Автомобили для бездорожья. Плавающий макет №2
К 110-летию со дня рождения В.А. Грачева
23 января 2013 г. исполнилось 110 лет со дня рождения выдающегося конструктора автомобилей высокой проходимости Виталия Андреевича Грачева.
В июле 1954 г. В.А. Грачев возглавил Специальное конструкторское бюро (СКВ), образованное при Московском автомобильном заводе им. И.В. Сталина для создания специальной военной автомобильной техники. Перед коллективом СКВ, первоначально насчитывавшим всего 20 человек, была поставлена задача в короткий срок разработать принципиально новый средний многоцелевой четырехосный автомобиль сверхвысокой проходимости, он же быстроходный артиллерийский тягач АТК-6 грузоподъемностью 5—6 т.
Поскольку опыта создания подобных машин не имелось, для поиска и проверки основных конструкторских решений были построены два макетных образца — неплавающий ЗИС-Э134№1 (см. «Автомобили для бездорожья. Внедорожные экспериментальные макеты ЗИС-Э134» ) на базе автомобиля ЗИС-151 и плавающий ЗИС-3134 №2, который стал первой амфибийной машиной СКВ ЗИЛ.
Плавающий макетный автомобиль ЗИС-Э134 №2 сконструировали в СКВ и построили совместно с МСЦ-7 в марте—апреле 1956 г. Сборка производилась без компоновочного чертежа, рабочая конструкторская документация выполнялась по месту.
В разработке и последующих испытаниях этого автомобиля участвовали: конструкторы В.А. Грачев, М.В. Кашлаков, Н.Е. Каледин, С.Г. Вольский, В.И. Соколовский, В.А. Паренков, С.Ф. Румянцев, Е.А. Степанова, Е.Д. Калтыкова, Г.И. Гольдберг, В.П. Егоров, И. Яблоков, Г. Томазов, А.Г Кузнецов, Н.В. Абрамов, И.С. Патиюк, Е.Н. Шилина, копировщицы Р. Мысина, И. Маркова, А. Шустрова, Т. Кузнецова; инженеры-исследователи Л.С. Липовский, В.Б. Лаврентьев, Г.Т. Крупенин, Г.А. Семенов; водители-испытатели А.В. Борисов, П. Левин, И.И. Дмитриев, В.Е. Журавлев.
Автомобиль ЗИС-Э134 №2 имел жесткий герметичный корпус, состоящий из двух бортовых панелей толщиной 2 мм, связанных двумя бамперами и четырьмя поперечинами. Снизу к корпусу крепился поддон. В центральной части корпуса были установлены три крестообразных раскоса. К корпусу жестко монтировались четыре доработанных ведущих моста от бронетранспортера ЗИС-152В. В отличие от макета ЗИС-Э134 №1, наЗИС-Э134№2 мосты смонтировали неравномерно по длине: два первых управляемых моста сдвинули на 195 мм вперед. Колесная база между мостами, таким образом, получилась 1400+1595+1395 мм. Колею серийных мостов увеличили на 240 мм за счет удлинения кожухов и полуосей. В главной передаче вместо обычных конических шестеренных дифференциалов применили самоблокирующиеся кулачковые дифференциалы, изготовленные по чертежам СКВ.
Двигатель ЗИС-121А с алюминиевой головкой блока цилиндров и поршнями со сферическим днищем сместили вправо относительно оси машины. Двигатель мощностью 120 л.с. имел увеличенные на 2 мм диаметры впускных клапанов и новый распредвал с суженными фазами газораспределения. К картеру двигателя был прифланцован гидротрансформатор ЗИС-155А с принудительной блокировкой. С помощью карданной передачи крутящий момент передавался на отдельно установленную коробку передач ЗИС-150 с дистанционным управлением от автобуса ЗИС-155, далее карданным валом — на раздаточную коробку ЗИС-151 и через две коробки отбора мощности, установленные на втором и четвертом мостах, на ведущие мосты.
Рулевая система, состоящая из трех продольных и двух поперечных тяг, проходящих в тоннелях корпуса, оснащалась гидроусилителем ЗИС-127. Объединенная гидравлическая система машины обеспечивала работу гидроусилителя и подпитку гидротрансформатора.
На машине в левом борту поперек направления движения располагался радиатор ЗИС-127 с вентилятором толкающего типа от ЗИС-485 с увеличенными на 20 мм лопастями. В правом борту размещался воздухозаборник для питания двигателя и охлаждения радиатора.
В качестве кабины на ЗИС-Э134 №2 использовалась рубка автомобиля-амфибии ЗИС-485. В ней находились три сиденья: с левой стороны — два сиденья «гуськом» по направлению движения, а с правой стороны — одно сиденье сбоку поперек.
Автомобиль был оснащен тонкостенными шинами 14.00-18 и оборудован системой централизованной подкачки шин от лодки ЗИС-485.
После первоначальной сборки ЗИС-Э134 №2 полностью разобрали и промазали все стыки и болты водоупорной пастой. Затем машину вновь собрали. 9 апреля 1956 г. автомобиль-макет самостоятельно выехал из сборочного цеха.
На взвешивании снаряженная масса ЗИС-Э134 №2 (с дугами, тентом, водителем, инструментом, полностью заправленного топливом и смазкой) составила 6518 кг. С грузом 1312 кг полная масса машины достигла 7830 кг.
При движении по шоссе разгон автомобиля до скорости 20—25 км/ч проходил при работе гидротрансформатора. Затем гидротрансформатор автоматически блокировался. Обратный переход осуществлялся на скорости 14—15 км/ч, когда гидротрансформатор включался для обеспечения возможности движения на «ползучих» скоростях.
В июле на полигоне НИИ-21 в районе г. Бронницы состоялись испытания на проходимость. При движении по бездорожью ЗИС-Э134 №2 уверенно преодолевал 40°-ные подъемы и двухметровые рвы. Угол въезда машины без нагрузки составил: при давлении в шинах 1,3 кг/см² — 54°40', при давлении в шинах 0,25 кг/см² — 54°30', под нагрузкой при давлении в шинах 1,3 кг/см² — 55°, при давлении в шинах 0,25 кг/см² — 54°50'. Угол съезда без нагрузки при давлении в шинах 1,3 кг/см² равнялся 54°10', при давлении в шинах 0,25 кг/см² — 54', под нагрузкой при давлении в шинах 1,3 кг/см² — 54°30', при давлении в шинах 0,25 кг/см² — 53°45'. Угол поворота вправо управляемых колес: правого переднего — 25'30', левого переднего — 23°, правого второго моста — 12°30', левого второго — 12°15'. Угол поворота влево управляемых колес: правого переднего — 20°30', левого переднего — 23°30', правого второго моста — 11°, левого второго моста — 12°15'.
В те годы вопросам повышения проходимости автомобилей уделялось значительное внимание, и 1 августа 1956 г. на болотистой местности прошли сравнительные испытания опытных образцов на скоростное преодоление мерного участка. На этих испытаниях присутствовали министр автомобильной промышленности Н.И. Строкин и заместитель министра К.В. Власов. От Министерства обороны, кроме армейских генералов, был начальник автотракторного управления генерал-полковник И.Т. Коровников.
Благодаря меньшей массе ЗИС-Э134 №2 во всех заездах уверенно опережал ЗИС-Э134№1 и серийный БТР-152В.
8 октября на полигоне НИИ-21 проходил показ проходимости опытных зисовских макетов первому заместителю министра обороны маршалу Р.Я. Малиновскому. Автомобили по очереди преодолевали болото, окопы, рвы и эскарпы, а ЗИС-Э134 №2 переправился вплавь через Москва-реку.
Первоначально ЗИС-Э134 №2 не имел водоходного движителя. Поэтому скорость, развиваемая автомобилем на плаву за счет вращения колес, составляла всего 2—3 км/ч. Уже в конце августа в кормовой части машины установили водомет. Отбор мощности на привод водомета осуществлялся от коробки отбора мощности, установленной на раздаточной коробке ЗИС-151, с помощью карданной передачи на промежуточную опору среднего моста ЗИС-151, а затем цепной передачей на звездочку привода рабочего колеса водомета. Рабочее колесо заимствовали от плавающего танка. Корпус водомета — стальной, толщиной 5 мм.
К сожалению, доводка водомета затянулась, да и частые показы не позволили провести его всесторонние испытания летом. В ноябре 1956 г. на Клязьменском водохранилище канала им. Москвы в районе села Болтино были организованы испытания макета ЗИС-Э134 №2 на плаву. Они проходили на полукилометровом мерном участке глубиной 15—20 м, оборудованном створными столбами. Из-за низкой температуры воздуха (до -6°С) и начавшегося ледостава объем испытаний был максимально сокращен.
При погружении ЗИС-Э134 №2 в воду ватерлиния прошла по верхней кромке крыла, осадка при этом составила 1250 мм. Управление автомобилем на воде осуществлялось с помощью поворота специального конического насадка (производился дистанционным приводом с помощью троса и пружины), установленного на водомете, а также поворотом управляемых колес. Поворот насадка изменял направление струи воды, выходящей из водомета, вследствие чего возникал поворачивающий момент.
Скорость движения автомобиля на воде определялась по среднему значению замеров, произведенных в двух взаимно противоположных направлениях. Наибольшая средняя скорость движения была достигнута при включенной 3-й передаче в коробке передач и работе только водомета — 5,88 км/ч. При работе водомета и колес максимальная скорость на 3-й передаче в коробке передач снижалась до 5,4 км/ч. Скорость движения задним ходом не определялась.
Опыты по определению тяги на швартовых проходили в небольшой бухте, где ветер и волнение практически отсутствовали. Трос одним концом крепили за кормовые рымы автомобиля-макета, а другим концом — за серьгу самопишущего динамометра. Динамометр монтировали на бампере заторможенного на берегу автомобиля ЗИЛ-157. ЗИС-Э134 №2, находясь на плаву, постепенно натягивал трос. Когда тот был натянут, водитель открывал полный дроссель двигателя. Максимальная тяга автомобиля-макета на швартовах при работе только водомета на 2-й передаче в коробке передач составила 215 кг, на 3-й передаче — 220 кг. При вращении колес и работе водомета развиваемая тяга оказалась ниже: на 2-й передаче в коробке передач -185 кг, на 3-й передаче в коробке передач — 200 кг.
В то же время специалисты отмечали несовершенство конструкции водоходного движителя, что нашло отражение в отчете по испытаниям. Значительные сопротивления, возникающие при всасывании воды в приемные сопла водомета, приводили к снижению максимальной скорости машины. Таким образом, конструкция водоходного движителя требовала более тщательной проработки. Кроме того, большое сопротивление при движении по воде производили открыто расположенные колеса.
На испытаниях зимой макет ЗИС-Э134 №2 (как и ЗИС-Э134 №1) свободно преодолевал снежную целину глубиной 400—500 мм и углы подъема до 30°. Благодаря более широкой колее и низкому центру тяжести ЗИС-Э134 №2 уверенно двигался по заснеженному косогору с крутизной склона 13°.
8 февраля 1957 г. на полигоне НИИ-21 в присутствии начальника автотракторного управления МО генерал-полковника И.Т. Коровникова, заместителя министра автопрома К.В. Власова, начальника отдела Госэкономкомиссии СМ СССР Селифонова, главного конструктора ММЗ Н.А. Астрова и главного конструктора СКВ ЗИЛ В.А. Грачева проходили сравнительные испытания по преодолению специальных препятствий. Вместе с ЗИС-Э134 №2 в них участвовали серийный БТР-152В, автомобиль ЗИЛ-157 и опытный образец бронетранспортера ЗИЛ-Э152В с равным расположением мостов по базе. В ходе испытаний преодолевались препятствия в виде окопа нормального профиля, окопа с ячейкой для бойца и противотанкового рва шириной 2,5 и глубиной 1,5 м.
БТР-152В и ЗИЛ-157 на первом же препятствии сняли с испытаний, так как они не смогли преодолеть окоп нормального профиля. Бронетранспортер ЗИЛ-Э152В и макет ЗИС-Э134 №2 уверенно преодолели окоп нормального профиля и окоп с ячейкой для бойца. Однако последнее препятствие — ров шириной 2,5 м — ЗИС-Э134 №2 взять не смог. БТР-Э152В противотанковый ров пересек, причем передним и задним ходом. Но на шестой попытке при движении через препятствие у него сломался левый шарнир равных угловых скоростей среднего моста.
5 апреля 1957 г. на выставке в НАМИ опытные и макетные автомобили СКБ ЗИЛ и СКВ МАЗ осматривали министр обороны Г.К. Жуков, маршалы И.С. Конев, Р.Я. Малиновский и другие. Такое пристальное внимание высшего руководства страны к автомобилям высокой проходимости уже в скором времени стало причиной появления в нашей стране новых колесных бронетранспортеров и специальных шасси для ракетных и артиллерийских систем, способных передвигаться по бездорожью и пересеченной местности, преодолевать противотанковые рвы и другие естественные и искусственные препятствия.
В 1958 г. на ЗИС-Э134 №2 проходила опробование новая схема трансмиссии с передними и задними разнесенными управляемыми колесами и центральными неуправляемыми сближенными колесами. Макетный образец автомобиля благодаря простой конструкции корпуса удалось переделать сравнительно легко. Передние и задние мосты более чем на метр разнесли друг от друга. Машина получила систему рулевого управления с передними и задними управляемыми колесами. Испытания подтвердили правильность выбранного решения. Доработанный макет стал уверенно преодолевать противотанковый ров шириной 2,5 м.
Объем работ, проведенных на макете ЗИС-Э134 №2, позволил не только наметить направления дальнейших исследований по совершенствованию как внедорожных автомобилей высокой проходимости, так и амфибийных машин. Благодаря этому автомобилю у специалистов СКВ ЗИЛ появились необходимые знания и навыки по преодолению инженерных препятствий и водных преград, опыт проведения испытаний водоходных автомобилей и подготовки автомобилей к испытаниям на воде. Конструкторы получили первые представления о совершенствовании агрегатной базы машины (гидротрансформатора, автоматической коробки передач, ведущих мостов с самоблокирующимися дифференциалами), водоизмещающего корпуса и водоходного движителя. Причем каждое инженерное решение должно было подтвердить свою жизнеспособность в ходе многочисленных испытаний. Именно испытания показали, что самые эффективные механизмы блокировки дифференциалов на бездорожье — это отсутствие дифференциалов. Именно такая схема была впоследствии использована на двухмоторных автомобилях ЗИЛ-135ЛМ, у которых каждый из двигателей без дифференциальной связи приводил колеса своего борта.
Работа с экспериментальными макетами дала возможность СКБ ЗИЛ подготовить целую плеяду талантливых инженеров, высококлассных рабочих и водителей-испытателей, что позволило в кратчайшие сроки перейти к созданию лучших в стране и не имеющих аналогов в мире вездеходных автомобилей ЗИЛ-134,ЗИЛ-135Л,ЗИЛ-135К,ЗИЛ-Э167,ЗИЛ-135П,ПЭУ, ЗИЛ-4906. И здесь невозможно переоценить роль главного конструктора СКБ Виталия Андреевича Грачева.
источник: Р. Г. Данилов "АВТОМОБИЛИ ДЛЯ БЕЗДОРОЖЬЯ. ПЛАВАЮЩИЙ МАКЕТ №2" Техника и Вооружение 01-2013
