«ТРИУМФ»: КОМФОРТ ПЛЮС СКОРОСТЬ

«Им не страшны преграды!» — под таким девизом наш журнал несколько лет назад начал публиковать описания конструкций самодельной вездеходной микротехники, сразу привлекшей внимание, а затем и симпатии читателей.

За это время в наших постоянных разделах «Общественное КБ «М-К», «Твори, выдумывай, пробуй!», «Конкурс идей» и других мы рассказали о многих необычных и оригинальных машинах: всевозможных снегоходах и амфибиях, многоколесных и гусеничных микроавтомобилях, мотонартах, спортивно-кроссовых автомобилях «багги», аэросанях.

В этой статье мы знакомим подписчиков Моделиста-конструктора с еще одной интересной разработкой — аэросанями «Триумф».

Сани, о которых пойдет речь, — вторая модель нашей совместной постройки. Первая была сделана годом раньше и явилась как бы пробой сил и возможностей. Тот «аппарат» получился прочный, но тяжелый — из-за кузова, для каркаса которого мы не нашли ничего лучше обычных стальных труб Ø 25 мм. По той же причине и скорость, особенно по целине, удавалось развить намного меньшую, чем хотелось бы.

Известно, что если грузоподъемность аэросаней задана заранее, то борьба за скорость может идти по трем направлениям: повышение эффективности силовой установки, снижение собственной массы и уменьшение силы сопротивления движению. (Последняя складывается из сопротивления скольжению и аэродинамического сопротивления.) Поэтому при проектировании и изготовлении второй модели аэросаней мы старались максимально выполнить два основных условия: сделать машину с минимальной собственной массой и добиться наименьшего сопротивления движению. Все это в расчете на двигатель мощностью 25—28 л. с.

В результате получились двухместные сани, выполненные по трехлыжной схеме с передней рулевой лыжей.

Общая компоновка машины — расположение сидений, силового агрегата, лыж и других элементов, определяющих центровку, — выполнена с таким расчетом, чтобы обеспечить по возможности равномерное распределение нагрузки на лыжи, снизить центр тяжести и приблизить к земле линию силы тяги винта. Чтобы предотвратить опрокидывание машины, колея задних лыж выбрана большой — 1800 мм. Цельнометаллический, несущий, однодверный кузов склепан из листового дюралюминия. Его основой служит сужающаяся по высоте в направлении передка балка. Ее верхняя часть служит полом, переходящим в спинку заднего сиденья, нижняя образует днище. Силовой набор содержит 8 шпангоутов и 11 стрингеров. От шпангоута № 5 стрингеры сдвоены симметрично оси кузова. Для облегчения в них проделаны отверстия, кромки которых для повышения жесткости отбортованы под углом 45°. Четыре отверстия Ø 110 мм в полу кузова пришлось пробить, чтобы подводить клепальный инструмент (поддержки) для крепежных работ в труднодоступных местах.

Несущая часть изготовлена из листового дюралюминия марки Д16Т толщиной 1 мм. Для соединений элементов использовался гнутый угловой профиль 16X16X1,5 мм из материала АМГ6.

Поскольку передняя и задняя законцовки кузова представляют собой поверхности двойной кривизны, их собирали на заклепках из заранее выкроенных элементов. Каждому предварительно придавалась куполообразная форма. Крыша также сделана выпуклой, но цельной: кривизна ее поверхности невелика. На боковую обшивку пошел дюралюминий толщиной 0,5 мм. Для повышения жесткости боковины подкреплены ребрами. «Скелет» обшит снаружи дюралюминием толщиной 1 мм, а изнутри — 0,5 мм. Так же составлены шпангоуты и стрингеры.

Следует заметить, что сиденья как таковые отсутствуют. Их заменяют ниши в полу, куда укладываются подушки сидений из поролона, обтянутые кожзаменителем. У переднего спинка закреплена на кронштейнах, позволяющих ей откидываться вперед для удобства посадки пассажира. Спинки тоже поролоновые, с обтяжкой из кожзаменителя.

В местах повышенной жесткости кузова приклепаны накладки, к которым привернуты кронштейны крепления труб подвески. Горизонтальная поверхность моторного отсека также усилена 3-миллиметровой накладкой из Д16Т.

Остекление из органического стекла толщиной 3 мм.

Кузов окрашен двумя слоями эмали МЛ-197, нанесенной на слой грунта ГФ-020. Цвет комбинированный: низ оранжевый, верх голубой. Вес кузова с остеклением 35 кг.

Винтомоторная установка включает двигатель, редуктор и винт изменяемого шага. Применяя редуктор, мы руководствовались тем, что он позволяет более выгодно использовать мощность двигателя, смещая частоту вращения винта в область до 2 тыс. об/мин (макс.). В результате более высокий КПД, чем у меньшего винта, работающего на больших оборотах. Возможность же изменения углов установки лопастей в процессе движения привлекала нас тем, что позволяла изменять тяговое усилие вплоть до реверса и осуществлять аэродинамическое торможение.

Конструкция редуктора и механизма изменения шага приведена на рисунке 6. Проектировались они под имеющийся двигатель «Цундапп» (25 л. с.). Поэтому позднее, при использовании мотора М-63 «Урал» (28 л. с.), для монтажа редуктора пришлось изготовить переходный фланец. С применением двигателя М-63 общий вес силового агрегата снизился на 10 кг и составил 65 кг.

Редуктор состоит из корпуса и удлинителя. В корпусе смонтирована зубчатая передача, а удлинитель служит опорой вала винта. Корпус сварной, стальной. Он образован фланцем и приваренной к нему обечайкой из листовой стали толщиной 2 мм. Внутри вварены гнезда для подшипников, имеющие ребра жесткости. Корпус также оребрен. После сварки он был подвергнут для снятия внутренних напряжений термообработке. Удлинитель изготовлен по такой же технологии. Применяемые шестерни цилиндрические, прямозубые; числа зубьев Z1 = 32, Z2 = 60, модуль 1,75, ширина венца b = 25. Шестерни подобраны готовые, доработки сведены до минимума. Они посажены на валы на призматических шпонках. Валы изготовлены из стали 30ХГСА. Для облегчения они сделаны полыми, термообработаны до твердости 42… 45 ед., вращаются в радиально-упорных шарикоподшипниках, натяг в которых регулируется подбором толщины компенсаторов. Крутящий момент от двигателя передается на первичный вал через упругую резиновую муфту. В редуктор заливается 100 мл трансмиссионного масла.

В основу механизма изменения шага положен принцип, широко применяемый в авиации. Разница лишь в приводе: авиационный обычно гидравлический, у нас — механический. Механизм смонтирован во втулке винта и работает следующим образом.

Каждая лопасть в комлевой части имеет хвостовик, состоящий из фланца и резьбовой части (М20Х1,5). Хвостовик вворачивается в вал втулки, также имеющий фланец. После установки лопасти фланцы стягиваются хомутом. Таким образом, лопасть оказывается жестко связанной с валом втулки, и ее угловое положение будет соответствовать угловому положению вала. Последний приводится во вращение поводком, с которым соединяется через торцевую шпонку. Поводок получает вращение от вилки; она вместе со штоком может двигаться поступательно относительно оси вала винта. Шток через систему рычагов и тяг связан с ручкой управления шагом, расположенной справа от водителя. Она имеет 10 фиксированных положений, позволяющих изменять тяговое усилие в зависимости от дорожных условий. Двигая «от себя», мы заставляем вилку перемещаться влево (по рисунку); при крайнем ее положении лопасти повернутся на большой шаг. Беря ручку «на себя», мы переводим лопасти на малый шаг и далее до реверса; среднее ее положение соответствует нулевой тяге. Номинальный ход штока равен 30 мм, ему соответствует поворот лопасти на 60°. Все детали механизма изготовлены из стали 30ХГСА. Центробежная сила от лопасти воспринимается упорным подшипником.

Назначение центробежных грузов заключается в следующем. При вращении винта на грузы действует центробежная сила, создающая момент, поворачивающий лопасти в сторону увеличения шага. Этот эффект создает натяг в цепи управления и уменьшает усилие на ручке. В качестве грузов использованы стальные шары Ø 25 мм.

На рисунке изображена лопасть, ее геометрия и основные размеры. Порядок изготовления каждой из них таков. Из миллиметровой фанеры вырезаются 20 полос размером 135X600 мм. Заготовки склеиваются в пакет эпоксидной смолой в специальном приспособлении, которое обеспечивает пакету заданную крутку (25°) и создает необходимое сжатие. После этого лопасть обрабатывается по контуру и выпуклой стороне профиля; плоская сторона получается готовой уже после склейки. Правильность профиля контролируется шаблонами. Затем лопасть шлифуется, шпаклюется и окрашивается. Геометрия лопастей, их размеры и вес должны быть строго одинаковыми. Их параметры выбраны на основании анализа существующих конструкций и изучения литературы.

Скоростные показатели аэросаней во многом определяет ходовая часть, и прежде всего лыжи. Они должны быть не только прочными и жесткими, но и легкими, иметь хорошее скольжение, быть технологичными в изготовлении.

Наши лыжи вполне удовлетворяют первым четырем требованиям, хотя несколько менее технологичны, чем хотелось бы: одних заклепок уходит на каждую около 700 штук. Конструкция каждой лыжи несущая, имеет форму замкнутого короба трапециевидного сечения и образована снизу подошвой, а сверху и с боков гнутой коробчатой обшивкой. Внутри по всей длине проходят две продольные перегородки. Все детали за исключением подошвы и направляющих подрезов сделаны из листового дюралюминия марки Д16Т.

Последовательность сборки. Сначала продольные перегородки склепываются с уголками и усиливающими накладками. Последние изготовлены из листа Д16Т толщиной 3 мм, имеют длину 450 мм и расположены в средней части лыжи (в перегородках и накладках для облегчения сделаны отверстия диаметром от 25 до 50 мм). Затем между перегородками вклепываются шпангоуты (6 шт.). Полученный каркас накладывается на подошву и приклепывается к ней совместно с направляющими подрезами. Материал подошвы — нержавеющая сталь толщиной 0,5 мм. (Листовой полиэтилен как материал для поверхностей скольжения был нами опробован на первых аэросанях, он быстро изнашивался, особенно при езде по обледенелым дорогам.) Сборка лыжи завершается приклепыванием верхней обшивки по четырем основным швам: двум нижним с подошвой и двум верхним с уголками продольных перегородок. Для клепки верхних швов в коробчатой обшивке проделали ряд отверстий Ø 85 мм, через них подводили поддержку. После клепки верх лыжи для герметизации оклеили дерматином. Вес передней лыжи составил 5,5 кг, задних, более длинных, — по 6,5 кг.

Обе задние лыжи подвешены на продольно-качающихся рычагах к ферме, образованной тремя трубами, прикрепленными к кузову в трех точках. В рычаги запрессованы текстолитовые втулки, на которых они вращаются относительно пальца. Амортизатор от мотоцикла «Ява» одним концом крепится к рычагу, другим — к ферме. Силовая ферма и рычаги изготовлены из хромансилевых труб. Для рычагов использовались трубы эллиптического сечения с большей осью эллипса 45 мм.

Устройство передней подвески и рулевого управления. Аналогично задней, передняя лыжа подвешена на продольно-качающемся рычаге сварной конструкции. С рычагом посредством тяг связана система из семи пружин растяжения, взятых от задних тормозов автомобиля «Жигули». Ход подвески 100 мм. Для его ограничения служит резиновый буфер.

Рычаг подвески качается на траверсе, которая вместе с валом может поворачиваться от рулевого привода. Последний состоит из рулевого колеса (автомобильного типа), рулевого вала и тросовой системы. Трос проведен следующим образом: в барабане, посаженном на рулевой вал, просверлено диаметральное сквозное отверстие Ø 3 мм. Сквозь него пропущен трос с таким расчетом, чтобы получились две одинаковые по длине ветви. Трос закреплен на барабане фиксатором (на рисунке не показан). Каждая ветвь делает вокруг барабана два оборота в противоположные стороны, пропускается через блоки и заделывается на рычаге. Степень нажатия троса регулируется специальным устройством. Кронштейн крепится к приборному щитку. Рулевое колесо совершает полтора оборота, что соответствует повороту лыжи на 60°.

Из дополнительного оборудования можно отметить следующее. Подвесные бензобаки, расположенные по бокам аэросаней, спаяны из оцинкованного железа, имеют внутренние перегородки. Обтекатели из пенопласта. Баки сообщаются между собой бензостойким резиновым шлангом, заливная горловина находится в левом из них.

На приборном щитке смонтированы: указатель скорости, тахометр, тумблер и сигнальная лампочка включения зажигания.

Указатель скорости — авиационного типа, тахометр самодельный, электронный. Электрооборудование включает батарейную систему зажигания и осветительные приборы (фара, габаритные огни). Двигатель запускается только от винта.

Аэросани были изготовлены за 10 месяцев, включая проектирование. Испытывались они по снегу различной твердости и под разной нагрузкой. Даже полностью загруженные сани очень легко идут по укатанному снегу при температуре воздуха и —5°, и —15°. Скорость при этом может превышать 100 км/ч. По снежной целине скорость достигала 30 км/ч (при движении без пассажира). Она определялась по спидометру автомобиля, едущего параллельно по шоссе. Движение по целине, пожалуй, один из самых тяжелых режимов для аэросаней: двигателю приходится работать почти на пределе, поэтому запас по мощности в 10—12 л. с. просто необходим. В связи с этим в настоящее время мы спроектировали и начали изготавливать звездообразный двухтактный двигатель, предназначенный специально для аэросаней. О нем разговор, возможно, еще впереди, после испытаний.

О. ЯКОВЛЕВ и В. БОКОВ, конструкторы-любители, г. Саратов