АЭРОСАНИ С КОМФОРТОМ АВТОМОБИЛЯ

Аэросани всегда были одними из самых популярных самодельных транспортных средств. Причина того — в относительной легкости изготовления (у аэросаней нет колес, сложной трансмиссии, гидравлических тормозов, сцепления и т.п.) и эффективности применения (аэросани могут на высокой скорости проходить там, где может проползти разве что гусеничный трактор). Однако относительная простота конструкции транспортного средства с аэродинамическим движителем вводила многих самодельщиков в соблазн создания примитивного аппарата. В результате такие сани хотя и могли двигаться, но удовольствия от езды создатель их не получал. И чаще всего это происходило из-за непродуманной аэродинамической компоновки.

О силовых установках с толкающим винтом у самодеятельных конструкторов подчас создается неправильное мнение, что коль препятствий у воздушной струи, отбрасываемой винтом назад, нет, то его коэффициент полезного действия выше, чем у аппарата с тянущим винтом, и тяга, соответственно, больше. Однако, это далеко не так. Аэродинамически организовывать воздушный поток необходимо не только за винтом, но и перед ним, поскольку «рваный», искаженный элементами конструкции турбулентный поток, попадающий на лопасти, может настолько снизить кпд винта, что ожидаемой тяги он развить никогда не сможет.

В предлагаемой конструкции предпринята попытка создать комфортабельные аэросани, у которых предельно сокращены аэродинамические потери.

Задача достаточно сложная. Хотелось сконструировать двухместное транспортное средство с расположением водителя и пассажира по-автомобильному, а такая компоновка обладает солидным миделем. Тем не менее, это все же предпочтительнее компоновки тандемом — аэросани получались более компактными, с привычными пропорциями, соответствующими легковым автомобилям.

После прорисовки салона и компоновки винтомоторной установки (предполагалось расположить ее как можно ниже с тем, чтобы опустить центр тяжести машины) начались мучения с отработкой корпуса — поверхности его необходимо было сделать аэродинамически гладкими, без резких перегибов. В результате получилась конструкция, напоминающая послевоенный отечественный автомобиль «Победа».

Двухместные аэросани с двигателем РМЗ-640:

1 — фара (от мотоцикла Иж); 2 — лобовое стекло (от ЗАЗ-968); 3 — боковое стекло (плексиглас s4); 4 — двигатель РМЗ-640 с клиноременным редуктором; 5 — воздушный винт; 6 — габаритный фонарь; 7 — скребковый тормоз; 8 — задняя лыжа; 9— заднее стекло (плексиглас s3); 10—корпус аэросаней; 11—объемная рама-панель; 12 — дверь; 13 — поворотная колонка передней лыжи; 14 — передняя лыжа; 15,16,17—раскосы винто-моторной установки (сталь, труба 30х0,5)

Рама-панель аэросаней:

1 — нижняя обшивка панели (фанера s5); 2 — заполнение (строительный пенопласт); 3 — верхняя обшивка панели (фанера s5); 4 — задняя поперечина (сосна, брусок 60×50); 5— усилители (сосна, брусок 30×30); 6— центральная часть средней поперечины (сосна, брусок 60×50); 7 — передняя балка (сосна, брусок 50×60); 8,10— лонжероны (сосна, доска s40): 9 — передняя поперечина (сосна, доска s30); 11 — боковина (сосна, доска s15); 12 — боковина средней поперечины (сосна, брусок 60×50,2 шт.)

Передняя лыжа аэросаней:

1 — кронштейн маятника подвески (сталь); 2 — ось маятника (сталь, шпилька М16х 1); 3 — маятник подвески (сталь, труба 22×3); 4 — пружинно-гидравлический амортизатор (от мотоцикла «Урал»); 5— предохранительная дуга (сталь, труба 16×2,5); 6— крепление трубы (болт М6 с гайкой и шайбой); 7 — основание лыжи (фанера s4, нержавеющая сталь, лист s0,8); 8 — крепление предохранительной дуги (винт-саморез d5); 9— корпус шарнира маятника подвески (сталь, труба 30×2); 10— втулка шарнира (фторопласт); 11 — кронштейн (сталь, лист я4); 12 — крепление опоры амортизатора (болт М8 с гайкой и шайбой); 13 — подрез (нержавеющая сталь, лист sЗ); 14— крепление амортизатора (болт М8 с гайкой и шайбой); 15 — опора амортизатора (сталь)

Стремление снизить аэродинамические потери привело к организации подводящего воздушного канала, заканчивающегося полукольцом, которое выполняло также функцию ограждения воздушного винта. В итоге получился корпус достаточно сложной формы, который, тем не менее, оказался вполне оправданным и аэродинамически, и эстетически.

Основанием аэросаней является днищевая рама-панель. Она склеена из сосновых брусков-лонжеронов, деревянных поперечин, пенопластового заполнения и фанерной работающей обшивки. Такая панель при небольшой толщине и малой массе обладает высокой жесткостью как на изгиб, так и на кручение. Для лонжеронов подобраны прямослойные доски толщиной 40 мм, из которых выструганы изогнутые заготовки высотой около 50 мм. Для боковин потребовались доски толщиной 15 мм, а для передней поперечины, на которой смонтированы шарниры рулевого устройства, понадобился сосновый брусок 60×50 мм. Каркас рамы-панели собран на эпоксидном клее. Это же связующее применено и при вклейке в каркас пенопластовых блоков, а также облицовке днищевой панели 5-мм фанерой.

Корпус аэросаней выполнен по классической для самодельных конструкций технологии. Он состоит из легкого каркаса, сваренного из тонкостенных стальных труб с внешним диаметром 15 мм, на котором мягкой проволокой закреплены фанерные формообразующие элементы — стрингеры. Лобовое стекло — от ЗАЗ-968, рама для него закреплена на каркасе сваркой. Пространство между стрингерами заполнено пенопластовыми блоками; после обработки пенопласта и шпаклевки поверхности корпус оклеен двумя слоями стеклоткани. Двери изготовлены по той же технологии, что и корпус— с трубчатым каркасом, фанерными стрингерами и пенопластовым заполнением. Заднее окно и окна дверей — из 4-мм оргстекла.

Боковины задней части кузова, переходящие в кили (участки за дверями), облицованы листами 4-мм фанеры, закрепленными на трубчатом каркасе винтами М4 с последующей оклейкой внешних поверхностей двумя слоями стеклоткани. Внутренняя часть фанерной обшивки для повышения влагостойкости покрыта двумя слоями паркетного лака.

Основой винтомоторной установки стал весьма популярный у самодеятельных авиаторов и достаточно хорошо отработанный РМЗ-640 с клиноременным редуктором. Такими двигателями оснащаются многие мотодельтапланы, автожиры и самолеты. Кстати, винтомоторная установка аэросаней практически не отличается от спроектированной в свое время студентом МАИ А.Русаком для двухместного дельталета. С воздушным винтом диаметром 1350 мм силовой агрегат развивает статическую тягу около 120 кг, что вполне достаточно для аэросаней. Винтомоторная установка на объемной раме-панели закреплена с помощью шести раскосов из стальных труб диаметром 30×1,5 мм. Для снижения аэродинамического сопротивления к трубам эпоксидной смолой приклеены деревянные зализы, придающие раскосам каплевидное сечение.

Воздушный винт выполнен по технологии, подобной той, что использует германская фирма «Хоффман». Заготовка винта из сосновых брусков сечением 60×20 мм склеена эпоксидной смолой. При склейке брусков слои древесины располагались симметрично относительно плоскостей стыковки — это избавило воздушный винт от возможных поводок. После склейки заготовка была тщательно отфугована в соответствии с габаритами винта.

Для изготовления шаблонов использован теоретический чертеж винта в масштабе 1:1. Сами же шаблоны вырезаны из фанеры, но лучше было бы сделать их из дюралюминия. Для работы понадобились плановый шаблон, шаблон вида сбоку (до оси вращения), а также верхние и нижние шаблоны профиля лопасти винта. Профиль лопасти — плосковыпуклый, крыльевой.

Заготовка размечена с помощью планового шаблона, закрепленного гвоздиком в центре будущего винта: шаблон обведен карандашом, повернут на 180° и снова обведен — получился контур второй лопасти.

Далее в соответствии с разметкой топориком и рубанком предварительно обработаны лопасти. Окончательно винт доведен в стапеле. Его основание выполнено из ровной доски толщиной 60 мм, на ней в соответствии с теоретическим чертежом винта установлены нижние шаблоны профиля лопасти и центральный стержень. Последний закреплен в центре основания перпендикулярно к его поверхности.

Точность обработки винта проверялась с помощью синьки, которой натирались нижние шаблоны: заготовка надевалась на стержень и прижималась к ним, при этом на лопасти отпечатывались следы от шаблонов. После удаления синих следов рашпилем будущий винт снова прижимался к шаблонам — и так до тех пор, пока на заготовке, прижатой к шаблонам, не отпечатывались следы всех шаблонов по всей их длине.

Верхняя часть винта обработана в стапеле по верхним шаблонам — сначала в каждом сечении с помощью полукруглого рашпиля лопасть припиливалась по соответствующему верхнему шаблону так, чтобы верхний и нижний шаблон соприкасались по линии разъема, охватывая при этом саму лопасть. Затем был снят лишний материал между сечениями — правильность этой операции контролировалась металлической линейкой, прикладываемой к процентным точкам соседних сечений — обработка велась до тех пор, пока не исчез зазор между линейкой и поверхностью лопасти.

Готовый винт тщательно балансировался, для чего в центральное отверстие вставлялся металлический валик и пропеллер устанавливался на балансировочные линейки. Более легкая лопасть загружалась свинцом — на нее сначала наклеивались небольшие полоски этого металла, а когда винт уравновесился, из полосок была сделана отливка в виде круглого стержня, вставлена на эпоксидном клее в отверстие, просверленное в лопасти, где при балансировке располагались полоски свинца, и расклепана.

Отделка пропеллера заключалась в оклейке его двумя слоями тонкой стеклоткани, после чего следовали шлифовка, окончательная балансировка, грунтовка и окраска автоэмалью.

Винтомоторная установка с клиноременным редуктором:

1 —двигатель РМЗ-640; 2 — кронштейн редуктора; 3—воздушный винт диаметром 1350 мм; 4 — ведомый шкив редуктора; 5—клиновой ремень; 6 — ведущий шкив редуктора

Теоретический чертеж воздушного винта

Клиноременный редуктор:

1 — кронштейн редуктора (дюралюминий, уголок со стенкой s5); 2— воздушный винт; 3 — ведомый шкив (алюминиевый сплав АК-6); 4 — ось винта с эксцентриковым устройством натяжения ремней редуктора (сталь 30ХГСА); 5— подшипник 36206; 6 — пылезащитное кольцо; 7 — резьбовая втулка (сталь 30ХГСА, 4 шт.); 8 — осевая втулка (сталь 30ХГСА); 9 — опорная шайба (сталь, лист s4); 10 — болт М8 с разрезной пружинной шайбой (4 шт.); 11 — стопорное кольцо; 12— подшипник 60205; 13 — ведущий шкив (капролон); 14 — болт М6 с разрезной пружинной шайбой (6 шт.); 15 — хвостовик коленчатого вала двигателя; 16— шпонка; 17 — переходник (сталь 30ХГСА); 18—клиновой ремень; 19 — подшипник 60206; 20 — уплотнительная втулка (сталь 30ХГСА, запрессовывается в картер двигателя); 21 — сальник; 22 — уплотнительное кольцо (резина); 23 — подшипник 206; 24 — болт М8 с гайкой и разрезной пружинной шайбой (4 шт.); 25 — опора-хомут

Передняя лыжа склеена на эпоксидной смоле из полос 4-мм фанеры и полосы нержавеющей стали толщиной 0,8 мм. Суммарная толщина склейки — 30 мм. Передняя часть лыжи оснащена дугой, согнутой из стальной трубы диаметром 16 мм. В средней части лыжи закреплены направляющие подрезы, вырезанные из листовой нержавеющей стали толщиной 3 мм. Лыжа оснащена пружинно-гидравлическим амортизатором от мотоцикла «Урал».

Задние лыжи — коробчатого типа. Подошвы их склеены из 4-мм фанеры и 0,8-мм нержавеющей стали (суммарная толщина склейки 20 мм), боковины вырезаны из 25-мм доски. Амортизации задние лыжи не имеют.

Рулевое управление — с реечным механизмом от мотоколяски С3Д. Кстати, от нее же использован и обогреватель. Тормоза — скребкового типа, смонтированы на задних лыжах. Привод тормозов комбинированный: от педали до промежуточного рычага — тросовый, от рычага до скребка — жесткий, трубчатой тягой. Привод дроссельной заслонки карбюратора — от рычага под правой рукой водителя. Рычаг оснащен кнопкой-фиксатором (как на ручном тормозе автомобиля), позволяющей останавливать его в любом промежуточном положении.

И. СОРОКИН