«ГИДРА» — АЭРОХОД

Несколько лет назад нам удалось построить весьма удачное транспортное средство — аэрогидроснегоход. Испытания этого аппарата оказались весьма удачными, и нам хотелось бы, чтобы нашим опытом смогли воспользоваться многие самодельщики.

Свой аппарат мы изготовили на базе серийной мотолодки типа «Янтарь». Несколько слов о его возможностях. «Гидра» (так мы назвали его) может двигаться по льду со скоростью до 90 км/ч и по воде (с пассажирами) — до 45 км/ч. Аппарат легко выходит из воды на лед и, наоборот, со льда в воду. Транспортировка «Гидры» к реке осуществляется своим ходом — за несколько минут на лодку устанавливаются колеса, и она легко трансформируется в аэромобиль.

Но универсальность «Гидры» еще не основная «изюминка» аппарата. Главное достоинство в весьма оригинальном приводе от коленчатого вала двигателя к валу воздушного винта. Роль трансмиссии здесь играет клиноременный вариатор от снегохода «Буран», что дает аэроходу с такой автоматической передачей ряд преимуществ перед аппаратами, где используются другие способы превращения мощности мотора в тягу.

Вкратце перечислим основные преимущества применения клиноременного вариатора для привода воздушного винта.

1. Наш двигатель чрезвычайно легко запускается ручным стартером; воздушный винт при этом остается неподвижным и начинает раскручиваться, лишь когда частота вращения коленчатого вала мотора достигает 2000 мин^-1.

2. После запуска двигатель может работать на холостых оборотах и не вращать при этом воздушный винт, что значительно повышает безопасность обслуживания транспортного средства с аэродвижителем.

3. При работе на холостых оборотах коленчатый вал двигателя «Гидры» не испытывает значительных знакопеременных нагрузок, как это происходит на тех силовых установках, где воздушный винт насажен непосредственно на вал мотора. А это значительно увеличивает ресурс коленвала и его подшипников.

4. Воздушный винт «Гидры» раскручивается плавно, без резких рывков, что существенно снижает требования к способу крепления пропеллера. На «Гидре» воздушный винт крепится на валу лишь цилиндрическим штифтом Ø 6 мм.

5. Передаточное число клиноременного вариатора автоматически устанавливается центробежным регулятором и нагрузочной муфтой вариатора в зависимости от частоты вращения двигателя и сопротивления вращению воздушного винта. Это означает, что в случае работы двигателя с полностью открытой дроссельной заслонкой частота вращения коленвала будет составлять 5000 мин^-1 вне зависимости от того, будет ли катер стоять или двигаться на полной скорости. Частота же вращения воздушного винта при этом будет меняться в зависимости от скорости движения аэрогидроснегохода.

Чтобы не быть голословными, проиллюстрируем это экспериментальными данными: с винтом Ø 1200 мм (шаг 450 мм) двигатель развивает 5000 мин^-1, а воздушный винт — 2880 мин^-1; с винтом Ø 1200 мм (шаг 600 мм) частота вращения коленвала двигателя 5000 мин^-1, а частота вращения винта — 2190 мин^-1. Эти данные получены при работе двигателя на месте с полностью открытой дроссельной заслонкой карбюратора. Для сравнения приведем те же данные при движении аппарата со скоростью 80 км/ч: первый винт при тех же оборотах коленвала имеет частоту вращения 4500 мин^-1, а второй — 3850 мин^-1. Интересно, что мы ставили на наш аппарат винты различных диаметров, шагов и с различными по ширине лопастями, однако статическая тяга при этом не выходила за пределы 75…85 кгс. По сути, тяга в данном случае зависит в основном от КПД воздушного винта, поскольку частоту вращения каждого из винтов вариатор делает соответствующей режиму максимальной тяги.

Изложенное позволяет сделать вывод, что силовая установка с клиноременным вариатором существенно упрощает подбор воздушного винта и дает возможность двигателю со всеми винтами и на любых скоростях движения работать в режиме максимальной мощности.

Несколько слов об аэровездеходе, который эксплуатируется нами вот уже более трех лет.

«Гидра» изготовлена на базе серийной сварной дюралюминиевой мотолодки типа «Янтарь». Корпус лодки пришлось усилить дополнительными стрингерами и шпангоутами. На нескольких кормовых шпангоутах закреплены дюралюминиевые профили «уголок» — они стали опорой двигательной установки, зафиксированной на этих «уголках» через сайленблоки. Эти же кормовые шпангоуты объединены дополнительными стрингерами (дюралюминиевыми «уголками») для того, чтобы нагрузка от винтомоторной установки равномерно распределялась на возможно большее число шпангоутов. Мера эта оказалась оправданной — она существенно повысила надежность и долговечность конструкции.

Для нашей «Гидры» требовалась центровка, существенно смещенная назад. Чтобы осуществить это, мы несколько сдвинули сиденья водителя и пассажира к корме. Это потребовало изготовления полурубки, чтобы закрыть экипаж и приблизить ветровое стекло к водителю. Полурубка — фанерная, оклеенная тканью по нитролаку, а затем окрашенная нитроэмалями.

Носовая часть лодки усиленная — это потребовалось для того, чтобы на нее можно было установить управляемое носовое колесо или лыжу. Рулевой механизм — от автомобиля «Запорожец». Место крепления рулевого механизма усилено дюралюминиевыми «уголками» и швеллерами. Сам же рулевой механизм устанавливается изнутри лодки.

Все три колеса «Гидры» быстросъемные благодаря применению штифтов с поворотным язычком; устанавливаются они с применением амортизаторов.

Зону крепления задних колес также пришлось усилить. Для этого к корпусу лодки приклепаны фланцы, в которые заподлицо с ними вварена труба — в нее вставляются оси задних маятниковых рычагов. Оси «маятников» закрепляются тягами, которые фиксируются на корпусе штифтами с поворотным язычком. Такой способ крепления колес позволяет одному человеку за 2…4 мин установить колеса на «Гидру» или демонтировать их (разумеется, когда «Гидра» находится на воде). На суше это приходится делать вдвоем: помощник при монтаже колес поддерживает корпус.

Установка на лодку колес позволяет «Гидре» передвигаться (разумеется, вне населенных пунктов) и по суше — например, от водоема к водоему.

Чтобы добраться до водоема летом, на «Гидру» навешиваются колеса — одно переднее (фото вверху) и два задних (фото снизу).

Для движения по льду или укатанному снегу используются лыжи: передняя управляемая (ее длина — 1,2 м, ширина — 0,5 м), покрытая снизу «нержавейкой» и заполненная изнутри пенопластом, а также две задние, жестко закрепленные в кормовой части корпуса на болтах М8, проходящие через шпангоуты. Лыжи эти вырезаны из березового бруска, и подошвы их обшиты листовой нержавеющей сталью и снабжены подрезами.

Зимний вариант аэрохода «Гидра»: движение по весеннему льду.

При эксплуатации «Гидры» в режиме аэросаней применяются установленные на транце лодки скребковые тормоза. Ну а при движении на колесах тормозные колодки задних колес имеют тросовый привод от скребков — это позволяет для торможения на всех режимах пользоваться единой педалью.

Топливный бак емкостью 55 л располагается под силовой установкой, горючее к карбюратору двигателя подается с помощью насоса.

Воздушный винт моноблочный, вырезан из блока, склеенного из тщательно прифугованных друг к другу досок, соединенных в пакет эпоксидной смолой. Наилучшие результаты для нашей силовой установки показал винт со следующими параметрами: диаметр — 1,4 м, шаг — 0,5 м, ширина лопасти — 0,105 м. С таким винтом аэрогидроснегоход развивал скорость при движении по льду — до 110 км/ч, по воде — до 45 км/ч.

При изготовлении воздушных винтов мы пользуемся более простой технологией, чем упоминающаяся в технической литературе. Вот ее основные этапы. При разметке заготовки, имеющей форму параллелепипеда, надо иметь в виду, что задние кромки лопастей проходят по одному из ребер заготовки. Ну а высота передней кромки от плоскости, в которой лежат эти задние кромки, отыскивается по выведенной нами эмпирической формуле:

h_пк=b_заг*h_винта/L_тек.,

где b_заг — ширина заготовки, h_винта — шаг винта, L_тек. — длина окружности на данном радиусе винта.

Поскольку в прямоугольной заготовке ширина постоянна, шаг такого винта также будет постоянным. Из этого следует, что для определения высоты от нижней плоскости заготовки до передней кромки в любом сечении винта необходимо произведение ширины заготовки на шаг винта последовательно делить на длины окружностей каждого из радиусов, на котором располагаются эти расчетные сечения. После разметки заготовки лишний материал срезается (учтите только, что верхняя часть винта — выпуклая). Угол каждого из сечений лопасти легко контролируется по разметке.

Готовя этот материал, мы не стали делать чертежи нашего аппарата, поскольку он собран из серийно выпускающихся элементов — мотолодки и вариатора с двигателем. Основная идея конструкции — именно в удачном сочетании воздушного винта и двигателя, соединенных автоматической трансмиссией. Поэтому мы и призываем самодельщиков на практике оценить работоспособность такого силового агрегата применительно к самым различным аппаратам — мотодельтапланам, глиссерам, аэросаням, аэроходам.

Н. РАДИОНОВ, Н. ДРАЧ, Якутская АССР, пос. Черский-1