Земные спасатели космонавтов (Часть 2)
Поисково-эвакуационная установка ПЭУ-1

В фаворе бортовая схема

Конструкторы СКБ при выборе типа трансмиссии прибегли к редко применяемой схеме с бортовой раздачей потока мощности, и для этого были веские причины. Такое решение лучше всего подходило для равномерного расположения осей на базе автомобиля и оптимизировало компоновку амфибии в целом, поскольку освобождалась средняя часть шасси для размещения силовой установки, кранового механизма и опорных устройств, уменьшилась без изменения дорожного просвета погрузочная и общая высота машины. Последнее обстоятельство имело особое значение ввиду необходимости выполнять требования правил авиаперевозок. Кроме того, при таком подходе можно было использовать целый ряд узлов и агрегатов серийного производства.

Благоприятное влияли на проходимость плавное подведение крутящего момента к ведущим колесам при движении по грунтам с низкой несущей способностью, уменьшение динамических нагрузок в трансмиссии, повышение средних скоростей движения. Существенное облегчала работу водителя установленная на ПЭУ гидромеханическая передача (ГМП), созданная в СКБ. Она включала гидротрансформатор, планетарную автоматическую коробку передач и понижающий редуктор (демультипликатор), которые заимствовали от армейского автомобиля ЗИЛ-135Л. Для управления режимами движения водителю достаточно было нажать одну из четырех кнопок на пульте управления.
ГМП соединялась карданным валом с раздаточной коробкой, которая распределяла и увеличивала усилие двигателя, подведенное к бортовым передачам, а кроме того, приводила в действие водоходный движитель и тросовую лебедку. Крутящий момент от «раздатки» передавался к бортовым передачам с помощью дифференциала, снабженного механизмом блокировки и рядом цилиндрических шестерен, образующих главную передачу. Управление раздаточной коробкой (включение-отключение главной передачи, водомета и лебедки, блокировка межбортового дифференциала) производилась водителем с помощью дистанционного электромеханического привода.

Для привода задних и средних бортовых передач служили карданные валы, кинематически связанные с раздаточной коробкой. Усилие к передним бортовым передачам подводилось продольными карданными валами, соединенными с ведущими валами средних бортовых передач. Передача крутящего момента к каждому движителю осуществлялась с помощью углового редуктора с картером из магниевого сплава и колесного цилиндрического редуктора. Аналогичные механизмы раньше примили на ЗИЛ-135ЛМ. Поскольку движители каждого борта имели жесткую кинематическую связь, при блокировке дифференциала в раздаточной коробке все колеса вращались с одинаковой скоростью, что существенно повышало проходимость на бездорожье. Силовая передача обеспечивала широкий диапазон рабочих скоростей, от 0,7 до 69 км/ч, и тяговых усилий, необходимых для уверенного движения и в транспортном потоке, и при транспортировке спускаемого аппарата по сильнопересеченной местности.

Факторы превосходства

Одинаковое расстояние между осями ПЭУ заставило сделать управляемыми колеса двух первых или первой и третьей осей. Специалисты СКБ выбрали второй вариант. У такой схемы с поворотом колес в противоположных направлениях есть неоспоримые преимущества. Радиус поворота машины по оси переднего внешнего колеса не превышал 9,8 м (внешний габаритный радиус поворота около 11 м). Перемещение управляемых колес на относительно небольшие углы давало возможность сделать раму более широкой, что увеличивало ее прочность и жесткость. Вместе с тем при повороте на деформируемых поверхностях, таких как снег, песок, переувлажненный грунт, существенно снижается сопротивление движению ввиду того, что задние управляемые колеса идут по колее, проложенной передними колесами. Например, радиус поворота ПЭУ оказался меньше, чем трехосного ЗИЛ-157К, который был короче на 2,4 м.

Максимальный угол поворота внутренних колес равен 17° для задних и 18° для передних. Разные углы поворота передних и задних колес учитывали увод колес, вызванный эластичностью шин, и обеспечивали правильную кинематику при движении по криволинейной траектории. Рулевое управление состояло из передней и задней трапеций, связанных соответственно с рулевым механизмом и между собой системой продольных и поперечных тяг. Для уменьшения усилия на рулевом колесе и смягчения ударов, передаваемых на руль от колес при езде по неровной дороге, служили исполнительные гидроцилиндры, воздействовавшие на переднюю и заднюю рулевые трапеции.

ПЭУ-1 оборудовали барабанными рабочими и стояночными тормозами с пневмогидравлическим и механическим приводами соответственно. Торможение осуществлялось сжатым воздухом, нагнетаемым в пару ресиверов компрессором. Рабочие тормоза, установленные на понижающих редукторах всех колес, выполнили герметичными. Стояночный колодочный тормоз смонтировали на передних бортовых передачах. Многие элементы тормозной системы унифицированы с аналогичными узлами автомобилей ЗИЛ-130 и ЗИЛ-135Л. Пневматическая система использовалась также для регулировки давления воздуха в шинах, приведения в действие стеклоочистителя, звукового сигнала, тормоза лебедки и термостата жалюзи системы охлаждения двигателя.

Разрабатывая подвеску, выбор остановили на схеме с частичным подрессориванием. Это означало, что управляемые передние и задние колеса оснащали независимой подвеской, тогда как средние жестко крепили к раме. Независимая подвеска управляемых колес включала поперечные вильчатые рычаги, торсионный вал в качестве упругого элемента и амортизатор от МАЗ-500. По сравнению с винтовыми пружинами торсион обладает большей энергоемкостью и требует менее сложных направляющих устройств. Чтобы получить высокую точность кинематики перемещения колеса, все детали подвески собирались на специальном кронштейне (плите), который крепился к раме. Подвеска обеспечивала перемещение колеса вверх на 170 мм. В целом, не влияя на плавность хода автомобиля, неподрессоренная средняя ось была проще по конструкции и позволяла воспринимать значительные весовые нагрузки в случае прохождения профильных препятствий, когда передние или задние колеса отрываются от опорной поверхности.

Как трактор помог автомобилю

Чтобы получить дорожный просвет, достаточный для передвижения машины по мягким грунтам и пересеченной местности, ПЭУ были необходимы колеса диаметром не менее 1500 мм. Загвоздка была в том, что автомобильные шины соответствующих размеров в то время отечественная промышленность не выпускала, но все же выход нашли. Решили использовать шины, применявшихся на сельскохозяйственных тракторах. Самыми подходящими оказались шины 15×30 (модель Я-175) производства Ярославского шинного завода. Наружный диаметр их составлял 1523 мм, ширина – 420 мм. И все же это была временная мера, поскольку камерная шина Я-175 рассчитана на работу со скоростями, не превышающими 20 км/ч, так как при большей динамике ее долговечность резко сокращалась. Другой особенностью было использование протектора типа «косая елка», в котором отсутствовал сплошной пояс в центре беговой дорожки, а ребра протектора расположены под углом 45°. Этот рисунок с глубоким протектором давал хорошие результаты при движении по слабым влажным грунтам и рыхлому снегу. В то же время при качении по дорогам с твердым покрытием колеса с такими шинами испытывают периодические пульсирующие нагрузки, что приводит к быстрому расслоению и порче покрышки, а также отрицательно сказывается на ресурсе трансмиссии. Помимо этого из-за узкого диапазона изменения внутреннего давления в шине – максимальное значение 1,4 кгс/см² и минимальное 1,1 кгс/см²) наряду с многослойным каркасом покрышки и не расчлененными ребрами протектора снижалась эффективность применения системы регулирования давления воздуха в шинах. Учитывая все это, СКБ ЗИЛ совместно с Научно-исследовательским институтом шинной промышленности (НИИШП) и Днепропетровским шинным заводом начали работы по созданию специальных шин с регулируемым давлением воздуха. Были разработаны камерные 8-слойные шины 1525×400-768 (мод. ИД-15), которые по всем показателям оказались лучше предшествующих моделей. Новая шина наружным диаметром 1515 мм и шириной 400 мм могла работать с внутренним давлением воздуха от 0,25 до 2,5 кгс/см², ее радиальная упругость способствовала улучшению плавности хода автомобиля, а протектор с крупными, широко расставленными грунтозацепами и поперечными канавками на них обеспечивал низкое сопротивление качению на твердых дорогах и отличное самоочищение от грязи и снега.

Колеса, на которые монтировали шины Я-175 и ИД-15, комплектовали разъемными ободьями, состоящими из наружной и внутренней частей, скрепленных между собой дисками, болтами и гайками. Примечательно, что обе части обода изготовили из стеклопластика, а колесные диски, которыми колесо крепилось к ступице, выполнили стальными. Чтобы разместить колесный редуктор, обод сделали несимметричным, его внутренняя часть была вдвое шире наружной. Использование независимой подвески, колесных редукторов и колес большого размера позволило довести дорожный просвет до 560 мм под рычагами подвески и 660 мм под днищем корпуса.

Применение системы регулировки давления воздуха в шинах (СРДВШ) существенно повысило подвижность ПЭУ в условиях бездорожья (на снежной целине, пахоте, песке, заболоченных участках, грунтовых дорогах, в период осенней и весенней распутицы), обеспечило движение машины при проколах одного из колес без его замены, дало возможность выравнивать корпус автомобиля при работе грузоподъемного крана на уклонах, регулировать давление воздуха.

Испытания показали, что наибольшее увеличение тяги в 1,5…2 раза достигалось на сухом песке и снежном покрове, а наименьшее сопротивление качению – на рыхлых и водонасыщенных грунтах. Водитель с помощью крана управления изменял давление воздуха в шинах, не выходя из кабины. Шинные краны позволяли регулировать давление воздуха раздельно в шинах правого и левого борта, а запорные краны в крышках тормозных барабанов колес обеспечивали отключение любой шины от СРДВШ, например, при ее повреждении.

Уже в ходе эксплуатации ПЭУ-1 выяснилось, что малая скорость снижения давления воздуха в шинах от номинальной величины до минимальной из-за несвоевременного использования СРДВШ отрицательно сказывается на средней скорости движения и уменьшает вероятность успешно пройти тяжелые участки пути. Практика показала, что от момента обнаружения труднопроходимого участка до начала движения по нему снизить давление до оптимальной величины без остановки машины не удается, поскольку для снижения давления с 2,0 до 0,5 кгс/см² требуется не менее 5…6 минут. Кроме того, при движении по мягким грунтам с давлением в шинах, не соответствующим оптимальному, машина часто застревала.

Чтобы в несколько раз сократить время, требуемое для снижения давления в шинах большого объема, специалисты СКБ ЗИЛ изобрели клапаны быстрого выпуска (клапаны управления давлением). Их установили в магистралях воздуховодов, идущих к шинам. Эти устройства снизили время снижения давления воздуха в шинах 1525×400-768 от номинального до 0,5 кгс/см² до 1 минуты. Это в 4…6 раз меньше, чем у отечественных автомобилей с полным приводом ЗИЛ-131, «Урал-375», КрАЗ-255Б и лучших зарубежных образцов. Совершенствование СРДВШ также сократило с 8 до 5 минут время, необходимое для того, чтобы увеличить давление в шинах от 0,5 до 1 кгс/см².