Экспериментальные четырехосные машины

реферат

4. Опытные разработки СКБ ЗИС/ЗИЛ

На первом этапе опытных проектно-конструкторских работ по перспективным полноприводным четырехосным машинам военного назначения важную роль сыграло СКБ Московского автозавода (ЗИС/ЗИЛ) под руководством главного конструктора В. А. Грачева, дважды лауреата Сталинской премии. Благодаря ему незадолго до войны и в ходе Великой Отечественной появились первые советские полноприводные штабные автомобили и грузовики-вездеходы, а по окончании войны по инициативе Грачева был построен первый советский армейский плавающий грузовик ДАЗ-485, преобразованный впоследствии в ЗИС-485. Главным же делом всего творческого пути В. А. Грачева стал 24-летний период работы во главе московского СКБ, в котором под покровом особой секретности по заказами Министерства обороны СССР рождались и проверялись самые смелые, передовые и оригинальные концепции и конструкции новой вездеходной автотехники. Все эти машины не имели прямых зарубежных аналогов и доказывали неисчерпаемые творческие, научно-технические и финансовые возможности закрытого сектора советской автомобильной индустрии. Лишь в ограниченном кругу посвященных в те времена их считали высшими отечественными достижениями, которые до сих пор поражают своими изобретательными техническими находками и нетрадиционными решениями. Действительно, стараниями Грачева было создано уникальное многочисленное и весьма разнообразное семейство экспериментальных вездеходных машин разных конструкций, но из них лишь малая толика была внедрена в производство, да и то с кардинальными модификациями. В результате в Советской Армии подавляющее большинство его разработок так никогда и не пригодилось, а принятые на вооружение образцы собирали уже на другом производстве, но и они не получили массового применения. В связи с этим современная точка зрения на секретные творения Грачева не носит столь восторженного акцента, как в первые постсоветские времена, когда основные проекты были рассекречены. Сегодня все его конструкции считаются архаично устаревшими уже на момент проектирования и обладавшими множеством запрограммированных конструктивных ошибок, зато в оригинальности и полете авторской фантазии им отказать невозможно. Секретное СКБ при Московском заводе имени И. В. Сталина (ЗИС) было образовано 7 июля 1954 года в соответствии с известным ПСМ от 25 июня 1954 года. Первоначально в его компетенцию входили разработка, испытания и постановка на конвейер быстроходных средних артиллерийских тягачей для буксировки орудий во всех возможных дорожных, природных и климатических условиях. Вскоре эта задача была переформулирована и касалась срочного создания и подготовки серийного производства специальных сухопутных и плавающих четырехосных вездеходных автомобилей-шасси средней грузоподъемности для монтажа ракетных систем и средств их наземного обеспечения, способных противостоять потенциальному противнику в условиях появления новых видов военной авиации и вооружения. Несмотря на большой опыт Грачева в области вездеходной автотехники, разработка столь необычных и первых в советской истории многоосных полноприводных машин фактически начиналась с чистого листа в обстановке постоянного давления свыше, поспешных метаний, практического изучения на местности основ теории проходимости и интуитивного процесса изготовления различных макетных прототипов, который имел более жесткое название - "метод тыка". В ходе постоянных испытаний опытных образцов на них исследовали факторы, влиявшие на проходимость, а также проверяли различные схемы, компоновки и конструкции шасси, трансмиссии и ходовой части. Воплощенные в прототипах и впоследствии на серийной военной технике, наиболее совершенные и передовые по тем временам решения стали основой так называемой грачевской школы создания колесных вездеходов. С другой стороны, некоторые слишком смелые идеи воплотить так и не удалось: над Грачевым постоянно довлели требования унификации своих уникальных творений с серийной продукцией, отсутствие мощных двигателей, основных агрегатов, качественных материалов и специальных шин. Вполне естественно, что эти важные обстоятельства не только приземляли полет фантазии, но и приводили к появлению советских ракетных шасси, которые в иных условиях могли бы обладать более высокой эффективностью и встать во главе всего мирового прогресса. Развернуть на Московском автозаводе выпуск своих же опытных машин вообще не представлялось возможным. Он был перегружен разработками и организацией массового производства гражданских автомобилей, поэтому серийное изготовление только двух не самых лучших и не самых любимых творений Грачева удалось организовать на новом Брянском автозаводе, филиале ЗИЛа.

Тягачи и шасси семейства 134/135

Для своих первых экспериментальных четырехосных шасси ЗИС-Э134 и ЗИЛ-134 рамной конструкции со всеми односкатными колесами Грачев избрал схему с равномерно разнесенными по базе ведущими мостами. Почти на всех последующих четырехосных машинах, составивших многочисленную серию ЗИЛ-135, применялась традиционная для СКБ, но достаточно редкая в мировой практике компоновка с двумя сближенными средними неуправляемыми мостами и двумя крайними парам управляемых колес, отклонявшихся в разные стороны. За вынесенной вперед кабиной устанавливался широкий моторно-трансмиссионный отсек и за ним - открытая монтажная площадка для установки военных надстроек. Главным сдерживавшим фактором их разработки и внедрения являлось отсутствие в стране достаточно мощного, простого, экономичного и легкого силового агрегата, за которым потянулась вся характерная цепочка механизмов привода ведущих колес с присущими им достоинствами и недостатками. В результате на большинстве четырехосных машин Грачева монтировали верхнеклапанный 8-цилиндровый V-образный бензиновый двигатель ЗИЛ-375Я (6962 см3, 180 л.с.) с экранированным электрооборудованием, в то время как за рубежом на тяжелых военных машинах уже давно стояли экономичные дизели, но их преимущества Грачев патриотично "не считал определяющими". Базовый бензомотор ЗИЛ-375 V8 устанавливался также на армейских грузовиках "Урал-375" и на некоторых автобусах, а отличия модели 375Я состояли в основном в подборе более мощных компонентов электрооборудования и нового предпускового подогревателя. Сравнительно малая мощность двигателя заставила устанавливать сразу два параллельных мотора, от которых крутящий момент подавался на собственные бортовые трансмиссии с многочисленными редукторами для индивидуального привода колес каждой стороны машины. Такая система передачи мощности существовала еще со времен Первой мировой войны и тогда была обусловлена отсутствием работоспособных шарниров равных угловых скоростей, а в конце 1920-х годов ее преобразовали в два параллельных ряда механических редукторов для передачи крутящих моментов на каждое колесо. В то время эта схема считалась вершиной конструктивного совершенства: она позволяла автомобилю передвигаться при выходе из строя одного из мостов или сразу 2 - 3 колес, то есть надежно обеспечивала ему живучесть, особо важную в боевых условиях. В послевоенные времена, когда за границей появились мощные дизели, надежные трансмиссии и системы подкачки, позволявшие машине перемещаться с пробитыми шинами, бортовая трансмиссия постепенно стала забываться, но в московском СКБ ее реанимировали, добавив к ней еще и второй силовой агрегат. Конечно, максимально дублированная двухмоторная и двухтрансмиссионная концепция существенно повышала живучесть автомобилей, не требовала применения дифференциалов и допускала движение на одном двигателе, но на деле оказалась слишком сложной и трудоемкой в эксплуатации и обслуживании. Впрочем, она получилась почти в два раза легче, чем более мощные, солидные и прочные классические трансмиссии автомобилей главного "конкурента" - Минского автозавода. Второе вполне современное и здравое первоначальное решение Грачева о применении бесступенчатой гидромеханической трансмиссии с гидротрансформатором и планетарной коробкой передач позволяло автоматизировать управление автомобилем, создавать необходимое плавно изменявшееся тяговое усилие на колесах, исключало опасность остановки двигателя при больших перегрузках и не требовало высокой квалификации военных водителей. Однако эта не слишком надежная и еще более сложная, капризная и дорогая в производстве конструкция так и не прижилась, а на конечном этапе разработок машин 135-й серии уступила место "нормальной" механической коробке передач, которую монтировали затем почти на всех серийных машинах, выпускавшихся в Брянске. Третье важное направление сложилось одновременно с вполне естественной ставкой на использование эластичных широкопрофильных шин с системой регулирования внутреннего давления и заключалось в отказе от какой-либо подвески вообще. При четырехосной схеме с шинами сверхнизкого давления любую независимую подвеску Грачев вообще считал ненужной, ибо она приводила "к излишней комфортабельности, неоправданной назначением автомобиля". Действительно, такое странное решение позволило упростить и облегчить машину, но в то же время привело к неприятному эффекту - галопированию. Так называли достаточно сильные продольные раскачивания корпуса автомобиля вокруг средних осей - монотонные резонансные колебания, появлявшиеся в разных скоростных режимах при движении по дорогам с твердым покрытием и чередующимися с определенным шагом неровностями высотой 25 - 100 мм. С тряской и подпрыгиваниями на дороге можно было бороться путем снижения скорости передвижения и давления в шинах, а солдатам-водителям предписывалось во избежание травм пристегиваться ремнями. Кстати, это были первые в СССР ремни безопасности обязательного применения. Конечно, советский солдат мог вынести любые невзгоды воинской службы, но когда на этих машинах потребовалось устанавливать ракетные комплексы со спецзарядами, раскачивания, тряска и удары от неровностей могли дорого стоить: ядерные боеголовки требовалось тщательно оберегать и обогревать, и долгой тряски они могли не выдержать. Так на крайних колесах ракетных шасси появились независимые торсионные подвески, но окончательно и бесповоротно с галопированием справиться так и не удалось. Несмотря на недостатки, сухопутные четырехосные шасси серии ЗИЛ-135 брянской сборки применяли в Советской Армии и ВМФ СССР, но только лишь для монтажа пусковых установок ракетных комплексов "Луна-М" тактического звена, реактивных систем залпового огня "Ураган", береговых и разведывательных комплексов единичного изготовления. По сравнению с гусеничными они имели повышенную мобильность и увеличенный ресурс ходовой части, обладали более высокими скоростями и маневренностью, были экономичнее и дешевле в эксплуатации. Важным достижением на ракетных шасси считалось первое в отечественном военном автомобилестроении применение стеклопластика (полиэфирной смолы, армированной стекловолокном) для изготовления кабин, оперения, бензобаков, опытных корпусов амфибий и мелких деталей.

ЗИС-Э134 (1955 - 1956 гг.)

Первой работой московского СКБ стал экспериментальный макетный образец сухопутного 5-тонного капотного автомобиля-тягача ЗИС-Э134 Макет № 1 (8x8), сборка которого завершилась 17 августа 1955 года. Внешне он напоминал обычный армейский бортовой грузовик ЗИС-151, поставленный на четыре равномерно разнесенных ведущих моста с расстоянием между ними по 1500 мм. Главной целью его создания являлась первая проверка и практическое опробование основных концептуальных идей будущих вездеходных машин. На нем впервые удалось воплотить большинство передовых конструктивных решений, позволявших добиться резкого повышения проходимости, тягово-сцепных качеств и мобильности в труднопроходимых дорожных условиях. Их воплощениями стали мощный силовой агрегат, гидротрансформатор с расширенным диапазоном регулирования крутящего момента, все односкатные колеса с практически одинаковой колеей, шины большого сечения с системой регулирования внутреннего давления и гидроусилитель рулевого управления. Вместе с тем требования максимальной унификации с серийной продукцией привели к установке на первом варианте ЗИС-Э134 обычной механической коробки передач, неразрезных мостов на рессорной подвеске и других агрегатов и узлов от автомобилей ЗИС-150, ЗИС-151 и бронетранспортера БТР-152. Бортовой вездеход ЗИС-Э134 (макет № 1) базировался на усиленной лонжеронной раме грузовика ЗИС-151, укороченной сзади на 600 мм, оснащался кабиной от ЗИС-150 и был оборудован верхнеклапанным 6-цилиндровым карбюраторным двигателем ЗИС-120ВК (5,55 л, 130 л.с.), отличавшимся от серийного мотора ЗИС-120 измененными блоком цилиндров и головкой блока, системой впуска и клапанным механизмом. Он работал в блоке с гидротрансформатором от опытного автобуса ЗИС-155А и снабжался вмонтированным в него сцеплением для блокировки и электропневматическим управлением. Механическая 5-ступенчатая коробка передач была заимствована у грузовика ЗИС-150, но имела измененные передаточные отношения. В трансмиссию входили также двухступенчатая раздаточная коробка, две специально разработанные коробки отбора мощности и ведущие мосты от БТР-152В, подвешенные на восьми продольных полуэллиптических рессорах с гидроамортизаторами от ЗИС-151. Два передних моста были управляемыми, два задних получили механическую блокировку дифференциалов. В рулевой механизм был введен гидроусилитель Львовского завода автопогрузчиков, в системе регулирования давления в восьмислойных шинах размером 14,00 - 18 с внешним подводом воздуха применяли детали от амфибии ЗИС-485. Металлическая грузовая платформа с тентом ранее была разработана для опытной машины ЗИС-121В, вместимость топливного бака составляла 500 л.

Первый четырехосный 5-тонный армейский грузовик ЗИС-Э134 Макет № 1 (8x8). 1955 год Колесная база автомобиля представляла собой формулу 1500+1500+1500 мм, означавшую, что расстояние между центрами крайних мостов являлось суммой этих трех цифр, то есть 4500 мм. Колея передних колес составляла 1760 мм, задних - 1742 мм. Габаритные размеры - 6584x2284x2581 мм, высота по тенту - 2996 мм. Дорожный просвет под мостами - 368 мм, радиус поворота - 10,5 м. Снаряженная масса без топлива - 7,0 т, полная - 10 т. В процессе дальнейших испытаний, проходивших в Подмосковье и на полигоне 21 НИИИ до марта 1956 года, автомобиль развивал максимальную скорость 58 км/ч и расходовал в среднем 63,3 л бензина на 100 км. Он преодолевал рвы глубиной до 3 м, канавы шириной 2 м, овраги с крутизной склонов до 40?, болота и водные преграды глубиной 1,5 м и вертикальную стенку высотой до 1 м. По результатам испытаний были выработаны пути дальнейшего совершенствования конструкции машины, в том числе рекомендованы применение бесступенчатой автоматической трансмиссии и самоблокирующихся дифференциалов, а также полная ликвидация подвески. В начале апреля 1956 года появился второй опытный низкопрофильный 3-местный плавающий автомобиль ЗИС-Э134 Макет № 2 с открытой кабиной и оригинальной формой передка, служивший для поиска оптимальной конструкции и параметров будущей армейской амфибии. С конструктивной точки зрения он был унифицирован с макетом № 1, но фактически являлся новой разработкой. Автомобиль снабжался 120-сильным мотором ЗИС-121А с алюминиевой головкой блока, самоблокирующимися дифференциалами с муфтами свободного хода, двумя гидроусилителями рулевого управления от автобуса ЗИС-127, лебедкой самовытаскивания, шестислойными шинами и металлическим водоизмещающим корпусом, частью которого являлись облицовка кабины и низкобортная грузовая платформа. Для движения на плаву служил водометный движитель от плавающего танка ПТ-76 с поворотной насадкой, выполнявшей роль водяного руля. Впервые на этой машине все колеса были лишены эластичной подвески. Амфибия имела измененную колесную базу (1400+1595+1395 мм), увеличенную колею (1990 - 2000 мм), дорожный просвет под мостами - 343 - 345 мм. Ее полная масса составила 7830 кг. Скорость на суше - до 58 км/ч, на плаву - 6 км/ч. Первые сравнительные испытания автомобиля начались в августе 1956 года, а затем его переделали в новый макет с раздвинутыми в разные стороны передними и задними мостами. Теперь этот вариант считается первым прототипом будущих машин серии 135 со сближенными средними и разнесенными крайними осями.

Второй экспериментальный плавающий прототип ЗИС-Э134 Макет № 2 без подвески. 1956 год

ЗИЛ-134 (1957 - 1959 гг.)

Непосредственным развитием первого макетного образца стал опытный бескапотный бортовой артиллерийский тягач ЗИЛ-134, выполненный в соответствии с требованиями Минобороны о создании колесных транспортных средств среднего класса для буксировки прицепных орудийных систем по всем видам дорог и на бездорожье, в связи с чем он неформально носил армейский индекс АТК-6. Первый образец был собран 22 января 1957 года, второй - 4 марта. Автомобиль был предназначен для работы на шоссе с прицепным составом полной массой до 15 т, на грунтовых дорогах - 7,2 т, на местности - 6,0 т или буксировки на аэродромах летательных апаратов со взлетной массой до 70 т. Его главными конструктивными особенностями являлись уникальный 12-цилиндровый бензиновый силовой агрегат, гидромеханическая трансмиссия собственной конструкции, сближенные ведущие мосты с укороченным до 1450 мм расстоянием между ними и одинаковой расширенной колеей (2150 мм), независимая подвеска всех колес и герметизированный корпус с гладким поддоном, позволявший форсировать на плаву небольшие водные преграды только за счет вращения всех колес. В металлическом кузове можно было доставлять до 4 т боеприпасов или восемь человек боевого расчета буксируемой артиллерийской системы. Специально для тягача ЗИЛ-134 был создан карбюраторный 10,4-литровый двигатель ЗИЛ-Э134 V12 с расчетной мощностью 240 л.с., представлявший собой объединенные в едином блоке цилиндров два опытных мотора ЗИЛ-Э130 V6 для будущего грузовика ЗИЛ-130. На нем впервые нашли применение центробежный фильтр тонкой очистки масла, гидравлические толкатели клапанов, муфта для автоматического включения или отключения вентилятора системы охлаждения, бензоэлектрический предпусковой подогреватель, дополнительный инерционный стартер, радиатор с расширительным бачком и два глушителя. Второй важной новинкой стало применение автоматической трансмиссии, состоявшей из гидротрансформатора с возможностью работы в качестве гидромуфты и планетарной 3-ступенчатой коробки передач с автоматическим управлением. От нее крутящий момент подавался на две двухступенчатые раздаточные коробки, располагавшиеся между двумя передними и задними мостами. Сначала они снабжались механической блокировкой дифференциалов, затем в ходе испытаний их заменяли на несколько пробных видов самоблокирующихся дифференциалов. Впрочем, неразрезных мостов в этой машине вообще не было, а все колеса с одноступенчатыми редукторами имели индивидуальную независимую рычажно-торсионную подвеску с телескопическими гидроамортизаторами с ходом 220 мм. При работе со спецнадстройками предусматривалась блокировка подвески. Две пары передних управляемых колес оборудовали шариковыми шарнирами равных угловых скоростей "Рцеппа". На тягаче стояли герметизированные барабанные тормоза с пневмогидравлическим приводом, рулевой механизм с гидроусилителем, система регулирования давления воздуха с внутренним подводом через ступицу колеса и специальные шины 16,00 - 20 сверхнизкого давления. С 1958 года монтировалась барабанная лебедка центрального расположения с тяговым усилием 10 тс и задним выводом троса. Простая 3-местная цельнометаллическая кабина была оборудована жидкостным отопителем и смотровым люком в крыше. По сравнению с первыми макетами вместимость топливного бака не изменилась (500 л). Габаритные размеры - 7160x2700x2650 мм. Благодаря новой подвеске и шестеренчатым колесным редукторам дорожный просвет возрос до 470 мм, радиус поворота сократился до 10 м. Снаряженная масса тягача - 10,6 т, полная - 15,0 т.

Бескапотный артиллерийский тягач ЗИЛ-134 (АТК-6) с 240-сильным мотором V12. 1957 год Испытания ЗИЛ-134 продолжались до мая 1958 года, причем на полигоне в Бронницах они проходили одновременно с тягачами Минского автозавода, также оборудованными автоматическими трансмиссиями. Главными конструктивными недостатками московских машин являлись сырой двигатель, обычно работавший только на десяти цилиндрах и развивавший не более 200 л.с., малый КПД, сложность трансмиссии и недостаточная герметичность корпуса. Тем не менее их проходимость находилась на уровне гусеничных машин, но, несмотря на неоспоримые достоинства независимой подвески, от нее было решено полностью отказаться. В целом по результатам испытаний на шоссе, в условиях бездорожья и на полигоне одиночный тягач ЗИЛ-134 показал максимальную скорость 60 км/ч, с прицепом - 51 км/ч, на плаву - 1 - 2 км/ч. Он преодолевал рвы и траншеи шириной 1,5 м, подъем крутизной до 40? и боковой крен в 20?, снежную целину глубиной 1,2 м и 1,5-метровый брод (до момента всплытия). Расход топлива в разных режимах находился в пределах 93 - 162 л на 100 км. Для работы на крупных аэродромах в целях повышения тягово-сцепных качеств в его кузов загружали балласт массой до 7 т, при этом полная масса аэродромного варианта ЗИЛ-134А возрастала до 17,2 т. Он мог буксировать пассажирский самолет Ту-104 не только по сухой бетонке, но и на обледеневшей поверхности. По результатам сравнительных испытаний военные отдали предпочтение более мощным и простым минским тягачами классической конструкции. С появлением в конце 1958 года четырехосной амфибии ЗИЛ-135 и после принятия решения об использовании ее под монтаж ракетных систем "Луна" в январе 1959-го работы по проекту ЗИЛ-134 и сборка третьего прототипа были остановлены.

Делись добром ;)