Интересное

История вездехода ЗИЛ

Предыстория возникновения ЗИЛ

На счету Юрия Лужкова, бывшего когда-то мэром Москвы, более 120 историй изобретений в том числе вездеход ЗИЛ. Он разработал и оригинальную конструкцию пчелиного улья, и инновационные способы производства кваса и сбитня, а ещё закрепил за собой рецепты кулебяки и растегая.

Есть в арсенале мэра-новатора и сложные инженерные разработки, такие как роторный и роторно-турбинный двигатели внутреннего сгорания, раздвижное двухсекционное сопло ракетного двигателя, машина для полунепрерывного литья металлических труб.

А однажды вездесущий инженерный гений Юрия Михайловича обратил свои взоры на родной ЗИЛ, который он, будучи градоначальником, всегда опекал.

Так Лужков получил патент на «Автомобиль повышенной проходимости», который острословы сразу назвали «вездеходом для пчеловода».

В апреле 2008 года Департамент науки и промышленной политики Москвы поручил Московскому заводу им. Лихачёва разработать проект семейства автомобилей 4х4 многоцелевого назначения со зловещим названием «Каратель».

Основным заказчиком выступило оборонное ведомство России, срок выполнения разработки наметили на 2010-2015 годы. Все версии семейства грузоподъёмностью 2,5 т должны были иметь двойное назначение – и военное, и гражданское.

В гражданском варианте на шасси повышенной проходимости планировали выпускать образцы коммунальной и строительной техники, фургоны для перевозки грузов и пассажиров в труднодоступные места, использовать машины на службе в пожарной охране.

Возникновение БИЗОНа

В процессе разработки в отдельную версию выкристаллизовался автомобиль «Бизон», о котором и пойдёт речь.

Он отличался одной ключевой особенностью: в задней части грузовика должно было располагаться дополнительное выдвижное устройство – подкатной мост, который при необходимости обеспечивал подвижность машины в критических для нее условиях, например, при буксовании всех «основных» колес.

Прежде такую схему специалисты завода никогда не использовали, а в этот раз применили, да ещё и по инициативе лично Лужкова!

История вездехода ЗИЛ
Масштабный макет шасси автомобиля проекта «Каратель» — «Бизон»

Подкатной мост

Для реализации задуманного второй мост машины решили выполнить проходным, установив в нём механизм отключения привода подкатного моста.

В свою очередь подкатной мост задумали портальным, при этом его колёса должны были иметь меньший диаметр, чем остальные. Колею подкатного моста сузили настолько, чтобы следы колес по ширине не совпадали со следами, оставляемым основными движителями автомобиля.

Давайте разбираться, зачем зиловцы нагородили такой огород и обратились к новой для себя концепции?

Всему «виной» оказалась короткая база автомобиля: в процессе анализа вероятных условий эксплуатации будущей машины инженеры пришли к выводу, что в некоторых случаях хорошо было бы иметь базу большего размера – вот тут-то и вспомнили про подкатной мост.

Правда, в данном случае он оказывался не подкатным, а, скорее, «выкатным» именно потому что дополнительные колёса в рабочем положении увеличивали этот параметр.

Устройство и расположение подкатного моста, предложенного Ю. Лужковым, на автомобиле: 1 – основной мост автомобиля; 2 – подкатной портальный мост; 3 – приводной вал; 4 – карданный вал; 5 – силовой вал; 6 – механизм отключения привода подкатного моста; 7 – устройство подъема подкатного моста; 8 – кронштейн устройства подъема; 9 – шарнир качающегося рычага; 10 – качающийся рычаг; 11,12 – пневмобаллоны подъемного устройства; 13 – колеса подкатного моста; 14 – колеса основного моста

Возможностью по увеличению базы достоинства подкатного моста в данном случае не ограничивались.

Помимо этого инженеры добились перераспределения давления на опорную поверхность, то есть уменьшения давления от основных колёс.

Кроме того, меньшая колея давала возможность дополнительным колёсам «опереться» на ещё не испорченный основными колёсами грунт, и это, пожалуй, было ключевым преимуществом новой схемы.

Чтобы маленькие подкатные колёса проходили тот же путь, что и большие, а линейные скорости их проекторов совпадали, пришлось изменить передаточное отношение привода колёс подкатного моста – так бы они вращались быстрее основных.

Без этого можно было бы вполне обойтись, если бы между проходным и подкатным мостом был предусмотрен дифференциал, но он отсутствовал.

Поначалу предполагали, что для подъема и опускания подкатного моста будет служить качающийся рычаг с закреплённым на свободных концах пневмобаллонами, играющими роль лифта.

Во время движения «Бизона» по твёрдому грунту подкатной мост находится в поднятом состоянии и отключен от трансмиссии.

Если же машина, преодолевая труднопроходимый участок со слабонесущими грунтами, начинала буксовать, то в течение кратковременной остановки или прямо на ходу в дело вступали пневмобаллоны, которые с силой прижимали подкатной мост к грунту, чтобы обеспечить надежный контакт.

Далее подкатной мост кинематически соединяли с трансмиссией, и он вступал в работу.

История вездехода ЗИЛ
В макетном образце «Бизона» пневмобаллоны подъемного устройства и подкатной портальный мост уступили место силовым гидроцилиндрам и серийному неразрезному мосту уменьшенной ширины

Эффективность работы подкатного ведущего моста в реальных условиях эксплуатации мог только подтвердить макетный образец машины.

Обзор узлов вездехода ЗИЛ «Бизона»

Его спроектировали и изготовили специалисты Управления конструкторских и экспериментальных работ (УКЭР) АМО «ЗИЛ».

Руководил всеми работами заместитель главного конструктора УКЭР Владимир Мазепа, а основным разработчиком стал ведущий конструктор Юрий Ткаченко.

Жесткие сроки при минимальной трудоемкости изготовления экспериментальной машины заставили использовать широкий круг агрегатов и узлов действующего производства с минимальными изменениями.

Вот почему на этом этапе в основу «Бизона» легло шасси серийного грузовика повышенной проходимости ЗИЛ-43272Т (4х4).

Расположение подкатного моста на шасси ЗИЛ-43272Т​

Постоянно включенный передний мост новичку достался без изменений от ЗИЛ-43272Т.

Средний (второй) мост сделали неведущим – он стал служить в качестве промежуточной опоры привода подкатного моста.

В самом же подкатном мосту был заблокирован межосевой дифференциал – сателлиты приварили к корпусу.

Двухступенчатую раздаточную коробку взяли от ЗИЛ-43272Т и удалили из неё вторую ступень, при этом механизм включения второй ступени взяли для подключения подкатного моста.

Кинематика работы подкатного моста

Общий обзор Бизона

Теперь посмотрим на машину в целом. Передний и задний мосты «Бизона» снабдили шинами размером 12.00R20, а подкатной мост «обули» в шины меньшей размерности 225/75R16.

Все карданные валы от ЗИЛ-43272Т сохранили, зато для привода подкатного моста использовали карданный вал от грузовика ЗИЛ-133Г1.

Соответствующим образом доработали балки заднего и подкатного мостов. С целью унификации в конструкции подкатного моста применили ступичные узлы и колеса от трехтонки ЗИЛ-53011.

Полуоси подкатного моста были оригинальными, равно как и подвеска, а вот комплект рессор переднего и заднего мостов сохранили от ЗИЛ-43272Т.

В конструкции подкатного моста широко использовали серийные компоненты

Вертикальные перемещения подкатного моста в рабочее и транспортное положение осуществляла гидросистема, включавшая гидронасос, бак с рабочей жидкостью, закрепленный на задней стенке кабины, гидрораспределитель, установленный в кабине, два силовых гидроцилиндра двухстороннего действия, верхние концы которых шарнирно связаны с кронштейнами, смонтированными в задней части рамы, а нижние – с балкой подкатного моста.

По сравнению с первоначальным проектом инженеры отказались не только от «пневмы», но и от портальной схемы.

Колею подкатного моста по сравнению с серийным уменьшили до 1200 мм
Детали крепления подкатного моста в раме внедорожника

Подкатной мост, как и задумывалось, имел два фиксированных положения: транспортное в подвешенном (поднятом) состоянии с зазором между колесами и грунтом (дорогой) и рабочее при опускании движителей на грунт.

В последнем случае вертикальная нагрузка, приходящаяся на задний мост, воспринималась и колесами подкатного моста, которые могли опускаться на 140 мм ниже уровня опорной поверхности.

Привод подкатного моста включался в рабочем положении и выключался в транспортном. Колесная база штатного грузовика не изменилась (3341 мм), а расстояние между вторым мостом и подкатным мостом составило 1120 мм.

Прежними остались 136-сильный турбодизель ММЗ Д-245.9 и механическая 5-ступенчатая коробка передач. Масса снаряженного автомобиля составила около 5200 кг.

Подкатной мост мог перемещаться и в вертикальной поперечной плоскости

Испытания Бизона

Макетный образец «Бизона» вышел на испытания в марте 2009 года и во время движения по снегу глубиной 25-30 см с вывешенный подкатным мостом быстро забуксовал.

Водитель, не выходя из кабины, опустил дополнительный мост, включил его привод, а когда колеса  достигли твердого основания, грузовик уверенно продолжил движение.

Важно, что во время преодоления бездорожья колеса подкатного моста благодаря возможности его перемещения в вертикальной поперечной плоскости четко копировали неровности пути.

История вездехода ЗИЛ
ЗИЛ-43372Т с подкатным мостом, находящемся в транспортном режиме

Чтобы изучить вездеходные возможности нового внедорожника, на его подкатной мост устанавливали сдвоенные шины и цепи противоскольжения.

В первом случае удалось снизить давление на грунт, во втором – увеличить сцепные качества. Помимо этого на шасси монтировалась укороченная бортовая платформа для размещения груза.

Поверка работы системы подъема и опускания подкатного моста
Подкатной мост в рабочем режиме

Испытания «Бизона» показали: эффективность его применения в тяжелых дорожных условиях при использовании колес малого диаметра с шинами 225/75R16 может быть повышена.

Кроме того, масса подкатного моста, деталей подвески и дополнительных узлов трансмиссии снижает грузоподъемность автомобиля, а потому должна быть уменьшена.

Также требуется дополнительная оценка влияния этой массы на показатели управляемости и устойчивости при движении в транспортном положении.

История вездехода ЗИЛ
Для улучшения сцепных качеств на подкатной мост устанавливали цепи противоскольжения
Сдвоенные колеса, смонтированные на подкатном мосту снизили удельное давление на грунт

Как автора основной идеологии внедорожника с подкатным мостом, Юрия Лужкова вполне удовлетворили результаты испытаний машины.

История вездехода ЗИЛ
«Бизон» с включенным подкатным мостом уверенно преодолевал снежную целину глубиной 25-30 см

Вообще же тему применения подкатного моста специалисты признали оправданной. Перспектива использования этого устройства виделась в оснащении им автомобиля ЗИЛ с колесной формулой 4×4, оборудованного независимой пневматической подвеской и регулируемым клиренсом.

Что немаловажно, при необходимости подкатной ведущий мост мог предлагаться в качестве опции как один из вариантов исполнения автомобиля при сравнительно небольших изменениях конструкции базовой версии.

История вездехода ЗИЛ
Подкатной мост может устанавливаться в качестве опции на серийные грузовики и спецтехнику

Привлекательно выглядела возможность установки колес подкатного моста в транспортном положении непосредственно за задними ведущими колесами машины 4х4 в колесных нишах и в габаритах кузова, увеличение клиренса подкатного моста, а также применение специальных металлических катков с мощными профилированными грунтозацепами (п-колесо).

Движители такой конфигурации могли бы повысить качества плавающих автомобилей, особенно при выходе на берег.

История вездехода ЗИЛ
Вместо пневматических шин подкатной мост может оснащаться металлическими катками с развитыми грунтозацепами
История вездехода ЗИЛ
Размещение стальных катков (п-колес) на внедорожнике типа 4х4 с портальным мостом
П-колеса способны увеличить проходимость машины на размокшем грунте
История вездехода ЗИЛ
На воде металлические катки выполняют роль гребных колес
История вездехода ЗИЛ
Схема работы портального моста, оборудованного п-колесами

Закрытие проекта ЗИЛ

Планы были грандиозными, но, увы, осенью 2010 года Юрий Лужков лишился своего поста, а новые московские власти взяли курс на ликвидацию АМО «ЗИЛ» как автомобильного предприятия – проект «Бизон» стал достоянием истории.

Что же касается идеи оснащения автомобилей дополнительными движителями, то она продолжает жить и побеждать. Так в 2016 году американская фирма Action Vehicle Engineering на базе бронеавтомобиля Ferret построила и успешно испытала трехосный внедорожник, средние колеса которого в зависимости от дорожных условий могут опускаться или подниматься.

История вездехода ЗИЛ
Внедорожник фирмы Action Vehicle Engineering со средними подъемно-опускающимися колесами доказывает актуальность их применения