigación con el resultado de que con el tanque en si estaban muy satisfechos pero todo lo contrario con su movilidad. Por lo tanto había que aumentar aun más el esfuerzo para mejorar el motor y su transmisión.

Finalmente para 1980 y después de más de dos décadas de desarrollo ya se había conseguido introducir una versión final la L60 Mk.12 y esta si cumplía con lo requerido teniendo una vida útil oficial de 4000 millas (~ 6430km) pero que en la practica era algo más corta. De hecho por entonces este motor llegó incluso a ser algo más fiable que el motor del Challenger-1 en sus primeras versiones. Aun así las tripulaciones nunca llegaron a recuperar la confianza del todo en este motor.

El T-64 y su motor 5TDF:  

Motor de pistones opuestos 5TDF. 

Como ya se menciono en el apartado de la historia motores diésel de pistones opuestos fueron inventados en 1907 por el ruso Raymond A. Koreyvo. Curiosamente no hubo ningún uso de este tipo de motor hasta que hubo un encuentro con Hugo Junkers y su Jumo 205 durante los años 30 y ya para la 2GM estos motores en versiones más modernas se usaron en locomototras y lanchas militares. El diseñador Alexander Morozov tuvo encuentros con el profesor A.D. Charomskiy para discutir sobre los motores diésel de pistones opuestos que existían en la URSS y el Jumo 205 era la inspiración principal para desarrollar un nuevo motor y ser usado en los prototipos y posteriores versiones en serie del T-64. Ambos se decantaron por un motor basado en el Jumo 205 porque su configuración ofrecía un motor ligero y compacto con una potencia muy buena y era por lo tanto ideal para mantener el tanque ágil y lo más pequeño y ligero posible.

Inicialmente se usó en el prototipo Objekt 430 el motor de Charomskiy 4TPD de 480 caballos y se requería una durabilidad inicial de 300 horas que serian más tarde ampliadas a 500 horas una vez que el diseño estuviese maduro. Solo como punto de referencia el motor del T-54 tenia una garantía de 250 horas.

Cuando el Objekt 430 fue presentado sobre el papel en 1954 hubo mucho escepticismo y criticas por parte de Moscú con respecto al motor pero gracias a las posibles ventajas y el fuerte apoyo de Morozov y Dmitry Ustinov que era por entonces el jefe de la industria militar, se aprobó la continuación en el trabajo y desarrollo de este prototipo y su motor. A partir de 1958-59 se comenzaron las pruebas reales y se vio que el Objekt 430 y su posterior versión el Objekt 430M tenían graves problemas con el motor.

Objekt 430

En 1962 se presentó el Objekt 432 en Kubinka ante una delegación en la cual estaba presente el primer secretario de la URSS Nikita Khrushchev y este quedó tan impresionado con la demostración que pese a que las pruebas aun no habían terminado ordenó prematuramente la producción en serie del Objekt 432 y que entraría en servicio como el T-64.

Para finales de 1964 habían 218 T-64 que ya estaba siendo probado por distintas unidades y las quejas con respecto al motor eran muy severas y pese a nuevos lotes de tanques los problemas aun persistían. La vida media del motor ni superaba las 89 horas.

En 1965 se demandaba una vida de 150 horas pero en los resultados la vida del motor solo se consiguió subir inicialmente hasta las 115 horas para luego caer a 85 horas. De los 218 motores que habían en servicio 62 (28%) se averiaron por completo y había que reemplazarlos.

En 1966 los requerimientos eran 300 horas de vida y 3.000 km pero los motores solo llegaban a 100 horas y 2.325 km. Mientras tanto por estas fechas se presentó el Objekt 434 para las pruebas oficiales con el resultado de que para 1968 fue aprobado al servicio como T-64A.

En 1967, el 35% de todos los motores se averiaron por completo y la vida media solo había mejorado hasta las 212 horas.

En 1969 un informe del ejercito comunicó que de los 808 T-64 en servicio durante el periodo de 1967-68, 390 motores (48%) habían fallado de los cuales 288 motores (36% del total) ni siquiera llegaron a las 200 horas de vida. Por entonces los nuevos T-64A fueron puestos a prueba y el duro trabajo que se había invertido empezó a dar frutos, el motor conseguía ahora una vida media de 435 horas y el alcance llegaba hasta los 8.235 km, estos resultados aun se quedaban cortos de lo exigido pero eran substancialmente mejores que hace unos años.

Para 1970 parece que el T-64A estaba ya casi maduro, durante unos ejercicios militares se usaron 330 tanques de los cuales solo 22 padecieron averías y que fueron arregladas con rapidez. Un año después salió otro informe del ejercito que decía que comparado a 2 años antes la fiabilidad del motor se había triplicado.

Para finales de 1971 15 nuevos T-64A de un nuevo lote se habían puesto a prueba y consiguieron una vida media por motor de 480 horas y 9.800 km. Un año más tarde ya se consiguieron 700 horas por motor. El resultado de estas pruebas no solo impidieron que la producción del T-64A fuese cancelada de una vez por todas sino que en cambio se ordenó la producción en serie a máxima capacidad llegando a la producción total de casi 4.000 T-64 en todas sus versiones.

Aunque finalmente el T-64 consiguió que su motor funcionase como es debido, todos estos problemas durante su periodo de pruebas fueron una de las causas que llevaron a que la Unión Soviética terminase con 3 tanques de batalla distintos.

¿Hubo otros vehículos militares que usaron este tipo motor?


Según mis conocimientos hasta el día de hoy solo existen dos grandes familias de motores de pistones opuestos que fueron usados en tanques u otro tipo de vehículos blindados militares.

La primera es el 5TDF del T-64, T-64A/B, T-72UA y sus derivados más potentes 6TDF usados inicialmente en el T-64BM Bulat como también el T-80UD, el T-84 y el BM-Oplot pero con 850, 1000, 1200 y 1500 caballos respectivamente.

T-64BM Bulat

T-72UA-1

T-80UD
T-84 
BM-Oplot

El tanque Al-Khalid que es resultado de una cooperación entre Pakistán y China usa el mismo motor que el T-84, el 6TD-2 de 1200 caballos.

Al Khalid de Pakistán estaba basado en el tanque chino Tipo-90 IIM 
y mientras que el motor es ucraniano la transmisión es francesa.

Obviamente después de tanto años de pruebas y retoques con el motor inicial con los motores actuales no hay problemas de fiabilidad que se hayan mencionado.

La segunda gran familia es la L60 y K60, la primera usada en el tanque indio Vijayanta – el cual a su vez es una producción local y el licencia del prototipo Vickers Mk.1 – y en la serie Chieftain en versiones iniciales de 500 caballos que llegaron hasta lo 840 caballos en la última versión instalada en el Chieftain Mk.11.

Vijayanta, fue el primer tanque producido enteramente en India
Chieftain Mk.11, la versión más potente de este tanque.

La segunda construida por Rolls Royce, que es una versión más pequeña y mejorada con 240 caballos y  – que yo sepa – de la que nunca se mencionó problemas de fiabilidad y que es usada en el famoso Stridsvagn 103 como componente de su motorización híbrida basado en una turbina de gas y motor de pistones opuestos y en el vehículo de transporte de infantería FV432, el cual es un “M113 británico” debido a su gran versatilidad comparable a la del homólogo estadounidense.

Stridsvagn 103
FV432, el equivalente británico del famoso M113
Muy bien caballeros, ya hemos llegado al final de este artículo y ahora sabéis todo lo que hay que saber sobre este controvertido motor, que aunque al final consiguió redimirse la mala fama inicial tuvo repercusiones tan duraderas que al parecer nadie más se interesó para usarlo en vehículos blindados militares y se decantaron por el típico motor diésel.
En futuro habrá uno sobre la controvertida turbina de gas.

Fuentes y enlaces:
http://btvt.info/1inservice/t72ua1/t72ua1.htm
New Vanguard 80: Chieftain Main Battle Tank 1965-2003

T-64 Battle Tank: The Cold War’s Most Secret Tank (New Vanguard)

Wikipedia en distintos idiomas sobre el T-64, el Chieftain, el motor de pistones opuestos y el Jumo 205.