Достаточно взглянуть на фотографию, чтобы понять, что проще транспортного средства для снежного бездорожья, чем аэросани, придумать трудно. Это действительно так, но с маленькой оговоркой: нужен лишь подходящий двигатель для воздушного винта.
Изготовить лыжи, подвеску и раму аэросаней под силу почти любому самодельщику. А вот сделать хорошую винтомоторную установку могут немногие. Поэтому чаще любители конструируют пневмоколесные или гусеничные снегоходы на базе готового двигателя, которые поедут почти наверняка. Но как? Сравнивать такой снегоход с аэросанями все равно что сравнивать трактор с самолетом.
Главное преимущество аэросаней перед снегоходами (даже промышленного изготовления) — в скорости. Мчишься на таком «аппарате» по заснеженному пространству — аж дух захватывает! А при наличии кабины (да еще оборудованной отопителем) и хорошей подвески — комфорт в таких аэросанях практически не отличается от условий в легковом автомобиле.
Такие ощущения автору этих строк удалось испытать не сразу. Как и любому начинающему самодельщику, мне пришлось поломать голову: какой двигатель установить на свою машину? Ведь специальных моторов для аэросаней промышленность не выпускает.
В результате технического поиска и экспериментов, используя то, что было в наличии в дефицитные 80-е годы XX столетия, был создан 2-цилиндровый оппозит на базе мотоциклетного двигателя «ИЖ-Планета-3» и пускача ПД-10 («Моделист-конструктор» № 3, 1987 г.). Этот двигатель неоднократно модернизировался и в разных исполнениях прослужил мне (да и не только мне) верой и правдой около двадцати лет. Лучшие варианты этого мотора разгоняли мои аэросани до 120 км/ч.
С описанием некоторых из них читатели журнала могут ознакомиться в № 8″1989 г.; 1”1993 г.; 1″1998 г.
Но время не стоит на месте, и хотя говорят, что «лучшее враг хорошего», все-таки хочется «лучшего», а совершенству нет конца. На этот раз речь пойдет о различных вариантах винтомоторной установки для аэросаней на базе двигателя мотороллера «Тулица» и пускача ПД-8 (от трактора Т-40). Краткий обзор этих двигателей представлен в № 2 «Мо-делиста-конструктора» за 2006 г.
(а — облегченный вариант крепления воздушного винта; б — усиленный вариант со ступицей, совмещенной с пусковым шкивом; в,г — установка двигателей на аэросани; д — схема запуска двигателя):1 — коленвал двигателя; 2 — шарикоподшипник 205; 3 — сальник (25x42x12); 4 — корпус сальника; 5 — стопорное кольцо; 6 — радиально-упорный шарикоподшипник 36205; 7 — пусковой шкив; 8 — воздушный винт (диаметр 0,8 м); 9 — ступица воздушного винта; 10 — сегментная шпонка; 11—крепление ступицы (шайба, гайка и контргайка М22); 12 — крепление воздушного винта (болт М8, 4 шт.); 13,19 — правая и левая половинки картера коленвала (от пускового двигателя ПД-8, доработанные); 14 — шарикоподшипник 305; 15 — корпус подшипника; 16 — радиально-упорный подшипник 36305; 17 — задняя пластина; 18 — ступица крепления воздушного винта, совмещенная с облегченным пусковым шкивом
Начнем с простейшего — Д-15 (мощность 15 л.с.). Это «Тулица» в чистом виде, без редуктора. Небольшим доработкам подвергался коленвал с целью адаптации его под воздушный винт диаметром 0,8 м и тягой 40 кгс. Мной разработаны два варианта крепления воздушного винта (рис. 1): облегченный (с использованием подшипников 205 и 36205) и усиленный (с подшипниками 305 и 36305).
Второй вариант более надежный и долговечный, но сложнее в изготовлении: потребовалось несколько дополнительных деталей и доработка картера коленвала (картер — от ПД-8; при его отсутствии можно использовать и «родной»— от «Тулицы», хотя его доработка будет более трудоемкой).
Д-15 служит базовым модулем для 2-цилиндрового Д-30 и одноцилиндровых Д-15ц (с цепным редуктором) и Д-15г (с зубчатым редуктором). Кроме того, благодаря достаточной тяге (40 при небольшой массе (20 кг), несмотря на свою относительно низкую мощность, Д-15 может иметь и самостоятельное применение: для облегченных одноместных аэросаней (таких, например, как на фотографии), парапланов, дельтапланов и т.п. Неплохую конкуренцию Д-15 может составить гидровинтовым приводам плавсредств, обеспечивая безопасное плавание по мелководью и заросшим травой водным участкам.
Объединив два модуля Д-15 с помощью зубчатого редуктора, получил двигатель Д-30 (мощность 30 л .с., тяга 110 — 120 кгс, масса — 40 кг, диаметр винта — 1,5— 1,6 м).
1 — электростартер Ст367А; 2 — шланг забора подогретого воздуха;
3 — теплообменник (подогрев от выхлопной трубы); 4 — сетка воздухозаборника; 5 — воздушный винт; 6 — головка цилиндра; 7 — катушка зажигания (от ВАЗ-2106, 2 шт.); 8 — карбюратор (К-62И, один на 2 цилиндра);9 — двух контактный прерыватель зажигания (от «Юпитера-5»); 10 — реле-регулятор напряжения (121.3702);11 — блок предохранителей; 12 — генератор Г-424 (от мотоцикла «Урал»);
13 — пробка бензобака; 14 — поддон для аккумулятора (6МТС-9); 15 — бачок сапуна редуктора; 16 — шланг, соединяющий сапун редуктора с бачком (для контроля за уровнем масла в редукторе)
скобках указаны номера позиций на рис.2):
1 (6)— задняя пластина; 2 (42) — картер правого коленвала; 3 (26) — картер левого коленвала; 4 (29) — передняя пластина; 5 — кронштейн крепления карбюратора; 6,7 — фланцы, соединяющие цилиндры с карбюратором; 8 (47) — патрубок; 9 (28) — корпус сальника левого коленвала; 10 (20) — ведущие шестерни; 11 (35) — ступица воздушного винта; 12 (8) — корпус заднего подшипника вала воздушного винта; 13 (37) — вал воздушного винта; 14 (45) — ведомое зубчатое колесо
1 — стартер СТ367А; 2 — шестерня бендекса; 3 — кронштейн крепления стартера; 4 — ступица маховика; 5 — маховик (доработан, от ПД-10); 6 — задняя пластина (сталь, лист s3,5); 7 — корпус подшипника 205 (дюралюминий); 8 — корпус заднего подшипника вала воздушного винта (сталь); 9 — радиально-упорный подшипник 36207; 10 — призматическая шпонка; 11 — крепление воздушного винта (гайки М22); 12 — шайба; 13 — корпус сальника; 14 — воздушный винт; 15 — крепление воздушного винта (болт М8, 6 шт.); 16,17 — крепление ведущей шестерни (гайка и стопорная шайба); 18 — сегментная шпонка; 19 — крышка редуктора; 20 — ведущие шестерни(z = 18, от ГРМ «КамАЗа»); 21 —дистанционная втулка (2 шт.); 22 — крепление крышки редуктора (болт М6, 26 шт.); 23 — стопорный винт с контргайкой; 24 — подшипник 205 (3 шт.); 25 — левый коленвал; 26 — картер левого коленвала; 27 — роликовый подшипник 2305 коленвала; 28 — корпус сальника левого коленвала; 29 — передняя пластина (сталь, sЗ); 30 — фланец крепления генератора; 31 — крепление генератора (винт М5, 4 шт.); 32 — генератор (от «Юпитера-5»); 33 — винт крепления якоря генератора; 34 — передний подшипник вала воздушного винта; 35 — ступица воздушного винта (сталь); 36 — крепление корпуса подшипника (болт М6, 6 шт.); 37 — вал воздушного винта (сталь 40Х, 45); 38 — сальник (10x40x60); 39 — роликоподшипник 2205; 40 — шарикоподшипник 305; 41 —правый коленвал; 42 — картер правого коленвала; 43 — центрирующие штифты задней пластины (4 шт.); 44 — крепление задней пластины к картерам (болт М8, 8 шт.); 45 — ведомое зубчатое колесо (z = 45, от ГРМ «КамАЗа»); 46 — сливная пробка; 47 — патрубок; 48 — карбюратор К-62И;49 — хомут патрубка (2 шт.); 50 — пробка заливного отверстия; 51—цилиндр двигателя; (поз. 18, 24, 25, 26, 27, 28, 39, 40, 41, 42, 51 — от двигателя мотороллера «Тулица»)
Устройство двигателя представлено на рис.2 и фото 1,2. Картеры левого и правого коленвалов (26 и 42) собраны в единое целое с помощью передней (20) и задней (6) пластин из листовой сталой толщиной 3 и 3,5 мм соответственно. На цилиндрические концы коленвалов (25, 41) на сегментных шпонках (18) установлены ведущие шестерни (20). Они подбираются так, чтобы рабочий цикл в цилиндрах происходил точно через 180° (нужны шестерни с соответствующим расположением шпоночных пазов).
В данном варианте использованы прямозубые шестерни z = 18от газораспределительного механизма «КамАЗа», обеспечивающие передаточное отношение i = 2,5. В другом исполнении были применены косозубые шестерни от двигателя Д-240 (трактора МТЗ-80) с i = 2,65. Конструкция Д-30 в целом от этого не изменилась.
Между картерами в центре объединяющих пластин закреплены корпуса подшипниковых опор вала, на котором установлены ведомое зубчатое колесо z = 45) и воздушный винт. Корпус передней опоры приварен к одноименной пластине, а задний (8) крепится болта-это дает возможность произвести регулировку зацепления зубчатой передачи. После регулировки задняя пластина жестко крепится к картерам (по два на каждый из них) и фиксируется четырьмя штифтами (43) для предотвращения смещения пластины под воздействием вибраций во время работы двигателя.
Редуктор закрыт крышкой (19), а ступица винта (35) и приводной вал (37) уплотнены сальниками. На конусной цапфе левого коленвала установлен 12-вольтовый генератор (32) от «Юпитера-5», а на правом коленвале закреплена ступица (4) с облегченным маховиком (5) от ПД-10, с помощью которого осуществляется запуск от стартера 367А (1). Ступицу можно изготовить или доработать от династартера. Поскольку правый коленвал нагружен несколько больше левого, один из подшипников 205 на зад-цапфе заменен на 305 (40). В связи с этим соответственно доработан картер и дополнительно установлен корпус (7) для подшипника 205.
При отсутствии в картере канавки под стопорное кольцо осевое смещение коленвала можно предотвратить с помощью стопорного винта (23). Развал цилиндров целесообразно выдержать около 40°: при большем угле появляются вибрации, при меньшем — будет недостаточно места для размещения патрубка карбюратора.
И еще несколько пояснений:
— размеры картеров по ширине должны быть строго одинаковыми (на чертеже—131 мм);
— шпонки необходимо изготовить из прочной закаленной стали (например, можно использовать стержни выхлопных клапанов);
— валы воздушных винтов должны быть из улучшенной или легированной стали.
1 — генератор (от мотоцикла «Восход»); 2 — передняя пластина (сталь, лист 53); 3 — коленвал в сборе (от «Тулицы»); 4,5 — левая и правая половинки картера коленвала; 6 — стопорное кольцо; 7 — задняя пластина (сталь, лист s4); 8 — дистанционная втулка ведущей звездочки; 9 — крышка редуктора; 10 — ведущая звездочка (от моторной передачи «Тулицы»); 11 —воздушный винт (01,4 м); 12 — корпус сальника; 13 — сальник (85x110x12); 14 — ступица воздушного винта; 15 — шпилька крепления воздушного винта (6 шт.); 16 — обтекатель; 17 — дистанционная втулка ведомой звездочки; 18 — ведомая звездочка (от моторной передачи «Тулицы»); 19 — амортизационная втулка (резина, от «Тулицы», 6 шт.); 20 — крепление корпуса заднего подшипника (болт М6, 8 шт.); 21 — радиально-упорный шарикоподшипник 36206; 22 — корпус заднего подшипника 36206; 23 — вал воздушного винта; 24 — распорка пластин; 25 — корпус переднего подшипника воздушного винта; 26 — подшипник 205; 27 — крепление вала воздушного винта (гайка и контргайка М22); 28 — фланец крепления генератора; 29 — цилиндр двигателя; 30 — центрирующий штифт (2 шт.); 31 —сливная пробка; 32 — крепление задней пластины (болт М8, 4 шт.); 33 — цепь от моторной передачи «Тулицы»); 34 — карбюратор; 35 — пробка заправочного отверстия (болт М1 Ох 1); 36 — крепление крышки редуктора (болт М5, 21 шт.); 37 — шайбы крепления воздушного винта; 38 — контрольный винт уровня масла; (поз.37 и 38 показаны только на фотографии)
Двигатель Д-15z (см. фото в «Моделисте-конструкторе» № 2 за 2006 г.) — одноцилиндровый, со встроенным зубчатым редуктором (і = 2,5). Чертежи на этот двигатель в рамках данной статьи не приводятся, поскольку он является половиной от Д-30: все основные детали те же самые; различие — в конфигурации задней и передней пластин и крышки редуктора.
Применение зубчатого редуктора в двигателе Д-15z обеспечило возможность использования воздушного винта большего диаметра (по сравнению с базовым модулем Д-15) — до 1,45 м, что резко повысило тяговое усилие — с 40 до 65 кгс. И все это при незначительном увеличении массы силового агрегата — всего на 7 кг.
В двигателе Д-15ц (рис. 3) вместо зубчатого применен цепной редуктор на воздушный винт. По своим характеристикам он несколько уступает Д-15z (диаметр винта 1,4 м, тяга 60 кгс), но зато масса у него на 2 кг меньше. В качестве редуктора использована моторная передача «Тулицы» (і = 2,353).
бщая компоновка Д-15ц аналогична Д-15z: картер (4,5) —от ПД-8; вал воздушного винта (23) монтируется в подшипниковых опорах; корпус переднего подшипника (25) приварен к передней пластине (2), а заднего (22) — закреплен болтами (20). Для повышения жесткости конструкции консольные участки пластин соединены распоркой (24). Интерес представляет устройство узла вала воздушного винта. Крутящий момент от двигателя на воздушный винт (11) передается через ведомую звездочку (18), резиновые амортизационные втулки (19) и шпильки (15). Иными словами, звездочка дополнительно выполняет роль упругой полумуфты. Поэтому нет необходимости в шпоночном или шлицевом соединении звездочки с валом, который, по сути, является вращающейся осью. Регулировка натягов в опорных подшипниках (21,26) осуществляется гайкой и контргайкой М22 (27). Радиально-упорный подшипник 36206 (21) должен разбираться при демонтаже вала воздушного винта. Посадка ведомой звездочки на вал должна осуществляться, по возможности, без зазора и натяга. Гашение колебаний в редукторе происходит за счет упругих деформаций амортизационных втулок (они штатные, от «Тулицы») и возможного незначительного проворачивания ведомой звездочки относительно вала воздушного винта.
Если для запуска двигателя используется диностартер, то конусная цапфа коленвала (3) остается без изменений, а если зажигание от «Восхода», «Ижа» и т.п., то она обтачивается до меньшего конуса.
Представленная серия двигателей на базе «Тулицы» и ПД-8 может быть использована для оснащения довольно широкого ряда подвижных средств, в зависимости от требуемых динамических характеристик. Если же мощности окажется недостаточно, то выход есть: можно перейти на 3- или 4-цилиндровый двигатель, над созданием которых автор в настоящее время усиленно работает.
В. ЕРМАКОВ, п. Благовещенка, Алтайский край
Рекомендуем почитать
ТРЕХМЕРНАЯ МЕТАЛЛОПЕЧАТЬ
+ВИДЕО. Предметы создаются из слоев металлического порошка, который испекается при высокой температуре. Трехмерная металлопечать позволяет получать сложные изделия с помощью...
ШТИЛЬ СЕРФЕРУ НЕ ПОМЕХА
Скоростные качества парусной доски таковы, что она может конкурировать даже с известными своей быстроходностью «чайными клиперами». Достигается это благодаря прекрасной гидродинамике...
