Представьте себе картину: заснеженный лес, уединенный домик, а от него во все стороны, подобно лыжным трассам, расходятся яркие машины на гусеницах и лыжах. Это не вездеходы в привычном понимании, а мотонарты — база их проката. Еще несколько лет назад трудно было представить, что эти компактные, чаще двухместные машины станут настолько популярными. Их производят десятками тысяч в Канаде, США, Германии, Швеции и даже в Италии. Факт их массовости подтверждает появление нового термина — «сноумобиль» (snowmobile), а у нас — «мотонарты». Их признание как вида транспорта подчеркивает и бурное развитие спортивных соревнований. Например, в немецком Лаутербахе за гонками на замкнутом треке с трамплинами наблюдали 25 тысяч зрителей. Конечно, как часто бывает на Западе, такие состязания — это прежде всего реклама для производителей двигателей, шин и других компонентов. Но нельзя отрицать и их зрелищности, увлекательности для публики.
Исторический поворот: почему гусеница вытеснила винт?
Снегоходный транспорт — не новинка. Им интересовались еще полярные исследователи, а первые паровые сани появились раньше автомобиля. С рождением двигателя внутреннего сгорания идея езды по снегу получила два основных направления. Первое — аэросани с воздушным винтом, гибрид самолета и саней. Второе — машины с гусеничным движителем, концепцию которых в начале XX века развивал петербургский механик Кегресс, устанавливая гусеницы на автомобили. Долгое время оба типа существовали в единичных экземплярах, хотя аэросаней было все же больше. И вдруг — резкий взлет популярности мотонарт и почти полное забвение аэросаней для массового использования. В чем причина?
Казалось бы, прогресс коснулся всех: появились компактные и мощные двигатели, химическая промышленность подарила прочные, морозостойкие материалы для гусениц. Однако у аэросаней есть принципиальные, неустранимые недостатки. Главный из них связан с тягой. Для трогания с места ей требуется быть значительно больше, чем для поддержания движения. Сила тяги винта зависит от площади, ометаемой лопастями, и скорости его вращения. Увеличить диаметр винта — значит поднять центр тяжести и потерять устойчивость на косогорах. Увеличить обороты — потребуется более мощный и тяжелый мотор, что усугубляет проблему старта. Получается замкнутый круг: удельная мощность аэросаней на тонну веса иногда в 10 раз выше, чем у мотонарт, но используется крайне неэффективно — лишь для преодоления момента старта. Ко всему прочему, открытый вращающийся винт представляет постоянную опасность.
Таким образом, несмотря на то что мотонарты конструктивно сложнее, тихоходнее и их ходовые качества зависят от состояния снега (ведь гусеница отталкивается от него, а не от воздуха), они оказались гораздо практичнее для массового потребителя и полностью вытеснили аэросани с этой роли.
Экономика и практика: где нужны мотонарты?
Важно понимать, что сфера применения мотонарт далеко не ограничивается прогулками и спортом. Исследования показывают, что их эксплуатация в три с половиной раза экономичнее использования собачьих упряжек. Они также выгоднее гусеничных тракторов и вездеходов для многих задач. Это незаменимый транспорт для доставки врачей и ветеринаров в отдаленные поселки, для поддержания связи, торгового обслуживания, метеорологических наблюдений — везде, где использование обычного транспорта либо чрезмерно дорого, либо физически невозможно.
Советский Союз, с его огромными заснеженными территориями, — идеальное место для развития этого вида техники. В нашей стране вопросами проектирования мотонарт занимаются специализированные организации, такие как отраслевая лаборатория при Горьковском политехническом институте и НАМИ. Но не менее важную роль играет движение любителей-конструкторов, число которых постоянно растет.
Основные требования и конструктивные схемы
Какими же должны быть мотонарты? Они обязаны сочетать прочность, надежность, легкость, комфорт и высокую проходимость с полной нагрузкой. Типичные условия эксплуатации: морозы до -50°C, снегопад, гололед, ветер. Вместимость — два человека и 50 кг груза при общем весе до 500 кг. Машина должна преодолевать подъемы до 25° на укатанном снегу и 10-12° на целине, развивая скорость 20-30 км/ч и 15-18 км/ч соответственно. Желателен запас хода до 150 км. Конструкция включает закрытую кабину с ветровым стеклом, легкий двигатель с принудительным охлаждением и тормозную систему.
Существует несколько основных компоновочных схем мотонарт, каждая со своими особенностями:
А. Мототобогган. Гусеница расположена в вырезе П-образного днища, управление — передними лыжами. По этой схеме сделаны советские МС-ГПИ-18 и зарубежные Motor Toboggan, Polaris.
Б. Одна гусеница, две лыжи. Классическая схема, использовавшаяся еще в снегоходе Карелина 1930-х годов и в таких моделях, как Mustang.
В. Одна лыжа спереди, две гусеницы сзади. Пример — Ocnello Trioman.
Г. Гусеницы спереди, грузовой прицеп сзади. Водитель и груз находятся на прицепе, который и осуществляет поворот (Hus Ski).
Д. Две лыжи, две гусеницы. Одна из самых удачных и устойчивых схем, применявшаяся еще в автосанях инженера Пузина (1929 г.) и в советских мотонартах МС-ГПИ-15А.
Опыт эксплуатации и выводы для конструкторов
Отечественный опыт создания мотонарт по разным схемам позволил сделать важные выводы. Одногусеничные машины (схемы А и Б), такие как МС-ГПИ-18 и НАМИ-095, часто страдали от недостаточной поперечной устойчивости на пересеченной местности, что быстро утомляло водителя. Конструкторы пришли к выводу, что эти проблемы присущи большинству машин с одной гусеницей.
Прорывом стала двухгусеничная схема Д, реализованная в модели МС-ГПИ-15А. Она показала отличную проходимость по любому снегу, высокую устойчивость и комфорт. За рубежом по похожей схеме, например, построен мощный снегоход Nordstar (ФРГ) с двигателем 20-26 л.с., способный преодолевать подъемы до 40°.
Для самодеятельных конструкторов особенно полезны следующие технические insights:
- Удельное давление на снег — ключевой параметр. Чтобы двигаться по глубокому снегу, оно не должно превышать 0.175 кг/см² для мягкого снега и 0.28 кг/см² для плотного. Для сравнения, у лыжника это давление около 0.025 кг/см².
- Маневренность определяется соотношением длины опорной поверхности гусеницы к колее. Оптимальное значение — около 1.2, максимально допустимое — не более 2.
- Конструкция грунтозацепов на гусенице критически важна. Треугольные зацепы с углом 30° значительно увеличивают тяговое усилие.
Литературы по снегоходам пока немного, и каждый практический опыт их создания и эксплуатации чрезвычайно ценен. Редакция журнала планирует и впредь публиковать описания конструкций, пригодных для самостоятельной постройки, надеясь на обратную связь от энтузиастов и расширение общего банка знаний в этой увлекательной области техники.
Р. ЯРОВ, инженер