Как выбрать конструкцию
Многие энтузиасты, берущиеся за самостоятельную постройку аэросаней, сталкиваются с неудачами. Основная причина — пренебрежение изучением уже накопленного опыта. Задача конструктора заключается не в изобретении всего с нуля, а в грамотном использовании проверенных временем узлов и решений, рационально комбинируя их и дорабатывая лишь слабые места.
За полвека развития конструкция аэросаней в целом устоялась. Независимо от типа, мощности двигателя или схемы компоновки, все они состоят из базовых узлов, показанных на рисунке 1, а также оснащения (фары, приборная панель, сиденья, системы отопления и вентиляции, противопожарное оборудование и т.д.).
Конкретное исполнение каждого узла зависит от назначения машины, мощности силового агрегата и условий эксплуатации — то есть от требований, которые предъявляют к аэросаням их создатели или будущие владельцы. Давайте представим себя на их месте и рассмотрим ключевые решения.
Выбор корпуса
Корпус может быть трёх типов: закрытым (рис. 1), полузакрытым (рис. 2) или открытым (рис. 3). Открытые и полузакрытые варианты проще в изготовлении, легче и обеспечивают водителю отличный обзор. Именно их чаще выбирают любители, несмотря на отсутствие защиты от холода. Закрытый корпус позволяет обогревать кабину, но он габаритнее: его внутренняя ширина составляет 750–800 мм (против 500–600 мм у открытого), а высота — от 990 до 1080 мм в зависимости от посадки людей (рис. 4). Двери, люки, двойные стёкла с обогревом и необходимость герметизации делают такую конструкцию сложнее и тяжелее.
РИС. 1. ОСНОВНЫЕ УЗЛЫ АЭРОСАНЕЙ: 1 — корпус для размещения экипажа и оборудования; 2 — лыжи, несущие всю массу машины; 3 — элементы подвески, соединяющие лыжи с корпусом и амортизирующие удары (перегрузки у аэросаней в 4–5 раз выше, чем у автомобилей); 4 — двигатель (чаще всего используются мотоциклетные моторы воздушного охлаждения мощностью от 10 л.с.) с системами обеспечения его работы; 5 — движитель — воздушный винт (преимущественно двухлопастной, из дерева или металла); 6 — ограждение винта.
РИС. 2. КОНСТРУКЦИЯ В. И. РЕЙМЕРА ИЗ ПАВЛОДАРСКОЙ ОБЛАСТИ.
РИС. 3. ПЕРВЫЕ АЭРОСАНИ В РОССИИ ПОЯВИЛИСЬ В 1908 ГОДУ. ИХ НАЗЫВАЛИ ТОГДА «ЛЫЖНЫЙ АВТОМОБИЛЬ».
РИС. 4. ПОЛОЖЕНИЕ ВОДИТЕЛЯ В АЭРОСАНЯХ ЗАКРЫТОГО ТИПА.
Три или четыре лыжи?
Трёхлыжная схема с одной передней управляемой лыжей (рис. 5, а) обеспечивает лёгкое управление и меньший вес, но менее устойчива на поворотах и при преодолении неровностей. Тем не менее, она популярна среди любителей. Схема с двумя передними управляемыми лыжами (рис. 5, б) устойчивее, но имеет большее сопротивление на виражах. Трёхлыжный вариант с задней управляемой лыжей (рис. 5, в) считается неудобным в управлении и не применяется. В так называемой мотоциклетной схеме (рис. 5, г) основная нагрузка приходится на две лыжи, идущие по одному следу, а третья служит лишь для боковой поддержки, что позволяет двигаться даже по узким тропам.
РИС. 5. РАСПОЛОЖЕНИЕ ЛЫЖ.
Силовая установка и передача
Для создания достаточной тяги нужен винт максимально возможного диаметра. Однако скорость вращения его лопастей ограничена: если окружная скорость на концах превысит 260–270 м/с, КПД винта упадёт. Поскольку двигатели обычно работают на 4000–6000 об/мин, между мотором и винтом необходим понижающий редуктор с передаточным отношением от 2 до 3.
Примерно в 40% случаев любители используют для этого цепные передачи. Винт можно установить и непосредственно на вал двигателя (рис. 6, а) — это улучшает охлаждение цилиндров, но высокие обороты ограничивают диаметр винта, а высокий центр тяжести ухудшает устойчивость. При среднем расположении двигателя (рис. 6, б) применяется шестерёнчатая или цепная передача с эластичной муфтой, которая смягчает нагрузки и предотвращает обрыв цепи.
РИС. 6. КОМПОНОВКА ДВИГАТЕЛЯ.
Распространённые ошибки конструкторов
Одна из самых частых проблем — излишний вес машины. Рекомендуется, чтобы ходовой вес не превышал 15 кг на 1 л.с. мощности, а вес самой конструкции составлял около 45–46% от ходового веса.
Другая типичная ошибка — недостаточное тяговое усилие воздушного винта. Для двигателей мощностью 10–30 л.с. оно должно быть не менее 4 кг на каждую лошадиную силу при условии, что винт правильно подобран и качественно изготовлен.
Значительное влияние на сопротивление движению оказывает конструкция лыж. На эту величину влияют схема подвески, форма носка, правильная центровка и материал подошвы. Неверные решения в этих элементах могут свести на нет все преимущества мощного двигателя.
И. ЮВЕНАЛЬЕВ, инженер