Шнекороторный вездеход. История развития шнекоходов
Что круче на бездорожье: "зубастый" протектор, шины сверхнизкого давления, гусеницы, воздушная подушка? Советские инженеры из КБ Грачева доказали, что ничего круче шнеков от мясорубки быть не может.
Фото: Артём Попович, военно-технический музей
Как же интересно бывает порой листать забытые страницы истории отечественного автопрома. Ей богу, занятие это уж точно не менее захватывающее, чем поход на очередной блокбастер. Сегодня как раз такой день, так что наливайте чай, берите печенюшки. Мы нашли нечто действительно крутое и поговорим сегодня - вы готовы? - о шнекороторных снегоболотоходах ЗИЛ.
Что такое шнекоротор и когда он появился?
Принцип поступательного движения, основанного на вращении винта, известен издревле, а первые работоспособные экземпляры «шнекоходов» появились еще в XIX веке, в разгар научно-технической революции. Современному обывателю проще всего привести аналогию с мясорубкой. Остался у вас где-то в хозяйстве этот стальной памятник советской легкой промышленности? Вот эта штуковина, которая в его недрах превращала мясо в фарш, и есть шнек. Если по-научному, то «стержень со сплошной винтовой поверхностью вдоль продольной оси». Изобретен как таковой он был еще Архимедом для его водоподъемной машины.
Как только начал развиваться моторизованный транспорт, стало понятно, что и колесо, и гусеница - это, как ни изощряйся, далеко не всегда гарантия попадания из точки А в точку В, потому что между точками может быть совершеннейший ад. Который, кстати, и авиации не всегда под силу - ввиду погодных условий.
Один из ярких примеров раннего шнекохода, о котором сохранились фото- и видеосвидетельства - Fordson Snow Machine, построенный в 1929 году. Но придумали шнекоход гораздо раньше: патент на изобретение транспортного средства, где в качестве движителя используется пара винтов Архимеда, полученный Якобом Моратом, датирован 1868 годом.
Шнекороторы в России и СССР
Первый российский опыт создания подобного транспорта относят к 1900 году, когда Ф. Дергинт получил патент на сани с винтом-шнеком. В Советском Союзе «шнекоходостроением» занимались в Политехническом институте в Горьком, а также на ЗиЛе, точнее - в специальном конструкторском бюро, которым руководил Виталий Андреевич Грачёв. Легендарное СКБ Грачёва на протяжении многих лет создавало уникальные вездеходы - колесные, гусеничные и шнекороторные. Герой нашей фотосессии и рассказа - ЗИЛ-4904, самый крупный зиловский шнекороторный снегоболотоход, также известный под заводским обозначением ПЭУ-3.
Правильное название этого чуда действительно звучит как «шнекороторный снегоболотоход». Испытатели же называли такие машины гораздо короче - «шнек». Сейчас машина, которую вы видите на этих снимках, принадлежит Государственному военно-техническому музею, здесь она обрела свое постоянное пристанище. Это уникальный образец, построенный в единственном экземпляре. Работа над ним велась под руководством конструктора А. П. Селезнёва и была завершена в 1972 году.
ЗИЛ-4904 виделся создателям как вершина модельного ряда, машины которого должны использоваться поисково-спасательными службами, геологами, нефтяниками, исследователям Крайнего Севера - всеми, кто имеет дело с тотальным бездорожьем.
Как она устроена?
Шнеки изготовлены алюминиевого сплава Амг-61, который обеспечил легкость и прочность конструкции. Обычно шнеки внутри полые либо заполнены полимером, поэтому такие вездеходы «по умолчанию» являются амфибиями. Не был исключением и громадный ЗИЛ-4904, у которого длина каждого шнека равнялась шести метрам, а диаметр - полутора метрам. Во вращение эти «мясорубки» приводились парой V-образных 180-сильных бензиновых моторов ЗИЛ-375, которыми комплектовались внедорожные грузовики «Урал». Двигатели были оснащены предпусковыми подогревателями.
Чтобы передать крутящий момент на винты-шнеки, была придумана трансмиссия, состоящая из раздаточной коробки и главной передачи, редуктор которой распределял момент на две бортовые передачи, вращавшие каждая свой шнек. А поворот осуществляла система рычагов, сухих многодисковых фрикционов и тормоза главной передачи. Водитель мог заставить машину двигаться в любом направлении - вперед, назад, вбок, поворачивать по дуге или разворачиваться на месте. Принцип поворота тот же, что и у гусеничного транспорта, за счет подтормаживания одного из бортов, но маневренность и проходимость «шнека» получается на порядок выше.
Кабина ЗИЛ-4904 изготовлена из стеклопластика, а водонепроницаемый корпус, в который упрятаны агрегаты, стальной, с аварийной системой откачки воды. Громадина имела снаряженную массу свыше 7 тонн и могла перевезти 2,5 тонны груза.
Как она едет?
Максимальная скорость шнекохода невысока - конкретно у ЗИЛ-4904 она составляет 16 км/ч по снегу, 10,5 км/ч по воде и 7,3 км/ч по болоту. Но на практике с этими скоростями машина может двигаться по любой поверхности, не теряя маневренности, мгновенно разворачиваясь на месте, пересекая целину, болота, топи, бурелом, полыньи… То есть вы понимаете? Пересекая ВООБЩЕ ВСЁ.
На самом деле, эту штуку даже не с чем сравнить, потому что лучший гусеничный вездеход тонет там, где она бодро едет, а судно на воздушной подушке вообще не пройдет там, где пройдет «шнек», да и по управляемости, мягко говоря, «шнеку» уступит. Чем больше надо месить, тем шнекоротору лучше - больше зацеп. Поэтому по замерзшему льду озера или реки он еще пройдет, а вот по асфальту…
Почему винт-шнек не победил гусеницу?
Ответ вы уже знаете: потому, что «шнек» не может двигаться по асфальту, бетону и даже щебню - от этого разрушаются сами шнеки, да и дорожное покрытие страдает изрядно. Гусеница тоже не слишком щадит асфальт, но ее можно «обуть» в резиновые накладки, а шнеки - нельзя. Честно говоря, с современной «зеленой» точки зрения, «шнеки» и природе вредят серьезно, потому что разбивают почву и корневую систему деревьев, как ни одно другое транспортное средство.
К тому же максимальная скорость движения шнекохода, даже самого быстрого, всего порядка 30 км/ч. И у него совершенно нет подвески. И пара очень громких двигателей. В сумме получается, что «цивильный» вариант использования практически исключен, транспортная функция ограничена конкретной локацией и область назначения «шнека» - только узкий сегмент тотального бездорожья, до которого еще не добрался Гринпис. «Но не такой уж это и узкий сегмент», - подумал сейчас каждый россиянин, и он совершенно прав.
Как бы там ни было, а к месту использования вездеход ЗИЛ-4904 доставляли специальным трехосным прицепом-эвакуатором на внедорожных шинах, который буксировал ЗИЛ-131. Машину успели испытать в двух вариантах - пассажирском ПЭУ-3А, который вмещал 8 человек, и грузовом ПЭУ-6Б, перевозившим в тентованном кузове до 2,5 тонны. Но области применения этому исполину в итоге так и не нашли.
Как использовали идею «шнека» дальше?
На самом деле ЗИЛ-4904 во многом был лишь «пробой пера» для специалистов бюро, которым руководил В. А. Грачёв. Большинство наработок по ЗИЛ-4904 - материал шнеков, принципиальная схема трансмиссии, компоновка органов управления - впоследствии пригодились в разработке более легкого шнекохода ЗИЛ-2906 и его «эволюции» ЗИЛ-29061 с двумя 70-сильными двигателями ВАЗ.
Более того, на этом «потомке» инженеры ЗИЛ набрали такой ход, что в 1980-х включили ЗИЛ-29061 в уникальный поисково-спасательный комплекс, в который, помимо «шнека», входила пара автономных шестиколесных вездеходов, перевозивших шнекоход и людей. «Комплекс-490» предназначался для… розыска и транспортировки космонавтов из места посадки! Но об этой уникальной разработке, носившей романтичное название «Синяя Птица», мы подробно расскажем в другой раз, а пока, в качестве затравки, посмотрите фильм о работе «комплекса-490».
Наши дни
Можно подумать, что сама идея «шнека» осталась далеко в прошлом, превратившись в некий аппендикс истории вроде вымерших динозавров. Это совсем не так! Шнекоходы строят до сих пор и даже пытаются создавать гибридные вездеходы, способные передвигаться по асфальту. А случись у нас на планете какой-нибудь апокалипсис (не дай бог) - все на шнекоходы пересядем, друзья!.. Шутка, конечно же. Не все. Только самые удачливые.
(ЗВМ) из Нижнего Новгорода возобновил, казалось бы потерянные с распадом СССР, наработки связанные с вездеходами с роторно-винтовым движетелем или как их еще называют шнекоходы . Первой ласточкой стал шнекоход ЗВМ-2901.
Шнек (от нем. Schnecke, буквально - улитка) - стержень со сплошной винтовой поверхностью вдоль продольной оси.
Шнекороторный вездеход, шнекоход - вездеход, движение которого осуществляется посредством шнекороторного движителя. Конструкция движителя представляет собой два винта Архимеда из особо прочного материала. Вездеход обладает уникальной проходимостью в условиях грязи, снега и льда, хорошо показывает себя в качестве водоходного движителя (на амфибийных машинах), однако обычно непригоден для езды по асфальту или бетону.
Транспортно технологическая платформа с роторно-винтовым движетелем (ТП с РВД) ЗВМ-2901 предназначена для эксплуатации в перенасыщенных влагой грунтах, болотах всех категорий, на плаву, по снежной целине в качестве транспортного средства, оснащенного различным технологическим оборудованием (экскаватор, манипулятор, грунтовый насос и т.п.) для проведения строительных, мелиоративных, аварийно-спасательных и др. работ.
В базовой комплектации ТП оснащена 2-х местной кабиной, подогревателем двигателя, валом отбора мощности (100% от мощности ДВС) для привода технологического оборудования, водооткачивающим насосом.
| Технические характеристики | ||
|---|---|---|
| Обозначение базовой модели | ЗВМ-2901 | |
| Двигатель модель | ЯМЗ - 5344 | ММЗ Д245.7 |
| тип | дизельный | |
| max мощность, кВт (л.с.) | 99.2 (134,9) | 87,5 (119) |
| max момент, Нм | 421 | 420 |
| Количество мест в кабине, включая водителя | 2-12 | |
| Масса перевозимого груза, оборудования, кг | 1500 | |
| Максимально-допустимая полная масса, кг | 5500 | |
| Габариты, мм | ||
| Длина / ширина / высота по багажнику, мм | 5500 / 2800 / 2500 | |
| Колея, мм | 1800 | |
| Диаметр ротора, мм | 800 | |
| Высота гребня, мм | 100 | |
| База, мм | 3775 | |
| Дорожный просвет, мм | 250 | |
| Максимальная скорость движения, км/ч | ||
| по льду | 25 | |
| на плаву | 10 | |
Сейчас (2017год) шнекоходы "ЗВМ" изготавливаются "штучно", под каждого конкретного заказчика. В основном подобные машины стабильно востребованы для таких специфических работ, как мелиорация почвы, обслуживание очистных сооружений. Пригодятся вездеходы и для работы в Арктике.
У шнекоходов уже есть довольно долгая история. Появление этих движетелей относят к 1804 году, когда Дж. Стивенс построил пароход со шнеками и испытал его на реке около Нью-Йорка.
Первым кто запатентовал шнекоход - был американский швейцарец Якоб Морат в 1868 году. Его машина двигалась с помощью движителя, представляющего собой винт, и использовалась для сельскохозяйственных работ. Винты, называемые шнеками, имели острые кромки, которые разрезали корни прямо под землей.
В 1900 году русскому изобретателю Ф. Дергинту был выдан патент на сани, приводимые в движение шнеком.
В 1907 лет американские изобретатели Джеймс и Айра Пиви запатентовали и собрали первые два трактора-шнекохода, один с бензиновым, другой с паровым двигателем.
В 1920 году американская компания Armstead создала два интересных образца шнекохода, один на основе трактора Fordson, другой на основе автомобиля Chevrolet.
В советские годы журнал Моделист-Конструктор часто освещал эту тематитку.
Один из самых больших шнекоходов создали на ЗИЛе это ЗИЛ-4904
, грузоподъемностью 2,5 т.
Кабина ЗИЛ-4904 изготовлена из стеклопластика, а водонепроницаемый корпус, в который упрятаны агрегаты, стальной, с аварийной системой откачки воды.
Первым и последним серийным советским шнекоходом стал ЗИЛ-2096
, входящий в состав поисково-спасательного комплекса "Синяя птица", предназначенного для спасения космонавтов.
Всего в 1980-91 годах было собрано до 20 таких машин
Сейчас в мире почти никто не производит шнекоходы серийно. Быть может только австралийская Residue Solutions делает MudMaster
(«Специалист по грязи») мелкими партиями.
Восьмиметровый MudMaster весит 18,5 т и приводится в движение шестицилиндровым дизелем Cummins. Собирается каждый экземпляр шнекохода по заказу; процесс сборки занимает 18 недель.
У шнекоходов есть один существенный недостаток - их практически невозможно использовать на твердом грунте.
Побороть этот "недуг" предлагает наш изобретатель Алексей Бурдин, он разработчик трансформируемых шнеков.
В конструкции Бурдина между лопастями архимедова винта на ротор натянута длинная червеобразная камера. Когда вездеход находится в режиме шнека, она сдута. Когда же в нее поступает воздух (или вода), камера заполняет собой межлопастное пространство и превращает шнеки в обычные колеса. Изобретатель построил и действующий образец вездехода с1,5-киловаттными электроприводами на передний и задний шнеки.
В статье использованы материалы: Журнала
Что может быть лучше, чем колесо, гусеница и воздушная подушка, вместе взятые? Только шнековый вездеход , или архимедов винт. Особенно актуально это будет для большинства районов России восточнее Урала – здесь и зима от 6 месяцев в году, и условия для жизни самые суровые.
Шнековый вездеход
Итак, что же такое шнекоход? Это машина, к которой вместо колёс два довольно больших шнека, или архимедовых винта. Принцип создания такого привода не нов, его использовала ещё Архимед в своей машине для подъёма воды. Суть сводится к тому, что машина не опирается на гусеницу или колесо, а как бы проталкивает вдоль своей оси то, что оказывается под шнеками.
Высокая проходимость
Шнек находится в мясорубке, и от вездеходного отличается только размерами. Идею внедрили ещё в 1926 году на фирме Fordson. В СССР разработкой и производством шнековых вездеходов занимались на ЗИЛе в СКБ Грачёва. Было разработано несколько моделей, от небольших, как на главном фото, до самого большого в мире – ЗИЛ-4904.
Шнековый ЗИЛ
Самый большой шнековый вездеход в мире обладает выдающимися для этого класса характеристиками: длина шнеков - 6 метров, полезная нагрузка 2, 5 т, полный вес – 7 тонн. Разработка была завершена к 1972 году. Машина предназначалась для тех, кто не видит асфальта: геологи, разведчики, нефтяники, спасатели и так далее.
В большинстве случаев шнеки пустые внутри, поэтому шнекоходы – почти все амфибии. Сами шнеки создаются из алюминиевого сплава. У этой модели было два мотора ЗИЛ-375, бензиновые, мощностью по 180 сил. Даже в те времена на двигатели устанавливали предпусковые обогреватели.
Управление похоже на то, как пришлось бы управлять танком – система рычагов и никакого руля. Привод на шнеки осуществлялся с помощью специального редуктора, который распределял крутящий момент по осям. Но у шнека было преимущество: он мог вращаться на месте, двигаться по дуге и даже ехать боком!
На удивление кабина сделана из стеклопластика, а двигатель и некоторые узлы спрятаны в водонепроницаемый корпус, оснащённый системой откачки воды. Скорость передвижения у такого вездехода низкая – в районе 16 км/ч, и это по снегу. Зато ему не страшны ни пески, ни снега, ни болота. Шнекоход обладает лучшей проходимостью среди наземной техники.
Для шнека чем хуже поверхность, тем лучше у него зацепляемость. Песок, ледяные торосы, грязь – это родная стихия для него. Но вот по самой ровной поверхности - асфальту или бетону - он не сможет ехать, потому что цепляться не за что. Да и вред, который наносит шнекодход природе, огромен – он разрыхляет поверхность, в том числе корни деревьев. А совсем небольшие деревца и вовсе ломает, не замечая. Можно сделать шнеки их сверхпрочных сплавов стали. Но тогда уже будет разрушаться любое твёрдое покрытие.
Максимальная скорость самого быстрого шнекохода составляет всего 30 км/ч, что не очень-то и много для спасателей или пожарных. К тому же нужно вспомнить его неспособность передвигаться по твёрдому покрытию. Сегмент их использования крайне узок, поэтому сейчас делают проще – привозят в кузове шнекоход, и спускают сразу в грязь.
Шнекоход зимой
Но ЗИЛ-4904 не был просто бесполезно произведённой единицей – он дал начало разработкам компактных шнекоходов. Была даже модификация с двумя вазовскими моторами. Инженеры ЗИЛа увлеклись это идеей и создали комплекс по розыску космонавтов, в который включили сам шнек, 2 вездехода, и небольшая команда экипажа.
ЗИЛ-2906, производная машина от ЗИЛ-4904, была меньше в размерах, имела два ВАЗовских двигателя, создавалась из углепластика и алюминия. Отчасти благодаря этому он и смог разогнаться до 65 км/ч.
На сегодня шнекоходы практически не используются, зато жители разных стран собирают модели от небольших настольных до мини-тракторов, с настоящими ДВС. Вряд ли когда-нибудь шнекоходы вернуться в строй – слишком медленно, и слишком плохо для природы.
Шнековый вездеход во всей красе
Вездеходы на шнеко-роторном ходу - уникальный, экзотический тип внедорожных транспортных средств, разработкой которых занимались очень немногие компании в мире. Шнеки на машинах, заменяющие собой колеса или гусеницы, - это расположенные вдоль кузова машины горизонтальные цилиндры с небольшим конусом спереди и сзади. Наружную поверхность шнеков обвивают винтовые грунтозацепы. При движении шнеки вращаются, а грунтозацепы, как винты по резьбе, «вкручиваются» в то, что находится под машиной: грунт, снег, лед, воду, болото. Поворачивает машина за счет торможения правого или левого шнека, подобно тому, как гусеничный транспорт поворачивает за счет торможения одной из гусениц. Легкие полые или наполненные изнутри полимером (например, пенопластом) шнеки позволяют машине плыть по воде, пересекать такие гиблые места, где застревает или тонет любая колесная и гусеничная техника. Однако так как шнеки изготовлены из твердого материала, обычно из цветных металлов, вездеход на шнеко-роторном ходу абсолютно непригоден для дорог с твердым покрытием. По асфальту, бетону и даже щебню такую машину придется везти на эвакуаторе. Иногда шнеки зовут также архимедовыми винтами или роторами.
В Советском Союзе основные работы над шнеко-роторными снегоболотоходами производились в 60-70-е годы. Разработкой таких транспортных средств независимо друг от друга занимались два предприятия. Первое - специальное конструкторское бюро ЗИЛа в Москве, которое возглав лял В.А. Грачев. Второе - конструкторское бюро РАЛСНЕМГ при Политехническом институте в Горьком, во главе которого стоял А.Ф.Николаев. Интересно, что ранее, перед Великой Отечественной войной, Грачев и Николаев работали вместе на ГАЗе над первыми в СССР полноприводными автомобилями. Первые шнеко-ротоные вездеходы оба КБ построили практически одновременно - в 1966-1968 годах. По понятным причинам, Грачев ориентировался на применение силовых агрегатов грузовиков ЗИЛ, а Николаев - на узлы автомобилей ГАЗ. Созданные в РАЛСНЕМГ конструкции оказались востребованными гражданскими ведомствами, отвечавшими за лесное и водное хозяйство страны. Машины СКБ ЗИЛ выполняли военный заказ - их планировали использовать в комплексах поиска спускаемых аппаратов космических кораблей и спутников. По некоторым данным, ими заинтересовался также КГБ для розыска спецсредств, заброшенных в труднодоступные районы страны, и летательных аппаратов, принадлежавших иностранным спецслужбам.
В "Зиловском" КБ Грачева строили шнеко-роторные вездеходы различных размеров, мощности и грузоподъемн ости. Среди них были совсем легкие машины с двигателями от легковых автомобилей ЛУАЗ и ВАЗ, средние шнекоходы с мотором ЗИЛ-130, и, наконец, как вершина модельного ряда, огромный ЗИЛ-4904 (он же ПЭУ-3) полной массой 9-10 тонн с двумя силовыми агрегатами ЗИЛ-375 от внедорожного грузовика «Урал».
Постройку опытного образца ЗИЛ-4904, так и оставшегося в единственном экземпляре, завершили к 1 мая 1972 года. Ведущим конструктором выступал А.П. Селезнев, а за разные этапы испытаний отвечали Н.Н. Яковлев и Ю.П. Федин. Для снижения веса кабина, как, впрочем, у большинства транспортных средств, созданных в СКБ ЗИЛа, изготовлена из стеклопластика, но водонепроницаемый низ корпуса был стальной. Каждый из двигателей агрегатировался с автоматической гидромеханической коробкой передач. Крутящий момент силовые агрегаты передавали через раздаточную коробку на редуктор специальной главной передачи. С двух выходов редуктора момент передавался на правую и левую бортовые передачи, которые вращали каждая свой шнек. Поворот машины осуществляла система, состоящая из рычагов, сухих многодисковых фрикционов со стальными дисками и тормоза главной передачи, действовавшего на один из бортов. Сначала водитель управлял дроссельными заслонками моторов автомобильной педалью акселератора, позднее эту функцию возложили на рукоятку, установленную на рычаге торможения одного из бортов. Тормоза были ленточного типа. Шнеки изготовлены из легкого сплава АМг-61. Двигатели оснащались предпусковым подогревателем, а кузов - системой откачки попавшей внутрь воды. Для перевозки ПЭУ-3 по дорогам с твердым покрытием, специально изготовили трехосный прицеп-эвакуатор на внедорожных шинах. В качестве тягача выступал грузовик ЗИЛ-131.
Одну и ту же машину ЗИЛ-4904 испытывали в двух вариантах - пассажирском и грузовом. В первом случае за кабиной находился остекленный пассажирский кузов из стеклопластика на 8 человек, вездеход носила индекс ПЭУ-3А. В таком виде снегоболотоход проходил летние испытания в июне-августе 1972 года. Второй - грузовой вариант - марки ПЭУ-3Б вышел на зимние испытания в феврале 1973-го. С машины просто сняли пассажирский модуль, и на его месте освободилась грузовая платформа, которую покрыли тентом.
Техническая характеристика
| Число мест | 3 в кабине (+ 4 в салоне пассажирского варианта) |
| Грузоподъемность | 2500 кг |
| Габаритные размеры | 8300х3600х3100 мм (высота по кабине 3000 мм) |
| Длина шнека | 5990 мм |
| Диаметр шнека | 1500 мм |
| Колея | 2085 мм |
| Дорожный просвет | 1100 мм на твердом основании |
| Двигатель | два бензиновых, карбюраторных, V-образных, восьмицилиндровых, верхнеклапанных ЗИЛ-375Я |
| Рабочий объем | 2х6,9 л |
| Мощность | 2х180 л.с. при 3200 об/мин |
| Снаряженная масса ПЭУ-3А/ ПЭУ-3Б | 7065 / 6540 кг |
| Полная масса ПЭУ-3А / ПЭУ-3Б | 10165 / 8500 кг |
| Максимальная скорость ПЭУ-3А / ПЭУ-3Б | на снегу 16 / 10.8 км/ч, на болоте 7.3 / 10 км/ч, на воде 10.5 / 9.25 км/ч |
| Расход топлива без груза - с грузом | на болоте 65 - 73 л/100 км, на воде 75 - 85 л/100 км, на снегу 78.9 л/ч |
С каждым годом все интенсивнее идет освоение труднодоступных районов страны, хранящих в своих недрах неисчислимые богатства, столь необходимые народному хозяйству. Разыскивая эти тайники природы, работают многочисленные геологоразведочные партии. Они преодолевают сотни и тысячи километров непроходимой тундры, форсируют болота и топи, не замерзающие и в суровые зимы реки, глубокие снега.
В этом им помогают различные транспортные машины - гусеничные вездеходы-амфибии, автомобили высокой проходимости, вертолеты и самолеты. И тем не менее в особо сложных условиях имеющаяся техника часто оказывается бессильной. Приходится использовать вьючных животных, оленьи упряжки, а порой пробираться пешком, надев охотничьи лыжи или снегоступы.
Поэтому понятны попытки разработать такой движитель, который обеспечивал бы высокую проходимость не только машинам, но и более простым, малым транспортным средствам, не менее необходимым для работы в отдаленных осваиваемых районах.
И движитель подобного рода существует: шнековый, или винтовой. Он, конечно, имеет свои недостатки, но и обладает многими преимуществами. Главное из них - обеспечение вездеходности в таких условиях бездорожья, где все остальные транспортные средства проходимости не обеспечивают.
У шнекового движителя есть своя довольно долгая история. Его появление относят к 1900 году, когда русскому изобретателю Ф. Дергинту был выдан патент на сани, приводимые в движение шнеком. Вслед за тем во Франции и Швеции появляются шнековые движители, приспособленные к автомобилям и предназначенные для обеспечения им возможности передвижения по снегу.
Эти машины имели винтовой движитель, установленный между задними колесами автомобиля. Шнек приводился во вращение от двигателя через специальную передачу. Первоначально на автомобили ставился один такой движитель, а позднее два параллельных.
Что же представлял собой сам шнек! Внешне он напоминал винт в мясорубке: это определенного диаметра стержень, на который навито высокое спиральное ребро. Шнеки устанавливались на шарнирной подвеске, водитель машины, посредством системы рычагов мог опускать и поднимать их, то есть регулировать высоту по отношению к колесам автомобиля. Что это давало! При движении по глубокому, рыхлому снегу, например, достаточно было опустить шнек, чтобы он погружался в более плотный слой, обеспечивая лучшее сцепление. Позднее шнек начали ставить на пружинной подвеске - и та же операция выполнялась автоматически, упразднялась сложная рычажная система управления движителем.
Но в первых вездеходах шнек все же работал недостаточно надежно, а сами машины имели слишком узкие колеса, которые под весом автомобиля глубоко погружались в снег и создавали большое сопротивление движению. Да и конструкция шнека была также несовершенна. Небольшого диаметра стержень и высокое узкое ребро его винтовой нарезки не уплотняли снег, а на твердом насте автомобиль мог перемещаться и без такого движителя.
Следующий этап развития шнекового транспорта - увеличение диаметра винтового движителя, резкое уменьшение высоты спирального ребра и замена колес на лыжи. Эти усовершенствования резко повысили эффективность работы шнека. Теперь он превратился в цилиндр большого диаметра, который при перемещении хорошо уплотнял снег, а винтовое ребро, хотя и было меньшей высоты, работало значительно лучше. Испытания показали, что сцепление такого шнека с грунтом возрастает с увеличением приходящейся на него нагрузки.
Это наблюдение привело к следующему этапу развития вездеходов рассматриваемого типа, который можно назвать современным, так как он захватывает и сегодняшний день. Конструкторы отказались от приспособления шнекового движителя к автомобилю, а стали строить специальные машины, в которых вся масса распределяется между двумя винтовыми движителями и передними управляемыми лыжами.
Почти одновременно появилась и еще одна разновидность шнековых машин. У них уже не было ни колес, ни лыж, а движители представляли собой цилиндры большого диаметра с трех-, четырехзаходной навивкой рабочего ребра. Управление осуществлялось как на гусеничных машинах: торможением одного из шнеков. Такая конструкция считается наиболее перспективной, поскольку дает возможность использовать подобные машины не только зимой, но и в условиях полного бездорожья.
Здесь стоит упомянуть об испытаниях зимней техник», которые были организованы в Подмосковье в конце двадцатых годов. Проверялись возможности различных снегоходных машин, автомобилей, тракторов и приспособлений к ним, повышающих проходимость по снегу. В испытаниях участвовала техника, созданная институтом НАМИ, отдельными конструкторами. Были и зарубежные машины, среди них шнекоход «мотобоб» и трактор «фордзон» на червячных барабанах.
Проведенное сравнение позволило выявить ряд преимуществ машин со шнековыми движителями: относительная простота, плавность хода, хорошее тяговое усилие. Но тогда же вскрылись и минусы, в основном заключавшиеся а небольшой скорости, плохой маневренности, недостаточной надежности конструкции. Немаловажным фактором явилась и ограниченность мест целесообразного использования шнекоходов по сравнению с гусеничными машинами и автомобилями повышенной проходимости. Все это послужило причиной ослабления внимания транспортных организаций к шнековому движителю.
Возрождение интереса к машинам с «винтовыми» движителями как у нас в стране, так и за рубежом, приходится на 60-е годы. Оно связано с поиском вездеходных конструкций, применимых не только в ЗИМНИХ, но и в других особо тяжелых дорожных условиях. Различные экспериментальные шнекоходные машины, предназначенные специально для работы на сильно заболоченной местности, были созданы в США, Англии, Японии.
В нашей стране большую исследовательскую работу, в том числе и по теории шнековых движителей, проделала лаборатория снегоходных машин Горьковского политехнического института имени А. А. Жданова. Под руководством кандидата технических наук, доцента С. В. Рукавишникова был разработан ряд легких шнековых машин (ГПИ-16Р, ГПИ-16ВА, ГПИ-16ВС и ГПИ-0,5), испытания которых подтвердили предположение о перспективности применения «роторно-винтовых» движителей для снегоходов и выявили ряд неоспоримых преимуществ этих движителей: более высокий КПД, повышенная долговечность и надежность, более высокие тягово-сцепные качества, меньший вес и простота конструкции.
Испытания легкой шнекоходной машины ГПИ-16Р с двигателем «Иж-Планета» мощностью 12 л. с. показали, что машина устойчиво движется по снегу глубиной от 200 до 800 мм, свободно преодолевает заструги высотой до 400 мм. Шнекоход имеет винтовые барабаны с диаметром Цилиндра 300 мм и шагом винтовой линии зацепов 840 мм, что соответствует углу подъема винтовой линии зацепа 42°. Длина барабана, включая передний и задний конусные участки, - 1650 мм, при числе витков 3 и высоте зацепов 50 мм. Зацепы выполнены в форме трапеции с основанием 35 мм и углом при вершине 20°.
При испытаниях были проведены сравнения с полугусеничным ГПИ-15, имевшим аналогичные весовые и мощностные характеристики: обе машины показали одинаковые результаты по замеряемым параметрам. В выводах по испытаниям указано, что использование винтовых барабанов с углом подъема спиральной линии зацепов 42° возможно для снегоходной машины, однако желательно уменьшение угла, что позволит увеличить запас тяги го сцеплению. Отмечалось также, что боковые перемещения во время движения - наиболее существенный недостаток винтоходной машины. Необходимы устройства, стабилизирующие прямолинейное движение, особенно на неровностях пути.
О боковых смещениях винтовых барабанов известно давно. Еще инженер А. А. Крживицкий писал об этом в книге «Механические средства передвижения по снегу», вышедшей в 1926 году. И уже тогда рекомендовал ограничивать шнеки врезающимися по бокам в снег полозьями, стабилизирующими движение и воспринимающими боковые усилия, возникающие на винтовом ребре барабанов.
Созданные лабораторией машины ГПИ-0,5, выпущенные небольшой партией, были использованы зимой на Камчатке для объезда линий электропередачи, где заменили применявшиеся до этого мощные гусеничные машины ГАЗ-71.
Лыжно-винтовой снегоход ГПИ-0,5 состоит из кузова, двигателя, силовой передачи (трансмиссии), ходовой части, рулевого управления и систем питания двигателя и электрооборудования. Кузов - цельнометаллический, сварной, открытый, рассчитанный на перевозку 2-3 человек или перевозку животных, также вы можете обратится в компанию “Удачный полёт” https://www.luckyfly.ru/raschjot-marshruta.html и без собственного транспортного средства заказать перевозку собак, но если вы находитесь в непроходимой местности, то вам поможет снегоход кузов которого является основным несущим элементом конструкции. Передний капот, под которым размещен двигатель, сделан откидным для обеспечения удобства обслуживания двигателя в эксплуатации.
Р - равнодействующая сила, перпендикулярная рабочей плоскости винтовой нарезки зацепа, Р1 - сила тяги, α - угол наклона рабочей плоскости винта по отношению к плоскости его вращения.
1 - стабилизирующий полоз, 2 - корпус снегохода, 3 - винтовой барабан-шнек.
Мотоциклетный двигатель «Иж-Плакета» снабжен принудительным охлаждением. При частоте вращения коленчатого вала 3200-3500 об/мин он развивает мощность 15,5 л. с. Силовая передача включает в себя цепные передачи на сцепление и коробку передач, выполненные в блоке с двигателем, от коробки передач - на редуктор, а также бортовые - с главного вала на конические редукторы привода движителей. На главный вал посажен тормозной диск.
Ходовая часть состоит из двух управляемых лыж с амортизацией листовыми рессорами и двух винтовых барабанов движителя с их подвесками. Барабаны клепаные, негерметические, с зацепами из нержавеющей стали, число заходов навивки - 4. Шаг зацепов 1100 с углом по барабану 40°. Движители сзади подрессорены, что позволяет им иметь лучшее сцепление с грунтом для преодоления неровностей пути.
Рулевое управление у шнекохода - с обычным рулевым колесом и механизмом реечного типа; соединение с поворотными рычагами пыж - тягами.
Следует остановиться и на разработанных в Горьковском политехническом институте имени А. А. Жданова машинах особого назначения. В 1968 году вышли на испытания специальные вездеходы на шнековых движителях типа ГПН-63 и ГПИ-72, созданные под руководством профессора А. Ф. Николаева (см.: «М-К», 1972, № 4). Эти машины, имея высокую энерговооруженность, снабжены герметичными винтовыми барабанами большого диаметра, которые обеспечивают возможность свободного передвижения не только по снегу или заснеженному льду со скоростью до 20 км/ч, но даже по воде и непроходимым болотам. На них смонтированы ледово-фрезерные установки для окалывания льда вокруг зимующих судов в северных портах, для охраны от разрушения льдом гидротехнических сооружений. При толщине льда в 1,5 м скорость такой фрезерной проходки достигает 560 м/ч.
Большой интерес представляет и машина ГПИ-92, сконструированная специально для механизации обработки илообразных осадков на площадках очистных сооружений больших городов. Такие отстойники имеют площадь до нескольких сот гектаров и должны при современных очистных мощностях поглощать в крупных городах до 16000 м3 илообразных осадков в сутки. Будучи обезвожены, эти массы могут быть использованы в промышленности и сельском хозяйстве. Но практика показала, что цикл обезвоживания затягивается на несколько лет, в основном из-за зарастания поверхности площадки сорными травами, которые препятствуют интенсивному испарению влаги.
Машина ГПК-82 показала хорошую проходимость по иповым отстойникам при любой влажности, а роторно-винтовые движители к тому же интенсивно разрушают и погружают в их растительный покров без применения каких-либо дополнительных навесных орудий. Они перемешивают верхний слой на глубину 500-600 мм, что способствует более интенсивному испарению влаги.
При мощности двигателя 115 л. с. и диаметре герметичных роторно-винтовых барабанов 800 мм машина обеспечивает скорость от 5 до 20 км/ч, в зависимости от степени влажности ила.
Мощные машины на шнековых движителях быки созданы и на Московском автозаводе имени Лихачева. Шнекоход ШН-I снабжен двигателем в 180 л. с. и герметичными роторно-винтовыми барабанами с Ø 800 мм, с рабочим зацепом трапециевидной формы высотой 120 мм и углом наклона 17°. Для повышения жесткости на внутреннюю поверхность барабанов напылен слой полиуретана. Машина рассчитана на передвижение по глубокому снегу, болотам.
Необычной конструкции шнековая болотоходная машина создана в Московском институте народного хозяйства имени М. Н. Губкина. Ее два шнека, вращаясь в противоположных направлениях, позволяют двигаться вперед и назад; когда же они движутся в одну сторону, машина может перемещаться боком, причем даже по асфальту. Этот болотоход предназначен для транспортировки бурового оборудования по труднопроходимым грунтам - например, грузовой платформы на воздушной подушке.
Из зарубежных машин особый интерес представляет японская модель шнекохода «дороти». У нее не два, а четыре шнека, последовательно размещенные по два с каждой стороны. Причем любой шнек может вращаться в обе стороны. Благодаря этому машина обладает исключительной маневренностью.
Не обошли вниманием роторно-винтовой движитель и любители технического творчества. В 1965 году инженер П. Г. Гаврилов из Темиртау предложил переоборудовать стандартный автомобиль «Победа», установив на нем два шнека и передние управляющие лыжи. Шнеки монтировались на специальных кронштейнах без элементов амортизации и приводились во вращение карданными валами, идущими от закрепленного на двигателе редуктора с угловыми шестернями.
В 1973 году инженер П. В. Олейников из поселка Зареченский Мурманской области построил шнеконарты КРАБ-1. Надо отдать должное настойчивости любителя технического творчества: потребовалось три года, чтобы сделать машину не только работоспособной, но и надежной: она эксплуатируется в течение всего зимнего периода без поломок.
1 - управляемая лыжа, 2 - редуктор, 3 - двигатель, 4 - радиатор и вентилятор системы охлаждения, 5 - карданный вал, 6 - шнековый движитель, 7 - опорный подшипник.
1 - управляемая лыжа, 2 - упорный подшипник рулевой колонки, 3 - корпус, 4 - рулевая колонка, 5 - руль, 6 - сиденье водителя и пассажира, 7 - бензиновый бак; 8 - двигатель, 9 - редуктор, 10 - муфта соединения двигателя с редуктором, 11 - цепь привода шнека, 12 - подшипник, 13 - ведомая звездочка, 14 - ось шнека, 15 - шнек, 16 - винтовые зацепы, 17 - передний подшипник, 18 - поворотная ось рамы шнека, 19 - амортизатор, 20 - упорная резиновая подушка, 21 - рессора; α - угол отклонения рамы шнека по отношению к корпусу.
Шнеконарты КРАБ-1 состоят из лыжи-корпуса, одного шнека, моторной установки и одной передней управляемой лыжи, которая при движении уплотняет снег перед шнеком. Корпус имеет П-образную форму: боковые плоскости, снабженные подрезами, скользят по снегу, а в вырезе размещается шнек. Подрезы нейтрализуют боковые силы, возникающие на работающем шнеке, обеспечивая устойчивое прямолинейное движение машины. А сами плоскости-лыжи ограничивают пространство, в котором работает шнек, что значительно повышает его эффективность. Движитель закрепляется на раме, которая передней частью шарнирно кропится к силовым узлам П-образного выреза. Ее задняя часть не связана с корпусом-лыжей и выходит за его задний обрез. На ней с помощью специального кронштейна установлен двигатель Иж-56 с принудительным воздушным охлаждением, а также редуктор (реверс). Последний из/оговлен из заднего моста инвалидной мотоколяски. От редуктора на привод шнека идет цепная передача.
Такая схема при движении позволяет раме шнека совместно с двигателем перемещаться в вертикальной плоскости, обеспечивая улучшение сцепления движителя с дорогой на неровностях. Этому же способствует оптимальная нагрузка шнека, несущего на себе вес двигателя и редуктора.
Движитель, как и у всех подобных машин, представляет собой цилиндрический барабан Ø 320 мм и длиной 1500 мм с тремя спиралями зацепов, сдвинутых относительно друг друга на 120°. Шаг зацепов 450 мм - это означает, что за один оборот шнек продвигается вперед на 0,45 м. Трехзаходная спираль увеличивает сцепление со снегом, так как на расстоянии 1,5 м Длины шнека в зацеплении участвуют. одновременно 9 ребер. Для изготовления зацепов конструктор использовал отработавшие свой срок диски от муфты сцепления трактора.
Передняя управляемая лыжа снабжена мягкой подвеской из рессоры, двух амортизаторов от мопеда «Рига» и ограничителей: резиновых подушек, предотвращающих жесткие удары и предохраняющих рессору от поломок.
Даже столь краткий обзор шнекоходных машин показывает, что развитие этого специфического вида транспортной техники продолжается, как продолжаются и поиски новых конструктивных решений.
И. НИКОЛАЕВ, инженер
Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter , чтобы сообщить нам.