Автомобили для бездорожья. Прообраз «синей птицы»

Испытания амфибии ПЭУ-2 (см. Автомобили для бездорожья. Грузопассажирская амфибия ПЭУ-2), ясно показали, что одним из главных качеств, которым должна обладать поисково-спасательная машина, является авиатранспортабельность. Перед конструкторами СКВ ЗИЛ была поставлена задача добиться жсимального снижения массы машины, что, кроме всего прочего, озволяло увеличить дальность полета вертолета Ми-6, загруженного поисковой установкой.

Если амфибия ПЗУ-1 (см. Автомобили для бездорожья. машина для космонавтов) создавалась на агрегатах автомобиля ЗИЛ-135Л, у которого колесные редукторы, подвеска, бортовые передачи и рулевое управление были рассчитаны на значительно большие нагрузки, чем агрегаты поисково-спасательной установки, то теперь требовалось создать автомобиль на новой агрегатной базе с узлами, соответствующими действительным нагрузкам.

Новая машина получила заводское обозначение 49042. Конструкторы детально прорабатывали элементы будущей амфибии, боролись за каждый килограмм веса. Рабочие чертежи агрегатов трансмиссии (раздаточной коробки, бортового и колесного редуктора) были закончены 29 марта 1971 г. Большое внимание уделялось компоновке новой машины. Пространство для размещения полезной нагрузки выбрали в середине корпуса, чтобы вес размещаемого груза не оказывал большого влияния на центровку машины. Это было особенно важно при движении по воде.

13 августа приступили к изготовлению стеклопластикового корпуса и рамы машины. 15 сентября корпус был собран и передан на покраску. Началось макетирование и согласование с отраслевыми институтами состава и размещения специального оборудования. 26 января 1972 г. был готов чертеж общего вида машины. 6 мая в кузнечном, литейном №1 и модельном цехах завода приступили к технологической проработке узлов и агрегатов амфибии 49042. В июле 1972 г. изготовленные агрегаты трансмиссии поступили на стендовые испытания. 2 октября корпус установили на козлах — началась сборка машины.

Над машиной 49042 трудились: конструкторы В.А. Грачев, А.А. Соловьев (ведущий конструктор), А.Д. Андреева, Л.А Кашлакова, В.А. Костылев, В.В. Пискунов, Н.А. Егоров, В.О. Нифонтов, А.И. Отлетов, Н.М. Никонов, С.Ф. Румянцев, А.А. Горбачев, Н.В. Лыков, Ю.А. Комаров, Г.И. Хованский, С.Г. Вольский, Б.И. Тер-новский, В.А. Бойко, Ю.И. Соболев, А.П. Селезнев, В.Я. Горин, Г.Т. Крупенин, В.Н. Аношкин, Г. Вильскер, Э.М. Куперман, М.И. Сугробов, П.М. Прокопенко, В.Д. Комаров, Г.И. Мазурин, Л.Т. Каткова, АГ. Кузнецов, Н.В. Абрамов, A.M. Моторин, Н.В. Завьялов, В.Ф. Щедрин, В.В. Чижиков; испытатели В.Б. Лаврентьев, А.В. Борисов (ведущий испытатель), И.М. Артемов, Г.А. Семенов, В.А. Анохин, В.М. Андреев, А.И. Алексеев, B.C. Баженов, В.Г. Шорин, В.П. Налетов, В.Я. Воронин, В.Г. Иванов, Г.И. Яковлев, В.М. Ролдугин, А.С. Макеева; водители-испытатели Б.В. Нежевенко, А.И. Пятых, A.M. Шустов, Н.И. Моря, С.С. Уралов.

Краткое описание конструкции

Новый автомобиль-амфибия был спроектирован и построен в пассажирском исполнении. В передней части машины размещалась трехместная кабина экипажа, сразу за которой начинался восьмиместный пассажирский салон. Моторный отсек находился в задней части.

Двигатель ЗИЛ-130 с небольшими конструктивными изменениями был смонтирован маховиком вперед. В отличие от базового варианта, на нем установили воздушный фильтр двигателя ЗИЛ-131, 24-вольтное экранированное электрооборудование, компрессор с автомобиля ЗИЛ-133 и два насоса гидроусилителя руля. Двигатель оснащался оригинальным ободом и ступицей шкива коленчатого вала. К ступице крепился фланец кардана привода вентилятора и генератора, которые были скомпонованы отдельно от двигателя. Имелся предпусковой подогреватель.

В силовой агрегат входили однодисковое сцепление ЗИЛ-130 с гидравлическим приводом и механическая 5-ступенчатая коробка передач ЗИЛ-131. Привод переключения коробкой передач — механический, дистанционный. Он состоял их механизма переключения передач с рычагом управления, карданного вала и механизма управления коробкой передач. Отбор мощности на водомет производился от КОМ, установленной на боковом люке коробки передач.

Схема трансмиссии — Н-образная, с бортовой раздачей крутящего момента на ведущие колеса. Двухскоростную планетарную раздаточную коробку с межосевым блокируемым дифференциалом выполнили в едином картере с двумя бортовыми передачами центральных колес. Первичный вал раздаточной коробки был изготовлен вместе с солнечной шестерней планетарного ряда, которая находилась в зацеплении с тремя сателлитами, установленными на осях водила на игольчатых роликах. Сателлиты, в свою очередь, зацеплялись с эпициклом, закрепленным на подвижной каретке переключения передач. При соединении зубчатых венцов каретки переключения передач и стакана подшипника включалась 1-я передача в раздаточной коробке. При соединении зубчатых венцов каретки и первичного вала планетарный ряд блокировался (вращался как одно целое) — включалась 2-я передача.

Водило планетарного ряда через шлицы было связано с чашками межбортового дифференциала. Конические шестерни дифференциала соединялись с ведущими цилиндрическими косозубыми шестернями правого и левого бортов, которые находились в зацеплении с ведомыми шестернями соответствующего борта. Дифференциал и ведущие цилиндрические шестерни образовывали вторичный вал раздаточной коробки. Блокировка дифференциала осуществлялась зубчатой муфтой.

Механизм переключения передач и блокировки дифференциала состоял из штока, вилки переключения передач, вилки блокировки дифференциала и двух пружин. Шток имел фиксированные положения 1-й и 2-й передач.

Бортовые редукторы (на 49042 их было четыре) крепились к кронштейнам подвески. Передача крутящего момента под углом осуществлялась парой конических шестерен со спиральным зубом.

Колесные редукторы представляли собой пару прямозубых цилиндрических шестерен с передаточным числом 4,3. Применение колесных редукторов позволило значительно увеличить дорожный просвет машины. Редукторы неуправляемых колес были полностью взаимозаменяемыми, редукторы управляемых колес — взаимозаменяемыми по схеме: передний правый с задним левым и передний левый с задним правым.

Автомобиль имел передние и задние управляемые колеса. На 49042 был установлен доработанный рулевой механизм автомобиля ЗИЛ-164. Привод рулевого управления представлял собой систему тяг и рычагов, жестко связывающих рулевой механизм и управляемые колеса. Встроенный в заднюю рулевую трапецию механизм поворота обеспечивал запаздывание поворота задних управляемых колес относительно передних, что позволяло повысить курсовую устойчивость машины и получить ее на уровне имеющейся на автомобилях, управляемых только передними колесами.

Два гидроусилителя руля работали независимо на переднюю и заднюю рулевые трапеции. Применение раздельных гидросистем обуславливалось различными законами поворота передних и задних управляемых колес. Управление машиной при больших радиусах поворота осуществлялось только с помощью передних управляемых колес при заблокированных задних колесах. Когда угол поворота передних колес превышал 5°, в поворот включались задние колеса, которые, вращаясь с большей угловой скоростью, в крайнем положении поворачивались на угол, равный максимальному углу поворота передних колес.

На бортовых редукторах управляемых колес были установлены дисковые тормоза открытого типа, хорошо зарекомендовавшие себя на ПЭУ-2 (5901). Два передних колеса были снабжены стояночными тормозными механизмами с пружинными энергоаккумуляторами.

Подвеска управляемых колес — независимая, торсионная. Подвеска центральных колес — жесткая . Рама лонжеронного типа была сварена из алюминиевого сплава АМг-61 . Водоизмещающий корпус, кабина и пассажирский салон были изготовлены из стеклопластика. Для движения на плаву служил водомет.

Система отопления — жидкостная, была соединена с системой охлаждения двигателя. Жидкостной зависимый отопитель был установлен в передней части кабины водителя с правой стороны. При помощи вентиляторов нагретый воздух по воздуховодам направлялся на обогрев ветровых стекол, отопление кабины и пассажирского салона. Дополнительно на машине размещались два независимых воздушных отопителя типа «0-30», которые располагались слева и справа в средней части корпуса машины. Правый отопитель служил для обогрева пассажирского салона, а левый -дополнительно обогревал кабину водителя.

В соответствии с требованиями заказчика машину укомплектовали специальным оборудованием. Аппаратура радионавигационного комплекса размещалась в носовой части машины и под сиденьем командира в кабине. В салоне располагались: эвакуационные носилки (3 шт.), система пожаротушения «Роса», телевизор, пылесос, аппарат искусственного дыхания, набор транспортных шин, летное зимнее обмундирование, спасательный жилет АС-58 (6 шт.), морской спасательный костюм МСК-3, запас питания и воды (в специальных бидонах) на трое суток. Между салоном и моторным отсеком предусматривалось место для спасательной лодки ЛАС-5МЗ.

Первые испытания

Автомобиль 49042 был построен 16 ноября 1972 г. Начались обкаточные испытания. 22 ноября состоялся выезд на пруды в Лыт-карино, причем на воде машина достигла скорости 9 км/ч. 29 ноября ее вернули на завод для ремонта: при резком торможении сломались четыре колесных редуктора. После ремонта 19 декабря амфибию 49042 направили на базу в Чулково для продолжения испытаний. 27 декабря, после пробега 1200 км, машина пришла на завод для профилактики.

Со 2 февраля начались лабораторно-дорожные испытания на Дмитровском полигоне. 25-27 мая в Чулково состоялись испытания на геометрическую проходимость, преодоление подъемов, маневренность на воде, вход в воду и выход на берег. 28 мая амфибию 49042 вновь вернули на Дмитровский полигон для продолжения дорожных испытаний.

В июле-августе 1974 г. прошли комплексные испытания машины 49042 на проходимость по торфу и песку. Для сравнения в испытаниях принимал участие автомобиль ЗИЛ-131.

Испытания на торфе проводились со 2 по 12 июля в районе г. Покров Владимирской области на торфяных картах торфопредп-риятия им. Классона на участке Ляпино. Стояла жаркая сухая погода при температуре воздуха +20 — +25°С. Верхний слой торфа высох на глубину 30-100 мм. Влажность торфа на глубине 0-50 мм составляла 75%, на глубине 300-350 мм — 95%, на глубине свыше 500 мм -100%.

Заезды машины 49042 осуществлялись при частоте вращения коленчатого вала двигателя 1750 об./мин, на 1 -й передаче в коробке передач и понижающей передаче в раздаточной коробке. Для определения силы тяги она буксировала за собой ПЭУ-2. Максимальная сила тяги 49042 составила 3680 кг при внутреннем давлении в шинах 0,3 кг/см². Максимальная сила тяги ЗИЛ-131 на этом участке была равна 1320 кг при давлении в шинах 0,75 кг/см².

Для испытаний на переувлажненном торфе на карте разрабатываемого поля нашли однородный по влажности и плотности участок (влажность верхнего слоя торфа находилась в пределах 91-100%). После стоянки на торфе в течение 10-15 мин из под колес автомобиля выступала вода. При определении силы тяги на влажном торфе к машине прицепили торфяной рыхлитель. Максимальная сила тяги составила 2870 кг при давлении в шинах 0,3 кг/см².

10 июля на участке с переувлажненным торфом были проведены совместные испытания 49042 и ЗИЛ-131. Амфибия 49042 преодолела этот участок при давлении в шинах 0,3 кг/см². На ЗИЛ-131 при давлении воздуха в шинах 0,5 кг/см² повторить этот результат не удалось.

Испытания по определению расхода топлива на торфяных полях проходили 5 июля при температуре окружающего воздуха +24°С. Массы автомобилей ЗИЛ-131 и 49042 были одинаковыми и составляли 8550 кг. Перед началом испытаний были отрегулированы системы питания, зажигания и тормозов обеих машин. На торфяном поле выделили участок длиной 100 м, ограниченный вешками, между которыми автомобиль проходил с заданной скоростью. Скорость движения поддерживалась одинаковой (примерно 15 км/ч).

Расход топлива у амфибии 49042 при движении на 3-й передаче и давлении в шинах 0,3 кг/см² составил 168,7 л/100 км; при давлении 0,6 кг/см² — 175 л/100 км. Попытались пройти мерный участок при давлении в шинах 1,0 кг/см², но при первом же заезде машина потеряла подвижность. Расход топлива у ЗИЛ-131 на этом участке при движении на 3-й передаче с включенным передним мостом и давлении в шинах 0,6 кг/см² составил 270 л/100 км. ЗИЛ-131 двигался уверенно на 2-й передаче, в то время как на 3-й передаче, особенно при движении на подъем, у него оказался недостаточен запас мощности.

Испытания на песке проходили на песчаной косе р. Оки в районе совхоза «Руновский» Каширского района Московской области в период с 18 июля по 2 августа 1974 г. Температура воздуха в этот период находилась в пределах от +15 до +22°С, временами шли кратковременные дожди. Влажность верхнего слоя песчаного участка составляла 19,8-23,5%. В испытаниях, кроме амфибии 49042, были задействованы ПЭУ-2 и ЗИЛ-131.

Расход топлива у автомобиля 49042 на глубоком сухом песке составил 114 л/100 км, на бен-зинеАИ-93-109,8 л/100 км. На этом участке расход топливау ЗИЛ-131 был равен 122 л/100 км. При движении по влажному песку расход топлива у машины 49042 составил 99,0 л/100 км, а уЗИЛ-131 -107 л/100 км. У амфибии 49042 на шинах 12.00R20 средний расход топлива достиг 137,8 л/100 км, что оказалось несколько больше, чем у ЗИЛ-131 при тех же условиях движения (131 л/100 км).

30 июня состоялись испытания по определению максимальной скорости на влажном песке. На мерном участке длиной около 500 м, представляющем собой вытянутое кольцо с двумя радиусами скругления по 35 м, на глубоком сухом песке влажностью 30% прошли заезды автомобилей 49042 и ЗИЛ-131. Движение осуществлялось с максимально возможной скоростью (скорость ограничивали кривизна трассы и местные неровности). Каждый замер состоял из четырех кругов (2 км), после чего делался один зачетный круг. Начало движения со старта происходило на максимальной скорости (старт сходу), всего выполнялось по три старта для каждого автомобиля. Средняя скорость движения машины 49042 по трем заездам составила 30,3 км/ч, что было выше, чем у ЗИЛ-131 (26,46 км/ч).

Надо сказать, что ЗИЛ-131 для сравнения был выбран не случайно. Обе машины, ЗИЛ-131 и 49042, оснащались одними и теми же двигателем и коробкой передач, имели примерно одинаковую массу. Основными отличиями между ними являлись схема трансмиссии и использованные шины. Если на автомобиле ЗИЛ-131 применялась классическая мостовая дифференциальная трансмиссия, то у 49042 — бортовая трансмиссия с жесткой кинематической связью между колесами каждого борта и блокируемым межбортовым дифференциалом. Именно такая трансмиссия, несмотря на более низкий к.п.д. и наличие паразитных мощностей, в сочетании с эластичными шинами большого диаметра позволила получить на слабых фунтах значительно лучшую проходимость, более высокую скорость и даже меньший расход топлива.

На снежной целине

В феврале-апреле 1974 г. были проведены комплексные зимние испытания в северных районах Коми АССР (г. Ухта). 18 февраля в 11 ч 45 мин машина 49042 в составе колонны из пяти транспортных средств (включая ПЭУ-2, два ЗИЛ-131 и бензозаправщик ЗИЛ-131) вышла из ворот базы СКВ ЗИЛ в Чулково и двинулась по маршруту Бронницы — Владимир — Горький — Семенов -Халтурин — Сыктывкар — Ухта.

На маршруте амфибия 49042 продемонстрировала хорошую подвижность (особенно на участке от Горького до Ухты). Она свободно преодолевала затяжные снежные заносы (до 2-3 км), съезжала с дороги (с переездом кювета) и объезжала по целинному снегу застрявшие колонны (до 200-300 автомобилей в одной «пробке» в районе г. Шахунья — г. Яранск), уверенно двигалась по санным маршрутам и лесовозным дорогам (в районе г. Мураши). Пробег закончился 27 февраля в Ухте. Средняя скорость движения 49042 составила 34,3 км/ч. Столь невысокий показатель являлся следствием неважного состояния покрытия дороги и особенностей движения автомобилей в колонне.

13 марта прошли сравнительные испытания ПЭУ-2, 49042 и ЗИЛ-131 на мерном участке снежной целины глубиной 650-700 мм с целью определения максимальной скорости движения. На мерной дистанции расстоянием 80 м максимальную скорость движения 10,25 км/ч продемонстрировала амфибия 5901. Машина 49042 развила скорость 9,3 км/ч и преодолела дистанцию через 31 с. ЗИЛ-131 двигался по снежной целине с потерей подвижности. Он развил среднюю скорость 0,6 км/ч, затратив на преодоление маршрута 8 мин.

21 марта проходили испытания по определению расхода топлива у автомобиля 49042 на заснеженной дороге при температуре воздуха -10°С. По заданию, водитель должен был двигаться с максимально возможной скоростью, обеспечивающей безопасность движения. Средняя скорость амфибии 49042 на маршруте длиной 3,5 км составила 17,5 км/ч. Машина двигалась при давлении в шинах 0,8 кг/см², а при преодолении подъемов — около 0,5 кг/см². Средний расход топлива был равен 141,4 л/100 км.

На снегу глубиной 350-400 мм амфибия 49042 развила наибольшую силу тяги 4020 кг при давлении в шинах 0,6 кг/см². У ЗИЛ-131 в этих условиях максимальная сила тяги составила 2540 кг при давлении в шинах 0,1 кг/см². На снегу глубиной 600 мм максимальная сила тяги у машины 49042 достигала 3960 кг при давлении в шинах 0,3 кг/см². Сопротивление движению при преодолении снежной целины глубиной 800 мм у ЗИЛ-131 равнялось 4000 кг при давлении в шинах 1,0 кг/см², а у 49042 — 2490 кг при давлении в шинах 0,1 кг/см². Автомобили на момент испытаний имели практически одинаковую массу: ЗИЛ-131 — 8300 кг; 49042 — 8700 кг.

Наиболее ярко разница в проходимости автомобилей 49042 и ЗИЛ-131 проявилась на заснеженной дороге (длина 1,75 км, ширина 3-3,4 м) в районе горы Пионер. Глубина снега на дороге, расположенной в сильно пересеченной местности и изобиловавшей подъемами и спусками, составляла 500-700 мм. При движении машины под колесами оставалось около 300-400 мм неуплотненного рассыпчатого крупнозернистого снега. Максимальный угол подъема дороги достигал 16,5°. Машина 49042 двигалась в таких условиях уверенно, а ЗИЛ-131 ехать не мог из-за низкого клиренса переднего моста, под которым быстро образовывался сильно уплотненный слой снега. ЗИЛ-131 кое-как пробивался по дороге, двигаясь по 5-8 м вперед и сдавая на 1 -2 м назад. Мучение продолжалось до первого подъема в 10°, где он окончательно застрял.

Испытания систем отопления 49042 проходили 14-20 марта 1974 г. при температуре окружающего воздуха -6°С и 21 марта при температуре -14°С. Жидкостная система отопления через 20 мин после включения вентиляторов поднимала температуру в кабине и салоне в среднем на 26,5°С (с -5,2 до +21,3°С) на стоянке и на 23,3°С — при движении (с -2,9 до +20,2°С). Дополнительная воздушная система отопления при работе двух отопителей на стоянке машины в течение часа увеличивала температуру в кабине и салоне с -11,3 до +13-28°С.

2 апреля 1974 г. после завершения испытаний колонна машин выдвинулась по маршруту Ухта — Сыктывкар — Халтурине — Яранск -Семенов — Горький — Владимир — Москва. 6 апреля в 22 ч 45 мин машины прибыли на ЗИЛ, преодолев 2132 км со средней скоростью 37,9 км/ч. За время пробега амфибия 49042 преодолела 1173 км по асфальту, 703 км по снежной укатанной дороге и 256 км по бездорожью. Средний расход топлива составил 68,2 л/100 км.

Высокую подвижность амфибия 49042 продемонстрировала при движении в весеннюю распутицу, особенно на участке Ухта — Киров, когда буксировала за собой автомобиль ЗИЛ-131. Весенняя распутица характеризовалась глубоким пористым снегом (на котором могли эксплуатироваться только тракторы), сильно разбитыми грунтовыми дорогами (практически бездорожьем), отсутствием переправ и мостов (ледяные дороги через реки уже были закрыты). В данном случае некорректно сравнивать подвижность 49042 и ЗИЛ-131, так как последний самостоятельно не мог преодолеть около 50% всех препятствий (заносы, кюветы, объезды).

В то же время надежность агрегатов, узлов и систем опытной машины 49042 за пробег Москва — Ухта — Москва оказалась не на высоте. Мелкие дефекты появлялись уже через 150-170 км пробега. Крупные отказы (замена головок блока и двигателя, разрушение подвески) были зафиксированы через 1300-1500 км. Однако отмечалась эффективная работа системы отопления кабины и пассажирского салона, которая была проверена при температуре до -24°С.

Управляемость автомобиля 49042 на зимних скользких дорогах была удовлетворительной и соответствовала таковой у ЗИЛ-131. Утомляемость водителя за рулем машины 49042 была в норме. Рабочая и стояночная тормозные системы функционировали нормально: за весь период пробеговых испытаний отказов по этим системам не имелось. Усилие на тормозную педаль находилось в норме. Давление рабочей жидкости в рабочей тормозной системе при торможениях находилось на уровне 20-30 кг/см². Расположение рычага стояночного тормоза было удовлетворительным, стояночное затормаживание машины происходило надежно.

Общие условия комфорта на месте водителя в основном соответствовали предъявляемым требованиям. К недостаткам отнесли неудобную конструкцию водительского и пассажирского сидений, недостаточную обзорность с места водителя и неудачное расположение зеркала заднего вида. Плохо освещался щиток приборов, обозначения тумблеров были нечеткими (их включение осуществлялось методом «проб и ошибок»). Вызывала нарекания герметичность в дверях и люках кабины — щели приходилось затыкать тряпками. Замки дверей и вентиляционных форточек оказались ненадежными.
Кроме того, пробеговые испытания в сложных зимних и весенних дорожно-климатических условиях стали хорошей практикой для водителей-испытателей СКВ. Анализ ошибок в управлении автомобилями наглядно показал отсутствие хорошо закрепленных навыков в вождении серийных и опытных образцов при постоянно меняющейся дорожной обстановке. Практического опыта вождения автомобиля с прицепом в сложных условиях у водителей-испытателей СКБ не было.

Некоторые выводы

Анализ особенностей автомобильной дорожно-транспортной сети (севернее линии Киров — Вологда) наглядно показал полное преимущество амфибии 49042 перед неплавающими автомобилями повышенной проходимости ЗИЛ-131, Урал-375, ГАЗ-66 и т.д. Зачастую преодоление часто встречающихся рек затруднялось из-за отсутствия мостов и переправ, состояние проездов к основным общесоюзным транспортным магистралям было неудовлетворительным. На расстоянии более 30-80 км от городов (Сыктывкар, Киров, Ухта, Усть-Кулом, Печора, Инта, Воркута и др.) не было устойчивых дорожных трасс.

Машина 49042 стала первым макетным образцом колесных амфибий будущего поисково-спасательного комплекса «490» — ЗИЛ-4906 и ЗИЛ-49061, за характерную окраску, высокую скорость и отличную проходимость названных в поисково-спасательных частях «Синими птицами». Установленные на этих машинах узлы и агрегаты, отработанные на опытном вездеходе 49042, прекрасно зарекомендовали себя в ходе многолетней эксплуатации.

источник: Р.Г. Данилов "АВТОМОБИЛИ ДЛЯ БЕЗДОРОЖЬЯ. ПРООБРАЗ «СИНЕЙ ПТИЦЫ»" Техника и Вооружение 12/2010