Оригинальные технические решения, применяемые на внедорожниках ХХ века.
Автор: Лев Тюрин   
05.05.2000 18:50

Оригинальные технические решения, применяемые на внедорожниках ХХ века.

(обзорная статья)

 

Необходимо отметить, что в советской технической литературе 50-х 80-х г.г. термин «внедорожник» не применяется. Автомобили, эксплуатирующиеся на дорогах и бездорожье, разделяли на следующие группы:

I. Неполноприводные автомобили.

II. Автомобили повышенной проходимости.

III. Автомобили высокой проходимости.

IV. Колесные вездеходы.

Слово «внедорожник» было придумано в середине 80-х годов автомобильными журналистами и с тех пор пошло гулять по страницам автомобильных изданий и даже заскочило во многие пресс-релизы от именитых автопроизводителей. Этим словом спешат окрестить любой автомобиль с кузовом универсал колесной формулой 4х4, совершенно не задумываясь, а что же оно означает, каким требования должен соответствовать автомобиль, чтобы его можно было так назвать.

Мне думается, внедорожником можно назвать автомобиль, специально сконструированный для длительной эксплуатации на участках местности при отсутствии дорог и имеющий конструктивные особенности, обеспечивающие высокую проходимость и способность длительное время переносить высокие нагрузки без отказов систем и поломок деталей подвески, рулевого управления и трансмиссии.

Внедорожник не обязательно должен быть полноприводным, ХХ век знал множество моделей машин, имеющих колесные формулы 4х2 или 6х4, предназначенных для длительной эксплуатации на временных дорогах и бездорожье, крепких, надежных и имеющих конструктивные меры, способствующие повышению проходимости: большой дорожный просвет, демультипликаторы, резину с большими грунтозацепами, блокировки дифференциалов.

А вот автомобили повышенной и высокой проходимости должны иметь силовой привод ко всем колесам, это требование обязательное, кроме этого они должны обладать высокой конструктивной прочностью, позволяющей длительное время эксплуатировать машину на бездорожье без отказов и поломок. (Так, вижу, аудитория начинает понемногу засыпать, надо сворачиваться)

Изучая конструкцию различных внедорожников, я собрал небольшую коллекцию уникальнейших технических решений, не имеющих в момент их возникновения аналогов в мире, а некоторые из них и до сего дня так никто и не повторил. М.б. со временем соберу я все в кучу и напишу толстую книгу с картинками, где покажу, насколько может быть интересен и познавателен этот предмет на четырех резиновых колесах, который мы каждый день гоняем в хвост и гриву, чтобы задумались люди: как все-таки многолик и разнообразен Его Величество Автомобиль. В этой маленькой зарисовке приведу лишь кратко кое-что интересное.

«Общеизвестно, что установка больших колес позволяет решать сразу несколько задач по улучшению проходимости: увеличивается дорожный просвет; уменьшается удельное давление на грунт; увеличивается предельная ширина рва, который может переехать автомобиль и высота порогового препятствия. Итальянский инженер Павези это прекрасно знал и в 1919 году сконструировал автомобиль-тягач высокой проходимости Fiat-Pavesi P4 в нескольких модификациях с колесами очень большого размера.


Модификация Р4-140 с 35-сильным мотором весила в снаряженном состоянии - 2,65 тонны. Это был шестиместный командирской и связной автомобиль высокой проходимости. Р4-140 преодолевала броды глубиной 0,6 метра, ров, шириной 0,8 метра и 40-градусные подъемы. Любопытно, что этот тягач, при колесах несколько меньшего диаметра 1,2 метра, чем у более тяжелой модели (1,6 м), отличался очень большим дорожным просветом - 510 мм (!!!). Р4-140 был достаточно компактной машиной: колесная база - 2,25 м, колея - 1,45 м, длина - 4,0 м, ширина - 1,8 м. Скорость - 45 км/ч. Машина могла перевозить 8 солдат. 


Но установка колес большого размера неизбежно увеличивает радиус поворота, что вызывает необходимость увеличения расстояния между колесом и рамой (кузовом), что в свою очередь увеличивает габариты машины. Другим способом улучшить поворотливость является использование двух управляемых осей, что сложно технически.

Павези поступил по-другому: он отказался от управляемых колес, а для обеспечения поворота в машине была применена так называемая «ломающаяся» рама, то есть две полурамы, сочлененные посредством шарнира, стоящего посередине, как это применялось впоследствии на советском «Кировце».


Таким образом, машина поворачивала не за счет поворота колес, а за счет поворота рамы. 

Как известно, гладкие колесные ободья имеют недостаточную силу сцепления с мягким влажным грунтом. Для увеличения силы сцепления колес Павези предусмотрел откидные "шпоры". Они располагались на колесе в радиальном направлении и могли поворачиваться вокруг своей оси на 180 градусов из холостого положения в рабочее. В результате данной операции "когти" врезались в грунт и тем самым обеспечивали надежную передачу тягового усилия.


Лицензию на изготовление этой машины купила английская фирма Armstrong-Siddeley, инженеры которой установили колеса с пневматическими шинами а межколесные дифференциалы оснастили принудительными блокировками». 

 

 

«Автомобильная промышленность Австро-Венгрии крепко встала на ноги еще в начале ХХ века, но после поражения в I Мировой войне экономика этой страны была в сильном упадке. С приходом к власти Гитлера военная промышленность Германии начала стремительно набирать обороты. Фюрер поставил перед автомобильными конструкторами задачу в кратчайшие сроки создать и наладить производство надежных военных машин высокой проходимости. За несколько месяцев до начала войны Фердинанд Порше взялся за разработку небольшого автомобиля повышенной проходимости для армии. Дело пошло споро и уже к декабрю 1939 года из ворот завода «Kraft durch Freude» (сила через радость) вышел первый внедорожник, получивший заводской индекс KdF-82 и название Kubelwagen. Несмотря на то, что Ф. Порше изобрел свой первый полноприводный автомобиль еще в 1900 г. в возрасте 25-ти лет, маэстро в последние годы занимался постройкой великолепных спортивных автомобилей с заднемоторной компоновкой. И несмотря на робкое возмущение других конструкторов, участвующих в проекте, профессор Порше был тверд и сделал машину с приводом только на задние колеса, соответственно мотор был также расположен сзади. Порше сделал ставку на малый вес в сочетании с большим дорожным просветом, и время показало разумность данного решения – впоследствии KdF-82 был признан лучшим автомобилем данного типа, всего было выпущено более 50 000 машин.

Надо отдать должное Фердинанду: это был настоящий моноприводный четырехместный внедорожник. Понижающая передача в трансмиссии отсутствовала, но зато были установлены колесные редукторы с передаточным числом 1,4. Это техническое решение позволило увеличить крутящий момент, подводимый к колесам, и обеспечить солидный дорожный просвет, составляющий без нагрузки 290 мм (!!!), с полной нагрузкой – 275 мм. Шасси машины крепилось на платформенной раме, обладающей малой жесткостью на кручение. Из-за этого при движении по бездорожью периодически открывались двери, но зато колеса всегда дотягивались до грунта. Задний межосевой дифференциал имел общее передаточное число (учитывая число колесных редукторов) 6,2 и принудительную блокировку. На задние колеса приходилось 60% веса машины, что обеспечивало им хорошее сцепление с грунтом, а за счет облегченной передней части машина имела отличную управляемость. Мотор воздушного охлаждения объемом 985 см развивал 23,5 л.с. при 3000 об/мин и крутящий момент 64 Нм при 2000 об/мин, для его пуска был предусмотрен электрический стартер и аккумулятор емкостью 75 А.ч. Напряжение бортсети было 6 в. КПП имела 4 передачи вперед (I - 3,60, II - 2,07, III - 1,25, IV - 0,80) и одну назад. Колесная база составляла 2400 мм, колея 1358/1360 мм, длина машины 3740 мм, ширина 1600 мм, высота 1650 мм, диаметр разворота 11 м. Снаряженная масса 725 кг. + 425 кг. груза. Машина развивала скорость до 80 км/ч, средний расход топлива составлял 9 л. на 100 км., емкость бака была 40 л.

Машина имела практически плоское днище, узлы трансмиссии и рулевого управления были закрыты штатными защитами.


В июне 1940 г. первая партия KdF-82 была отправлена в Африку в корпус генерала Роммеля и сразу полюбилась военным. Несмотря на отсутствие второй ведущей оси, легкая машина с большим дорожным просветом великолепно передвигалась по бездорожью и была чрезвычайно надежна и неприхотлива в обслуживании. Примечательно, что при сравнении этой машины с американским «Виллисом», оказалось, что во многих условиях африканского бездорожья, представляющего сложный дорожный рельеф с песчаными и каменистыми грунтами, заднеприводный KdF-82, имеющий меньший вес и лучшие параметры геометрической проходимости, выигрывал у более тяжелого полноприводного Виллиса. При испытаниях обнаружилось, что немец легко въезжал на 40-45% подъемы, мог на одной заправке бака пройти расстояние почти вдвое больше, чем Jeep, а также имел более лучшие приемистость, управляемость и маневренность. 

Но начавшаяся в 1941 г. война с СССР явно показала, что в условиях реального бездорожья (коим до сих пор так богат наш родной край) любая машина с колесной формулой 4х2 шансов на успех не имеет. К тому же немцы никак не ожидали, что под сетью дорог, нанесенных на советские карты, подразумевались места, где могла проехать телега, запряженная лошадью. KdF-82, играючи справлявшийся с африканским бездорожьем, напрочь отказывался ехать по влажным суглинкам и начинал буксовать в смешных (по русским меркам) сугробах.

Чтобы как-то улучшить проходимость по снегу Фердинанд решил установить вместо задних колес гусеничный движитель


а при движении по снегу на передние колеса крепились лыжи

Впрочем, ради исторической справедливости стоит отметить, что Ф. Порше не первый придумал идею полугусеничного автомобиля.

В августе 1916 года прапорщик русской армии А.А. Кегресс предъявил Военному ведомству к испытанию полугусеничный броневой автомобиль фирмы «Остин» с движителем собственной конструкции, уширительными бандажами передних колес и малыми направляющими колесиками, расположенными спереди, способный двигаться по раскисшим суглинкам. Это был первый в мире автомобиль данного типа.


А еще раньше, в 1909 году, А.А. Кегресс сконструировал и испытал первый прототип автомобиля повышенной проходимости совершенно нового типа, не имеющего аналогов в мире, предназначенный для езды по снегу. При стандартных колесах передней управляемой оси, поставленных на широкие лыжи, колеса задней ведущей оси были заменены гусеничным движителем оригинальной конструкции, представляющей собой ленту из верблюжьей шкуры, натянутую на специальные барабаны. 


В 1911 году Кегресс сделал движитель на основе резиновой ленты, выпуск которой освоил петербургский завод «Треугольник», и испытал его на машинах Мерседес и «Руссо-Балт». Так был построен первый в мире снегоход».

 

«Как известно, при переезде переломов рельефа внедорожник может зацепить грунт днищем (рамой), повредить детали трансмиссии и вывеситься. Чтобы этого избежать, хитрые немцы использовали оригинальное техническое решение: в средней части машины была смонтирована третья (четвертая) неведущая ось (колеса просто крепились к раме) и при переезде неровностей машина «перекатывалась» на них без всякого ущерба для трансмиссии и проходимости, а также они служили запасными.




А французы нашли дополнительной неведущей оси другое применение. Иногда внедорожник имел слишком большой передний свес, что уменьшало геометрическую проходимость. Дабы избежать контакта нижнего свеса с грунтом, спереди монтировались два небольших колеса (опорные катки), облегчающих машине заезд на подъем


Примечательно, что два таких же «колесика» монтировалось снизу по центру машины для облегчения проезда переломов рельефа».

 

«Считается, что настоящий внедорожник должен непременно иметь неразрезные мосты-балки. Немецкие инженеры так не думали и на многих автомобилях повышенной проходимости делали полностью независимую подвеску


на фото видно, что вторая ось машины не ведущая, а вспомогательная при преодолении переломов рельефа

 

Вся конструкция была сделана очень надежно и могла без поломок выдерживать существенные нагрузки. Но к 1944 году немецкая инженерная школа все-таки пришла к выводу, что чем проще – тем надежнее, и на многих внедорожниках стала применятся зависимая рессорная подвеска и мосты-балки».

 

«В программе штутгартской фирмы был автомобиль высокой проходимости, стоявший особняком от остальных — трехосный Mercedes G4 (W31), появившийся в 1934 году. Машина создавалась как тяжелый армейский внедорожник, но ввиду сложной конструкции и дороговизны рейхсвер почти сразу же отказался от него. Однако G4 понравился в рейхсканцелярии и вскоре стал использоваться нацистскими руководителями для поездок на маневры, а начиная с 1938 года — для выездов в прифронтовые районы и вступления в поверженные европейские столицы. (Именно на Mercedes G4 12 марта 1938 года, на другой день после объявления Германией аннексии Австрии, Гитлер въехал в свой родной Линц, а затем — в Вену.) Фашистских бонз привлекали не вездеходные качества, а импозантный и в то же время «военно-полевой» экстерьер, соответствующий образу вождей-полководцев, лично ведущих свой народ от победы к победе. При этом 7-местный G4 не уступал по комфорту Grosser Mercedes серии 770.


Вначале автомобиль оснащался 100-сильными «восьмерками» объемом 5018 см3. Затем получил 115-сильный мотор в 5232 см3, а в 1938-1939 гг. на G4 стали монтировать двигатель от модели 540 (5401 см3, 110 л.с.). Наш автомобиль имеет мотор 5401. Всего было выпущено 57 штук. Автомобили имели привод на 2 задние оси (6х4), в некоторых материалах утверждается, что несколько экземпляров были полноприводными».

 

«С 1936 по 1939 г.г. в Германии выпускался автомобиль «Темпо»


Основой конструкции являлась рама-труба, что обеспечивало независимой подвеске всех колес огромные ходы. Колеса обеих осей были выполнены поворотными, что улучшало проходимость (при повороте колеса всегда прокладывали 2 колеи) и маневренность. 

В машине были установлены два мотора 19 л.с., один из них был расположен спереди, а другой сзади. Каждый двигатель приводил в движение колеса одной оси. По шоссе автомобиль мог двигаться с помощью одного мотора с одной неведущей осью, а на бездорожье с двумя моторами в полноприводном режиме. По мнению немецких инженеров применение в одном автомобиле двух двигателей повышает его шансы не остаться обездвиженным в боевых условиях.

Это был один из первых легковых двухмоторных автомобилей в мире».

 

«Чтобы ездить ночью на фронте с выключенными фарами и при этом не сшибать столбы и не валить деревья, фашисты применяли приборы ночного видения. На фото внизу военный автомобиль БМВ с таким прибором.


«Всем известны недостатки машины с гусеничным движителем: низкий КПД, низкая скорость движения, высокий расход топлива, повышенный износ механизмов трансмиссии. В СССР в 80-х один конструктор изобрел вот такой санитарный автомобиль с комбинированными движителями.


На твердой дороге машина двигалась за счет тяговой силы колес, а при необходимости передвижения на слабых грунтах и глубоком снегу задействовался гусеничный движитель. К сожалению, начавшаяся перестройка поставила крест на серийном выпуске данной оригинальной модели.

Впрочем, не даром говорят, что все новое это хорошо забытое старое. Еще в 1940 году фирма «Аустро-Даймлер» выпускала внедорожник ADMK-WARK.


Как видите, немецкие инженеры реализовали ту же идею использования на твердых дорогах колес, а на слабом грунте дополнительную тяговую силу добавляли гусеничные движители, попутно улучшая опорную проходимость». 

 

«А можно ли сделать такой полноприводный автомобиль, который не остановят даже водные преграды?

Можно, таких машин в мире много, их называют амфибиями. Но, как правило, их скорость передвижения по воде невелика и составляет 7-12 км/ч.

А побыстрее можно?

Можно и быстрее. С 1959 года инженеры НАМИ работали над вопросом существенного повышения скорости амфибии при движении на воде. Возникла идея поставить машину на подводные крылья. В результате в 1963 году впервые в мировом автомобилестроении плавающий легковой автомобиль типа 4х4, получивший индекс «НАМИ 055В, был выведен на подводные крылья и развивал на плаву максимальную скорость 58 км/ч. Рабочая (крейсерская) скорость машины по воде составляла 50 км/ч. Во время движения на пересеченной местности пневмо-гидравлическая подвеска машины позволяла регулировать дорожный просвет и при необходимости увеличить его до 300 мм, а на шоссе наоборот, снизить просвет до 80 мм. К сожалению, в серию машина не пошла, ее разработка держалась в секрете и мир о создании быстроходной советской амфибии так ничего и не узнал.


Машина подобного класса была построена лишь в 2003 году, когда британская компания «Гиббс Технолоджис» с помпой возвестила человечество о создании первой в истории быстроходной амфибии на подводных крыльях – «Gibbs Aquada», которая развивала на воде максимальную скорость до 50 км/ч. Понятное дело, что о «НАМИ 055В» англичане не упоминали, а возможно, просто не знали.

Как сказал мудрый Шекспир: «Есть многое на свете друг Горацио, что и не снилось нашим мудрецам».

 

В окончании рассказа хочу упомянуть еще одну интереснейшую амфибию.

В 1956 году для нужд армии США был изготовлен огромный плавающий полноприводный автомобиль с колесной формулой 8х8 XM 157 "Drake", имеющий корпус из алюминиевых листов. Амфибия весила 15000 кг (полный вес 25000 кг), ее длина составляла 12,8 м, ширина и высота 3 м. Машина могла перевозить людей и грузы, в том числе при движении на плаву могла «взять на борт» грузовой автомобиль весом 8 тонн.


Амфибия на воде была очень устойчива и спокойно выходила на берег в условиях океанского прибоя. Чтобы обеспечить движение такого большого автомобиля конструкторы применили два двигателя мощностью 145 л.с., левый двигатель приводил в движение колеса первой и третьей оси, правый – второй и четвертой. На плаву каждый двигатель приводил в действие один гребной винт. Машина на суше и на плаву при необходимости могла двигаться лишь одним работающим двигателем. В трансмиссии были применены МКПП с гидротрансформаторами и раздаточные коробки, в результате обеспечивалось 12 передач вперед. Автомобиль был оборудован пневматической подвеской, позволяющей на плаву втягивать колеса в специальные ниши. Имелась централизованная система накачки шин. Для откачки воды в кузове были установлены две помпы. На воде машина развивала скорость до 13 км/ч, на суше – до 70 км/ч. 

Это была одна из самых больших амфибий в мире.

Как видно из изложенного, в прошлом веке существовала масса интересных конструкторских решений, направленных на решение определенной цели – обеспечение эксплуатации автомобиля в крайне неблагоприятных условиях, когда казалось бы движение машины физически невозможно. Тем не менее, автомобили и ездили и плавали, жаль только, что многие из этих технических шедевров незаслуженно забыты, а их конструкторы так и остались безвестными.

 

Лев Тюрин

Новогорск, февраль 2010

Обновлено 05.05.2010 20:07
 
УГНАННЫЕ ПАТРИОТЫ
Rambler's Top100