Когда-то давным-давно Землю населяли динозавры, бронтозавры и множество других странных животных, которым не нужны были ни тропинки, ни дороги - они прокладывали их себе сами. А на «Вездеход-трофи» прошлого года (см. подробный отчет в «М-К» № 11-2018) мы познакомились с их современным потомком - PTZavr’oM - вездеходом весьма оригинальной конструкции, построенном энтузиастами внедорожного туризма из Петрозаводска (что, кстати, и отражено в названии). Его экипаж получил главный приз от журнала «Моделист-конструктор», поскольку эта работа показалась нам одной из самых интересных среди самоделок, прибывших на соревнования. Теперь же, как и обещали в репортаже, публикуем развернутый рассказ об этой любопытной машине, подготовленный ее создателем.
С бездорожьем мы знакомы давно. Сначала путешествовали на УАЗах, потом на иностранных джипах, ездили и на Mercedes Unimog 406, и на ГАЗ-66. Много раз участвовали в культовых спортивных внедорожных мероприятиях «Карелия-трофи» и «Ладога-трофи», организовывали и серьезные походы, и веселые «покатушки». Однако на собственном опыте убедились в том, что увеличение размеров автомобиля, дающее преимущества в обитаемости машины и возможности перевозки дополнительного количества вещей, полезных вдали от дома, в то же время создает и определенные проблемы.
Большие вес и габариты не позволяли нам проехать там, где это легко удалось бы сделать на компактной технике. А уж если застрянешь, что случалось нередко, то «из болота тащить бегемота» непросто во всех отношениях.
Так, постепенно, мы пришли к пониманию: нам нужно небольшое транспортное средство, способное перевозить двоих человек по лесу, в большинстве случаев изрядно заболоченному, или по снежной целине, - словом, без какой-либо дороги. Конечно, при таких исходных данных очень важен хороший запас надежности, но поскольку любая техника может сломаться, в нашем случае она должна быть такой, чтобы ее реально было отремонтировать в полевых условиях. И она обязательно должна уметь плавать, так как воды у нас в Карелии даже больше, чем грязи.
Рассматривали в качестве «проходимца» квадроцикл. Однако вдвоем на нем в серьезный поход не отправишься. Подвезти пассажира еще можно, но без туристического скарба и недалеко. К тому же, пусть даже и обладая завидной проходимостью, «квадрики» не плавают. Не наш вариант!
Потом заинтересовались транспортными средствами класса UTV. Два человека тут уже едут довольно комфортно. Заметно лучше, чем на квадроцикле, обстоит дело и с перевозкой багажа. Но проходимость хуже. Пожалуй, этот снаряд больше предназначен для катания по сухим лесным дорожкам. Да и вопрос преодоления водных преград остается нерешенным.
В итоге, перебирая возможные виды и типы транспорта, подходящего для наших задач, обратили внимание на полноприводные вездеходы-амфибии с формулой 6*6 и 8*8. Наиболее известные марки среди них - канадский Argo и американский Мах. В нашей стране они заметного распространения не получили по причине высокой стоимости и не самой лучшей надежности при серьезной эксплуатации. Однако в целом компоновка и ходовые качества этих машин нам приглянулись, и мы решили построить что-то подобное самостоятельно.
Для начала изготовили полноразмерную модель будущего вездехода из плит ДСП, чтобы «натурально» оценить возможность его загрузки в грузовой микроавтобус для доставки к месту активного использования. Соответственно, и форма, и габариты подбирались исходя из данного требования. Длина машины «вырисовывалась» в 3200 мм, ширина по колесам - не более 1350 мм, а высота - 1600 мм.
Силовой агрегат позаимствовали у малолитражки Daewoo Matiz. Трехцилиндровый мотор мощностью 51 л.с. агрегатирован с пятиступенчатой КПП. Вес этого комплекта вместе с радиатором системы охлаждения составляет 120 кг.
Сварили временный каркас, чтобы на нем собрать шасси вездехода и проверить, как все будет работать. ДВС установили в передней части поперек. С выходных валов КПП крутящий момент двумя двухрядными цепями (1:1,58) передается к раздаточной коробке (РК) от автомобиля «Нива». Она, соответственно, доработана: установлен жесткий ведущий вал с выходом на две стороны. Такая схема позволяет разгрузить КПП, пустив поток мощности по двум ветвям. «Раздатка» также размещена поперек и распределяет тягу по двум бортам. Двухрядные цепи с шагом 12,7 вращают колеса средней и передней осей (1:1,52), а от средней оси цепи тянутся к задним колесам (1:1).
Колеса взяли от ATV с шинами диаметром 27″ на дисках 12,5″. В РК «вазовского» внедорожника имеется дифференциал, поэтому очевидно, что вездеход получил бортовой дифференциальный принцип управления. Надо лишь установить тормоза на выходных валах РК. Так и поступили - поставили самодельные диски, а суппорты взяли от ВАЗ-2108.
Провели ходовые испытания, которые сразу многое прояснили. Во-первых, мощности двигателя хватает с избытком. Во-вторых, необходимо жестко закрепить силовой агрегат. Будучи установленным на резиновых подушках, он притягивается к РК, цепь провисает и перескакивает через зубья, что никуда не годится, конечно. В-третьих, дифференциальный принцип поворота - вещь вполне работоспособная, но здесь мы Америку не открыли - подобная схема опробована многими самодельщиками. Надо лишь при повороте «добавлять газку», что после 15 минут катания происходит уже рефлекторно.
Также, наряду с положительными сторонами, были отмечены и недостатки. Например, на данном аппарате невозможно, находясь в колее, повернуть с места. Приходится сдавать назад и выбирать другую траекторию движения. Но на ровной поверхности маневренность превосходная. Правда, при движении на второй и третьей передачах, выполняя резкий разворот, буквально вылетаешь с сиденья. При переключении на 3-ю и 4-ю передачи нужна сноровка, поскольку машина довольно быстро замедляется. Управление газом лучше сделать ручное, поскольку иногда приходится ехать стоя или полусидя - это нужно для того, чтобы проскочить по неровностям на скорости. Почти как на мотоцикле или велосипеде. А еще на серьезном бездорожье бывает порой полезна возможность управлять вездеходом снаружи, идя рядом с ним.
По окончании испытаний заметили, что каркас немного повело. Благо, на то он и временный - стало понятным, что и где требует усиления. А вот деформация креплений ступиц колес показала, что примененное решение, когда колеса крепятся консольно, ошибочное. Придется от него отказаться. Из-за искривления ступиц наблюдалось перескакивание цепей на двойных звездочках. Более того, застряв однажды в сугробе, буксование и копание колесами до земли привели к значительному увеличению нагрузки на трансмиссию, в результате чего порвалась цепь привода правого колеса средней оси. Вездеход кое-как дотянул до мастерской на одном правом и трех левых ведущих колесах, но этот инцидент окончательно убедил, что конструкцию машины надо серьезно дорабатывать.
Первым делом, по-другому закрепили все шесть колес: вместо использования ступицы переднего привода ВАЗ-2108, которая одной стороной соединялась с диском колеса, а другой - со звездочкой цепной передачи, выточили ось под два подшипника, внешние обоймы которых фиксируются в гнездах рамы. Двойные звездочки заменили на однорядные под мощную цепь с шагом 25,4. По обозначенной выше причине задумались над тем, как вообще избавиться от первичной цепной передачи (от КПП к РК). В результате кардинально изменилась вся конструкция шасси.
По новой концепции силовой агрегат «прописался» сзади и встал продольно. Кардан, подсоединенный к одному из выходов КПП, передавал тягу к редуктору главной передачи от Ford Scorpio, у которого оказались удобные фланцы на выходе - на них посадили тормозные диски и пару звездочек. Теперь дифференциал в КПП, естественно, заблокирован. С редуктора одна пара цепей передает момент к колесам средней оси, вторая - к колесам задней (1:1,8). Передняя ось получает привод от средней (1:1). Звездочки использованы от сельхозтехники (если конкретно, то от картофелекопалки белорусского производства) - получилось дешево, и качество приемлемое. Цепи куплены в магазине. Натяжители цепей не предусмотрены, да и практика показала, что в них нет необходимости.
Каркас сварен из квадратного профиля сечением 40*40 мм (внутренняя силовая рама) и 25*25 мм (внешние части). Снаружи обшили его стальными листами (ст. 3). На дно по 2 мм толщиной, спереди и сзади - 1,5 мм, по бортам - 1,0 мм. Испытания показали, что все работает как надо, но эргономика водительского места никуда не годится. По лавочке скользишь на поворотах от борта к борту. Удержаться не получается, поскольку надо успевать рычаги управления тянуть. А будучи подвижными, они не дают рукам нужного упора.
Дальнейшее усовершенствование машины пошло по двум направлениям. Во-первых, вместо поперечной лавочки поставили два сиденья от того же Daewoo Matiz, имеющих боковую поддержку. А во-вторых, рычаги управления, характерные, но не обязательные для техники с бортовым принципом поворота, заменили на руль мотоциклетного типа, отклоняемый влево-вправо на незначительные углы. Управление газом - вращающейся рукояткой. Теперь можно держаться за руль, что особенно оцениваешь, двигаясь по сильно пересеченной местности и при выполнении крутых поворотов. Появилась возможность управления стоя, что иногда требуется. К тому же, на руль переместился и пульт лебедки - пользоваться ею и одновременно помогать колесами стало намного удобнее. Кроме того, более собранная посадка водителя вкупе с новыми органами управления позволили увеличить скорость, а это, в свою очередь, улучшило проходимость. Например, стало возможным проскакивать ходом снежные переметы, скользя на днище, практически без помощи колес, чего ранее не удавалось.
Научившись нормально ездить по суше, приступили к «водным процедурам». В Карелии это в основном реки и озера. Прямо в черте Петрозаводска нашелся пологий берег с песочком - с него и начали. Первый заплыв состоялся на вездеходе еще с низкими бортами. За счет вращения колес плыл он плохо. Повесили лодочный мотор мощностью 5 л.с. на задний транец и попробовали еще раз. Однако результаты опять не порадовали: до румпеля было дотянуться трудно, но главное - толку от ПЛМ оказалось ненамного больше, чем от колес, так как сказывалось сопротивление корпуса. Осадка вроде глубокая, но при этом машина раскачивалась из стороны в сторону, норовя черпануть воду через борт. В общем, экипаж чувствовал себя на таком «корабле» очень неуверенно.
Продолжили изучение вопроса с использованием лодочного мотора. Для повышения остойчивости были добавлены по бокам два понтона из старых бойлеров по 160 л каждый. В качестве эксперимента попробовали установить ПЛМ не сзади, а внутри вездехода, для чего вырезали в днище отверстие под «ногу» мотора и вварили колодец, верхний срез которого находился выше ватерлинии на 100 мм. С баллонами по бортам остойчивость значительно возросла, стало возможно даже стоять на заднем багажнике без возникновения опасных кренов. Удалось также развить скорость до 4 км/ч, однако практика показала, что в комфортном режиме лучше двигаться со скоростью не более 2,5 км/ч.
Следующий этап работы проходил под знаком повышения водоплавающих свойств вездехода. Чтобы можно было долго и уверенно идти по водоему при среднем волнении со скоростью не менее 6 км/ч. Для этого изготовили карманы над колесами, что должно было снизить сопротивление подводной части корпуса. Карманы сделали из пенопласта, добавив машине и дополнительной плавучести. А по бортам повесили надувные баллоны. Выйдя на сушу, их можно быстро свернуть, а кронштейны сложить. Но ни боковые поплавки, ни карманы в колесных нишах себя не оправдали. Практичнее оказались плоские откидные понтоны из пенопласта. Привести их в рабочее положение или сложить, выехав на берег, быстрее, чем возиться с баллонами. Основным же в плане повышения амфибийных свойств вездехода оказалась замена ПЛМ на стационарный, но убирающийся гребной винт с приводом от двигателя машины.
Двухлопастной винт с полыми лопастями сварен, как говорится, «на коленке» с примерным соблюдением углов. Диаметр его равен 700 мм, а шаг - около полуметра. Кронштейн с винтом поднимается вверх и фиксируется на заднем борту, когда в водном движителе нет необходимости, то есть на суше. На воде же он откидывается назад, при этом вал его привода входит в зацепление с муфтой, в основе которой лежит привод колеса ВАЗ-2108. Муфта вращается постоянно, если включена какая-то передача, вал к ней идет от свободного выхода КПП.
Очередные тестовые испытания показали, что теперь максимальная скорость на воде составляет 6,3 км/ч, комфортная - 4 км/ч. Это уже что-то! Два человека, висящие на одном борту, при откинутых боковых понтонах не могут перевернуть вездеход. Оптимально идти по водоему, включив 4-ю передачу в КПП и поддерживая обороты двигателя в районе 2000 об/мин. На 5-й передаче мотор явно работает с перегрузкой и перегревается.
В ходе одного из заплывов зацепили колесами илистое дно - машина остановилась. Колеса не помогли, но на 3-й передаче, дав газ, удалось выбраться за счет винта. Кстати, как-то впоследствии, уже в походе, мы успешно преодолели около полукилометра сплошного ила. При наезде на мель или камни привод винта просто подпрыгивает вверх, а затем сам опускается. Но досаждала вибрация на некоторых режимах работы движителя. Оказалось, что при 500 об/мин и выше начинается бурное «закипание» воды вокруг винта. Проблему удалось решить расширением лопастей на 50 мм с каждой стороны и уменьшением диаметра винта до 540 мм. Несколько пройденных маршрутов показали, что как амфибия этот вездеход вполне состоялся, и больше в этом направлении работать не стоит, дабы не испортить его улучшениями.
В таком виде машина успешно возила нас четыре года, и по большому счету она всем устраивала.
Но, как известно, нет предела совершенству! В один прекрасный момент мы задумались над серьезной модернизацией. Главная цель - уйти от дифференциального поворота к фрикционному, который применяется на серьезной, промышленно выпускаемой гусеничной технике. Дело в том, что конструкция с дифференциалом проста в реализации, но имеет существенный недостаток - не обеспечивает 100% полного привода на колеса обоих бортов. Например, если подниматься в горку с препятствиями, то при наезде на неровность колеса одного из бортов теряют сцепление и сразу прокручиваются. Это вызывает остановку, ведь и на колесах второго борта тяга сразу падает. При должной сноровке такое можно предвидеть и вовремя изменить траекторию, но иногда для маневра нет места, тогда приходится спускаться назад и начинать заезд заново. Схожая картина наблюдается при подъеме по песку. При выполнении поворота на слабонесущих грунтах, скажем, на болоте, вездеход замедляется вплоть до полной остановки, и иногда тронуться после этого уже невозможно. А при использовании бортового механизма управления фрикционного типа достаточно просто отключить один борт и не тормозить его: за счет большого сопротивления машина сама поворачивает, практически не теряя хода. И, наконец, конический дифференциал от автомобиля просто не предназначен для подобной эксплуатации. Чуть раньше или чуть позже, но он обязательно сломается вследствие износа крестовины и сателлитов. Причем прогнозировать такую поломку нельзя, а ведь если она произойдет, то машина полностью потеряет ход! (Прим. ред. В инструкции к некоторым автомобилям даже указывается, что следует избегать длительного буксования одного из колес, поскольку это может привести к выходу дифференциала из строя. Что уж говорить о «бортоповоротном» вездеходе с таким узлом в трансмиссии, когда нежелательный режим работы последнего возникает регулярно.)
Механизм поворота фрикционного типа позаимствован у гусеничного транспортера ГАЗ-71. Управление им переведено с механических тяг на гидравлику, с применением цилиндров сцепления от ВАЗ-2101. Ленточные тормоза заменены на дисковые. Сам редуктор по условиям компоновки реверсирован путем перестановки ведомой шестерни главной пары на другую сторону относительно ведущей. Потребовалось проточить корпус, чтобы шестерня не задевала за него. Также была удалена половина пружин в корзинах фрикционов для уменьшения усилия на руле: все-таки плечи руля намного короче напольных рычагов в транспортере.
Рулевой вал сместили относительно рулевой машинки (четырех главных гидроцилиндров от «Жигулей», управляющих фрикционами и тормозами). Руль стал ближе к центру, за счет чего увеличилось пространство под правую ногу. Особенно это актуально зимой, когда водитель в толстой теплой одежде, да еще и в валенках.
Днище у вездехода поначалу было не плоское, а имело глубокий тоннель посередине. Нам казалось, что при сплошном широком днище машина будет прилипать им на болоте или в снегу, а затем беспомощно вращать всеми шестью колесами. А при данной форме корпуса есть шанс проскочить засадное место, скользя словно на лыжах. Но ожидаемого положительного эффекта не наблюдалось, поэтому в ходе модернизации вездехода днище стало почти плоским.
На месте центрального тоннеля организовали отсек для вещей, к тому же, появилась возможность опустить ДВС и понизить тем самым центр тяжести машины, что тоже неплохо. Попутно решили сделать основную нижнюю раму съемной вместе с установленными на ней силовой установкой и механизмом поворота - это заметно облегчило обслуживание и ремонт.
Подведу итог. Вездеход получился неплохим, вполне соответствующим поставленным задачам, но на данный момент этот проект, как мне кажется, себя полностью исчерпал. Следующий этап нашего творчества - постройка новой машины аналогичного типа, но с подвеской, поскольку без нее на кочках трясет так сильно, что езда становится уже не в радость.
«ГУСЯНКА»
Итак, мы сделали амфибию, которая не боится грязи и камней, умеет плавать, но по глубокому снегу наш вездеход ехать отказывался: он просто ложился на днище, после чего беспомощно вращал колесами. Похожий эффект наблюдался и на очень мягком болоте. Между тем, способ исправить ситуацию известен давно - надо «обернуть» колеса гусеницами. Даже фирменные модели упомянутых марок можно доукомплектовать такими съемными дополнительными движителями. Стоят они, как и все опции, понятно, дорого. Мы же поставили перед собой цель изготовить их самостоятельно из легких, недорогих и доступных материалов. А поскольку большую часть времени вездеход все же проводит на колесах, то эти гусеницы должны быстро и без применения значительных усилий монтироваться на машину в полевых условиях, и так же легко сниматься. Ну и, разумеется, они должны быть достаточно компактными, чтобы их можно было возить с собой.
Первый вариант изготовили из полипропиленовых водопроводных труб диаметром 25 мм. Каждый трак этой версии состоял из горизонтального участка, к которому с двух сторон крепились вертикальные хвосты. Плюс имелись короткие отростки, сквозь которые пропускался полипропиленовый канат, соединяющий траки в единую ленту. Внутренние полости трубок мы заполнили строительной пеной. Оказалось, что один такой трак весит 297 грамм, и он не только плавает сам, но и способен удержать на плаву дополнительных 200 граммов груза. А это означает, что гусеницы оказавшейся на воде машине придадут ей хоть и незначительную, но дополнительную плавучесть.
Для реализации этой конструкции понадобилось изрядное количество соединительных «крестов», и нам пришлось подчистую скупить их во всех ближайших магазинах сантехники. Соединение элементов между собой осуществлялось стандартной сваркой пластика с использованием соответствующей нагревательной машинки.
Расстояние между траками 100 мм. Канат использован диаметром 14 мм. Для соединения гусеницы служит замок, представляющий собой разъемный трак из стальной профильной трубы. Канат в каждой половинке замка можно перепускать и зажимать - это нужно для подтягивания гусеницы, что особенно актуально в начальный период эксплуатации.
После того как первая гусеница была собрана, обкатали ее при морозе в минус 8 градусов. Были опасения, что пластик не выдержит холода, но все прошло гладко.
Собрав полный комплект движителей, провели более серьезные испытания. Нагрузка - 3 человека, температура - около 10 градусов ниже нуля, снег - до 60 см, без наста, рыхлый. Пока ехали до целины по укатанной дороге, поняли, что по сравнению с движением на колесах скорость заметно снизилась. Зато по нетронутым глубоким сугробам пошли очень уверенно. Хотя, если честно, запаса хода практически не было, да и развороты выполнялись с трудом. А через некоторое время колеса начали пробуксовывать внутри гусениц - даже визуально было заметно, что те растянулись, а траки обледенели. Подтянули боковые канаты на 40 мм и снова ринулись в снега. Едет! Вездеход проваливается примерно на 30 см, а снег между траками не выдавливается. А когда пересекали канаву, заполненную камнями, то сломали один трак, но это никак не сказалось на дальнейшем движении.
Порадовались, что после четырехчасовых испытаний износа или каких-либо критических повреждений траков не обнаружилось. Поэтому еще больше нас удивил тот факт, что во время следующего тестирования одна из гусениц неожиданно… развалилась без видимых причин. Разрушилось 26 траков с одной стороны! Просматривая потом видео, определили, что траки не попали на колесо, оно пошло по боковым упорам - и вот результат. Списали поломку на собственную невнимательность.
Очередное применение самодельных гусениц состоялось летом во время сложного похода. Отличная вещь, однако, получилась! За два дня движения по болотам с нагрузкой 1,5 тонны мы ни разу не застряли. Прекрасное сцепление, хорошая плавучесть, нет необходимости постоянных подтяжек-регулировок. Правда, на камнях и бревнах надо быть аккуратным.
Следующей зимой снова попробовали гусеницы. И… опять поломка! Вывод: для зимней эксплуатации данная конструкция не подходит. Необходим другой материал для траков и, возможно, иная их конструкция. Опробовал вариант изготовления траков из ПНД-труб. Загибал их концы, разогревая феном. Что тут сказать… Получилось так себе. Стенка тонкая, ресурс такого трака явно невелик. Трубки нужны толще. И тогда я сделал траки двухслойными: в трубу диаметром 40 мм вставил трубу диаметром 32 мм. Но феном такой бутерброд уже не размягчить. Пришлось изготовить бак, в котором нагревается масло. Опустив в него двойную трубу и разогрев, можно ее потом загнуть. Важным оказалось подобрать температуру нагрева. Экспериментальным методом остановился на 140°С, а в бак встроил термостат. А чтобы загибать разогретые трубы (причем, сразу три) сделал специальный трубогиб.
Внутри траки заполнены вилотермом (вспененным полиэтиленом). Между секциями вставлены отрезки полипропиленовых труб, внутри которых протянут связующий канат. Замок сварен из стали.
Проверку новым «гусянкам» устроили 17-километровым пробегом по замерзшему озеру и лесу. Много буксовали на камнях, разбросанных по берегам. На озере снега было мало - сдувало, но в лесу сугробы по полметра точно были.
Поначалу движение шло с остановками, но вскоре я понял, что к чему. Просто гусеницы растянулись, провисание между колес доходило до 100 мм, но спадать они не собирались. Подтянул, и все наладилось. Хотя на льду и укатанной дороге наблюдалось скольжение вездехода в поперечном направлении.
Отметил, что если на снегу провернуть гусеницу, срезать уже утрамбованный снег (например, при повороте), то сцепление, а значит и тяга, сильно падают. Буксанув же на склоне, вновь тронуться уже не получается. Более того, откатившись назад, не удается подняться и по своему же следу. А вот рядом с ним, по новой траектории, это можно сделать без всяких проблем. При этом на заснеженных склонах бокового скольжения нет, колею вездеход держит хорошо.
За сезон эксплуатации траки не разогнулись и не стерлись, да и в целом гусеницам не потребовалось ни одного ремонта. Как мне представляется, мы получили дополнительные движители не на один год. Пригодятся они и на новом вездеходе. Их установка занимает не более 15 минут, а эффект колоссальный, что, собственно, и было продемонстрировано на «Вездеход-трофи 2018». Конечно, лишние 32 кг на верхнем багажнике в путешествии не радуют, зато преград для нашей техники отныне практически не существует!
Алексей СОЛОВЬЕВ,
г. Петрозаводск