Что нового можно внести в конструкцию автомобиля! Казалось бы, ничего. Двигатель, колеса, трансмиссия. Различные усовершенствования того или иного агрегата никак не отражаются на общих принципах устройства машины. Однако человеческая мысль не может остановиться: особенность творческого подхода заключается в беспрестанных поисках новых решений. Конструкторы в разных странах мира не прекращают попыток не просто усовершенствовать автомобиль, но внести в конструкцию принципиальные изменения, приспособить машины для необычных целей. Интересно то, что подобные попытки усовершенствования делают не только работники промышленности, но и самодеятельные конструкторы. Наша подборка посвящена некоторым работам последних лет в этой области.
АВТОМОБИЛЬ-ЛЕДОКОЛ
Можно вообразить, какая ватага ребят сопровождала эту машину, с каким интересом разглядывали они ее, как бежали вслед, отскакивая в сторону, когда комья снега летели из-под… Колес? Нет. Гусениц? Тоже нет. Да и побежали бы разве нынешние деревенские ребята за автомобилем или трактором? Эка невидаль! В том-то и дело, что испытывался в окрестностях города Кстово Горьковской области снегоход необычный — на шнековых движителях. А что это такое?
Если кто-нибудь не знает, что такое червячный редуктор, то уж с принципом работы мясорубки знакомы все. От приемника к ножу и решетке мясо движется потому, что вращается шнек — цилиндр с винтовыми лопастями. Мясорубка — маленький бытовой прибор, но принцип шнекового движения используется з технике весьма широко. Существует целая группа механизмов, которая так и называется: шнековые питатели. С их помощью подается, например, уголь на больших складах. А снегоуборщики! Кто не видел этих машин! Железные лапы загребают снег, по шнекам он движется вверх и попадает в кузов самосвала.
Теперь представим себе, что шнек положен на землю. Вращаясь, он станет двигаться. Если приспособить к двум шнекам кузов, мотор и кабину, получится транспортная машина.
Но кому нужна такая машина? Чем шнеки лучше колес или гусениц? Не лучше и не хуже, а просто имеют свою область применения.
Колеса — для ровной дороги.
Гусеницы — для бездорожья, распутицы.
Шнеки — для болот, топей, трясин, глубокого снега. Движители обычного типа на такой поверхности испытывают слишком большое сопротивление, да и просто проваливаются. Шнеки не проваливаются. Поэтому принцип шнековых движителей известен давно. Заявка русского изобретателя Ф. Дергинта относится к 1898 году, а патент (привилегия — по тогдашней терминологии) — к 1900-му. «Применение винта к движению саней… Винт ставится посредине, как продолжение полоза, или сзади саней, против середины полозьев». Так начиналось описание изобретения. Ясно, что речь идет не о воздушном винте, следовательно, не о тех машинах, которые впоследствии получили название аэросаней.
Вот с тех-то именно лет, когда зарождалось много идей, сейчас только реализуемых (паровоз, электромобиль и т. д.), и ведут свое начало шнековые движители. Так что мысль не новая. За истекшее время появлялись отдельные конструкции, но сколько-нибудь серьезного развития они не получили. В последние годы интерес к шнековым движителям резко возрос в связи с широким наступлением на районы «белого безмолвия». Горьковский политехнический институт — пионер в разработке снегоходов — создал на базе мотонарт ГПИ-15 лыжно-винтовую конструкцию ГПИ-16ВС. Вот эта-то машина и испытывалась в Горьковской области зимой, когда морозы доходили до —36°. Шнекоход двигался по замерзшей реке, заснеженной дороге, полю, лесу. Выяснилось, что максимальная скорость машины — только с водителем — может доходить до 30 км/час, а с водителем, 25 кг груза и прицепом весом в 250 кг — до 23 км/час. Шнекоход легко преодолевал препятствия и показал хорошую управляемость (с помощью руля мотоциклетного типа). Расход топлива на тонно-километр не превышал такой же показатель у других машин. Коэффициент сопротивления движению небольшой, а запас тяги по сцеплению значительный. Длина машины — 3600 мм, а ширина — 1380 мм, высота — 1500 мм, длина шнеков — 1200 мм. Угол подъема лопасти по ротору — 42°.
Теперь, после удачных экспериментов, тот же Горьковский политехнический создал образец промышленной конструкции на шнеках. Ледорезная машина ЛФМ-РВД-ГПИ-72 предназначена для прорезания траншей во льду и уборки снега на акваториях судоремонтных заводов. Роторно-винтовые движители — шнеки — обеспечивают машине высокую проходимость, большие тяговые усилия при фрезеровании льда. Кроме того, машина может плавать. Ведь шнеки в отличие от гусениц являются движителями и на воде. Пустотелые цилиндры, они обеспечивают машине плавучесть. Максимальная мощность двигателя — 115 л. с. Глубина щели, прорезаемой во льду, — до 1,6 м, а ширина ее — 0,3 м. Производительность — до 120 м3 льда в час. Рабочая скорость — 400 м/час. Эта машина изображена вверху статьи.
В № 2 за 1967 год наш журнал поместил статью об изобретении чешского инженера Юлиуса Мацкерле. Суть идеи заключалась в том, что инженер предложил совершенно новый способ движения. Мацкерле попытался совместить принцип качения колеса с принципом шагания. Он разбил колесо на отдельные секции, и в ту, которая в данный момент касается земли, подавался воздух. Под влиянием реакции дороги (совсем как при шагании) колесо перемещается. Следующая секция вступает в контакт с дорогой, колесо перемещается вновь. И так далее.
В те годы, когда была опубликована эта статья, новый принцип удалось реализовать всего лишь на модели. Но последующая работа не прекращалась, и вот недавно появилась уже и настоящая конструкция, названная ротопедом. Оба корня этого слова широко известны. «Рото» — вращать (вспомните ротор); «пед» — нога (вспомните мопед, велосипед).
ЛУННОЕ АВТО
По ободу каждого колеса через 30° размещены 12 резиновых подушек — камер сферической формы с диаметром около 115 мм. Так как диаметр колеса около 500 мм, подушки пришлось расположить в шахматном порядке. При подаче воздуха высота подушки увеличивается вдвое.
У рамы в отличие от обычного автомобиля двойное назначение. Она выполнена из труб большого диаметра, которые используются как емкости для сжатого воздуха, подаваемого в колеса. На ротопеде установлен компрессор производительностью 7 дм3/мин при давлении 0,6 кг/см2. Он приводится в действие двигателем от автомобиля «Трабант» мощностью в 26 л. с.
Каждое колесо имеет двустороннюю телескопическую подвеску мотоциклетного типа. Ось поворота колеса расположена на одной прямой с осью его вращения. Это позволяет поворачивать колесо на любой угол. Компрессор под давлением подает воздух в раму, отсюда в одну из труб подвески, в ось колеса и через специальный распределительный клапан в соответствующие подушки. Это же устройство выпускает воздух из других, неработающих, подушек, но не в атмосферу, а во вторую трубу подвески и через одну из труб рамы в компрессор. То есть воздух циркулирует по замкнутому кругу. Работа компрессора состоит в перекачивании воздуха из одних подушек в другие.
Распределительный клапан может поворачиваться на 30° в обе стороны от нейтрального положения. Это позволяет изменить плечо толкающей силы подушки, а вместе с ним и крутящий момент колеса. Распределительный клапан приводится в действие стальным тросиком.
Управлять ротопедом не сложнее, чем обычным автомобилем. Направление движения меняется с помощью руля, связанного с колесами через гидравлическое усилительное устройство. Такое устройство оказалось необходимым при той ширине и неровности колес, которые имеет ротопед.
Огромное преимущество ротопеда заключается в отсутствии каких-либо передаточных валов. Ротопед может разворачиваться на месте в силу неограниченного угла поворота колес.
Изменение давления в системе при изменении оборотов двигателя или положения распределительного клапана позволяет менять скорость и тяговое усилие. Максимальная скорость опытного образца 20 км/час, он может преодолевать уклоны до 20°. Запланированные улучшения позволят увеличить эти цифры вдвое.
Однако самое важное преимущество ротопеда — принцип его движения. Сцепление колеса с дорожным полотном ограничивается здесь не тяговым усилием, а общим весом. Поэтому ротопед может проходить там, где аппараты с обычными колесами буксуют.
Изобретатель ротопеда считает, что он найдет применение при исследовании других планет, особенно Луны. Передвижение по поверхности Луны с помощью обычных колес будет затруднительно, так как из-за малого веса экипажей сцепление колес с поверхностью будет недостаточным. Ротопед совершенно лишен этого недостатка. К тому же отсутствие атмосферы на Луне позволяет применять весьма низкие давления при наполнении подушек газом, тем более что запас этого газа придется возить с собой. Компрессор тоже может быть значительно маломощнее, чем на Земле.
А в перспективе инженер Ю. Мацкерле видит возможность использования солнечной энергии для передвижения ротопеда. В основе этой мысли — способность газов расширяться нри нагревании. Можно строить самодельные конструкции, пытаясь добиться максимального сходства с промышленными. Помню, несколько лет назад на очередном параде-конкурсе самодельных автомобилей всеобщее восхищение вызвал автомобиль «Мелодия», созданный жителем Донецка Олегом Милейко. Он был очень похож на настоящий — плавностью форм, блеском хромировки, компоновкой узлов и агрегатов. Действительно, все это поражало. А в беседе автор конструкции сказал, что потратил на свою машину три года ручного труда. Большую часть времени заняло у него изготовление кузова. Вручную, выколоткой. Нет, не стоит, пожалуй, конструктору самодельных машин состязаться с заводами. Все равно не будет абсолютной чистоты. А на что же должен он обращать внимание?
На оригинальность компоновки, конструктивные находки. Пытаться применить известные узлы в новом сочетании. Одним словом, главное — это творческий поиск. Конструкциям подобного рода, созданным у нас в стране, отводилось немалое место на страницах нашего журнала. Вспомним амфибию москвича Чумичева (М 2, 1968 год), амфикар Корчагина (М 12, 1971 год) и др. С этой же точки зрения интересно познакомиться с конструкцией, созданной американцами Ханебриком и Левеном. Оба они — авиационные инженеры. Опыт работы в совершенно другой, нежели автомобилестроение, области обогатил их такими идеями, которые у «коренных» автомобилистов не возникают.
САМОДЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСАЛ
РАЗМЕРЫ АВТОМОБИЛЯ:
база, мм — 1955,
колея, мм — 1728,
длина, мм — 3660,
ширина, мм — 2030,
высота, мм — 1015.
Максимальная скорость 160 км/час.
Это совершенно удивительный автомобиль, какой может быть на сегодняшний день создан только руками опытных мастеров. Для массового производства такая конструкция пока непригодна. Почему? А потому что слишком много противоположных свойств сочетаются в этой машине и слишком много от разных областей конструирования заложено в ней. Что же в ней от чего?
АВТОМОБИЛЬНОЕ. Двигатель рабочим объемом 500 см3 и мощностью 60 л. с., заднее его расположение. Дифференциал. Все четыре колеса ведущие и управляемые.
АВИАЦИОННОЕ. Независимая гидропневматическая азотомасляная подвеска всех четырех колес. Отсутствие рамы. Полностью водонепроницаемый кузов из дерева и стекловолокна делится на две секции — верхнюю и нижнюю, скрепленные болтами. Ветровое стекло — оно же и единственная передняя дверь, через которую входят в кузов и выходят из него.
МОТОЦИКЛЕТНОЕ. Ременная трансмиссия от двигателя — к дифференциалу, мотоциклетная система управления. Переключение передач и включение-выключение сцепления происходит с помощью рукоятки, расположенной справа от водителя. Левая рукоятка служит для управления дроссельной заслонкой. Управление поворотом колес осуществляется ногами. Для этой цели предусмотрена рычажная поворотная педаль. При нажатии на нее правой ногой автомобиль поворачивает влево и наоборот.
ПОДВОДНЫЙ ИСПОЛИН
РАЗМЕРЫ: ширина — 5,8 м, высота — 4,88 м, диаметр колес — 2,44 м, ширина — 0,91 м. Полезная нагрузка —
4080 кг. На плаву вездеход имеет осадку 2,13 м и водоизмещение около 46 т.
Всем известно, как много и усиленно думают люди над тем, чтобы освоить дно морей и океанов. Под ним содержатся огромные запасы полезных ископаемых; на самом дне можно развести плантации. Но широкое освоение немыслимо без машин. Вот тут-то и понадобились такие, которые могут ходить на колесах по морскому дну. Подводная лаборатория, встав на колеса и приобретя подвижность, превратилась в установку для промышленных целей. В Англии спроектирован и построен вездеход, который может двигаться на глубине до 183 м. С его помощью можно бурить дно, укладывать кабель, взрывать скалы. Кроме того, вездеход служит основной базой для длительных водолазных работ. Он опускается на дно с корабля-матки. Энергия поступает по кабелю.
Собственный вес вездехода — 60 т. Перемещается с помощью электродвигателей, связанных непосредственно с колесами (без промежуточных редукторов).
Система навигации — две телекамеры и гидролокатор — помогает водителю при движении. В кабине управления вездехода располагаются два человека плюс три водолаза с системой жизнеобеспечения, рассчитанной на пять дней работы.
Максимальная скорость—1,5 узла (то есть 2,8 км/час).
Р. ЯРОВ