Снегоходы: идеи и конструкции | МОДЕЛИСТ-КОНСТРУКТОР

Достоинства и недостатки аэросаней хорошо известны, и нет необходимости возвращаться к ним вновь. Но бесспорно одно: этот вид зимнего транспорта продолжает оставаться очень популярным у самодеятельных конструкторов — главным образом, из-за того, что его изготовление не требует применения сложных трансмиссий, редукторов и позволяет обойтись самым простым оборудованием.

Сегодня мы познакомим наших читателей с тремя конструкциями аэросаней любительской постройки. Они не во всех отношениях совершенны, но в то же время достаточно просты, очень рациональны и вполне доступны для повторения.

ВОЗМОЖНОСТИ КЛАССИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

На первый взгляд конструкция этих аэросаней традиционна: четыре лыжи, две из которых поворотные, двигатель за спиной водителя и клиноременная передача на винт. Но если приглядеться повнимательнее, то окажется, что достоинств у машины немало. Прежде всего применен винт большого диаметра — 2 м. Оптимальная частота его вращения достигается за счет специального вариатора. Все это в сочетании с небольшой собственной массой и значительной площадью лыж обеспечивает аэросаням прекрасные ходовые характеристики.

**Рис. 1. Аэросани:**
1 — поворотная лыжа, 2 — стойка поворотной лыжи, 3 — кронштейн рулевого устройства, 4 — фара, 5 — лобовое стекло, 6 — рулевой рычаг, 7 — рукоятка газа, 8 — рама, 9 — бензобак, 10 — магнето, 11 — двигатель, 12 — генератор, 13 — подшипниковый узел воздушного винта, 14 — воздушный винт, 15 — мачта, 16 — ограждение винта, 17 — глушитель (на виде сзади условно не показан), 18 — вариатор, 19 — задняя лыжа, 20 — шкив клиноременной передачи, 21 — натяжной ролик, 22 — качающаяся балка, 23 — шкив привода генератора.

Наши аэросани одноместные, с толкающим винтом и хорошими эксплуатационными данными. Подробно описывать их конструкцию мы не будем, а остановимся лишь на наиболее интересных особенностях.

Рама сварена из стальных труб Ø 15 мм. Передняя часть обшита листовой сталью толщиной 0,5 мм и вместе с мотоциклетным стеклом образует своеобразную кабину-обтекатель. Ходовая часть включает две пары лыж. Передние — управляемые, установлены на неподвижных вертикальных стойках. Задний мост представляет собой качающуюся поперечную балку с подвешенными по концам лыжами. Такая схема обеспечивает хорошее соприкосновение с поверхностью при движении по пересеченной местности и при своей простоте в принципе почти эквивалентна машинам, оснащенным шарнирно-сочлененной рамой.

Двигатель аэросаней — популярная у самодельщиков комбинация из списанного ПД-10 и цилиндра от ИЖ-56. Впускные и выпускные окна расточены и отполированы. Гильза цилиндра также расточена под поршень ПД-10; на последнем установлено третье компрессионное кольцо. Карбюратор использовали марки К-62И, что потребовало изготовить своими силами перепускной патрубок от карбюратора к цилиндру. Воздухоочиститель также самодельный. Головка цилиндра заимствована от ИЖ-П-4.

Степень сжатия двигателя увеличена до максимума. Для лучшего запуска и сгорания топливной смеси в головке установлены две свечи.

Охлаждение двигателя — принудительное, вентилятором с приводом от электромотора постоянного тока мощностью 120 Вт. При большой скорости движения и на морозе принудительное охлаждение не требуется, поэтому его можно отключать.

**Рис. 3. Клиноременный вариатор:**
1 — хвостовик коленвала двигателя, 2 — жестко закрепленный на валу конус, 3 — подвижный (в осевом направлении) конус, 4 — шпонка, 5, 7 — подшипники (впрессованы наружными кольцами), 6 — регулировочный винт M12, 8 — втулка с внутренней резьбой, 9 — стопорное кольцо, 10 — ремень.

На валу двигателя вместо маховика имеется вариатор, собранный из деталей списанных сельхозмашин. Основное его назначение — подгонка воздушного винта к двигателю. На испытаниях мы установили на вал винта тахометр и по нему подобрали оптимальное передаточное отношение 3,75. (Вообще же вариатор позволяет регулировать передаточное отношение в пределах 5,5— 2,25.)

Применение клиноременной передачи обусловлено стремлением использовать винт большого диаметра. Кроме того, такая трансмиссия позволила значительно снизить центр тяжести, что в сочетании с широкой колеей (2 м по оси лыж) обеспечивает аэросаням хорошую устойчивость.

Воздушный винт деревянный, отполированный и покрытый эпоксидной смолой. Его основные параметры: Ø 2 м, Н = 0,8 м, В — 10%. Оптимальная частота вращения винта — 1200 об/мин.

**Рис. 4. Размещение двигателя и трансмиссии на раме:**
1 — рама, 2 — бензобак, 3 — двигатель, 4 — шкив привода генератора, 5 — ремень, 6 — генератор, 7 — глушитель, 8 — качающаяся задняя балка, 9 — вариатор, 10 — магнето.

Аэросани имеют собственное электрооборудование. В качестве «электростанции» использован генератор постоянного тока мощностью 400 Вт и напряжением 12 В со встроенным регулятором напряжения. Привод генератора — от специального шкива, примыкающего к клиноременной передаче.

Управляются аэросани с помощью рулевого рычага, рукоятки газа и монетки обогатителя. Проходимость саней хорошая: за счет сравнительно небольшой собственной массы (100—120 кг) и значительной площади лыж удельное давление на грунт составляет 0,01 кг/см2. Скорость при движении по целине — примерно 40—45 км/ч, а по хорошо уплотненному снегу достигает 85 км/ч.

С. ГЕРАСИМОВ, А. КОРЕШКОВ, пос. Листвянка, Рязанская обл.

СЛОВНО САМОЛЕТ

Действительно, чем не самолет: две лыжи-шасси, воздушный вертикальный руль, винтомоторная установка… Так что приставка «аэро» к этим саням оправданна на все сто процентов! Ну а если серьезно, то достоинства данной схемы очевидны. Прежде всего это предельная простота трансмиссии и рулевого управления, не требующего ни шкворней, ни поворотных подвесок лыж. Кроме того, воздушный руль в принципе позволяет повысить проходимость — ведь лыжи могут быть какими угодно широкими. Возможно применение вообще одной лыжи, и разворот в этом случае будет осуществляться почти на одном месте, на «брюхе»… Впрочем, возможность усовершенствовать «самолетную» схему аэросаней мы предоставим самим читателям.

Аэросани, о которых пойдет речь, — это уже третья моя конструкция. Первые две были традиционными и не во всем меня устраивали. Постепенно возникла собственная схема (хотя, возможно, она уже известна). Основная идея заключалась в том, чтобы аэросани были предельно простыми и технологичными, но в то же время, чтобы это не сказывалось отрицательно на эксплуатационных характеристиках машины.

Итак, у аэросаней лишь две опорные лыжи, и управляются они воздушным рулем. От трехлыжной схемы их отличает меньшее сопротивление передвижению (два следа вместо трех), а по сравнению с четырехлыжной — меньшие габариты, масса и лучшая маневренность. При скорости порядка 5—6 км/ч аэросани способны разворачиваться практически на месте.

Рама сварная, изготовлена из стальной трубы прямоугольного сечения 40×25 мм, а также обрезков труб от Ø 14 до Ø 34 мм. Кроме того, использованы уголки сечением 25Х25 мм и 30X30 мм. Спереди каркас имеет специальную конструкцию под съемный обтекатель, а в перспективе на его месте можно оборудовать закрытую кабину.

**Рис. 1. Аэросани с воздушным рулем:**
1 — руль, 2 — стойка руля, 3 — воздушный винт, 4 — моторама, 5 — картер двигателя, 6 — топливный бак, 7 — магнето, 8 — карбюратор, 9 — воздухоочиститель, 10 — цилиндр и головка двигателя, 11 — тормозной скребок, 12 — тормозная тяга, 13 — продольная балка рамы, 14 — сиденье водителя, 15 — рукоятка газа, 16 — рычаг тормоза, 17 — возвратная пружина, 18 — рулевая тяга, 19 — педаль рулевого управления, 20 — лыжа, 21 — пружинный амортизатор, 22 — крепление лыжи, 23 — рычаг топливного корректора, 24 — тумблер аварийного выключения зажигания, 25 — поперечная балка рамы, 26 — ограждение винта.

Лыжи деревянные, из сосновой доски сечением 200Х25 мм. Снизу они покрыты полиэтиленом, но лучше было бы применить фторопласт. Носки лыж изготовлены из листового дюралюминия толщиной 3,5 мм и сверху усилены распорками из листовой стали сечением 20X5 мм. Каждая лыжа установлена на двух пружинных амортизаторах, причем у задней подвески каждой лыжи в отличие от передней не круглое, а продолговатое отверстие, благодаря чему амортизаторы не заклинивает.

Воздушный руль имеет сваренную из стальной трубы Ø 20 мм и уголка 25X25 мм стойку-каркас. Сюда на одиннадцати болтах М6 крепится лист фанеры толщиной 4 мм. Поворот руля осуществляется с помощью жесткой тяги и коромысла с парой педалей.

Двигатель аэросаней, можно сказать, классический: списанный «пускач» ПД-10 с цилиндром от мотоциклетного мотора ИЖ-П-3. Правда, он предельно облегчен — полукартер, к которому крепится магнето, срезан, а само магнето имеет привод непосредственно от коленвала через самодельную муфту. Двигатель для повышения устойчивости саней установлен в перевернутом виде (цилиндром вниз) и крепится четырьмя болтами М14Х1,5 с гайками, контргайками и пружинными шайбами.

Карбюратор — мотоциклетный, марки К-36И. Патрубок, соединяющий карбюратор с всасывающим окном цилиндра, также от мотоцикла ИЖ-П-3. Поверхности, которыми патрубок соединяется с карбюратором и цилиндром, обработаны на токарном станке таким образом, что они стали параллельны друг другу. Воздухоочиститель самодельный, с капроновой набивкой и воздушной заслонкой, облегчающей запуск двигателя при особо низких температурах.

**Рис. 2. Подвеска лыжи:**
1 — заглушка, 2 — гайка, 3, 6 — бронзовые втулки, 4 — канал Для смазки, 5 — цилиндр, 7 — шток амортизатора, 8 — пружина амортизатора, 9 — болт крепления лыжи, 10 — уголок крепления лыжи, 11 — гайка и контргайка, 12 — пружинная шайба, 13 — шайбы-проставки.

При сборке двигателя пришлось учитывать, что сплав, из которого изготовлен поршень «пускача» ПД-10, имеет очень большое тепловое расширение. Поэтому цилиндр следует расточить таким образом, чтобы зазор между поршнем и гильзой при температуре воздуха +20° составлял 0,20 — 0,22 мм. Если зазор будет меньше, то при длительной работе на максимальной мощности поршень может заклинить. При увеличении зазора возможен прорыв газов между юбкой поршня и гильзой цилиндра, что неизбежно приведет к потере мощности и увеличению расхода топлива.

Бензобак изготовлен из старого огнетушителя. (Предварительно из него паяльной лампой была выжжена вся краска.) Топливо к карбюратору поступает из бака самотеком через мотоциклетный краник КР-12.

Воздушный винт я пытался рассчитать по методике, опубликованной в «М-К» № 9 за 1977 год. Однако на практике получившийся винт не развивал максимальной тяги. Пришлось изготовить новый, с внесенными «на глазок» изменениями. Теперь винт имеет Ø 1,04 м, шаг Н = 0,45 м и ширину лопасти В = 120 мм. Он легко разгоняет сани до скорости 50 км/ч при движении по снежной целине, а по утрамбованному снегу или насту — до 80 км/ч.

Винт крепится к маховику четырьмя болтами М8 с гайками, контргайками и пружинными шайбами. Маховик имеет специальный ручей для пускового шнура.

Устройства безопасности включают ограждение винта, скребковый тормоз и тумблер аварийного выключения зажигания.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АЭРОСАНЕЙ:

Габаритные размеры, мм:
— длина 2850
— ширина 1250
— высота 1200 (с винтом 1500)
Масса, кг:
— сухая 85
— снаряженная 170
Максимальная скорость, км/ч 50
Дальность хода, км не менее 40
Емкость топливного бака, л 7

В. ДУБОВЦЕВ, с. Хороши, Богородский р-н, Кировская обл.

АЭРОСАНИ ИЗ… ТРЕХ ДОСОК

Ну, может быть, и не из трех — из десятка досок, реек и брусьев, — все равно применение такого материала позволило сделать необычайно простые аэросани. Неудивительно, что их фотография, опубликованная в «Фотопанораме «М-К» (см. № 10 за 1985 г.), заинтересовала многих. Сегодня, выполняя просьбу наших читателей, автор более подробно рассказывает о своей конструкции.

Аэросани эти я сделал еще в 1975 году, когда учился в машиностроительном институте. Сначала это был вариант с передним расположением двигателя и одной рулевой лыжей сзади, однако позже для увеличения устойчивости сани были переделаны — они стали четырехлыжными, а «тянущую» винтомоторную установку заменили на «толкающую». Как показала практика, такая реконструкция обеспечила заметный выигрыш в силе тяги. Теперь при собственной массе аэросаней в 100 кг скорость при движении по уплотненному снегу достигает 65 км/ч.

Каркас саней остался неизменным. Он полностью деревянный, его основным элементом служит балка — еловая доска размером 2200X220X45 мм. Задние стойки размером 100Х40Х50 м, а также подкосы и перекладина одинакового размера — 1050X25X40 мм — изготовлены из березовых брусков. Крепление задних стоек к основной доске — шиповое, усиленное уголком из листовой стали толщиной 1 мм. Площадки крепления двигателя и передней поворотной балки усилены стальными накладками той же толщины. Места шарниров (ось рулевого колеса, поворотная балка, поворотная рулевая тяга) усилены металлическими втулками из отрезков труб подходящего диаметра.

Двигатель представляет собой хорошо известную многим самодеятельным конструкторам комбинацию из списанного тракторного пускового двигателя ПД-10М и цилиндра от мотоцикла ИЖ-56. Поршень пришлось взять также от «пускача», вследствие чего цилиндр немного расточил. Для увеличения мощности двигателя и повышения срока службы поршня в юбке последнего воспроизведен пропил, как это сделано на поршне ижевского мотоцикла — в таком случае стенки поршня как бы подпружиниваются к поверхности цилиндра. Кольца поршня ориентированы таким образом, что фиксирующие их штифты не соприкасаются с впускными и выпускными окнами цилиндра. Для этого старые штифты я выпилил надфилем и вставил новые.

**Рис. 2. Каркас с элементами системы управления:**
1 — бобышка, 2 — педаль «газа», 3 — рычаг-тормоз, 4 — основание рулевой колонки, 5 — сиденье водителя, 6 — сиденье пассажира, 7 — продольная балка, 8 — стойки бензобака, 9 — подмоторная площадка, 10 — задние стойки, 11 — перекладина, 12 — втулка шарнира, 13 — подкос, 14 — подножка пассажира. 15 — стальные усиливающие полосы толщиной 1 мм.

Управление дроссельной заслонкой осуществляется с помощью шелковой нити, соединяющей штатный трос управления со специальной педалью «газа». Запуск двигателя — пусковым шнуром длиной 2 м через маховик; сам двигатель переделан на обратное вращение, для чего кулачок прерывателя надет на ось другой стороной, что потребовало и регулировки положения катушки магнето.

**Рис. 3. Деревянная прокладка между маховиком двигателя и воздушным винтом (для безредукторной схемы).**

Воздушный винт первоначально крепился непосредственно к маховику двигателя четырьмя болтами М10 через деревянную прокладку, окованную по периметру полоской листовой стали. Практика показала, что такая фиксация винта весьма надежна. Вместе с тем безредукторная схема винтомоторной установки, несмотря на свою простоту, все же имела довольно низкий КПД, что вынудило доработать ее. В усовершенствованном варианте аэросаней силовой агрегат был оснащен цепным редуктором. Прикрепляемую непосредственно к маховику двигателя болтами М10 ведущую звездочку Z = 22 изготовили специально, а ведомую Z = 40 взяли от мотоцикла «Минск». Детали основания редуктора соединены сваркой (кстати, это единственные в конструкции аэросаней сварные элементы). Подшипники вала редуктора установлены без крышек, поскольку зимой пыли практически нет. Принимая это решение, я не ошибся: износ подшипников в процессе эксплуатации оказался ничтожно малым. Для регулировки натяжения цепи в схему редуктора нетрудно добавить подпружиненный ролик.

**Рис. 4. Редуктор с ведущей звездочкой:**
1 — ведомая звездочка Z = 40, 2 — корпус вала, 3 — болт М10, 4 — уголок, 5 — вертикальная стенка, 6 — плита основания, 7 — отверстие под крепежный болт, 8 — ведущая звездочка Z=22, 9 — подшипник № 204, 10 — вал, 11 — подшипник № 326704К.

Воздушный винт крепится к диску ведомой звездочкой четырьмя болтами М8 или М10. Для компенсации момента силы, возникающего из-за смещения вала винта на 195 мм от оси аэросаней, редуктор с двигателем устанавливается так, чтобы ось винта была смещена на 3—5° по отношению к диаметральной плоскости.

Лыжи аэросаней березовые, снизу они облицованы оцинкованным железом. Передние и задние лыжи несколько отличаются по размерам. Закреплены шарнирно с помощью зашплинтованного с обеих сторон отрезка стального прутка Ø 10 мм и двух соответствующих ему по размерам втулок.

**Рис. 5. Лыжа:**
1 — полоз с накладкой, 2 — пятка шарнира, 3 — проушина (сталь толщиной 1 мм), 4 — направляющая (уголок. 16X15 мм). На рисунке приведены размеры задней лыжи, в скобках — передней.

Брус ограждения воздушного винта крепится снизу хребтовой балки каркаса, стальная полоса ограждения прикрепляется к ребрам цилиндра двигателя со стороны карбюратора. Тормоз скребковый, он представляет собой рычаг, нижняя часть которого снабжена небольшой лопаткой. Ветровой щит вырезан из тонкой фанеры, к доске-основанию он прикреплен тремя болтами М8. Спереди на щите установлена фара, а позади него — аккумулятор. Оба элемента заимствованы от мотоцикла.

Об изготовлении воздушного винта мне бы хотелось рассказать немного подробнее. В безредукторном варианте он имел диаметр 1 м, и хорда его лопасти составляла 95 мм на радиусе R = 375 мм. При использовании редуктора появилась возможность увеличить диаметр винта до 1,5 м и соответственно хорду лопасти — до 115 мм на радиусе R = 562 мм. Оба винта были моноблочными, березовыми, тщательно пропитанными горячей олифой. Длительная эксплуатация показала, что после такой обработки и при бережном хранении в летнее время они не коробятся многие годы.

**Рис. 6. Поворотная балка передних лыж:**
1 — коромысло (доска 1460Х120Х25 мм), 2 — штырь (болт М10), 3 — тяга рулевого управления.

Для изготовления винта потребуется столярный прибор уровень и линейка длиной, соответствующей длине винта. Если таковой в наличии нет, то ее нетрудно изготовить из доски или фанеры толщиной 10—20 мм, контролируя прямолинейность с помощью натянутой лески.

**Рис. 7. Ограждение винта:**
1 — балка (доска сечением 80Х25 мм), 2 — скоба (стальная полоса сечением 20X3 мм).

Размеры заготовок, форма и углы крутки по сечениям винтов показаны на рисунке. Концы лопастей имеют трапециевидную форму, благодаря чему их можно покрыть тонкой жестью. Сначала обрабатывается центр заготовки — подготавливается небольшая ровная площадка и строго перпендикулярно ей — боковые грани. Затем заготовка устанавливается так, чтобы площадка эта была горизонтальной, после чего при помощи линейки и уровня по обеим сторонам на одинаковом расстоянии от площадки проводятся горизонтальные линии, обозначающие плоскость вращения винта.

**Рис. 9. Размеры заготовок, углы атаки и толщина лопасти винтов двух типов; А — схема обивки лопастей жестью.**

Толщина лопасти:
0,25R — 17,5 мм
0,5R — 13,7 мм
0,75R — 10,0 мм
0,9R — 7,8 мм
IR — 6,0 мм

Толщина лопасти:
0,25R — 23 мм
0,5R — 18 мм
0,75R — 13,7 мм
0,9R — 11 мм
IR — 9 мм

Затем на листе бумаги вычерчивают линии-лучи для построения углов атаки по сечениям лопастей. На этом чертеже на расстоянии, равном ширине заготовки В, от начала расхождения лучей проводится перпендикуляр, который укажет графически расстояние X, соответствующее углам атаки в разных сечениях лопасти. Эти расстояния переносятся на заготовку симметрично проведенной ранее линии. Отмеченные точки соединяются.

Рис. 10. Схема обработки заготовки воздушного винта и расчета его профиля; В — ширина лопасти, Ш — пример шаблона.

Далее производится механическая обработка поверхностей в соответствии с разметкой. Профили сечений лопастей контролируются шаблонами, вырезанными из картона. После окончательной обработки производятся завершающие операции: балансировка лопастей, шпаклевка, пропитка олифой и покраска.

В. СЧИСЛЕНОК, пос. Дмитриевка, Могилевская обл.

Рекомендуем почитать