ГУСЕНИЦА, ПОБЕДИВШАЯ ВИНТ

Зеленые, желтые, голубые, красные… Треск моторов, шум гусениц… Дом стоит в заснеженном лесу, дорога к нему одна, а небольшие машины уходят от него во все стороны — куда угодно душе водителя или пассажира. Выбор направления столь же произволен, как и у лыжников, от дороги он не зависит. Вездеходы? Нет. Машины эти — мотонарты; домик — база проката…

Кто бы мог подумать еще несколько лет назад, что конструкция эта, большей частью двухместная, на лыжах и с гусеницами, получит столь широкое, практически массовое распространение. Мотонарты в сотнях тысяч штук и множестве конструктивных вариантов выпускают сейчас в Канаде, США, ФРГ, Швеции, Австрии, Японии, даже в средиземноморской Италии, где снег только на севере, на склонах гор. Вот два наиболее характерных факта, свидетельствующих о том, что новые машины стали весьма частой принадлежностью зимнего пейзажа. Первый — для их обозначения пришлось ввести новое слово. Не автомобиль, не мотоцикл, не сани — snowmobil — вот как назвали их по-английски, «снегомобиль» в буквальном русском переводе. Но буквальный перевод у нас не распространен, а существует другой термин — мотонарты. Факт второй — спортивный. Достаточно какой-либо машине получить признание, как ее начинают использовать для спортивных состязаний. Так было (и есть) с автомобилями, мотоциклами, скутерами, самолетами. То же происходит сейчас с мотонартами. 25 тысяч человек наблюдали в январе этого года гонки мотонарт, происходившие в западногерманском городе Лаутербахе. Спортсмены на 76 машинах в пяти классах с двигателями от 250 см³ до 500 см³ и двигателями Ванкеля оспаривали первое место. Арена состязаний представляла собой замкнутый трек длиной 1,8 км с трамплинами и крутыми поворотами. Кто выиграл? Прежде всего, как то и бывает на капиталистическом Западе, — завод, выпускающий двигатели для мотонарт. Ведь подоплека любых соревнований, связанных с машинами, прежде всего коммерческая. Рекламируются шины, сиденья, топливо и др. В данном случае это произошло с двигателями. Но основа основой, а соревнования достаточно увлекательны, зрелищны, красивы и интересны.

Почему же именно последние годы явились свидетелем небывалого взлета промышленности мотонарт? Ведь снегоходный транспорт вовсе не новинка. О нем мечтали полярные путешественники прошлых времен, паровые сани появились еще раньше автомобиля, а почти одновременно с возникновением двигателя внутреннего сгорания родилась идея приспособить его для передвижения по снегу. Развитие пошло сразу в двух направлениях — по типу движителя. Первое — движителем являлся воздушный винт, машина — гибрид самолета и саней — получила название аэросаней. Второе — движителем являлась гусеница, отталкивающаяся от снега. Этот принцип еще в первых годах нашего столетия использовал петербургский механик Кегресс. На задние колеса обычного автомобиля он надел гусеницы. Были и другие машины такого типа, но долгие годы число экземпляров их насчитывалось единицами. Аэросани тоже никогда не были машиной широчайшего использования, но число находящихся в употреблении значительно превышало число мотонарт. И вдруг такой взлет одних и почти полный отказ от других. В чем дело? Можно объяснить это так: в последние годы развитие автомобильной промышленности привело к созданию целой гаммы двигателей для мотонарт — от самых маломощных до сравнительно крупных. В результате многолетних исследований были найдены оптимальные соотношения между мощностью двигателей, весом машины и тягово-сцепными свойствами движителя — гусеницы. Химия, в свою очередь, дала материал для гусениц — прочный, износостойкий, не боящийся морозов. Но ведь развитие техники не прошло и мимо аэросаней. И для этого вида машин нашлись бы новые материалы и агрегаты. Значит, причина в другом.

У аэросаней есть несколько принципиальных недостатков, от которых никакими усовершенствованиями избавиться нельзя. Основной вот каков: сила тяги при трогании с места должна значительно превышать силу тяги при движении. Попробуем разобраться в том, как это отражается на конструкции. Вот формула, определяющая силу тяги аэросаней.

F=KSU ³,

где: F — сила тяги винта,

К — коэффициент размерности,

S — площадь ометаемой винтом поверхности,

U — число оборотов винта.

Из формулы видно, что увеличить силу тяги аэросаней можно, увеличив либо диаметр винта, либо число оборотов двигателя. Винт большого диаметра приходится располагать высоко, поднимается центр тяжести машины, уменьшается ее устойчивость. А устойчивость при езде по бездорожью (склоны, холмы, косогоры) — качество первостепенной важности, жертвовать им нельзя. Для того же, чтобы использовать другой выход — увеличить число оборотов винта, — нужен более мощный мотор. Но ведь он и тяжелее, дает большую нагрузку на лыжи, следовательно, аэросани снова трудно сдвинуть с места. Заколдованный круг! В итоге же получается, что мощность, приходящаяся на одну тонну веса у аэросаней, превосходит тот же показатель у мотонарт иногда в 10, а то и более раз. А чрезмерно большой запас мощности мотора, нужный лишь для одного режима движения — трогания с места, — приводит к тому, что использование мощности мотора в аэросанях в 5,5—6 раз менее выгодно, нежели в мотонартах. Другой недостаток — опасность, которую заключает в себе вращающийся винт. Вот потому-то, хоть мотонарты конструктивно сложней, тихоходней, зависят от состояния снега (гусеница ведь отталкивается от снега, который меняется, а винт — от всегда одинакового воздуха), они как средство массового передвижения начисто вытеснили аэросани.

Но ведь не только аэросани существуют, есть и другие способы передвижения по снежным пустыням. Да, есть. И, как показали исследования, применение мотонарт обходится в три с половиной раза дешевле собачьих упряжек. Точно так же мотонарты экономичнее гусеничных тракторов, вездеходов и т. д.

Наивно было бы думать, что применяться они могут только для прогулок или спортивных соревнований. Доставка врачей и ветеринаров, связь, торговля, метеорология, множество других потребностей — одним словом, транспорт в тех условиях, когда любой другой использовать либо дорого, либо невозможно.

По обилию и величине районов, покрытых снегом, Советский Союз невозможно сравнить ни с какой другой страной в мире. У нас вопросами проектирования мотонарт занимается отраслевая научно-исследовательская лаборатория снегоходных машин при Горьковском политехническом институте и Научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт (НАМИ). И, помимо этих двух официальных организаций, — множество любителей самодеятельного конструирования. Число их, безусловно, будет увеличиваться. Что могут они извлечь из того опыта промышленности, который накоплен и в нашей стране, и за рубежом? Каковы общие основы конструкции и технические требования, которые обязательно учитываются при проектировании серийно выпускаемых мотонарт?

Мотонарты должны совмещать прочность и надежность с легкостью, комфортабельностью езды и высокой проходимостью по разнообразной местности с полной нагрузкой в кузове. Условия работы: мороз ~ до 50° С, снегопад, гололед, скорость ветра от 4 до 10 м/сек, плотность снега от 0,08 до 0,3—0,4 г/см³. Вместимость — 2 человека и 50 кг груза. Общий вес — не более 500 кг. Углы подъема — на заснеженной дороге — до 25°, снежной целине— 10—12°. Скорости на заснеженном шоссе — 20—25 км/час (до 30 км/час), на целине 15—18 км/час. Радиус действия по запасу горючего в баке — до 150 км/час. Длина не более 3500 мм, ширина не более 1000 мм, высота— 1400—1500 мм. Машина должна иметь закрытую переднюю часть и ветровое стекло. Двигатель — легкий, с принудительным охлаждением. Обязательно тормозное устройство.

Какие же конструктивные схемы имеют мотонарты? Они изображены на рисунке.

А — в вырезе П-образного днища расположена гусеница. Управление осуществляется узкими лыжами спереди (подрезами). По этой схеме изготовлены отечественные мотонарты МС-ГПИ-18 и зарубежные Motor Toboggan, Eliason, Polaris.

Б — гусеница одна, опора на две передние управляемые лыжи. Так был сделан еще в 30-е годы снегоход Карелина, а из последних зарубежных — Mustang, Ocnello Snofordon.

В — лыжа спереди, две гусеницы сзади. Ocnello Trioman.

Г — гусеницы спереди, прицеп, соединенный с мотонартами, сзади. Водитель и груз — на прицепе. Поворот тоже осуществляется прицепом. Hus Ski.

Д — две лыжи, две гусеницы. Еще в 1929-м в СССР были созданы по этой схеме автосани инженера А. С. Пузина.

Общие особенности конструкций таковы.

Двигатель — мотоциклетного типа, воздушного охлаждения мощностью от 5 до 25 л. с., а на некоторых двухгусеничных мотонартах — и 40 л. с.

Удельная мощность — от 18 до 65 л. с./т.

Двигатель — резино-кордные ленты, скрепленные поперечными планками. Ширина гусениц — от 250 до 800 мм.

Силовая передача: ступенчатая (цепь, коробка передач) или бесступенчатая (вариатор).

Скорость по снежной целине: средняя — 7—18 км/час, максимальная — 25—35 км/час.

Вес 100—600 кг; у большинства — не более 400 кг.

Грузоподъемность — 75—225 кг.

Удельное давление на снег — от 0,015 кг/см² до 0,1 кг/см².

Разумеется, человек, который приступает к проектированию мотосаней, задумается: какую же схему выбрать?

По схеме А (мототобоган) в Советском Союзе было изготовлено несколько конструкций мотонарт. Первая — МС-ГПИ-18 — в Горьком. Вес машины равнялся 330 кг, мощность двигателя (ИЖ «Планета») — 14 л. с., ширина гусеницы — 350 мм, вместимость и грузоподъемность — 2 человека и 50 кг. Испытания показали, что по плотному снегу машина движется неплохо, на рыхлом гусеница пробуксовывает, машина садится на днище, сопротивление движению увеличивается. Модернизированный вариант — МС-ГПИ-18Ш отличался в основном тем, что были сняты боковины днища. Проходимость увеличилась, зато уменьшилась поперечная устойчивость. При движении по пересеченной местности машина часто заваливалась на бок. Люди, вынужденные следить за сохранением равновесия, быстро уставали.

Мотонарты НАМИ-095 были выполнены по схеме Б. Двигатель мощностью 8 л. с., вариатор, руль мотоциклетного типа, поворачивающий две лыжи. Но тот же недостаток — плохая поперечная устойчивость.

Конструкторы пришли к выводу, что, по всей вероятности, любая одногусеничная машина будет обладать этими недостатками. И вот в Горьком появилась машина такого типа, какой за рубежом вообще не было, — по схеме Д с двумя гусеницами сзади и двумя поворотными лыжами спереди. Мотонарты МС-ГПИ-15А показали хорошую проходимость и по мягкому, и по твердому снегу, устойчивость, комфортабельность. Конечно, условия работы мотонарт любительской постройки и промышленного производства разные, но сделанные испытателями выводы могут оказаться полезными и для любителей в тот момент, когда они еще только обдумывают схему своей будущей машины.

Из иностранных компактных двухгусеничных машин интересен снегоход Nordstar (ФРГ). Он рассчитан на перевозку двух человек, имеет грузоподъемность 160 кг при собственном весе 254 кг и обладает исключительно мощными для такой машины двигателями — в 20, а то и в 26 л. с. Потому и максимальные скорости его сравнительно высокие: соответственно 30—38 км/час, преодолеваемая крутизна — до 40°. На двух резино-металлических лентах закреплены поперечные пластины из пружинной стали. Топливный бак — под двухместным сиденьем. На руле расположены рукоятка газа и рычаг ручного тормоза.

Вот еще некоторые полезные для конструкторов-самодельщиков результаты исследований. Снегоход может двигаться в глубоком свежевыпавшем снегу потому, что удельное давление его гусениц не больше, чем у лыжника (0,025 кг/см²). Считается, что удельное давление на снег является важнейшим показателем машины, так как именно от этого зависит ее работоспособность. Цифры удельного давления таковы: для мягкого снега не более 0,175 кг/см², очень плотный, слежавшийся снег выдерживает удельное давление до 0,28 кг/см².

Снегоход поворачивает за счет того, что одна из гусениц затормаживается. Маневренность машины определяется отношением длины опорной поверхности к колее. Исследованиями установлено, что в оптимальном случае это соотношение должно быть равным 1,2. Цифра может быть увеличена, но не более двух, иначе машина неработоспособна.

Очень важна конструкция грунтозацепов. Треугольные, с углом в 30°, значительно увеличивают тяговое усилие.

Вот то, что можно вкратце сказать о промышленных конструкциях. Остается лишь добавить, что литература по снегоходам весьма небогата, она насчитывает всего лишь несколько книг. Да и конструктивный опыт не очень велик. Поэтому практика создания и эксплуатации любой конструкции такого рода весьма полезна. На следующих страницах редакция дает описание некоторых машин, пригодных для самостоятельного изготовления. Мы надеемся, что опыт этот будет учтен и в расширенном виде появится на страницах нашего журнала.

Р. ЯРОВ, инженер