Автомобили для бездорожья. Многоцелевой армейский автомобиль
В 1967 г. Завод им. И.А. Лихачева начал выпуск трехосных автомобилей ЗИЛ-131, сохраняя одновременно в производстве ЗИЛ-157К. ЗИЛ-131 принципиально отличался от ЗИЛ-157К большими сроком службы и удельной мощностью (двигатель 150 л.с), более комфортной кабиной и гидроусилителем рулевого управления. По проходимости, маневренности и плавности хода он оставался на уровне своего предшественника. Обе машины могли уверенно преодолевать снежный покров глубиной только до 30 см.
Здесь следует отметить, что территория нашей страны расположена в зоне с периодическим снежным покровом. Продолжительность залегания снежного покрова, его характер и свойства в различных районах страны отличаются большим разнообразием. На Крайнем Севере снег не стаивает 10-11 месяцев. Анализ высоты снежного покрова показал, что ЗИЛ-131 и ЗИЛ-157К надежно работали только в южной и юго-западной части территории Европейской части СССР и в Средней Азии, а во всех остальных регионах они могли эксплуатироваться круглый год только на постоянно расчищаемых дорогах.
16 декабря 1972 г. состоялся показ перспективной поисковой амфибии 49042 (см. Автомобили для бездорожья. Прообраз «синей птицы») Генеральному директору ПО ЗИЛ П.Д. Бородину, главному инженеру В.Л. Мельникову, главному технологу СМ. Степашкину, главному конструктору ОГКа A.M. Кригеру и его заместителям Г.А. Фесте и Г.А. Матерову. После осмотра машины в кабинете директора был заслушан доклад Ю.А. Ткаченко о перспективах совершенствования семейства автомобилей ЗИЛ-131. Главному конструктору СКВ ЗИЛ В.А. Грачеву было поручено с использованием двигателя и коробки передач ЗИЛ-131 разработать автомобиль, способный свободно эксплуатироваться на снежном покрове глубиной от 40 до 60 см, при этом требовалось уменьшить радиус поворота с 10 до 8 м. Машина с равным расположением колес по базе должна была уверенно преодолевать придорожные кюветы, ямы, канавы, броды и размокшие дороги.
19 декабря в СКВ ЗИЛ начали компоновать автомобиль, получивший заводское обозначение ЗИЛ-132Р. В марте 1973 г. был готов пластилиновый макет кабины, и началась проработка системы охлаждения. С 10 апреля конструкторские службы отдела перешли на сверхурочную работу по новому проекту. 17 мая технический проект получил официальное одобрение П.Д. Бородина, и коллектив СКБ ЗИЛ приступил к изготовлению узлов и агрегатов машины.
В августе собрали первый вариант алюминиевой рамы, обклеили ее тензодатчиками и отправили на испытания. В конце октября был готов новый, усиленный вариант рамы, который также подвергли испытаниям. Через месяц появился макет стеклопластиковой кабины с местом водителя. 26 февраля 1974 г. на раму примерили кабину, а 10 апреля начался монтаж агрегатов трансмиссии.
Над автомобилем ЗИЛ-132Р работали: конструкторы В.А. Грачев, А.И. Филиппов (руководитель проекта), А.А. Соловьев (ведущий конструктор), В.В. Шестопалов, Н.М. Никонов, А.Д. Андреева, А.Г. Кузнецов, М.П. Морозов, Б.П. Борисов, Н.В. Абрамов, А.Н. Рылеев, В.Ф. Щедрин, Н.А. Егоров, В.О. Нифонтов, А.И. Отлетов, В.А. Чугунов, Г.Т. Крупенин, Э.М. Куперман, М.И. Сугробов, С.Г. Вольский, В.Д. Комаров, Г.И. Мазурин; испытатели В.Б. Лаврентьев, Н.Н. Яковлев (ведущий испытатель), А.И. Алексеев, В.Я. Воронин, В.Г. Иванов, В.П. Налетов, Н.М. Балин, В.М. Ролдугин; водители-испытатели Б.И. Григорьев, Б.В. Нежевенко.
Краткое описание конструкции
ЗИЛ-132Р был скомпонован по схеме с кабиной, установленной перед двигателем. Для повышения маневренности автомобиль получил равную колесную базу 2×2100 мм с передними и задними парами управляемых колес. С целью улучшения параметров проходимости использовались хорошо зарекомендовавшие себя на поисковых автомобилях бортовая Н-образная схема трансмиссии с блокируемым межбортовым дифференциалом, высокий дорожный просвет и эластичные шины с регулируемым давлением. Независимая торсионная подвеска всех колес (в том числе и центральных неуправляемых) обеспечила машине высокую плавность хода.
Сразу за кабиной был установлен бензиновый четырехтактный карбюраторный 8-цилиндровый двигатель типа ЗИЛ-130 мощностью 165 л.с. (топливо — бензин А-76 или АИ-93). Два стеклопласти-ковых топливных бака располагались между второй и третьей осями с обеих сторон машины.
Система охлаждения двигателя — закрытого типа, с термостатом и принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости. Радиатор — оригинальный, располагался ниже блока цилиндров и поэтому не имел заправочных пробок. Привод вентилятора осуществлялся через карданный вал с носка коленчатого вала. Вентилятор имел две скорости вращения (зимний и летний вариант) за счет перестановки ремня его привода на другую пару шкивов. Двигатель оснащался предпусковым подогревателем.
Двигатель агрегатирован двухдисковым сухим сцеплением типа ЗИЛ-137, с гидравлическим приводом управления.
Коробка передач — механическая, пятиступенчатая, типа ЗИЛ-137. Карданная передача открытого типа. Оригинальная раздаточная коробка с блокируемым межбортовым дифференциалом распределяла крутящий момент между колесами левого и правого бортов. С помощью карданных передач вращение передавалось на бортовые редукторы. Передние и задние бортовые редукторы конструктивно повторяли редукторы, установленные на машине 49042. Центральные бортовые редукторы были разработаны специально для ЗИЛ-132Р. Бортовые редукторы — одноступенчатые, с цилиндрическими прямозубыми шестернями. Привод ведущих колес осуществлялся карданными валами открытого типа с игольчатыми подшипниками. Для повышения дорожного просвета в колесах установили одноступенчатые цилиндрические редукторы с прямозубыми шестернями.
Система рулевого управления — гидравлическая, без жесткой связи между передней и задней управляемой осью. В системе был предусмотрен механизм рассогласования, обеспечивающий запаздывание поворота колес задней оси на 5-7°. Рулевой механизм — от ЗИЛ-157; передаточное число — 23,5.
Рабочие тормозные механизмы — четыре дисковых тормоза открытого типа, установленные на бортовых редукторах управляемых колес. Привод управления — гидравлический, двухконтурный, без усилителя. Стояночный тормоз — барабанный, с внутренними колодками, был смонтирован на выходном валу коробки передач. Привод управления стояночным тормозом — механический.
Все колеса ЗИЛ-132Р оснащались независимой торсионной подвеской на поперечных рычагах. На передние и задние управляемые колеса были дополнительно установлены гидравлические амортизаторы от автомобиля МАЗ-500.
На ЗИЛ-132Р использовались стальные дисковые колеса с разъемным ободом, на которые надевались шины 14.00-20 модели ОИ-25 или 16.00-20 модели И-159. Центральная система регулирования давления воздуха в шинах с запорным краном на каждом колесе позволяла водителю изменять давление в пределах от 0,1 до 2,5 кг/см². Клапан управления давлением обеспечивал быстрое снижение давления воздуха с 2,5 до 0,25 кг/см² в течение 2 мин.
Электрооборудование напряжением 12 В было выполнено герметизированным; источниками питания являлись генератор Г-51 мощностью 450 Вт и аккумулятор 6СТ-78.
Рама — лонжеронного типа, с поперечинами, сварная — была изготовлена из алюминиевого сплава АМг-61. Кабина — стеклопласти-ковая, трехместная, с металлическими дверями.
Испытания
Автомобиль ЗИЛ-132Р был полностью собран 7 мая 1974 г. и сразу направлен в пробный пробег по территории завода. Затем машину взвесили и вернули в цех для монтажа бортовой платформы.
16 мая ЗИЛ-132Р вышел на обкатку. С 20 мая по 29 октября ходовые испытания проходили на грунтовой испытательной трассе НИИИ-21, асфальтобетонных дорогах по Рязанскому, Дмитровскому шоссе и МКАД, булыжной мостовой автополигона НАМИ. Общий пробег ЗИЛ-132Р за этот период составил 6174 км, в том числе 5224 км — с грузом 3600 кг, остальную часть маршрута автомобиль прошел в снаряженном состоянии. 1664 км машина двигалась на шинах 16.00-20 модели И-159, остальной пробег — на шинах 14.00-20 модели ОИ-25. По асфальтобетону было пройдено 2058 км, по булыжному шоссе — 360 км, по хорошим грунтовым дорогам — 1244 км, по сильно разбитой грунтовой дороге — 2511 км.
Эти испытания проводились в период относительно небольших дождей. ЗИЛ-132Р передвигался по сильно запыленной полевой дороге, на которой временами развивал скорость до 50 км/ч. На грунтовой лесной дороге испытательной трассы НИИИ-21, изобилующей глубокими колеями, залитыми водой, движение на отдельных участках было возможно лишь на 1 -й и 2-й передачах. Часть просеки (18 км трассы), проходящей по заболоченному участку, который был весь перекопан на большую (до 1 м) глубину и залит водой, автомобиль пересек с заблокированным дифференциалом при минимальном давлении воздуха в шинах. Движение на эластичных шинах 16.00-20 на этом участке былр намного увереннее, чем на шинах 14.00-20. В то же время выход из колеи на шинах 16.00-20 был хуже, чем на 14.00-20. Средние скорости ЗИЛ-132Р составили: на асфальте — 42 км/ч, на булыжном шоссе — 34,6 км/ч, по хорошей и разбитой грунтовым дорогам — 31 и 24,3 км/ч соответственно.
В сентябре-ноябре 1974 г. испытания динамических качеств автомобиля и топливной экономичности проходили на динамометрической скоростной дороге автополигона НАМИ. Здесь ЗИЛ-132Р развил максимальную скорость 71,5 км/ч. Время разгона до 60 км/ч составило 60,5 с. Выбег со скорости 50 км/ч достиг 369 м. На шинах 14.00-20 контрольный расход топлива при скорости 40 км/ч был равен 43,3 л/100 км, при скорости 60 км/ч — 51,2 л/100 км.
На испытаниях рабочих тормозов со скорости начала торможения 50 км/ч в холодном состоянии тормозной путь не превысил 29,2 м, в горячем состоянии — 36,5 м. Испытания показали, что эффективность «холодных» и нагретых тормозов автомобиля ЗИЛ-132Р удовлетворительная. Величина тормозных путей, замедление и усилие на педали соответствовали установленным требованиям. Отклонений от прямолинейного движения не наблюдалось.
Определение уровня шума проходило 18 октября на асфальтированном участке комплекса спецдорог и динамометрической дороге автополигона НАМИ. Уровень внешнего шума на расстоянии 7,5 м от оси движения автомобиля составил 91 ДБ, уровень шума в кабине — 90 ДБ. Эти параметры превысили предельно допустимые значения для автомобилей данной весовой категории. Требовалось доработать шумоизоляцию кабины и моторного отсека.
Оценка уровня загазованности кабины ЗИЛ-132Р проводилась с включенным отопителем кабины на скоростной дороге автополигона НАМИ. На холостом ходу уровень концентрации окиси углерода и паров бензина превышал существующие требования. При движении со скоростью 60 км/ч концентрации паров бензина в кабине также превышала норму.
15 ноября 1974 г. на площадке специальных дорог автополигона НАМИ определялся радиус поворота автомобиля. Наименьшие радиусы поворота по оси следа переднего и заднего наружных управляемых колес относительно центра поворота составили: влево — 7,77 м переднего и 7,86 м — заднего; вправо — 8,58 м переднего и 8,43 м — заднего колес.
Лабораторно-дорожные испытания показали, что размерные характеристики ЗИЛ-132Р, скорости движения в различных дорожных условиях, топливная экономичность, эффективность тормозов, плавность хода, грузоподъемность, весовые параметры и углы поперечной устойчивости в основном соответствовали утвержденным техническим требованиям.
Не отвечали требованиям ГОСТа некоторые параметры рабочего места водителя, такие как уровень шума, загазованность и геометрические размеры (например, расстояние от спинки сиденья водителя до педалей сцепления и тормоза было больше нормы на 150-200 мм, а расстояние от подушки сидения до потолка — меньше на 50-60 мм).
Управляемость и устойчивость ЗИЛ-132Р признали удовлетворительными. Установка рулевого привода без механической связи между передними и задними управляемыми колесами не ухудшала управляемости автомобилем, а механизм запаздывания поворота задних колес на 5-7° повышал курсовую устойчивость. Однако из-за отсутствия жесткой связи при движении машины на малых оборотах двигателя, когда производительность насоса и давление в системе были малы, случались рассогласования углов поворота передних и задних колес.
В январе-феврале 1975 г. в районе г. Ухта Коми АССР были проведены комплексные зимние испытания на подвижность полноприводных автомобилей ЗИЛ-132Р и ЗИЛ-131. Высота снежного покрова на местности составляла 400-600 мм, а в отдельных местах достигала 1000 мм. Температура воздуха в этот период (с 18 января по 23 февраля) колебалась от -2 до -45°С.
ЗИЛ-132Р уверенно двигался по лесной заснеженной целине глубиной 600-700 мм, преодолевая мелколесье, упавшие деревья, а местами и снежные завалы глубиной около 1000 мм. При попытке двигаться по целине с глубиной снега около 500 мм ЗИЛ-131 безнадежно застрял. Кроме того, ЗИЛ-132Р продемонстрировал значительно лучшую маневренность при движении по снежной целине.
В совместных заездах ЗИЛ-132Р и ЗИЛ-131 определялись их скоростные возможности. Средняя скорость при движении по мерному участку заснеженной дороги длиной 500 м у ЗИЛ-131 оказалась выше (30,5 км/ч), чем у ЗИЛ-132Р (25 км/ч), что объяснялось несколько большей массой и большей приведенной жесткостью подвески и шин последнего. При движении на 10-км участке заснеженной дороги средняя скорость ЗИЛ-131 составила 27 км/ч, а у ЗИЛ-132Р — 24,5 км/ч, при этом расход топлива у автомобилей был примерно равным — около 105 л/100 км.
Сила тяги на крюке при движении по проселочной дороге у ЗИЛ-132Р была равна в среднем 4617 кг, в то время как у ЗИЛ-131 — лишь 4400 кг при давлении в шинах 1,0 кг/см². При движении по шоссе этот параметр у ЗИЛ-132Р составил 3030 кг, а у ЗИЛ-131 -2950 кг при давлении в шинах 2,5 кг/см².
Расход топлива определялся на мерном участке. Наименьший расход топлива при движении по снежной целине на участке 300 м при давлении в шинах 0,75 кг/см² был зафиксирован у ЗИЛ-132Р -366л/100км, у ЗИЛ-131 расход топлива был равен 563 л/100 км. На заснеженной проселочной дороге расход топлива при давлении в шинах 1,5 кг/см² у ЗИЛ-132Р составил 132 л/100 км, у ЗИЛ-131 -172 л/100 км. Более высокий расход топлива у ЗИЛ-131 объяснялся худшим сцеплением колес с грунтом и большим буксованием.
Завершились зимние испытания пробегом ЗИЛ-132Р и ЗИЛ-131 по маршруту Ухта — Усть-Кулом — Сыктывкар — Мураши — Халтурин -Яранск — Йоршкар-Ола — Горький — Владимир — Москва протяженностью 2041 км. Средняя скорость движения автомобилей составляла 40,9 км/ч. Водителю ЗИЛ-132Р приходилось часто снижать скорость, поджидая ЗИЛ-131, у которого на занесенных снегом участках дороги да под прямым углом. Укатанный след трактора превратился в «стиральную доску», на которой приходилось уменьшать давление в шинах, а водитель ЗИЛ-131 еще и снижал скорость до 30 км/ч. На таких неровностях на скорости 40 км/ч пассажиров ЗИЛ-132Р подбрасывало до потолка — особенно того, кто сидел в середине кабины, так как держаться ему было не за что.
При пересечении крупных рек (Ижма, Вычегда) использовались переправы по льду с ограничением по весу до 15 т. Для преодоления мелких рек служили мосты с ограничением нагрузки на ось до 7-10 т. Иногда движение машин осуществлялось по льду без ограничения веса.
Дорога Сыктывкар — Мураши — Йошкар-Ола — Горький была в основном широкой, расчищенной, с интенсивным движением транспорта. На остальном участке маршрута дорога была занесена снегом, переправы организованы по льду крупных рек с ограничением веса до 15 т. Переправа через р. Волгу у Космодемьянска действовала с двухсторонним движением транспорта, чтобы встречающиеся автомобили на льду не смогли сконцентрировать нагрузку в одном месте. Летом работал паром.
После г. Мураши пошел сильный снег. Видимость при свете фар из-за снега сократилась до 10-15 м. Иногда приходилось останавливаться, чтобы разглядеть дорогу. Днем видимость была удовлетворительной, до 100 м. В низинах дорога в основном была занесена снегом. Подъемы с уклоном 6-8% оба автомобиля преодолевали на 2-й и 3-й передачах. Встречались обледенелые, занесенные снегом участки дороги с крутыми поворотами, особенно в лесу.
Наиболее благоприятный участок дороги начался от г. Воротынец Горьковской области до Москвы. Магистраль Чебоксары — Горький — Москва представляла собой широкое расчищенное шоссе со свободными разъездами, с поднятым профилем.
За время движения произошла одна аварийная ситуация. На ЗИЛ-132Р разошлась поперечная рулевая тяга, что вызвало поворот левого колеса в крайнее левое положение, и автомобиль потянуло на левую сторону дороги. Отсутствие встречных машин позволило водителю Б.И. Григорьеву беспрепятственно въехать в сугроб, где ЗИЛ-132Р остановился.
При осмотре выяснилось, что наконечник тяги цилиндрической частью задевал за кромку регулировочного сухаря и, как следствие, тяга изгибалась. После многократных изгибов за пробег протяженностью около 10000 км резьба на правом конце левой тяги замялась, появился люфт, и соединение расконтрилось. Это и привело к выходу из строя механизма управления передней осью.
За время пути на ЗИЛ-132Р наблюдались частые перебои в работе карбюратора. Определили предварительную причину — зависание иглы поплавковой камеры, перелив топлива, что сопровождалось снижением мощности, черным дымом, стрельбой в выхлопной трубе. Причиной плохой работы карбюратора являлась низкая температура засасываемого воздуха. У серийных автомобилей ЗИЛ-131 таких неисправностей не отмечалось, так как подогретый воздух в карбюратор поступал из подкапотного пространства.
При наборе бензина из бензобака ЗИЛ-132Р на дне ведра оставался осадок темного цвета. Это указывало на присутствие в бензобаке раствора из смеси бензина и связующего вещества, которое входило в состав стеклопластикового топливного бака. По этой причине фильтр тонкой очистки топлива забивался.
На стекле ЗИЛ-132Р наледи практически не было. Боковые стекла ЗИЛ-131 замерзали настолько, что их нельзя было открыть, в то время как боковое стекло ЗИЛ-132Р было всегда открыто из-за повышенной температуры в кабине. Водитель и пассажир ЗИЛ-132Р ехали в хлопчатобумажных костюмах, а экипаж ЗИЛ-131 был вынужден находиться в кабине в телогрейках, ватных брюках и валенках.
По заданию зам. главного конструктора В.Б. Лаврентьева в период с 9 по 14 апреля 1975 г. в районе базы СКБ ЗИЛ «Чулково» и на грунтовой трассе НИИИ-21 проводились сравнительные испытания на проходимость ЗИЛ-132Р и ЗИЛ-131.
Меньший дорожный просвет (330 мм) не давал серийному ЗИЛ-131 уверенно продвигаться за ЗИЛ-132Р по разбитой грунтовой дороге. Картер главной передачи ЗИЛ-131 задевал за неровности дороги, что приводило к многократным застреваниям машины в глубокой колее. Большой радиус продольной проходимости и несколько меньшие углы переднего и заднего свеса не позволяли ЗИЛ-131 двигаться на участках сильно пересеченной местности с короткими крутыми подъемами и спусками, которые успешно «брал» опытный ЗИЛ-132Р. Схема автомобиля ЗИЛ-131 не давала ему возможности преодолевать придорожные кюветы и канавы шириной около 1700 мм и глубиной свыше 1100 мм.
ЗИЛ-132Р не терял подвижности без любых двух колес, демонтированных по одному с каждого борта, и даже мог оказывать помощь другим застрявшим автомобилям. Правда, при преодолении брода глубиной 1300 мм в кабину ЗИЛ-132Р попадало большое количество воды. ЗИЛ-131 аналогичный брод преодолеть вообще не мог — при входе в воду в двигатель попадала вода и он глох.
* * *
К сожалению, ЗИЛ-132Р не заинтересовал военных. Неожиданно интерес к нему проявили труженики сельского хозяйства. При уборке урожая с полей в период затяжных дождей, особенно в черноземных районах страны, автомобильный транспорт становится абсолютно бесполезным. Передвигаться по полю обычные колесные машины могли только с помощью трактора. Министерство сельского хозяйства объявило конкурс на разработку новых высокоэффективных автомобилей, способных эксплуатироваться на раскисших полях. Но это тема уже для другой статьи.
источник: Р.Г. Данилов "АВТОМОБИЛИ ДЛЯ БЕЗДОРОЖЬЯ. МНОГОЦЕЛЕВОЙ АРМЕЙСКИЙ АВТОМОБИЛЬ" Техника и Вооружение 01/2011
