Проектированием снегоходов занимаются и крупные конструкторские коллективы, и изобретатели. Они ищут новые принципы и совершенствуют классические. Оригинальный автомобиль построил недавно минский слесарь В. А. Курунков. На машине, которая называется «авто-аэромобиль-сани-глиссер», автор собирается перелетать овраги. Мы не знакомы с ее схемой, но думаем, что подобные гибриды нецелесообразны. Опыт показывает, что в таких комбинациях концентрируются недостатки «компонентов», а достоинства каждого из них проявляются слабо.
В Горьком под руководством А. Ф. Николаева ведется интересная работа, которая по своим целям противоположна самой идее создания вездеходов. Там проектируют машину для… прокладки ледовых дорог. Трактор тянет за собой два агрегата. Первый фрезами измельчает мерзлый снег и с помощью особых тепловых камер оплавляет его. Второй же, высокочастотный вибратор, утюжит его, ч мороз превращает эту полосу в отличную дорогу для автотранспорта. За час прокладывается 1,5 км «полярного шоссе».
Но А. Ф. Николаев не забыл и о вездеходах. Присмотревшись в Антарктиде к пингвинам, он создал механического «пингвина». Живой пингвин, отталкиваясь ластами, мчится на брюхе по снегу со скоростью 25 км/ч; «пингвин» Николаева (37) весом 1300 кг будет, двигаясь на широком днище и отталкиваясь колесными плицами, развивать скорость 50 км/ч.
Горьковские инженеры создали также ледофрезерную машину, которая со скоростью до 200 м/ч сможет прорезать широкие траншеи в толстом льду. Развитие этого принципа обещает новый способ проводки арктических судов. Там же, в Политехническом институте, создан непотопляемый снегоболотоход ГПИ-37. Имея вес 1,2 т, он развивает скорость до 50 км/ч (с грузом в 500 кг). Он свободно движется по заболоченным местам, по снегу и воде. Конструкторы снегоходов вспомнили, наконец, об охотниках и оленеводах и создали мотонарту ГПИ-18. Принципиально она копирует схему вездехода «арктические сани»; в ней есть коечто и от мотосанок Куприянова 1927 г., и от американских одногусеничных автосаней.
Мотосани Куприянова получили в свое время высокую оценку специалистов. По видимому, целесообразно продолжать эксперименты со снегоходами, спроектированными по такой схеме (с учетом применения новейших полимерных материалов). Кстати, оригинальной гусеничной машиной является и новый американский армейский транспортер «Эаролл» (32), у которого гусеницы— это пневматические катки, вращающиеся на осях и обеспечивающие хорошую плавучесть, а также проходимость по сыпучим и мягким грунтам.
Нужно подчеркнуть, что у наших снегоходных машин заметна упорная тенденция к сохранению гусеничного и полугусеничного движителя. Горыковский автозавод создал, например, снегоход — снегоболотный транспортер для перевозки грузов и пассажиров; эта гусеничная машина весит 4 т и двигается со скоростью 30 км/ч с полуторатонным грузом.
На Ташкентском ремонтно-механическом заводе создан экспедиционный снегоболотоход с весьма широкими спаренными гусеницами. Его грузоподъемность 7 т, собственный вес 13,5 т, скорость 35 км/ч. Полугусеничной машиной является ульяновский лыжногусеничный снегоход УАЗ-451С. С грузом в 600 кг он развивает скорость 47 км/ч.
А вот и любительские машины. Работники Норильского горно-металлургического комбината под руководством инженера Ю. Курбатова построили лыжногусеничный снегоход «Тундра-2», буксирующий на прицепных санях тяжелый груз со скоростью 30 км/ч.
Р. Фаззалов предлагает схему шнекового движителя. В отличие от винтовых движителей, шнеки, будучи установлены по бокам машины под некоторым углом, прикрепляются посредством шарнирных крестовин к коробке отбора мощности только передними концами, задние же концы свободно лежат на снегу. Это позволяет им хорошо приспосабливаться к рельефу местности.
Молодые любители И. Фивцов и А. Майер демонстрируют схему снегохода, движителями которого являются лыжи. Усилие передается к лыжам от двигателя на коленчатый вал и далее через шатун к валу, имеющему на концах небольшие щеки с пальцами. На эти пальцы надеваются кабанчики лыж; при работе двигателя лыжи двигаются взад и вперед. Благодаря шарнир но прикрепленным упорам лыжи беспрепятственно могут двигаться вперед, а при движении назад их концевые упоры, врезаясь в наст, не дают им соскользнуть, и корпус саней, отталкиваясь от лыж, передвигается несколько вперед.
Любитель А. Абрамов назвал свою схему газовинтоходом. Это весьма сложная система из двух опорных спиралей, вращающихся по бокам вездехода. В передней части каждой спирали монтируют газовые турбины небольшой мощности. По внутренним стенкам спиралей должны двигаться газовые струи, и под влиянием их кинетической энергии спирали будут вращаться, что вызовет передвижение снегохода.
Мы думаем, что движители-лыжи И. Фивцов а и А. Майера вряд ли найдут применение из за неравномерности движения, качания саней в вертикальной плоскости, ненадежности упоров и примитивности схемы в целом. Что же касается движителя Фаззалова, то после конструктивной доработки он обещает быть эффективным.
Принципиально новым и оригинальным движителем является изобретенный инженерами К. С. Карпухиным и С. И. Купцовым импульсно-фрикционный движитель (ИФД). Макет движителя, исполненный в небольшом масштабе, вызывает даже у опытных специалистов сомнение в его работоспособности. Но тяжелый полозлыжа, на которой установлен покачивающийся в продольной плоскости электродвигатель с закрепленным на его вращающемся валу эксцентричным грузом дебалансом, при включении тока неожиданно начинает скользить направленно. Авторы оговариваются: движитель может быть применен не для скоростной перевозки малых грузов, подобно аэро или мотосаням, а для транспортировки больших грузов и с небольшими скоростями. Его можно также использовать в различных дорожных, строительных, проходческих и других машинах, допускающих скользящий ход и небольшие скорости, но с большей силой тяги, а также в качестве средства (вместо лебедки), повышающего проходимость колесных и гусеничных машин.
Работа движителя основана на периодическом использовании реактивного, силового импульса, возникающего при «отбрасывании» твердого тела (самого электродвигателя) внутри системы, и внешних сил трения сцепления между лыжей и несущей средой. Реактивная сила и есть сила тяги, под действием которой вся система направленно перемещается рывком, а последующее использование силы трения сцепления необходимо для возвращения «реактора» в исходное положение. Эти процессы происходят за один оборот де баланса. Центробежная сила инерции, возникающая при вращающемся де балансе, предопределяет движение. Когда она направлена вверх, лыжа разгружается, уменьшая силы сопротивления. При последующем действии горизонтальной силы от реактора и происходит перемещение всей системы. Затем силы сцепления увеличиваются и как бы препятствуют противодействующей горизонтальной силе.
Движение реактора является колебательным, оно напоминает вибрацию (схему иногда называют «вибролыжи»). При значительной частоте колебаний реактора (соответствующей числу оборотов) движение системы получается непрерывным (незатухающими рывками) с незаметной для человека неравномерностью скорости, особенно при подрессоренной системе. В этом и заключается физический смысл названия — импульснофрикционный движитель.
Инженер А. Семенов, одним из первых познакомившийся с работой движителя, рассказал в журнале «Изобретатель и рационализатор» (1963, № 10) о перспективах ИФД. Машины с такими движителями не катятся, а скользят по грунту или снегу, пишет он. Уже сейчас можно использовать импульснофрикционный движитель для разного рода дорожных машин: трамбовщиков, бульдозеров, катков снегоочистителей, экскаваторов. Целесообразность использования дорожных машин с ИФД подтверждается формой тяговой характеристики. Характеристика эта очень крутая, т. е. при малых скоростях движения может развиваться большая сила тяги. Удельная мощность и к. п. д. движителя весьма высоки. Если заставить механизмы с ИФД развивать скорость, соизмеримую со скоростями современных автомобилей, а это, несомненно, возможно, то область применения движителя значительно расширится, и по дорогам легко и быстро заскользят автомобили на лыжах; важным преимуществом автомобиля с ИФД окажется исключительная простота и высокая проходимость. А. Семенов прав. Возможность использования скользящих опор с развитой поверхностью контакта позволит свести удельные давления на несущую поверхность к минимуму; это снизит сопротивление движению, уменьшит потери мощности на продавливание покрова и перемалывание среды, а также износ поверхностей опор. Развитая площадь опоры даст возможность получить малые удельные силы трения —сцепления. Все это позволит создать санные поезда большой грузоподъемности со всеми активными звеньями. Постоянное возникновение силы тяги даже при ослабленном сцеплении лыж с ледяным настом предопределит хорошую проходимость саней. У снегоходов не будет таких классических элементов, как сцепление, коробка передач, ведущий мост, тормоза, колеса, а следовательно, и резиновые шины.
Стремление изобретателей освободить машину От коробки перемены передач, карданного вала, редуктора и заднего моста нашло свое выражение в конструкции «шагающего колеса», движителя, предложенного директором Пражского научно исследовательского института техники привода Юлиусом Макерле. Колеса его вездехода необычны. Их обод состоит из дюжины пневматических камер. Камеры питает компрессор, приводимый в движение двигателем. Вращение колеса, его «переступание» с камеры на камеру, вызывается разностью давлений в двух соседних нижних камерах. Идея проста. Толкните сзади человека, стоящего на одной ноге, он станет падать вперед, так как центр тяжести его тела начнет перемещаться. Чтобы не упасть, ему придется быстро выставить вперед вторую ногу, на которую он сможет опереться. Центр тяжести тела переместится в положение равновесия. Шаг сделан! Если вновь перенести тело вперед, будет сделан и второй шаг. В нижнюю заднюю камеру колеса Макерле вдувается порция воздуха, колесо сзади приподнимается надувающейся камерой, и в этот же миг стоящая впереди камера выпускает из себя столько же воздуха. Колесо опускается. В результате перетекания воздуха две опорные точки относительно вертикальной оси колеса устанавливаются на разных высотах, и колесо, «переступая» с подушки на подушку, вращается относительно собственной оси. Конструкторы видят возможность использовать такое колесо в качестве движителя снегоходов высокой проходимости.
Недавно был высоко оценен «винтореактивный движитель» (пропеллер) к аэросаням, построенный студентами Куйбышевского авиационного института к своему вертолету малютке. Предложив отказаться от традиционного двигателя, они придумали винт, на котором в средней части, над втулкой, укрепляется бензобак. От него по трубкам, идущим вдоль ребер лопастей, под влиянием центробежной силы, бензин будет поступать к форсункам сопел, закрепленных на концах лопастей. Сжигаемый с помощью магнето бензин будет выбрасывать сильные струи газа, обеспечивающие быстрое вращение винта, а значит, и необходимую реактивную тягу. Для запуска такого движителя достаточно двух-трех начальных оборотов от руки. Винтдвижитель позволил бы обойтись без дорогих, громоздких и тяжелых двигателей.
Мы рассказали о работах в области транспортных снегоходов. А как выглядят спортивные машины? К сожалению, аэросанный спорт почти забыт. А жаль! Кому посчастливилось хоть раз прокатиться на стремительных аэросанях по заснеженному полю или замерзшему морскому заливу, никогда не забудет этого ни с чем не сравнимого удовольствия. Конечно, для организации аэросанного спорта необходима производственно техническая база, материалы, двигатели. Уже десятки и сотни любителей сами занимаются строительством спортивных аэросаней. Начинают создаваться студенческие и заводские общественные конструкторские бюро. Все эти объединения должны стать центрами технического творчества молодежи. Организацию подобных коллективов горячо поддерживают авиаконструкторы А. С. Яковлев и О. К. Антонов, известные полярники и инженеры. Со своей стороны авторы предлагают более десяти вариантов различных спортивных аэросаней — «Литурмов». Внешний вид и особенно система подвески этих машин существенно отличаются от всех ранее построенных. Быть может, «Литурм» послужит основой для спортивных машин. Подробные описания «Литурмов» даны в различных журналах. Поэтому мы рассмотрим лишь основные элементы новизны, характерные для этих машин.
Почти все виды аэросаней прошлых лет имели амортизаторы, позволяющие лыжам при ударах снизу перемещаться вверх, предохраняя этим фюзеляжи от динамических перегрузок. Но этого оказалось крайне недостаточно, так как при движении аэросани иногда получают неожиданные удары буквально со всех сторон. В большинстве «Литурмов» учтено это обстоятельство: задние лыжи, имея независимую амортизацию, могут при различных ударах амортизировать вверх, назад и внутрь. Эти перемещения могут происходить и одновременно, что позволит двигаться по сильно пересеченной местности со значительно меньшей тряской. В особенно тяжелых условиях работает передняя лыжа. Для предохранения ее от поломок при лобовом ударе недостаточно только одной вертикальной амортизации, поэтому в «Литурмах» спроектирован такой передний амортизатор, который позволяет лыже перемещаться не только вверх, но и одновременно несколько назад (по дуге). В носовой части всех лыж вмонтированы вращающиеся на пальцах небольшие ролики (колесики диаметром 70 или 80 мм), которые, как проверено опытом, позволяют лыже вкатываться на препятствие (бугор, заструга и т. п.); предохраняя ее носок от поломок. Помимо этого, носок и пятка каждой лыжи соединены резиновым амортизатором с кронштейном подвески, что предохраняет лыжу (при въезде на препятствие на максимальной скорости) от провисания носка и возможной аварии.
Завершая рассказ, нельзя не подчеркнуть большую будущность аппаратов на воздушной подушке. Придет время, и эти машины совершат целую революцию на транспорте, в том числе и на снегоходном. Но это в будущем. А что же сейчас? На чем передвигаться сегодня? Ведь нет еще ни одной машины, на которой можно было бы смело проехать по глубокому рыхлому снегу Заполярья, не говоря об Арктике и Антарктике; нет еще машины надежной, удобной, экономичной и долговечной. Снегоходы — пока еще отсталый вид транспорта. Но этот транспорт можно сделать прогрессивным.
Проектированием снегоходных машин занимаются, независимо друг от друга, авиационные конструкторские бюро, исследовательские и учебные институты, автомобильные заводы. Для многих из них снегоходы — нагрузка, не вызывающая никакого энтузиазма. Нет нужды доказывать, что снегоходы займут достойное место в народном хозяйстве и принесут ему огромную пользу, если исследовательская, конструкторская и экспериментальная работа будет сосредоточена в одном центре, имеющем необходимую производственную базу. Это предложение было внесено крупнейшими полярниками и исследователями Арктики и Антарктиды еще несколько лет назад. Концентрация усилий (не вызвав больших расходов) позволит разработать прогрессивные в техническом, экономическом и эстетическом отношении машины и наладить их серийный выпуск. Нет сомнения, что проблема вездеходного транс » порта, над которой работало не одно поколение изобретателей, будет успешно решена, и по снежным просторам помчаться изумительные снежные корабли, символизирующие труд и талант советских конструкторов и изобретателей.