Колесо против бездорожья

К середине 40-х годов автомобили-вездеходы благодаря применению привода на все колеса, шин большого диаметра, многоосности, повышению мощности двигателя, внедрению подвесок с увеличенными ходами и многоступенчатых трансмиссий резко улучшили свою проходимость и вплотную приблизились к гусеничным вездеходам. Однако у последних сохранялись существенные преимущества на очень тяжелом бездорожье: болоте, глубоком и мокром снеге, сыпучем песке, весенней распутице. Казалось, что здесь колесу, даже усовершенствованному, делать нечего. Сферы применения тех и других машин на разных видах бездорожья как бы поделились между собой определенно и окончательно. Но, как выяснилось, наступление колеса только начиналось.

В сентябре 1942 года в США на трехосных амфибиях «GMC DUKW-353» впервые применили шины с регулируемым внутренним давлением. Шины были специальными — большого поперечного сечения, относительно мягкие, с малым числом слоев корда; монтировались они на разъемных ободах с распорными кольцами. Это позволяло при уменьшении в несколько раз внутреннего давления воздуха деформировать их без повреждения до 30…35% высоты профиля (расплющивать), что резко — в 4…5 раз — увеличивало площадь опоры на грунт и соответственно уменьшало удельное давление. В годы войны американцы с успехом использовали этот эффект для облегчения выхода амфибий на песчаный берег, так как на обычных шинах машины чаще всего вязли в переувлажненной береговой полосе.

В нашей стране потребности народного хозяйства, а также нужды армии заставили продолжать и даже расширить работы в этой области. Мы за последние годы привыкли к тому, что СССР всегда отставал в развитии автомобилестроения, но только не в области создания автомобилей высокой проходимости (АВП). Основательно изучив и довольно быстро реализовав на практике все прогрессивное, что было достигнуто к тому времени в зарубежных колесных АВП, лидировавший в этой области Горьковский автозавод построил свои известные полноприводные двухосные вездеходы ГАЗ-63 (1943 г.), ГАЗ-69 (1947 г.), ГАЗ-62 (1952 г.) и трехосный ГАЗ-33 (1944 г.). Они не уступали зарубежным аналогам, а знаменитый ГАЗ-63, освоенный в 1948 году, даже значительно их превосходил, показав рекордные для 40-х годов результаты по проходимости.

К 1952—1953 годам весомый опыт в повышении проходимости колесных машин приобрели и московские автозаводцы, положившие в основу своей деятельности использование специальных шин увеличенных размеров с регулируемым внутренним давлением (за рубежом этим в то время практически не занимались). Работа таких машин (первым был плавающий трехосный автомобиль ЗИС-485, освоенный в 1952 году) в условиях бездорожья неожиданно показала резкое повышение их проходимости именно там, где раньше имели безраздельное преимущество только гусеничные вездеходы. В 1954 году по инициативе тогда еще заместителя министра обороны Маршала Советского Союза Г. К. Жукова на ряде автозаводов были созданы конструкторские бюро для разработки специальных колесных многоосных АВП.

Один из таких молодых коллективов — специальное конструкторское бюро (СКБ) на московском автозаводе — в июле 1954 года возглавил известный создатель многих отечественных АВП, выходец из легендарной школы горьковских автомобильных конструкторов, дважды лауреат Государственной премии (за автомобили ГАЗ-61, БА-64 и «485») Виталий Андреевич Грачев (1903—1978).

Перед СКВ, первоначально насчитывавшим всего 20 человек, была поставлена задача — в короткий срок создать принципиально новый средний многоцелевой четырехосный (8X8) армейский автомобиль сверхвысокой проходимости, он же колесный быстроходный артиллерийский тягач АТК-6 грузоподъемностью 5…6 т (впоследствии — 8…10 т). Конструкторского задела по этому труднейшему разделу автомобильной техники почти не было. Несмотря на это, один из первых отечественных четырехосных автомобилей ЗИС-Э134 (так называемый макет № 1) был построен быстро — к августу 1955 года. И хотя некоторые технические решения его действительно были пока макетными, тем не менее использование мощного по тем временам 130-сильного двигателя, экспериментальной гидромеханической коробки передач, всех ведущих мостов с самоблокирующимися дифференциалами, гидроусилителя руля, мягких шин большого профиля с низким и к тому же регулируемым давлением — все это дало в результате значительный эффект и подтвердило правильность выбранного направления. В целом по проходимости «Э134» вплотную приближался к армейскому среднему гусеничному транспортеру, а при движении по песку и торфяному болоту даже превосходил его.

В январе 1957 года был построен полноценный четырехосный автомобиль-тягач ЗИЛ-134 (общая масса — 14 т.), вобравший в себя, казалось бы, все самое лучшее, современное и прогрессивное в технике создания АВП, включая 12-цилиндровый V-образный специальный двигатель мощностью 240 л. с. Новая машина буквально очаровала всех. ЗИЛ-134 со 100-мм зенитной пушкой КС-19 на прицепе свободно преодолевал глубокую грязь в весеннюю распутицу, мокрую луговину, торфянистое болото, все виды песков, сыпучий снег глубиной до 1,5 м; мог плавать и даже проходил напролом через зимний лес с деревьями диаметром до 0,25 м. Колесо явно брало реванш у гусеницы. Однако недостаточная прочность некоторых узлов и недоведенность двигателя не позволили принять к производству эту очень интересную и памятную многим машину. Один образец ее, переданный в МВТУ имени Баумана, еще долго учил студентов, как надо проектировать АВП. Между тем рождались новые идеи, неизвестные ранее схемы и конструкции. Одной из них стал двухмоторный бортовой привод колес, без дифференциалов. При этом поворачивались в противоположные стороны на сравнительно небольшие углы (одно из преимуществ схемы) передние и задние управляемые колеса, обычно разнесенные по базе, при неподвижных и сближенных средних (схема 1-2-1); причем все колеса каждого борта были связаны единым приводом со своим двигателем независимо друг от друга.

В октябре 1958 года по этой схеме был построен плавающий четырехосный транспортер и тягач для артиллерии ЗИЛ-135Б с несущим корпусом, с которого впервые был опробован пуск ракеты тактического назначения (ранее устанавливалась на танковом шасси). Использование мягких шин сверхнизкого давления, а также стремление уменьшить массу машины при разумном ограничении ее максимальной скорости (50 км/ч) позволили вообще отказаться от упругой подвески колес. И хотя это приводило к сильным ударам и ускорениям на некоторых режимах движения (резонансное «галопирование»), на большинстве остальных машина шла ровно — буквально стелилась по дороге, даже предельно выбитой. Движение было возможно без двух любых колес. Заказчика все это устраивало, особенно отношение грузоподъемности шасси к его собственной массе, которое достигло рекордной и желательной для вездеходов величины — единицы. На следующей, уже неплавающей машине «135Е» грузоподъемностью 10 т, выпущенной в апреле 1960 года, удалось получить неплохие результаты по надежности и тяговым характеристикам. На ней устанавливались первые опытные тогда 180-сильные двигатели ЗИЛ-375. Машина могла ходить практически везде, причем особенно плавно и на высокой скорости по волнистым грунтовым и заснеженным дорогам.

Заказчик был доволен, тем более что удачно прошли и запуски ракет с наклонным стартом (впервые в стране) с шасси «135Е», компоновка которого специально соответствовала решению этой задачи на небронированной машине (смещенные вперед в «тень» стартующей ракеты кабина, бензобаки и мотоотсек при свободной и открытой назад середине рамы). Максимальная скорость 55 км/ч ракетчиков тоже вполне удовлетворяла. Однако недовольными оказались автомобилисты — сторонники классических многоосных машин с мостовой схемой привода, подвеской всех колес и управляемой передней колесной парой (схема 2-2). Созданная же в СКБ машина была сделана против всех автомобильных догм. Влияние групп с таким мнением в то время было значительным. Дело заходило в тупик, несмотря на острую потребность армии в подобных машинах. И тогда в декабре 1960 года энтузиасты СКБ во главе с начальником бюро испытаний В. Б. Лаврентьевым (впоследствии заместителем главного конструктора) предложили вернуть индивидуальную торсионную подвеску с гидроамортизаторами на крайние оворотные колеса, сохранив неподвешенной среднюю пару. Сделано это было очень быстро, и уже 4 апреля 1961 года новый вездеход ЗИЛ-135Л (ведущий конструктор — А. Н. Нарбут, ныне профессор МАДИ) вышел на испытания. Машина стала совершенно неузнаваемой. Исчезли режимы «галопирования» (8…15 км/ч и 40…45 км/ч), все как бы встало на свои места. Максимальную скорость по шоссе удалось поднять почти до 75 км/ч. Сохранилась и высокая сила тяги, что позволяло при испытаниях преодолевать подъемы на твердом грунте до 47° (на уровне лучших гусеничных транспортеров).

В течение лета и осени 1962 года по доработанным чертежам построили еще 4 шасси для проведения государственных испытаний, которые они успешно прошли, выдержав конкуренцию со стороны аналогичных четырехосных изделий: первой машины молодого коллектива Брянского автозавода БАЗ-930 (построена в июле 1961 года) и классического мостового НАМИ-058 (с дизелем), созданного на отдельных агрегатах «Урал-375». Наибольшие преимущества ЗИЛ-135Л показал в проходимости, в надежности и в удельной грузоподъемности (полностью подвешенный БАЗ-930 имел собственную массу, большую на 1160 кг), несколько уступая им в экономичности.

Встал вопрос об организации серийного производства «135Л» на Брянском автозаводе, до этого уже выпускавшем специальные АВП: ЗИЛ-485А, БТР-152В1,

ЗИЛ-135К. Тем не менее его технологическая оснащенность оставляла желать лучшего. И если там впервые в стране удалось наладить массовый выпуск сложных шариковых карданных шарниров типа «Рцеппа» (для привода управляемых колес), то автоматические гидромеханические 6-ступенчатые коробки передач, которые до этого поставляло высокооснащенное инструментальное производство ЗИЛа, БАЗ делать не мог из-за отсутствия специального оборудования. Пришлось срочно ставить на ЗИЛ-135Л механические пятиступенчатые коробки передач ЯМЗ (с измененными передаточными числами), с двухдисковыми сцеплениями и решать непростые вопросы синхронизации управления спаренными агрегатами. Все понимали, что это шаг назад от достигнутого прогресса, что машина теряет одну из главных составляющих ее сверхвысокой проходимости, подвижности, управляемости — то, что с таким трудом и изобретательностью было получено в результате многолетней творческой работы. Особенно был возмущен В. А. Грачев — ведь он столько боролся за внедрение гидромеханических передач на АВП, прекрасно представляя, какой они дают эффект. Но законы серийного производства были неумолимы. За зиму в СКБ закончили переделку одного шасси, и 4 марта 1963 года вышел первый автомобиль с механической трансмиссией — ЗИЛ-135ЛМ (ведущий конструктор — кандидат технических наук Л. П. Лысенко). Он получился тоже вполне удачным, хотя и несколько потерял в скорости и силе тяги ввиду меньшего силового диапазона КПП. Правда, эти потери удалось сбалансировать. Несколько повысилась и экономичность машины. Внедрили «135ЛМ» в серию быстро и уже в декабре 1964 года выпустили первые 10 машин.

Они имели весьма своеобразную компоновку узлов и агрегатов, смонтированных на сварной раме из титанистой стали постоянной ширины — 1300 мм. В четырехместной кабине, полностью выполненной из стеклопластика, размещался экипаж и обслуживающий персонал. За кабиной и примыкающими к ней бензобаками, также первоначально выполненными из стеклопластика, располагался мотоотсек, где были установлены параллельно два карбюраторных V-образных 8-цилиндропых двигателя ЗИЛ-375Я мощностью 180 л. с. каждый. По бортам мотоотсека размещались два радиатора системы охлаждения, вентиляторы которых имели привод каждый от своего двигателя. Последние приводили во вращение и два мощных танковых электрогенератора. На двигателях впервые была применена электронная экранированная система зажигания. Все системы допускали раздельную работу силовых агрегатов; при отказе одного из них машина не теряла подвижности и могла уверенно дойти др базы, не сильно проигрывая в скорости и проходимости. Не было ни одного случая возврата ее на буксире, даже в Афганистане. В блоке с двигателями были смонтированы два двухдисковых сцепления с гидроприводом управления от одной педали. Обе пятиступенчатые коробки передач также имели оригинальный дистанционный привод управления от кулисы, установленной в кабине. Привод управления одной из коробок передач в случае отказа ее двигателя мог отключаться.

Блокированный продольный привод колес каждого борта от своего силового агрегата состоял из одноступенчатой трехвальной раздаточной коробки с возможностью отбора мощности для привода дополнительных агрегатов (генераторов, лебедки, водометов); 4-бортовых конических редукторов, связанных между собой в одну линию тремя карданными валами, и 4-нецентральных (с целью увеличения клиренса) колесных цилиндрических редукторов, на опорных осях которых сидели подшипники и ступицы всех ведущих колес. Колесные редукторы средних неуправляемых колес жестко соединялись с рамой литыми кронштейнами из магниевого сплава, и их ведущие валы не имели карданных шарниров. Редукторы управляемых колес имели независимые торсионные подвески на двух поперечных рычагах, снабженные мощными танковыми гидроамортизаторами (полный ход колес — 172 мм, больший был не нужен), и приводились во вращение качающимися полуосями с синхронными шариковыми карданными шарнирами типа «Рцеппа» (впоследствии преобразованными в шарниры типа «Бирфильда»). Очень мягкие тонкостенные шины большого сечения И-159 размером 16.00-20 с регулируемым внутренним давлением воздуха от 0,5 до 2,5 кГс/см², смонтированные на разъемных ободах, имели развитые грунтозацепы типа «расчлененная елка», хорошо самоочищались, допускали двойную перегрузку и работу без повреждений при упругих деформациях, составляющих до половины высоты профиля.

Поворот передних и задних колес (во взаимно противоположных направлениях) был жестко кинематически связан между собой системой продольных и поперечных рулевых тяг. Обратимый гидроусилитель руля включал в себя два силовых гидро-цилиндра, питаемых через общий управляющий золотник от двух гидронасосов с раздельным приводом от каждого двигателя. Отказ одного из них не приводил к увеличению усилий на рулевом колесе (уменьшалась только вдвое угловая скорость поворота колес). Следует еще учесть, что при повороте «135ЛМ» на мягком грунте возникало всего две колеи, в то время как у других четырехосных машин с традиционно управляемой передней парой колес — три.

Ступицы колес имели наружные герметичные тормозные барабаны, хорошо охлаждаемые встречным воздухом, в результате чего тормоза в самых тяжелых условиях бездорожья сохраняли высокую эффективность.

Привод тормозов — гидравлический, двухконтурный, с двумя пневмоусилителями. Ручные тормоза — барабанного типа, установлены на трансмиссии каждого борта.

Впервые в практике отечественного автомобилестроения на «135ЛМ» широко применялись кузовные и силовые панели из стеклопластика, более прочного, упругого и огнестойкого по сравнению с листовым металлом. Кроме кабины и бензобаков, из него были сделаны все наружные детали мотоотсека, его капоты, крылья колес, подножки, передний бампер (первоначально), аккумуляторный ящик, разъемные диски колес (на некоторых сериях). Из стеклопластика была даже изготовлена экспериментальная рама сотовой конструкции.

Следует отметить, что принятие в конце 50-х годов поистине революционного, смелого решения об активном внедрении на АВП несущих конструкций из стеклопластика по разработкам инженера МВТУ имени Баумана В. С. Цыбина (ныне доктора технических наук) — тоже одна из огромных заслуг В. А. Грачева и приоритет нашей страны.

Первые серийные шасси БАЗ-135ЛМ были отправлены на завод «Баррикады» под монтаж пусковых и транспортных ракетных установок 9П113 и 9Т29 (в едином комплексе) для новых тогда изделий «Луна» и «Луна-М». Эти ракетные системы тактического назначения, резко поднявшие качественный уровень артиллерийского вооружения, нашли широкое применение в Советской Армии, в армиях наших союзников, а также в Египте, Ираке, Ливии, Сирии, Афганистане. Тогда они являлись самым мощным оружием пехотной дивизии. Впоследствии на шасси «135ЛМ» была создана 16-зарядная установка залпового огня «Ураган». Инженерные войска использовали это шасси для самоходного плавающего понтона «Волна». Во всех случаях машина работала надежно и эффективно. Замечаний по ней было мало. Высоко оценивали это оригинальное изделие и зарубежные специалисты.

Делались попытки использования уникальных возможностей автомобиля «135ЛМ» в народном хозяйстве. В 1964— 1965 годах СКБ ЗИЛ проводило испытания модифицированных образцов своих автомобилей ЗИЛ-135Л в варианте трубовоза и ЗИЛ-135ЛМ с бортовой платформой на строительстве газопроводов в песках Средней Азии, а также зимой на севере Тюменской области.

Положительные результаты применения шасси «135ЛМ» в народном хозяйстве дали основание Брянскому автозаводу выпустить в 1966 году промышленную партию «гражданских» машин БАЗ-135Л4 грузоподъемностью 9 т. Однако условий для правильного использования БАЗ-135Л4 создано не было, все машины быстро вышли из строя и больше не выпускались.

Одновременно завод хотел радикально усовершенствовать шасси «135ЛМ». Но что интересно, вроде бы вполне прогрессивные и технически обоснованные изменения в конструкции, которые пытался ввести БАЗ, на удивление, обычно не давали ожидаемых результатов, а иногда и ухудшали свойства машины. Она их просто не принимала, как заколдованная. Так, введение в 1965 году независимой подвески средних пар колес на опытном БАЗ-135Л2 хотя несколько и повысило плавность хода, но увеличило массу шасси на тонну и снизило боковую жесткость машины при приложении нецентральной нагрузки, реальной в эксплуатации. Вдобавок перестала «держать» рама.

Установка в 1966 году на опытном шасси БАЗ-135М1 одного дизельного силового агрегата ЯМЗ-238Н уменьшила расход топлива, но так же заметно (более чем на полтонны) увеличила массу, потребовала ввести достаточно тяжелый и громоздкий межбортовой блокируемый дифференциал и в определенном плане снизила надежность работы в случае отказа единственного двигателя.

Двухступенчатая раздаточная коробка на БАЗ-135Л1 и БАЗ-135Л2 позволяла расширить рамки между максимальной силой тяги и максимальной скоростью, увеличив и тот и другой параметры. Но большие габариты последней и ухудшение кинематики ведущих карданных валов заставили самих создателей отказаться от нее.

Интересен был построенный в 1968 году на базе «135ЛМ» автомобиль БАЗ-Э135Г с газотурбинной вертолетной установкой ГТД-350Т и гидромеханической коробкой передач НАМИ-090 (ведущий конструктор С. П. Лагерева); но и он при возросшей массе давал большой расход топлива и требовал длительной доводки.

В результате за более чем 25-летний период производства шасси «135ЛМ» подвергалось лишь мелким усовершенствованиям: ввели телескопические гидроамортизаторы, поршневые пневмоусилители тормозов (вместо диафрагменных), усилители привода сцеплений, новый щиток приборов, более совершенный отопитель кабины. Большего и не требовалось. Машина все эти годы уверенно сохраняла свои уникальные качества сверхвысокой проходимости и достаточную конкурентоспособность среди других колесных АВП благодаря идеальной схеме, простоте конструкции и высокой надежности. За это время замены ей не было и нет до сих пор. И здесь мудрый «дед» Грачев еще 30 лет назад попал, как всегда, точно в «яблочко».

АВТОМОБИЛЬ-ВЕЗДЕХОД ЗИЛ-135Л

Народнохозяйственный вариант автомобиля ЗИЛ-135Л имел большое количество наружных конструктивных деталей — кронштейнов, инструментальных ящиков, канистр для масла, огнетушителей, ручек замков, а также головок болтов и заклепок. На изделиях из стеклопластика имелись высокие ребра жесткости. Все стекла кабины — плоские, их широкие резиновые уплотнения — черного цвета. Передние фары (на данном варианте — сдвоенные) имели диаметр 135 мм (на серийном варианте с одинарными фарами — 170 мм). Сзади, на поперечных рамах,— два стандартных красных фонаря.

Рулевое колесо диаметром 480 мм — трехспицевое, черного цвета. Сиденье водителя — отдельное, у членов экипажа — одно 3-местное. Обивка сидений — серого цвета. Все приборы на щитке имели круглые циферблаты. Из них по два имели посадочный диаметр 85 и 75 мм, четыре прибора — по 60 мм.

Окраска всей машины — в цвет «армейское хаки». Встречалась (в выставочном исполнении) и двухцветная окраска — бело-вишневая, для чего удачно использовались разделительные наружные элементы кабины.

На машине были очень выразительные шины: они имели значительный диаметр (1390 мм) и ширину (457 мм), с относительно большим продавливанием — деформация профиля 63 мм. Грунтозацепы без центральной беговой дорожки переходили на боковины (по радиусу) до середины профиля; они всегда устанавливались внизу острием «елки» назад. Цвет шин — черный (из-за большого содержания в них натурального каучука). При движении все колеса каждого борта сохраняли синхронное, заранее одинаково ориентированное положение трубок подвода воздуха к шинам.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ АВТОМОБИЛЯ «135ЛМ»

Масса шасси в снаряженном состоянии, кг 10500
Полная масса с нагрузкой, кг . 20 000
Максимальная скорость движения, км/ч:
по шоссе 69
по местности 25…35
Минимальный радиус поворота, м 12,5
Дорожный просвет, мм — 589
Емкость топливных баков, л — 520
Расход топлива на 100 км при движении по шоссе, л:
без нагрузки 88
с грузом 100… 120
Преодолеваемые препятствия: предельный подъем по твердому грунту, град 29
ширина рва (окопа), м — до 2,5
глубина брода, м 1,3
высота стенки, м 0,9
глубина снега, м до 1
глубина болота, м — до 0,85
грязь в период распутицы — без ограничений

Е. ПРОЧКО