ПЛАВАЮЧИЙ АВТОМОБІЛЬ з двигуном від мопеда вдалося побудувати А. Назарову з Ярославля. Я хочу ознайомити читачів “М-К” із зібраним мною амфібією. Я сконструював її, щоб на практиці вирішити цілий ряд виникаючих при проектуванні проблем і протиріч. Їх було досить багато, проте основні варто назвати.
1. Чи можливо створити автомобіль із двигуном класу 50 см3? Яка при цьому буде його швидкість і вантажопідйомність?
Виявилося – можна! При масі 80 кг він легко везе дорослу людину із швидкістю 30—35 км/год (по асфальту), за умови, що автомобіль має пружну підвіску коліс. Варіантом із жорсткою підвіскою набагато важче керувати – машина стрибає і не слухається керма, що проявляється вже на швидкості понад 20 км/год. Ну а на швидкості трохи вище велосипедної (16…18 км/год) вона легко везе двох дорослих і подолає будь-які підйоми на автодорогах. З одним водієм вона з місця в’їжджає на естакаду з кутом підйому 15°.
2. Чи варто форсувати двигун?
Виявилося – не варто. При форсуванні мотора зріст потужності йде за рахунок підвищення обертів. Крутний момент при цьому не зростає. Характеристика двигуна стає крутопадаючою. Все це ускладнює трогання з місця і вимагає застосування багатоступінчастої коробки передач. Цікаво, що двигуни Ш-51 і Д-6, працюючи із однією й тією ж коробкою передач, вели себе однаково, незважаючи на різні потужності.
3. Якими можуть бути мінімальні розміри у одномісної амфібії? Яка при цьому можлива швидкість?
Можу повідомити, що свою машину складав у звичайній квартирі, розташованій на десятому поверсі. Тому її розміри обмежувались габаритами вантажного ліфта і ящика, який слугував гаражем для амфібії – 2000X2000X700 мм. Так, висота борту складає 300 мм; це дозволяє амфібії вільно триматися на плаву із двома дорослими людьми, поглиблюючись при цьому в воду на глибину трохи вище половини борта. А з одним водієм осадка всього лише 120 мм. На плаву машина досить стійка – можна закидаувати спінінг, сісти на капот, бік або корму без ризику перевернутися. Тут відігравло свою роль низьке розташування двигуна і ходової частини, які стали свого роду балластом. Полагаю, що мінімально можливі розміри для одномісного варіанта можуть бути доведені до 2000Х800Х Х400 мм.
Швидкість руху по воді при таких розмірах, неубираючись “шасі” і обводах типу “ящик” за законами гідродинаміки не може бути вище 3 км/год. У цьому я переконався, отримавши швидкість із стаціонарним водометом – 1 км/год (вплинуло низький ККД трансмісії і самого водомета); а швидкість на веслах і із підвісним двигуном “Супутник” (2,5 км/год) виявилася однаковою. Тому довелося відмовитися і від водомета, і від підвісного мотора на користь весел. Далі встановив на колеса грунтозацепи із алюмінієвих швелерів – вдалося досягти швидкості в… 0,5 км/год. Керувати при цьому було зручно за рахунок крена – для спінінгування мене це повністю влаштовувало.
Хочу попередити всіх, хто збирається будувати амфібію: якщо машина не розрахована на глісування, то швидкість її на воді залежить лише від габаритів корпусу – чим він довший і вищий, тим швидкість вище, чим він ширший і коротший, тим швидкість менше. Економічна потужність, необхідна для руху таких машин по воді, зазвичай становить 1/3 … 1/5 потужності, необхідної для руху по суші. Звідси простий висновок – збирати амфібію за традиційними автомобільними канонами, але забезпечувати герметичність корпуса і передбачати водний привід. Область використання таких транспортних засобів, головним чином, сухопутна. На воді вони бувають мало і проходять невеликі відстані. Ця техніка в основному потрібна рибалкам і іноді туристам. Якщо ви хочете мати швидкісну по воді і суші амфібію, то будуйте катер і ставте його на колеса – іншого виходу немає.
4. Ну а якою може бути прохідність і витрата пального?
Відзначу, що витрата пального через зниження швидкості і збільшення маси зросла вдвічі (порівняно з “мопедною”) і досягла 4 л/100 км. Треба враховувати, що більшість саморобок, складених на базі мотоциклетних двигунів, не є чемпіонами економічності і витрачають на кожну сотню кілометрів до 10 л суміші! А якщо врахувати, що двигун, працюючи з перевантаженням, через 15 000 км вже втрачає потужність, то мрія кожного саморобщика про щоденні поїздки на такій машині, наприклад, на роботу, виглядає явною утопією. Міським транспортом добиратися і швидше і дешевше.
Щодо прохідності амфібії, вона майже така ж, як у мопеда. Однак останній виявляється кращим на піску. Виявилося, що невеликі шини літака з круглим біговим шляхом – це далеко не найкращий тип руху: вони “ріжуть” колію в розгінній ґрунті, проковзуються, і, в результаті, автомобіль в “сідає” на днище. При цьому навіть грунтові шини не допомогли. В принципі виглядає так, що прохідність саморобних “водно-земельних” транспортних засобів повинна бути такою самою, як у звичайних автомобілів; схема з однією задньою ведучою віссю та кліренсом, рівним радіусу колеса, дуже підходить для них. Справа в тому, що навіть армійські плаваючі автомобілі іноді не можуть вилізти на берег без лебідки.
5. Яке додаткове обладнання потрібне для амфібії?
Мій невеликий досвід показав, що перше, що потрібно – це засоби для зливання води. Без них машина швидко перетворюється на своєрідну підводну лодку. Вода може потрапити в корпус через розшарювані шви, ущільнювачі та інші з’єднання, під час дощу, невдачного спуску в воду, при зустрічі з хорошою хвилею. Потрібно передбачити, щоб вода, яка потрапила в корпус, стікала в певне місце, обумовлене диферентом і креном, не задержуючись перекладинами та перегородками. Таким чином її буде легше видалити. Найпростіше це зробити будь-яким черпаком або лопатою, але можна передбачити ручний або електричний насос чи ежектор (якщо використовується водомет).
Друге, що абсолютно необхідно – лебідка будь-якої конструкції. В цьому я переконався після першого “запливу”, витягуючи машину з пруду. При її масі всього 80 кг мені вдалося впоратися з цим завданням з великим трудом. Найпростіша (але і найне зручніша) – колесна лебідка. За нею за простотою та доступністю слідує ручна таль: за її допомогою можна витягти автомобіль з будь-якого місця. І найважче робити лебідку з приводом від трансмісії. Однак у моєму випадку останній варіант виявився найпростішим. Для перевірки роботи лебідки я закинув якір на балку воріт і, перевіривши, чи твердо він зачепився, ввімкнув зчеплення – через кілька секунд виявився в повітрі разом з машиною. Саме завдяки лебідці моя амфібія може вилазити на самий недосяжний і не зручний берег. Для неї навіть не є перешкодою обрив висотою 2 м, який не має бризкіт і навіть міли під його ногами.
Наступне, що теж немаловажливо, – забезпечення непотопляемості або спрощення рятувальних робіт після затоплення. Усі плаваючі автомобілі, навіть армійські, заповнені водою, йдуть на дно. Справа в тому, що розмістити блоки плавучості в корпусі просто неможливо: вони заповнять весь його внутрішній об’єм. Залишається тільки одне – обладнати водія та пасажирів спасальними жилетами, забезпечивши їм можливість швидко покинути автомобіль, а також передбачити буї: вспливаючи, вони піднімуть за собою троси, за які можна витягнути “утопленця”.
Корисно також передбачити причальний брус в конструкції кузова, який захищатиме його з усіх боків від пошкоджень, вм’ятин і подряпин під час швартовки до інших плавзасобів. З цією ж метою корисно подумати і про розташування фар, підфарників і задніх габаритних вогнів, оскільки причалки та мости під час стояння на плаву під час хвилювань можуть стати причиною вибитої фари або вирваних “з коренем” габаритних вогнів.
Моя амфібія будувалася як своєрідна модель, або, що правильніше, лабораторія на колесах, тому в ній багато спрощень. Зокрема, я не сподівався отримати велику швидкість, тому відмовився від підвіски передньої та задньої вісей. Кузов машини несучий, він зібраний за технологією “човнової”. Відмінність лише в тому, що в нього два кільватих бруса, а шпангоути розташовані нахилом – так виявилося простіше закріпити колісні ніші. Шпангоути № 1 та № 2 збігаються трикутником і мають одну спільну бімс, яка виконує роль приладової панелі. Шпангоути № 0 та № 5 зашиті: вони служать транцями. Задній транець посилено і має насадку для закріплення підвісного човнового мотора. Кузов обшитий пресованою карткою (оргалітом), ніші коліс виконані з дахового заліза. Збірка велася без стапеля, всі деталі корпусу з’єднувалися гвоздями та нітрошпаклівкою, використаною як клей. Готовий кузов шпаклювався та фарбувався олійною фарбою.
Передній та задні мости практично такі ж, як у спортивного карту, але вони не мають гальм. Справа в тому, що гальмівні колодки від води набрякають і швидко стираються. Обидва мости прикріплені ззовні до кільватих балок корпусу болтами. Система керування також “картовська”; трапеція розташована ззовні корпусу, у неї дві тяги, з’єднані з шарніром на рульовому валу. Герметизований рульовий вал подібний до шверта на паруснику: до днища прикріплена труба з фланцем та опорою, яка виконує роль “колодязя”, а в ній обертається рульовий вал. Верхня його частина разом із рульовим кермом зроблена знімною, щоб не заважала під час роботи веслами, і кріпиться хомутом-затиском від велосипеда “Кама”.
1 — передній транец, 2 — лонжерони, 3 — шпангоут № 1,4 — шарнір вітрового скла, 5 — рамка вітрового скла, 6 — приладова дошка, 7 — шпангоут № 2, 8 — реле поворотів, 9 — знімна частина рульової колонки, 10 — котушка запалювання, 11 — сидіння, 12 — паливний бак, 13 — шарнірна рама тента, 14 — запірка рами тента, 15 — педальний вузол, 16 — ніша переднього колеса, 17 — передня вісь, 18 — колодязь рульового вала, 19 — загальне натягове пристрій педальних тросів, 20 — рукоятка перемикання передач, 21 — глушник, 22 — двигун Ш-58, 23 — щуп-маслоуказатель, 24 — рухома плита кріплення двигуна, 25 — пристрій натягу ланцюга, 26 — плита кріплення трансмісійного вала, 27 — фланець кріплення вихлопної труби, 28 — задній міст, 29 — ніша заднього колеса, 30 — кільватая балка, 31 — шпангоут № 4, 32 — задній транець, 33 — педаль газу, 34 — педаль гальма, 35 — педаль зчеплення, 36 — захист тросів управління, 37 — фланець колодязя рульового вала, 38 — вимикач стоп-сигнала, 39 — передача з трансмісійного вала на ведучий міст, 40 — ланцюгова передача з двигуна на трансмісійний вал, 41 — гальмівний барабан, 42 — тримач та тяга щита гальмівних колодок, 43 — котушка лебідки, 44 — трансмісійний вал, 45 — корпус підшипника, 46 — кути кріплення сидіння до кільватої балки, 47 — рукоятка перемикання передач.
Задній міст не має диференціалу, обидва колеса ведучі, що підвищує прохідність і майже не впливає на керованість – автомобіль, подібно до карту, обертається буквально на місці. Крутний момент на міст передається ланцюгом; для забезпечення його натяжки міст може зміщуватися до корми. Вісь моста обертається в двох підшипниках, корпуси яких кріпляться болтами до кільватих балок.
1 — шпонковий палець, 2 — зірочка (передача від трансмісійного вала до ведучого), 3 — підшипники з двостороннім сальниковим ущільненням (від водяної помпи “Москвич-412”), 4 — корпус підшипникового вузла, 5 — стінка колісної ніші, 6 — ліва опора трансмісійного вала — кріпиться до кільватої балки, 7 — ведуча зірочка (передача від двигуна до трансмісійного вала), 8 — корпус трансмісійного вала, 9 — штифт-фіксатор шпонкового пальця, 10 — стопорне кільце, 11 — тяга щита гальмівних колодок, 12 — щит гальмівних колодок, 13 — гальмівні колодки, 14 — гальмівний барабан, 15 — подовжувач трансмісійного вала, 16 — барабан лебідки самовитягування, 17 — штифт-фіксатор барабана лебідки самовитягування, 18 — заглушка трансмісійного вала, 19 — підтримуючий підшипник, 20 — права опора трансмісійного вала (кріпиться на кільвату балку).
Трансмісійний або проміжний вал приймає крутний момент від двигуна через ланцюгову передачу, ведучу зірочку якої легко можна замінити. Кількість зубів обирається від 13 до 25 в залежності від навантаження та дороги. Далі момент передається або на котушку лебідки, насажену вільно на проміжний вал і маючу фіксацію знімним штифтом, або через сальникове ущільнення і ланцюгову передачу на задній міст. На цьому ж проміжному валу встановлено гальмівний барабан, який працює на задній міст і лебідку.
А — установка примусового охолодження, Б — обертання головки циліндра на 90°, В — установка щупа-маслоуказателя, Г — посилювач повернення дросельної заслонки.
Двигун закріплений на лівій кільватій балці і для натягу ланцюга зміщується разом із глушником і основою. В картері двигуна Ш-58 замість вала кікстартера встановлено педальний вал від двигуна Ш-51. Лівий шатун відпиляний навколо клина, а на правий наварена труба. Таким чином, кікстартер у двигуна виявився справа і легко заводиться лівою рукою. Двигун перероблений на примусове охолодження. Для цього довелося повернути головку циліндра на 90°. Оскільки положення шпилок це не дозволяло, розширив отвори в рубашці циліндра до Ø12 мм і вигнув шпильки до злиття з отворами в головці при новому її розташуванні. Гайки головки слід подовжити і винтами прикріпити до них дефлектор. Крильчатка охолодження пов’язана з колінвалом двигуна ремінною передачею і обертається на вісі, закріпленій між головкою циліндра та циліндром двома винтами. Шків до колінвала кріпиться порожнім болтом, завинтованим в різьбове отвір в маховику. Привідний шків – це ущільнювальне гумове кільце від гільзи двигуна ЯМЗ-236. Керування двигуном мало відрізняється від прийнятої для карту “Піонер” схеми.
Сидіння і каркас тента виготовлені з деталей розкладушок. Тент може закриватися з трьох сторін, відкриті сторони тента застібаються на “блискавках”. Вітрове скло за необхідності відкидається на капот.
1 — затискач кріплення педального вала до шпангоуту № 1, 2 — тяга педалі газу, 3 — тяга педалі гальма, 4 — тяга педалі зчеплення, 5 — педаль зчеплення, 6 — педаль гальма, 7 — педаль газу, 8 — упор тяг (припаюється до лівого затискача).
Амфібія обладнана передніми і задніми світловими індикаторами поворотів, стоп-сигналами і габаритними вогнями. Усі світлові прилади, включаючи фари ближнього світла та фару-пошукове,— від велосипедів і мопедів. Передбачений також звуковий сигнал.
Амфібія виявилася досить надійною і зручною. Протягом сезону вона проїхала близько 2 тис. км по дорогах і річках Ярославської області. Поломок не було жодної. Правда, траплялися труднощі з дуже капризним двигуном.
1 — рульова сошка, 2 — клин кріплення сошки, 3 — балка переднього моста, 4 — днище, 5 — колодязь рульової колонки з фланцем кріплення до днища, 6 — вал рульової сошки, 7—додаткова опора колодця, 8 — затискач подовжувача, 9 — знімний подовжувач рульової колонки, 10 — поперечина рульового колеса, 11 — шпангоут № 2.
Де б не опинилась машина, скрізь вона викликала щиру захопленість, диво і — не приховую — заздрість. Були “турботи” і з працівниками ДАІ, які часто зупиняли мене — зазвичай, з цікавості: веде ж транспортний засіб із двигуном об’ємом менше 50 см3 і швидкістю менше 40 км/год, відносять до мопедів і велосипедів з двигуном, і, отже, він не підлягає реєстрації, і на ньому можна їздити без посвідчення водія.
На жаль, амфібії вистачило лише на один сезон. Зроблена як експериментальний стенд, вона, тим не менш, була зручним і надійним транспортним засобом, а головне — заразила мене тягою до подальшого творчості. Зараз я поставив перед собою нове завдання — на її подобі зробити нову амфібію, але вже двомісну та з потужнішим двигуном. Розрахунки та малюнки наполовину готові. Я б хотів листуватися з іншими саморобними конструкторами, які займаються подібною роботою. Знаючи досвід колег по захопленню, легше продовжувати роботу.
ТЕХНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ АМФІБІЇ
Кількість місць – 1
Маса машини, кг – 80
Загальна маса, кг – 200
Габаритні розміри, мм:
довжина – 2000
ширина – 1000
висота – 1200
Відстань між осями, мм – 1050
Осадка з колесами, мм – 300
Швидкість на суходолі, км/год – 30
Швидкість по воді, км/год – 3
Витрати пального, л/100 км – 4
Сила на лебідці, кгс – 250
Кут максимального підйому, який можна подолати з місця – 20°
Двигун – Ш-58
Потужність, к. с. – 2
Охолодження – повітряне
А. НАТАРОВ, конструктор-любитель