Техническое задание (или технические требования) — отправной документ для всей дальнейшей работы: проведения расчетов, детальной разработки конструкции, последующего ее изготовления. В нем записывается то, что конструктор хотел бы получить от машины, агрегата, детали. То есть ставится конкретная конструкторская цель, которую надо достичь в процессе работы.
Следует подчеркнуть, что поставить правильно задачу, учитывая реальные возможности ее последующего решения, но без необходимых исходных данных, очень трудно. Однако сделать это можно, если предварительно изучить накопленный другими опыт, детально ознакомиться с ранее построенными, испытанными и показавшими хорошие результаты конструкциями.
Потребуется также определенный багаж теоретических знаний, особенно по эксплуатации машины и ее отдельных агрегатов — и без этого невозможно наметить точную программу действий.
Правильно составленные технические требования во многом определяют не только схему будущей машины, но и ее важнейшие элементы. Еще не выработаны форма и габариты, не обозначена конструкция отдельных узлов, а задание уже позволяет иметь все основные данные, которые потребуются при расчетах и проектировании.
Каждый конструктор индивидуален в своих творческих решениях. Поэтому создаваемые любителями аэросани — даже одного типа, аналогичные по назначению, мощности установленного двигателя, — могут быть различными как по техническим характеристикам, так и по решению общей схемы и отдельных узлов. Это во многом зависит еще и от ряда частных причин, которые определяются доступностью материалов и готовых узлов, производственными возможностями, наличием мастерской, станочного оборудования, необходимого инструмента и даже местными условиями эксплуатации.
В технических требованиях на аэросани любительской постройки обязательно должны быть записаны и предварительно решены следующие вопросы.
ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
От четкого определения, для чего создается машина, зависит комплекс требований к ней: скажем, проходимость аэросаней по зимнему бездорожью, общая схема и многие другие характеристики. Если, например, сани будут служить для охоты, машина должна обладать высокой степенью проходимости.
Степень проходимости аэросаней, их ходовые характеристики определяются динамическим коэффициентом «качества», который находят по формуле:
К = Т/Gx,
где К — динамический коэффициент, Т — тяговое усилие воздушного винта в кгс, развиваемое им при работе на месте, то есть без поступательного движения аэросаней, Gx — ходовой вес аэросаней в кгс.
Величина коэффициента К для аэросаней любительском постройки колеблется в пределах 0,2—0,3. Но следует помнить, что чем больше эта величина, тем более проходимей в условиях зимнего бездорожья получится машина. Конструктор выбирает величину динамического коэффициента, ко следует стремиться, чтобы он был не менее 0,2. Приведенная формула К может быть использована и для определения Т и Gх.
Т = Gх· К; и Gx = T/K,
Эти величины для проведения предварительного расчета могут быть определены и следующим образом:
Т=0,8N·Ту,
где N — мощность двигателя в л. с., 0,8 — коэффициент, обеспечивающий надежность и ресурс работы двигателя; Ту — удельная тяга воздушного винта в кгс, то есть развиваемое им усилие в кгс, приходящееся на одну л. с. мощности двигателя.
Удельная тяга Ту зависит от диаметра воздушного вита и мощности двигателя. Она определяется по нагрузке на ометаемую воздушным винтом площадь, уменьшаясь с увеличением этой нагрузки. При мощности двигателя до 12 л. с. — 4,5 кг/л. с., 20 л. с. — 4,0 кг/л. с., 50 л. с. — 3,5 кг/л. с., 100 л. с. — 3,0 кг/л. с., 260 л. с. — 2,6 кг/л. с.
Более точно тяговое усилие определяется по формуле:
T = (33,25·h·D·N)2 /3
где 33,25 — коэффициент; h — КПД воздушного винта (для самодельных он колеблется в зависимости от правильности расчета и качества изготовления от 0,65 до 0,82, или от 65 до 82%); D — диаметр винта в метрах, и N — мощность двигателя.
Величина Gx может быть определена, исходя из того, что ходовой вес не должен превышать 12 ÷ 15 кгс на одну лошадиную силу мощности двигателя.
ГРУЗОПОДЪЕМНОСТЬ АЭРОСАНЕЙ
В нее входит вес экипажа, пассажиров, перевозимого груза и запаса горючего.
Эта нагрузка дается для аэросаней с лыжами на подошве из обычной углеродистой стали, коэффициент трепня которой о снег принят за 100%. При использовании вместо стали материалов с более низким коэффициентом трения — латунь, полиэтилен низкого давления, фторопласт-4 — эта величина может быть увеличена. В этом случае G1x определяется из выражения
G1 x = Gx·100/f,
где f — отношение коэффициента трения исходного материала к коэффициенту трения углеродистой стали.
Для материалов, применяемых на подошвах лыж, коэффициенты трения будут следующими: углеродистая сталь 1,0, или 100%, дерево (ясень) 0,97, арктилит 0,935, нержавеющая сталь 0,810, дюралюминии 0,790, полиэтилен 0,735, фторопласт 0,730, латунь 0,710.
ДАЛЬНОСТЬ ХОДА
Расстояние, которое аэросани должны преодолевать на имеющемся в баках запасе горючего и масла, без дозаправки в пути.
ЗАПАС ТОПЛИВА
Упомянутый выше запас горючего, в свою очередь, определяет необходимую емкость топливных баков (плюс 5% аварийного запаса).
СКОРОСТЬ АЭРОСАНЕЙ
В технических требованиях обычно записываются две величины скорости движения аэросаней: Vт — техническая, то есть скорость фактического движения по трассе, без учета времени, затрачиваемого на стоянки в пути. Vмакс — максимально возможная, то есть скорость, которую могут развивать аэросани при работе двигателя на максимальной мощности и при полной (расчетной) загрузке. Максимальная скорость определяется на мерной дистанции при движении по целинному снегу при температуре наружного воздуха от -5 до -20°, иначе говоря, при хорошем скольжении лыж по снегу. Мерная дистанция должна быть прямой, без препятствий из снежных застругов, торосов; длина ее — не менее 0,5 км.
РАДИУС ПОВОРОТА
Замеряется по внутреннему следу лыж аэросаней при скорости, обеспечивающей безопасность его выполнения, обычно 5 км/ч.
ПРЕОДОЛЕВАЕМЫЙ ПОДЪЕМ
Указывается угод подъема, доступный для преодоления машиной с нормальной весовой нагрузкой.
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ
В этот раздел технического задания строитель аэросаней записывает то, что, по его мнению или на основании изучения предыдущего опыта, должно быть отражено в конструкции будущей машины. Сюда вносится ограничение размеров машины или, наоборот, увеличение длины кузова для перевозки каких-то габаритных грузов. Некоторые требования могут отражать и взгляд конструктора на желаемую схему машины или ее отдельные элементы — на основании изучения имеющегося опыта. Например, «аэросани должны быть выполнены по четырехлыжной схеме — как более устойчивой и имеющей меньшее сопротивление движению по сравнению с трехлыжной» и т. п.
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
Воздушный винт является одним из наиболее опасных (для окружающих) элементов конструкции. Высокие обороты делают описываемый им круг прозрачным, глаз человека не воспринимает его «плоскость». Поэтому совершенно необходимо:
ОГРАЖДЕНИЕ ВИНТА
Для предупреждения людей об опасности оно обычно окрашивается яркой красной краской.
СИСТЕМА ТОРМОЖЕНИЯ
Она чаще всего обеспечивается рычажно-штыревыми или скребковыми устройствами.
СИСТЕМА ПУСКА ДВИГАТЕЛЯ
Наиболее часто используемый большинством любителей запуск двигателя проворачиванием его за воздушный винт руками (при включенном зажигании) категорически воспрещается. Нужен стартер.
НАРУЖНОЕ СВЕТООСНАЩЕНИЕ
Зимой продолжительность светового дня очень невелика, а в северных широтах наступает полярная ночь, поэтому на аэросанях должны быть установлены фары, позволяющие водителю хорошо видеть дорогу.
КОМПОНОВОЧНЫЙ ЧЕРТЕЖ АЭРОСАНЕЙ
После составления технических требований можно приступить к следующему етапу работы — предварительному расчету и выполнению компоновочного чертежа аэросаней. Эти работы проводятся параллельно. При этом техническое задание будет ориентиром: оно уточнится в процессе расчетов.
Такой чертеж — основа проектирования будущей машины. На нем определяются размещение всех элементов конструкции, места водителя и пассажиров, намечаются общие контуры корпуса, расположение дверок, окон, люков, проводится увязка всех основных размеров.
Многие любители технического творчества, стремясь ускорить работу, опускают такой важный этап, как изготовление чертежей машины.
Это ошибочная практика. Опыт показывает, что время, затраченное на выполнение чертежей, отработку на них деталей и размеров, сторицей окупается благодаря сокращению затрат на увязку и подгонку деталей во время постройки, не говоря уже о том, что нерадивые конструкторы больше теряют из-за вынужденной переделки отдельных деталей.
Компоновочный чертеж выполняется в трех проекциях в масштабе не менее 1:5 при необходимости с дополнительными сечениями, разрезами а выносками отдельных узлов.
В процессе компоновки следует также обращать внимание на требования техники безопасности. Основные из них следующие.
На аэросанях открытого типа расстояние от спины водителя до плоскости вращения воздушного винта должно быть не менее 0,8 м.
Размещенные за спиной водителя вращающиеся приводы — шкивы, цепи, ремни — необходимо прикрыть предохранительными щитками.
В корпусе закрытого типа важно обеспечить надежное крепление и удобство пользования дверцами и люками. Не последнее место в этих требованиях занимает и необходимость в хорошем обзоре дороги с места водителя: угол зрения через лобовое стекло должен обеспечивать видимость уже с 5 м от носков передних лыж.
В редакцию нашего журнала продолжают поступать многочисленные письма от самодеятельных конструкторов: интерес к подобному виду снегоходной техники среди самых разных возрастных категорий не ослабевает. Но характер писем нередко говорит о том, что многие строители начинают изготовлять аэросани, не очень четко представляя себе, что же они хотят построить, какой видят будущую машину, с чего нужно начинать работу. Естественно, из-за этого допускают досадные ошибки, а в итоге получают конструкцию без желаемых эксплуатационных и технических характеристик.