Машина становится компактнее
Машина становится компактнее
Как ни жаль, но пришлось уйти от широкопрофильной «экзотики» и вернуться к старым проверенным «нивовским» шинам ВлИ-5. Да и передаточное число главной пары уменьшили до i = 4,44 (читатель помнит, что прежде оно составляло 4,78).
В принципе, этого должно было хватить. Но заказчик, пугавший разработчиков (и себя, в первую очередь) жёсткими условиями эксплуатации и «зациклившийся» поэтому на надёжности, настоял и на уменьшении мощности двигателя.
Так на машине и появился мотор рабочим объёмом 1,3 л (конечно, это было явной перестраховкой) – вместо прежнего 1,6 л.
Короче говоря, началось проектирование совсем другого автомобиля – поменьше и полегче. К тому времени руководителем проекта был назначен В. Доманский, пришедший с Ульяновского завода и имевший достаточный опыт по разработке внедорожников.
Г. Мирзоев.
Доманского я знал по работе на УАЗе как весьма энергичного, работоспособного и обязательного человека, умеющего доводить начатое дело до конца.
К концу 70-х гг. в разработках новых автомобилей на УАЗе начался определённый «застой». И я предложил Доманскому перейти на ВАЗ и вплотную заняться 22-м автомобилем.
В. Доманский, конструктор.
В работу пришлось окунуться сразу, с головой. Как раз шла кардинальная переработка машины, поскольку испытания образцов первой и второй серий наглядно показали, к чему может привести скрупулёзное выполнение требований заказчика без учёта возможностей завода.
Машину нужно было доработать таким образом, чтобы сохранить максимальную унификацию с базовым автомобилем ВАЗ-2121 – возможности для этого имелись.
Г. Мирзоев.
Большой вклад в этот автомобиль внёс и мой заместитель Я. Непомнящий. До этого он работал на Уральском автозаводе и со всеми плавающими и неплавающими машинами был на «ты».
Эту машину он тащил полностью на своих плечах. Ведь для того, чтобы автомобиль был, нужно не только принимать ответственные решения, но и спрашивать выполнение работы, которую ты поручил вчера. Если этого не делать, то никакого автомобиля никогда не будет.
Прибыло пополнение и к испытателям-дорожникам.
В. Смалюк, испытатель.
Я подключился к работе сразу после окончания института.
Как раз шло проектирование новых, более компактных образцов. Вопросов по ним была, конечно, уйма. Одна из главных проблем – перегрев агрегатов трансмиссии.
В нашем распоряжении был старый кузов второй серии (из категории предыдущих «монстров»), на котором мы и сделали практически всю работу. Как же он нам пригодился!
Оборудования тогда никакого не было, поэтому хорошо запомнилось, как стою я с обычным метеорологическим анемометром[19] у решётки выброса воздуха на правом борту, пытаясь в итоге определить расход воздуха через эту самую решётку.
Самое интересное, что всё получалось! То ли мы все были молодыми и дерзкими, не понимающими до конца, за какое практически безнадёжное дело взялись, то ли слово «энтузиазм» тогда ещё не было пустым звуком, судить не берусь.
Ю. Овчинников.
В общем, работа началась всерьёз. Только вот счётчик времени, увы, опять пришлось устанавливать «на ноль».
Основными направлениями переработки конструкции были:
– снизить массу автомобиля;
– уменьшить нагруженность трансмиссии, в том числе за счёт снижения массы и возврата к шинам ВлИ-5;
– сохранить в соответствии с требованиями заказчика способность преодолевать водные преграды.
Ясно, что с переходом на шины ВлИ-5 мы несколько потеряем в проходимости, да и двигатель 1,3 л – это снижение тяговых возможностей. Но на такое шли сознательно, иначе автомобиля бы просто не было – с мнением заказчика приходилось считаться.
Снижать массу нужно было конструктивными мерами. Начали, естественно, с расчётов.
Здесь следует непременно упомянуть про вариант с укороченной базой 2100 мм. При его оценке выявилось больше минусов, чем плюсов, хотя он и давал снижение массы до 30 кг. Из-за разунификации по кузову, трансмиссии, основному бензобаку и т.д. вариант этот был отвергнут.
Ходовой макет в туркменском пекле (в тени - плюс 45).
Бригада южно-горных испытаний ходового макета ХМ-2122 (В. Карабанов, В. Корнилов, В. Королёв, В. Котляров).
Так создавался экстерьер будущей компакт-амфибии (дизайнер А. Кудряшов).
Решено было сократить длину кузова, отказаться от бензобаков больших объёмов и вернуться к основному баку 2121 ёмкостью 43 л и дополнительному минимальных размеров 38 л (на образцах 1978 г. общий объём баков составлял 120 л). Уменьшить высоту борта кузова, уменьшить толщину металла бамперов, выбросить буксирное устройство и крюки с УАЗа. Всё вкупе давало снижение массы около 50 кг.
Удалось договориться с заказчиком о полезной нагрузке. Её установили 360 кг вместо прежних 400 кг.
Затем последовали скрупулёзные расчёты параметров плавучести, положения ватерлинии, углов входа и выхода из воды, остойчивости. В результате несколько сократили объём передней части кузова (это с учётом одновременного выноса РПМ из моторного отсека).
На 100 мм сократили задний свес, на 50 мм понизили высоту борта. Тут следует упомянуть, что на автомобиле пока отсутствовали специальное оборудование и приборы, требуемые заказчиком. Среди прочего не было экранированного электрооборудования, ещё предстояло найти решение по предпусковому подогревателю.
Уже в ходе дизайнерской проработки из намечаемого ранее использования многих навесных узлов кузова из алюминия «вживую» появились только дуги тента из алюминиевой трубы, да стёкла тента заменили на плёночные.
Все предложения ООК по корректировке габаритов автомобиля были выданы в Центр стиля, где безотлагательно было проведено макетирование.
Кстати, был предложен вариант с раздельной схемой систем охлаждения двигателя и трансмиссии. Однако на техсовете 31.03.80 изменения схемы охлаждения были признаны нецелесообразными и отклонены.
Внешняя форма с небольшими доработками по задней панели была одобрена и запущена в проработку в отделе кузовов.
Задача была поставлена – через год, в I квартале 1981 года, иметь три новых образца для последующей доводки с выходом на приёмочные испытания.
А. Кудряшов, дизайнер.
Когда с завода уволился Саша Еремеев, который вёл дизайн-проект амфибии с самого начала, вся работа по ней практически «зависла».
Как на грех, настала самая горячая пора – машину надо было разрабатывать чуть ли не заново, поскольку она должна стать ощутимо компактнее.
Тут начальник Центра стиля М. Демидовцев и предложил мне, молодому дизайнеру, взять на себя роль ведущего по проекту.
Не скрою, поначалу было страшновато. Дело ответственное, да и начинать надо было практически с нуля – прежние наработки годились разве что концептуально, не более того.
Ввиду недостатка времени решили обойтись без традиционного в таких случаях полноразмерного пластилинового макета.
Он, разумеется, всегда даёт более полное представление о внешних формах автомобиля, поскольку является объёмным.
Но времени на это не было, поэтому ограничились плоскостно-рельефным макетированием на вертикальных плазах в натуральную величину.
Всё получилось как нельзя лучше и сэкономило массу времени.
Кроме того, была проведена объёмно-структурная проработка кузова, которая позволила вычленить его основные элементы для последующей детальной разработки в бюро проектирования кузовов.
Работал я, конечно, не один. Особую признательность хотел бы выразить Валерию Сёмушкину, давшему массу полезных советов и проведшему вместе со мной работу по структуре кузова.
В. Смалюк.
В испытаниях образовалась невольная пауза, из которой надо было извлечь максимальную пользу. Помните проблему с перегревом узлов? Так вот, начали мы с конструкторами этот клубок помаленьку распутывать.
Взяли отработавший своё образец второй серии и установили на него двигатель, мосты и шины согласно новой концепции – чтобы всё было как надо. Получился так называемый «ходовой макет» (про него уже говорилось).
В. Доманский.
И стали мы с испытателями в этом кузове (благо, он своё отработал и его было не жалко) «вертеть» всяческие дыры, пытаясь ответить на главный вопрос – почему же продувка агрегатов на второй серии оказалась неэффективной?
Первым нашим шагом были отверстия в порогах.
Отбросив пока вопросы плава, просто выпустили весь воздух, продувающий агрегатный отсек, наружу, не заставляя его протискиваться через лабиринты двойных стенок днища и бортов. Это было нужно, чтобы проверить идею в целом.
По сути, агрегаты ведь обдуваются горячим воздухом из моторного отсека. Срабатывает ли это в принципе?
Ю. Овчинников.
Принципиальная возможность охлаждения трансмиссии воздухом, прошедшим радиатор, была оценена ещё в 1977 г. при исследовании образца 1-й серии. В 1978 г. на второй серии уже был введён второй механический вентилятор вазовской размерности.
Когда испытания показали, что добавление второго вентилятора оказалось неэффективным (по производительности, по сопротивлению воздушного тракта и т.д.), были предприняты попытки изменить сами вентиляторы – об этом уже вскользь упоминалось.
Из Ульяновска привезли детали вентилятора УАЗа, на базе которого были изготовлены крыльчатки, вписывающиеся в размеры нашего радиатора.
Поработали с ними, а также с «волговскими» крыльчатками, но без особого успеха. Видимо, причина была в сопротивлении тракта.
Попутно в Ульяновске в 1979 году впервые познакомились с опытным образцом их плавающей модели УАЗ-3907 «Ягуар».
Художественно-конструкторская проработка кузова третьей серии. Дизайнер А. Кудряшов не ограничился внешними формами автомобиля, а достаточно детально (хотя и эскизно) проработал основные элементы кузова, предоставив контсрукторам-кузовщикам неоценимый задел.
Свои идеи амфибии вносили и другие дизайнеры. К примеру, так представлял себе машину А. Беляков.
Но «кудряшовский» вариант оказался предпочтительнее. Образцы третьей серии стали заметно компактнее. От последующих их можно отличить по отсутствию «форточек» - стёкла были сдвижными. Да еще откачка воды производилась только из трансмиссионного отсека. На борту видно выходное отверстие, а под днищем - соединительный шланг, оторвать который на бездорожье проблем не составляло. Такая «откачка» не прошла.
Что привлекло внимание, так это схема системы охлаждения. Она была обратной, т.е. вентиляторы работали на вытяжку. Воздух забирался в районе стоек дверей, продувал трансмиссию, затем двигатель, потом радиатор и выталкивался (выбрасывался) наружу через щели в капоте.
Другой пример решения проблемы мы нашли на VW Iltis. Изучая техническую литературу, натолкнулись на большую статью о его конструкции.
Одной из его особенностей было наличие двух огромнейших вентиляторов с продуманными направляющими кожухами. Правда, поток воздуха был классическим, прямым. Но Iltis был не плавающим, не имел герметичного кузова, и, скорее всего, особых проблем с охлаждением трансмиссии не имел.
Поразмыслив, мы остановились всё-таки на «прямой» схеме продувки. Она позволяла решить «бесплатно» проблему охлаждения на скоростном режиме за счёт набегающего потока. А работать предстояло по организации потока в районе трансмиссии и на выходе из кузова.
Кстати, «прямой» поток потом легко позволил перейти с двух механических на схему с дополнительным электровентилятором.
В. Доманский.
В борьбе с перегревом утешало хотя бы то, что для нагретого до 150° агрегата 100-градусный воздух является чуть ли не прохладным. Во всяком случае, он вполне способен отобрать ещё немало тепла. Проверка на беговых барабанах нашей динамометрической камеры показала, что так оно и есть.
Убедившись, что в принципе всё решаемо, заглушили ненужные уже дыры в порогах и стали снижать сопротивление воздуховодов. При этом удалось выяснить главное: «осечка» с продувкой агрегатов на второй серии произошла по двум основным причинам.
Во-первых, сечение воздуховодов оказалось чересчур «зажатым», из-за чего поток воздуха сильно тормозился. И во-вторых – поток три раза «переламывался» под прямым углом, что ещё больше увеличивало сопротивление.
В результате скорость потока оказалась недостаточной, и агрегаты толком не обдувались.
Всё это было нами учтено, и кузов данного макета был основательно переделан. Проходные сечения были увеличены (в меру, конечно, поскольку между ними и скоростью потока есть определённая взаимосвязь). А в местах «переломов» потока появились необходимые скругления.
Вдобавок на этом же макете редуктор переднего моста убрали из непродуваемого «мешка» под двигателем и закрепили его снаружи днища на специальном (пока макетном) подрамнике. Теперь он будет, как на «Ниве», обдуваться при движении окружающим воздухом.
Лезем опять в динамометрическую камеру. Результаты обнадёживают. Похоже, что мы на правильном пути.
В. Котляров.
Теперь надо срочно ехать в Среднюю Азию (дело было олимпийским летом 1980 года) для проверки в реальных условиях, в том числе и на сыпучем песке при 40-градусной жаре.
Смешная это была машина! Кузов-то был взят прежний, с громадными колёсными арками под большие и широкие шины ВлИ-6. А поставили мы серийные маленькие (относительно) ВлИ-5!
Да ещё этот варенный-переваренный кузов окрасили той краской, какая тогда попалась под руку – ярко-голубой. Можете себе представить!
Образец был весь увешан термодатчиками – в общей сложности их было около пятидесяти. А регистрирующий прибор – всего один, на 10 каналов (о многоканальных самописцах тогда можно было только мечтать!). Так и работали в Туркмении целый месяц, переключаясь с одного пучка проводов на другой (всего их было пять).
В принципе, идея оказалась здравой. Горячий воздух из моторного отсека, как и в динамометрической камере, успешно охлаждал агрегаты (которые, к тому же, выдерживают гораздо более высокую температуру, чем двигатель). Да и редуктор переднего моста, обдуваемый воздухом, греться перестал.
В общем, из Туркмении мы вернулись окрылёнными.
В. Доманский.
Осталось решить последнюю задачу – правильно распорядиться потоком воздуха. И вот тут мы с испытателями столкнулись с неразрешимыми на первый взгляд противоречиями.
Чтобы нормально «дышал» двигатель (вернее – его радиатор с вентилятором), лучше всего вообще снять капот – снизу-то моторный отсек наглухо закрыт! Но при этом в «тоннель» к агрегатам воздух, разумеется, не пойдёт, и никакой продувки просто не будет.
А вот для агрегатов, наоборот, лучше всего подошёл бы абсолютно «глухой» капот – тогда вентилятор гнал бы весь воздух только на их продувку.
Но в этом случае очень быстро перегреется двигатель, так как в отсеке создаётся «подпор» (аэродинамическое сопротивление тоннеля и воздуховодов, как ни крути, всё же довольно высоко), из-за чего радиатор практически не «дышит».
В общем, хвост вытащил – нос увяз, и наоборот.
Поэтому в капоте не обойтись без какой-то калиброванной решётки для выпуска части воздуха наружу и уменьшения «подпора», чтобы и двигатель не грелся, и агрегаты эффективно охлаждались.
Вот на поиск этого оптимального баланса (так сказать, «золотой середины») и ушло впоследствии несколько лет! Было перелопачено бесчисленное количество вариантов. Только не надо полагать, что этот поиск вёлся вслепую. Продвижение вперёд было поэтапным и достаточно осмысленным.
В итоге нормально «задышали» и двигатель, и агрегаты. Мы сделали это!
Образец третьей серии перед плавом. Передний воздухозаборник закрыт перекидной заслонкой.
Одна из главных задач на испытаниях образцов третьей серии - как поплывёт машина на «маленьких» колёсах ВлИ-5?
Запас плавучести с полной нагрузкой - вполне приличный (вверху).
В целом компактные образцы третьей серии оказались на плаву нисколько не хуже предыдущих «монстров».
Чем круче берег, тем лучше входить в воду кормой - запас плавучести задка заметно выше.
Выход из воды затруднений не представлял.
Вход в воду с крутого берега. Стало ясно, что отсутствие волноотражателя на образцах третьей серии - серьёзный недостаток.
Параллельно с работой над макетом была произведена опережающая проверка новой комплектации на надёжность узлов трансмиссии.
Чтобы не дожидаться новых образцов, её провели в 1979-80 гг. совместно с заказчиком на четырёх серийных «Нивах», окрашенных по просьбе военных в зелёный цвет.
Они имели соответствующие двигатели и агрегаты (подобная комплектация с 1,3-литровым двигателем носила индекс 21211).
Результаты, естественно, оказались положительными, да и трудно было ожидать иного с подобной перестраховкой по мотору!
А тут и подоспели чертежи новых, полностью изменённых – от кузова до колёс – образцов третьей серии (3Э2122), в которых было уже учтено многое из наработанного на тот момент. Образцы сразу же были запущены в изготовление.
В начале 1982 года был готов первый образец (сборка второго несколько задержалась, и он вышел из цеха только в середине лета). Образцы эти, как и все последующие, были защитного цвета.
Это была уже совсем другая машина. Компактная, в габаритах «Нивы», она имела более «вазовский» вид, чем предыдущие «монстры».
Передний воздухозаборник здесь тоже был явно великоват, как и на второй серии (впоследствии его удалось уменьшить почти вдвое).
На плаву его проём, как и прежде, закрывался перекидным щитком, находящимся в передней части капота (что одновременно открывало верхний воздухозаборник). Надлежащая герметичность обеспечивалась прижатием щитка к окаймляющему проём резиновому уплотнителю.
Образцы имели и двойной пол, и двойной правый борт с решёткой выброса воздуха в задней части (к тому времени уже выяснилось, что выброс через один борт эффективнее, чем через два – поток воздуха лучше организован).
РПМ был вынесен наружу и закреплён на подрамнике кузова. Это не только решило проблему его обдува, но и позволило заметно снизить общий уровень вибрации (прекратилась раскачка двигателя мощным реактивным моментом от редуктора).
К тому же упростилось уплотнение передней части днища – исчезли громоздкие брезентовые чехлы приводов колёс и рулевых тяг (это решение было проверено ещё на упомянутом ходовом макете).
Вообще, об уплотнениях стоит поговорить особо.
На образцах третьей серии их конструкция оказалась настолько удачной, что потом почти не переделывалась.
Решение было простым и эффективным. По днищу ниже ватерлинии уплотнялись только выходы карданных валов, вал рулевой сошки и ось маятникового рычага. Всего четыре точки! Причём удалось обойтись без каких-либо сальников, то есть никаких трущихся уплотнений не было!
Просто и надёжно.
Остаётся добавить, что днище снизу имеет несколько лючков для доступа к агрегатам, закрывающихся герметичными крышками с резиновыми прокладками.
Присутствует и обязательный для всех плавающих машин типовой клапан-кингстон (через него, к примеру, очень удобно было сливать после плава попавшую внутрь воду).
Заканчивая тему герметичности, надо сказать, что была ещё одна серьёзная проблема технологического порядка.
Днище вазовской амфибии имеет достаточно сложную конфигурацию, что мешает выполнить его цельноштампованным. Оно состоит из нескольких панелей, которые свариваются между собой точечной сваркой (как и предполагалось в будущем производстве).
При этом между точками сварки неизбежно получаются щели. Обычному-то автомобилю это ничем не грозит, но для амфибии сие крайне нежелательно! Для технологов – непреходящая головная боль!
Ю. Овчинников.
В начале 80-х гг. на ВАЗе в УГК побывал в командировке представитель института Патона из Киева с образцами токопроводящей полиуретановой мастики для сварных швов.
Со специалистами УЛИРа были проведены несколько пробных сварок образцов металла, в целом – не очень удачных. Полиуретан плавился, выделяя пары газа типа хлора, качество сварки не было гарантированным (нужен был длительный подбор режима сварки).
Но самое главное – внедрение этой технологии в производство сулило большие проблемы. Мастика должна быть нанесена на шов, потом он должен быть проварен, затем шёл процесс полимеризации полиуретана на воздухе. В линии сварки это требовало непрерывного техпроцесса, сложной методики нанесения мастики с учётом перерывов, за время которых её состояние могло измениться.
Одним словом, до внедрения было очень далеко и постепенно о мастике забыли. Но зато была решена другая задача – введение в полости порогов, лонжеронов и на некоторые кожухи пола пены из полужёсткого полиуретана.
Вначале это были пробные заполнения полостей на базе Владимирского химзавода с использованием экспериментальных установок. Затем техпроцесс отработали за время поездок во Владимир В. Доманского и В. Саблина. И последующие серии авт. 2122 уже все проходили операцию «запенивания».
Кузов получился значительно жёстче исходного состояния, полости теперь не заполнялись водой через негерметичности в сварных швах, соответственно и внутренние панели от коррозии были защищены.
При работах на плаву бывает всякое. Там, под водой - утонувшая машина. Ныряльщики трос уже зацепили, пора вытаскивать.
Раз-два, взяли!..
Так почему же она всё-таки утонула?
Конечно, только плавом всё не ограничивалось - образцы третьей серии прошли и пески Туркмении, и горы Таджикистана.
Тяговые испытания на размокшей пашне (О. Тарасов и В. Королёв.
Испытанному механическому динамометру любая грязь - нипочём!
Для доработки образцов очень много сделал В. Корнилов (сзади - Н. Алеев).
Доработка третьей серии в разгаре. Уже введены форточки в откидных рамках боковых дверей. Для определения оптимальных размеров переднего воздухозаборника (он явно велик) проводятся визуальные аэродинамические испытания на заводском треке с приклееными ленточками.
Но вернёмся к новым «компакт-амфибиям». Конечно, имея 1,3-литровый мотор, они на суше несколько уступали в динамике базовой «Ниве» (с двигателем 1,6 л), но всё же оказались гораздо шустрей своего главного конкурента – УАЗа.
Потом удалось улучшить динамико-скоростные показатели, поработав над снижением потерь в системах впуска и выпуска двигателя.
Разумеется, «рассекать» водную гладь прежде, с большими колёсами, было несравненно сподручнее. Но в итоге, как ни странно, уровень водоходных качеств практически остался на том же уровне – новая машина уверенно развивала на воде 4 км/ч.
Опять же надо учитывать, что это получено «с колёс», без гребного винта или водомёта!
К тому же, манёвренность на воде осталась, как и прежде, весьма приличной, что практически всегда позволяло уверенно выходить в нужную точку берега даже при наличии небольшого течения.
Н. Алеев, испытатель.
Вообще, говоря о водоходных качествах этой машины, необходимо помнить, что это всё же – не океанский лайнер.
Да, доплывали мы на ней чуть ли не до середины огромного Жигулёвского моря (в тихую погоду, конечно), но это никак не должно быть системой.
При внезапном усилении ветра (а на широких водоёмах такое бывает нередко) как-то разом появляется серьёзная волна, и сразу всё резко осложняется – до берега далеко, а приближается он как-то очень медленно.
Конечно, живучесть (именуемая «запасом плавучести») у этой машины довольно приличная. На плаву она настолько высоко «торчит» из воды, что производит впечатление движущейся вброд.
Но на крутой волне всё равно становится не по себе, в чём разработчики не раз имели возможность убедиться воочию.
О. Тарасов, испытатель.
Стихия этой машины – неширокие водоёмы со спокойной водой или не очень быстрым течением.
При этом зайти в воду можно даже с довольно крутого берега (не с обрыва, конечно), поскольку передок всплывает достаточно быстро. Только без излишней спешки и суеты – вода требует к себе уважения!
Кстати, с крутого берега лучше заходить в воду задним ходом – запас плавучести у задка заметно выше.
Место выхода на другой берег лучше наметить заранее, но по опыту можно сказать – лишь бы колёсам было за что зацепиться (обрыва и здесь, конечно, быть не должно).
В общем, таким нехитрым условиям отвечает большинство малых и средних равнинных рек России. А уж об озёрах и говорить нечего, там плавать сам Бог велел.
А в том, что подобная машина пользовалась бы в России большим успехом, никаких сомнений нет.
Где бы мы на ней ни плавали, на берегу всегда собиралось немало зрителей – в основном окрестных рыбаков.
Так вот, всегда можно было услышать одно и то же: «Эх, мне бы такую машину! От катеров рыбнадзора ушёл бы берегом, а от милицейских УАЗов – по воде!».
Конечно, завзятых браконьеров не так уж и много, но нормальных-то рыбаков и охотников – предостаточно! Вот им-то такой автомобиль пришёлся бы как раз «в пору».
Испытания третьей серии образцов, проведённые в 1982 году по полной программе (включая пекло Туркмении и высокогорье Памира), показали, что машина, в целом, получилась.
Устранив отмеченные недостатки (без них, конечно, никогда не обходится), можно было смело предъявлять автомобиль государственной приёмочной комиссии.