Предисловие
Некоторое время назад ЦКБ «Нептун» впервые взялось за создание амфибийного средства для круглогодичной эксплуатации, необходимость в котором назрела уже давно. Не секрет, что для летних условий потребитель имеет, по нашему мнению, достаточный ассортимент плавсредств, зимой можно использовать снегоход «Буран», а для периода межсезонья, когда многие районы страны оказываются просто отрезанными от крупных центров из-за отсутствия дорог, нет вообще ничего.
Выпускаемые промышленностью аэросани имеют очень высокую энерговооруженность (за счет установки авиационного двигателя) и по цене широким слоям населения практически недоступны. Кроме того, опыт эксплуатации аэросаней «А-3» показал малую надежность их корпуса, что заставляет эксплуатационников иметь двойной комплект аппаратов: для лета и для зимы.
Эти соображения и были учтены, когда конструкторы «Нептуна» начали формулировать задание на проектирование гидроснегохода. Однако любая многоцелевая конструкция — это сгусток компромиссов и слишком большое число проблем, которые нужно решить конструктору. Мы сделали главный упор на эксплуатацию проектируемого транспортного средства зимой и в период межсезонья.
Проектирование велось методом последовательных приближений, что диктовалось, с одной стороны, отсутствием опыта у самих конструкторов ЦКБ, а с другой — весьма ограниченными сведениями по эксплуатации таких средств. Поэтому сначала пришлось изготовить полноразмерный металлический макет, затем отдельно отработать конструкцию силового комплекса и только после их испытаний был изготовлен и прошел зимние и летние испытания опытный образец.
Не зная потребности населения в такого рода транспортных средствах, конструкторы, проявив вполне понятную осторожность, определили серийность ежегодного производства «Циклона» в 100 единиц. Много это или мало, покажет опыт, но именно такая серийность и оказала на первых порах основное влияние на принятие тех или иных конструктивных решений.
Опытную партию 1988 года — 3 единицы — решено передать не в частную продажу, а, так сказать, организованному эксплуатационнику. Так легче будет проследить за качеством и надежностью всех узлов машины, чтобы затем в максимально возможной степени оградить первых покупателей от разочарований и трудностей, приобретенных ими за свои деньги.
Предваряя этим кратким предисловием статью о технических возможностях «Циклона», еще раз подчеркну, что это наш первый опыт издания столь сложного аппарата, как многоцелевая амфибия. Не секрет также, что существуют коренные различия между конструктором, запускающим свой проект в серийное производство, и «умельцем», строящим единственный образец по «собственному заказу», не связанным вопросами согласования поставок, изготовления серийной оснастки, патентной чистоты и т. д. и т. п. Поэтому просим иметь в виду, что наш проект рассчитан именно на промышленный выпуск для самого широкого круга потребителей и условий эксплуатации.
Технические характеристики гидроснегохода «Циклон»
| Длина наибольшая (по корпусу), м | 4,3 |
| Длина габаритная, м | 5,4 |
| Ширина габаритная, м | 1,88 |
| Высота габаритная (по насадке) | 2,52 |
| Водоизмещение полное, кг | 1050 |
| Ходовой вес (при эксплуатации по снегу), кг | 1200 |
| Вес порожнем (без топлива), кг | 750 |
| Грузоподъемность, кг: | |
| — при летней эксплуатации по воде, в режиме глиссирования | 250 |
| — при зимней эксплуатации по снегу и льду | 350 |
| Пассажировместимость, чел.: | |
| — при эксплуатации на воде | 3 |
| — при эксплуатации по снегу и льду | 3—4 |
| Запас топлива, л | 50 |
| Двигатель — автомобильный модели «412Э» мощностью, л. с. | 65 |
| Применяемое топливо — автомобильный бензин | АИ-93 |
| Воздушный винт — четырехлопастной, стеклопластиковый; | диаметр 1,47 м |
В сентябре 1987 г. в ЦКБ «Нептун» были закончены межведомственные испытания катера-амфибии с воздушным винтом. Комиссия рекомендовала его к серийному производству.
Катер создавался как универсальное транспортное средство, предназначенное для продажи населению. Гидроснегоход «Циклон», сочетая в себе возможности катера и аэросаней, может эксплуатироваться в любое время года — по льду, глубокому и рыхлому снегу, по воде.
Идея создания аэросаней-амфибии на базе катера с воздушным винтом не является новой. Подобные транспортные средства, решающие народнохозяйственные задачи, в стране известны давно. Однако как товар народного потребления такая машина рождается впервые, и это обстоятельство накладывало определенный отпечаток на принятые технические решения. Задача усложнялась тем, что помимо технических проблем, нужно было обеспечить приемлемую розничную цену в сочетании с товарным видом изделия. На выбор технических решений оказал влияние и ряд частных причин, которые определялись доступностью материалов и комплектующих изделий, а также производственными возможностями завода — изготовителя серии.
Что же представляет собой новый гидроснегоход?
Корпус машины имеет плоско-килеватые обводы с центральной лыжей шириной 800 мм и небольшим подъемом днищевых участков шпангоутов к борту. Следует отметить, что у самоходного макета гидроснегохода были плоские обводы днища. Однако испытания его в зимний период показали, что совершенно плоское днище хотя и снижает удельное давление, но одновременно ухудшает управляемость и из-за большой контактной площади затрудняет страгивание.
Корпус выполнен цельнометаллическим, клепаным. Поперечный набор состоит из 9 шпангоутов и переборки, продольный набор — из стрингеров, скуловых профилей, привального бруса и днищевых балок для установки силового блока. Обшивка днища и бортов — из листов сплава АМг-5М толщиной 2 и 1,5 мм. Выбор в качестве конструкционного материала корпуса сплава ЛМг-5М вызван его хорошими коррозионностойкими свойствами. Как показали испытания макета и опытного образца гидроснегохода в зимний и особенно в весенний и осенний периоды, краска с корпуса быстро сходит, что, естественно, ухудшает его внешний вид. Поскольку надежных лакокрасочных покрытий, устойчивых к жестким условиям зимней эксплуатации при низких температурах, обеспечить пока не удается, корпус, находящийся в непосредственном контакте со снежным покровом, льдом и водой, решено не окрашивать.
На макете рубка и палуба были изготовлены также из листов сплава АМг-5ЛЛ с последующей окраской. Однако после проведения испытаний металл решено было заменить на стеклопластик. Как известно, металл — хороший проводник тепла и звука, поэтому рубка металлической конструкции потребовала бы основательной тепло- и звукоизоляции. Кроме того, при работе воздушного винта тонкие листы металла сильно вибрируют и сами становятся источниками шума. И наконец, из металла довольно трудно обеспечить хороший товарный вид и требуемую по условиям аэродинамики форму рубки, палубы и кольцевой насадки. На опытном образце эти конструкции были изготовлены из стеклопластика с пигментированной наружной поверхностью. Это не только улучшило внешний вид, но и позволило значительно повысить уровень комфорта на борту «Циклона».
Рубка имеет две откидывающиеся вверх двери; в ней расположены кресло водителя (в ДП) и кормовой диван-рундук на три человека. Внутренняя поверхность рубки оклеена тепло- и звукоизоляционным материалом. Поскольку большую часть времени гидроснегоход будет эксплуатироваться в зимний период, в рубке установлен автомобильный отопитель, часть теплого воздуха от которого подается на лобовое стекло, снабженное стеклоочистителем. На пульте управления смонтированы приборы контроля за работой двигателя; управление сцеплением и дроссельной заслонкой карбюратора — педальные.
Винто-моторная установка скомпонована в отдельный блок, смонтированный на раме в специальной нише в кормовой части палубы таким образом, чтобы картер двигателя обдувался холодным воздухом для охлаждения масла. Первоначально, на самоходном макете гидроснегохода, двигатель располагался в моторном отсеке, и летом при температурах выше 10°С перегревался. Кроме того, был затруднен доступ к узлам двигателя, что усложняло его обслуживание в условиях низких температур. Выносного масляного радиатора не предусмотрено, а радиатор водяной системы охлаждения установлен в зоне воздушного потока от винта.
Из числа отечественных автомобильных двигателей для гидроснегохода наиболее подходящими являются двигатели от автомобилей «ВАЗ». Однако добиться поставки этих двигателей на серию не удалось, поэтому на опытном образце (и на первых серийных изделиях) установлен автомобильный двигатель модели «412Э» мощностью 65 л. с. при 5000 об/мин.
Передача мощности от двигателя к воздушному винту осуществляется через понижающий редуктор и зубчато-ременную передачу. Частота вращения четырехлопастного воздушного винта, установленного в кольцевой насадке — 1650 об/мин, его диаметр — 1,47 м. Ступица винта выполнена из легкого сплава, лопасти (стеклопластиковые, с металлической окантовкой входящих кромок) вворачиваются в ступицу и фиксируются с определенным шагом. Кольцевая аэродинамическая насадка позволила получить требуемую тягу 200 кгс при ограниченном диаметре воздушного винта и обеспечила его надежную защиту. По условиям техники безопасности перед винтом установлена защитная решетка, доступ к винту с кормы ограничивают воздушные рули. Насадка с винтом укреплена на полой жесткой стойке (пилоне), в которой находятся зубчатые ремни. Регулировка натяжения ремней осуществляется смещением вниз или вверх нижнего вала, опирающегося на сферические подшипники и соединенного с выходным валом редуктора через карданный вал. Работоспособность трансмиссии вполне подтвердилась на испытаниях: зубчатые ремни не выходили из строя ни разу.
Специалисты ЦКБ предложили оригинальную и простую конструкцию рулевой системы, на которую получено авторское свидетельство № 1126489. Руль закреплен к транцу на шарнирном параллелограммном кронштейне, обеспечивающем постоянный контакт руля с поверхностью, по которой движется гидроснегоход. Для этого рулевая система имеет резиновые амортизаторы, прижимающие «снегоруль» к снегу или льду. При эксплуатации на воде «снегоруль» заменяется на водяной руль, имеющий большую площадь.
Испытания опытного образца с такой рулевой системой показали хорошие результаты при движении по воде и снегу. Несколько хуже управляемость была при движении по гладкому льду и твердому насту. Пришлось в дополнение к «снегорулю» установить два воздушных руля на кормовой части кольцевой насадки.
В отличие от катера, при движении по твердой поверхности (лед, наст и т.д) гидроснегоход испытывает значительно большие ударные нагрузки, что не только снижает уровень комфорта, но и разрушающе действует на корпус. При длительных ударных нагрузках может нарушиться герметичность заклепочных швов и образоваться течь при эксплуатации на воде. Для устранения этого явления на гидроснегоходе было применено «подрессоренное днище», закрепляемое на основном корпусе на зимний период эксплуатации. Оно представляет собой щит из легкого сплава, на который наклепаны листы полиэтилена, обеспечивающие хорошее скольжение по снегу. Между основным и вторым днищем проложены амортизирующие прокладки из губчатой резины «гермит», используемой строителями в качестве прокладок при стыковке панелей домов. Жгуты «гермита» не впитывают воду и сохраняют амортизирующие свойства даже при температурах ниже —25 °С.
Съемное днище хотя и увеличивает вес гидроснегохода на 80 кг, но ударные нагрузки при этом снижаются в 1,5 раза. Опытный образец гидроснегохода прошел 250-часовые ресурсные испытания, после которых корпус сохранил водонепроницаемость.
Съемное днище крепится на корпусе путем накидывания гибких отбортовок днища на специальный профиль, который фиксируется на бортах корпуса проволокой. На летний период днище рекомендуется демонтировать, так как с нагрузкой 350 кг плавание возможно только в водоизмещающем режиме; режим глиссирования обеспечивается с нагрузкой 250 кг (3 чел.).
Скорость движения гидроснегохода в значительной степени зависит от состояния снежного покрова, температуры воздуха, силы и направления ветра. При определенных условиях днище даже с полиэтиленовым покрытием на стоянке примерзает и тяги воздушного винта оказывается недостаточно для страгивания с места; приходится раскачивать машину с борта на борт или сдвигать ее, поворачивая за носовую и кормовую части.
Максимальная скорость полного хода с нагрузкой 350 кг при движении по плотному снегу, ветре не более 2 м/с и температуре —10 °С составляет около 75 км/ч. При движении по свежевыпавшему снегу и температуре около О °С скорость падает до 25—30 км/ч.
На испытаниях гидроснегоход преодолевал наклонные участки с углом затяжного подъема 7—8°. С разгона «Циклон» преодолевал подъем до 15°. Безопасный угол крена к горизонту при движении вдоль наклонной поверхности не превышал 6—7°.
Остается открытым вопрос о необходимости и конструктивном исполнении тормозной системы. На макете проверялись тормоза скребкового и штыревого типов, однако обе схемы оказались малоэффективными. На испытаниях торможение и остановка гидроснегохода осуществлялись за счет изменения тяги воздушного винта. При движении по льду и снегу, особенно — свежевыпавшему, остановка при сбрасывании оборотов происходила на той же дистанции, что и при действии тормозной системы скребкового типа. Эффективность торможения и остановки гидроснегохода в большой степени зависела от навыков и квалификации водителя.
Несколько слов об упаковке гидроснегохода. Поскольку данный товар в большей степени предназначен для отправки в северные районы, то для него требуется надежная упаковка в виде сплошного дощатого или металлического ящика. Второй вариант предпочтительнее, так как металлический контейнер может быть использован и как гараж; при этом стоимость такого контейнера (около 1000 руб.) оказывается не намного выше, чем одноразовой деревянной упаковки. Окончательное решение будет принято исходя из опыта реализации первой партии гидроснегохода.
В текущем году намечено изготовить опытную партию машин и передать ее для эксплуатации в систему общества «Росохотрыболовсоюз». Серийное производство планируется начать с 1989 г. на СПО «Вымпел» в г. Андропове.
Ориентировочная цена «Циклона» — около 7300 руб. (без упаковки).