Моделист Конструктор выпуск март №3 2006

Автомобиль, умеющий плавать
Домашняя пилорама
Арсенал приусадебного хозяйства
Шкаф-чемодан
Дорожки и... дорожки
Изъян? Ликвидируем!
 Аккумулятор под защитой
 Советы со всего света
 Что там, под землей?
 Светом командует конденсатор
 Источники под контролем
 Двухмоторный универсал
 Долгий путь в небо (истребитель-перехватчик МиГ-25)
 Пар и парус
 «Удобная восьмерка» (танк М4АЗЕ8)
 Самый последний «Запорожец»
 Приложение - Крейсера

Автомобиль, умеющий плавать

Автомобиль, умеющий плавать

    Автор статьи - Игорь Владимирович Рикман, кандидат технических наук, главный конструктор фирмы "Резон", разрабатывающей горную технику. Хотя он публикуется в нашем журнале впервые, но в России и во всем СНГ хорошо знаком любителям самодельной техники, особенно почитателям автомобилей.

    Игорь Владимирович - заядлый самодельщик. В свободное время он создал (спроектировал и построил) несколько катеров и два оригинальных автомобиля-амфибии. Первую машину, названную "Ихтиандр", он представлял в телепередаче "Это вы можете". Ее кузов был выполнен из алюминия, она имела силовой агрегат от автомобиля ВАЗ-2103, трансмиссию - от ЗАЗ-966 и водометный движитель для плавания. Колеса той машины "накрутили" более 400 тыс. км по дорогам Европы (как в нашей стране, так и за ее пределами). А как амфибия она прошла свыше 1000 км по воде многих рек, озер и четырех морей: Балтийского, Каспийского, Черного и даже сурового Баренцева. Такая интенсивная эксплуатация в полной мере выявила как возможности, так отрицательные и положи-тельные стороны плавающего автомобиля. Последние были использованы в новой машине.

    В ходе постройки автомобилей и катеров своими руками Игорю Владимировичу пришлось овладеть многими рабочими специальностями.

    Вторую амфибию - "Ихтиандр-2" (о которой речь пойдет ниже) - он сделал в начале 1990-х годов, и она эксплуатируется им и в настоящее время.

Автомобиль, умеющий плавать

    Приступая к описанию моего автомобиля-амфибии, прежде всего, хотелось бы для общего представления как-то классифицировать его по внешнему виду, габаритам и конструктивным особенностям применительно к обычным автомобилям. Так вот, тип кузова по внешнему виду - универсал, хотя там, где у универсалов находится багажник, у моей машины - моторный отсек, а в передней части - объемный багажник с двумя крышками (открывающимися к середине) вместо цельного капота. Впереди есть еще одна крышка - якорного ящика-клюза: ведь амфибии приходится не только передвигаться по воде, но иногда и стоять - тогда без якоря не обойтись. Якорь связан 6-мм стальным тросом с двухскоростной (авиационной) лебедкой с электроприводом.

    Подобная компоновка автомашин при таком типе кузова встречается довольно редко. Но для моей машины заднее расположение двигателя наиболее приемлемо - значительно упростилась трансмиссия между двигателем и водометным движителем.

    Габариты амфибии больше, чем у "Волги" ГАЗ-2402 (немного длиннее и миллиметров на 350 шире, то есть размеры минивэна). По ходовым качествам - это автомобиль повышенной (и даже высокой) проходимости (сейчас такие машины называют внедорожниками) со всеми ведущими колесами и блокируемыми дифференциалами. Кроме того, у него регулируемый, в зависимости от дорожных условий, клиренс.

    Кузов машины двухдверный (купе) - такой вариант обеспечивает ему повышенную жесткость и лучшую герметичность. Но двери достаточно широкие, чтобы пассажиры имели свободный доступ к заднему сиденью, даже не тревожа впереди сидящего пассажира или водителя.

    Оболочка кузова стеклопластиковая; общая ее толщина около 8 мм. Выклейка выполнялась из стеклоткани на эпоксидном вяжущем в два слоя.

    Сначала по каркасу из стальных тонкостенных (2 мм) квадратных труб сечением 25x25 мм сформировал наружный слой оболочки толщиной около 5 мм - методом скользящей опалубки. Потом обложил трубы пенопластовыми подложками и накладками.

    Внутренний слой приклеивал поверх накладок изнутри к наружному слою, Таким образом, пенопластовые накладки вместе со стальными трубами оказались между наружным и внутренним слоями оболочки. В результате конструкция кузова обрела надежный жесткий силовой набор, способный противостоять очень большим нагрузкам на изгиб и кручение, а также выдерживать давление забортной воды. Двери и капотные крышки выклеивались вместе с наружной оболочкой кузова, а потом вырезались и усиливались собственными рамками.

    Все неиспользуемые полости по бортам кузова между оболочкой и внутренней обшивкой заполнены пенопластом ПВХ-1 (его толщина более 50 мм, всего 1,6 м3). Этот пенопласт маслостойкий, не впитывает воду и обеспечивает кузову хорошую звукотеплоизоляцию, а машине в целом - непотопляемость. С этой же цепью кузов машины разделен двумя (передней и задней) водонепроницаемыми (ниже ватерлинии-бампера) переборками на три отсека: передний (багажный), средний (салон) и задний (моторный).

    Носовой отсек (форпик) довольно большой - он имеет полезный объем 1,7 м3. В форпике находится аккумулятор. Здесь же перевозится и туристское снаряжение.

    Под задним сиденьем (по бокам) установлены два протестированных бензобака общей емкостью 180 литров. Заливные горловины каждого из них выведены на соответствующие борта кузова. Бензобаки выклеены тоже из стеклоткани по сетке из нержавеющей стали и соединены медным проводом с металлическим каркасом кузова для отвода электрического заряда.

    В полу салона выполнен трансмиссионный тоннель. Его остов - две фермы с поясами из стальных труб прямоугольного сечения 50x25 с толщиной стенки 2,5 мм. На фермах закреплены элементы подвески (пружины, рессоры, амортизаторы), а также двигатель, коробка перемены передач с корзиной сцепления и другие агрегаты трансмиссии, поэтому фермы тоннеля служат еще и рамой. В тоннеле, кроме двухступенчатого карданного вала, проходит электропроводка, гидротрубопроводы тормозной системы и сцепления. Доступ к ним из салона - через люки в полу.

    Крыша салона выклеивалась отдельно от кузова, а потом соединялась с ним посредством стоек. В ней вырезана большая панель. Одна ее боковая сторона на шарнирных петлях соединена с крышей, а другая может подниматься. В передней части панели еще вырезан люк. Его крышка открывается с небольшим начальным перемещением вверх, а затем сдвигается по полозкам назад.

    Сама панель открывается на стоянке, когда амфибия трансформируется в дачный вариант. При этом поднимается только одна ее сторона и вместе с ней - изготовленная из непромокаемой ткани гофрированная стенка. Такое ее положение позволяет пассажирам переме-щаться по салону в полный рост.

    Крышная панель, крышка люка, также как двери и капоты, - все они имеют свои рамки, выполненные из алюминиевых квадратных труб сечением 25х25х2 мм, только без пенопластовых подкладок и насадок.

    У амфибии нет бамперов как таковых. Их заменяет привальный брус из резиновой ленты (от эскалаторного поручня), обхватывающий всю машину по периметру.

    Заднемоторная компоновка амфибии хотя и является наиболее подходящей, но потребовала дополнительных конструктивных решений.

    Двигатель мощностью 80 л.с. использован от ВАЗ-21213. Как известно, предназначен он для машин с передним расположением силового агрегата. Поэтому пришлось перекомпоновать и модернизировать систему охлаждения двигателя. Во-первых, радиатор расположил в корме слева от двигателя, а крыльчатку вентилятора смонтировал на валу генератора. Здесь же установил еще и дополнительный электрический вентилятор. Забор воздуха происходит через боковые решетки в панелях кузова, а выброс - через кормовые. Поскольку принудительная вентиляция вытяжная, то в салоне даже на стоянке нет запаха не только выхлопных газов, но и бензина. Здесь же расположены еще и элементы выпускного тракта, в том числе и глушитель.

    Блок коробки перемены передач вместе со сцеплением, а также передний дифференциал с главной передачей - от автомобиля ЛуАЗ. От луазовских колесных редукторов отказался: всетаки амфибия - машина скоростная.

    На переднем конце коленчатого вала двигателя вместо храповика установлена кулачковая муфта. К ней подключается вал турбины водомета - от рукоятки в салоне через тросовый привод. Водомет самодельный, осевой одноступенчатый, с 4-лопастной турбиной диаметром 220 мм. "Поджатие" струи на выходе осуществляется при помощи конических лопаток неподвижной звездочки, установленной в спрямляющем аппарате.

    Выбор коробки передач от ЛуАЗа был, конечно, не случайным. Она имеет определенные преимущества перед другими. Ведь у нее в одном корпусе-картере сблокированы и демультипликатор, и главная передача, и дифференциал, и даже имеется второй вал для передачи крутящего момента на другой мост, что позволяет обойтись без раздаточного агрегата. К тому же луазовская коробка. Позволила сделать независимую подвеску колес. Правда, коробку тоже пришлось немного доработать: сделать переходную дюралюминиевую плиту для подсоединения корзины сцепления к вазовскому двигателю, а также модернизировать механизм переключения скоростей. Передача вращения на передний мост (а точнее на редуктор главной передачи, тоже от ЛуАЗа) осуществлена посредством двухступенчатого карданного вала (использован от автомобиля "Волга" ГАЗ-24 с некоторыми переделками). На карданном валу смонтирована предохранительная муфта предельного крутящего момента. Расположен карданный вал в трансмиссионном туннеле.

    В отличие от луазовских или запорожских, полуоси амфибии - самодельные, удлиненные и с двумя карданными шарнирами. Так как полуоси выходят за пределы герметичного объема кузова, то они обеспечены "персональной" герметизацией, причем двухконтурной. По-лость первого (наружного) контура заполнена смазкой.

    Подвеска всех колес, как было сказано ранее, - независимая пружинно-рессорная. Она выполнена на самодельных продольных рычагах. Последние закреплены через сайлент-блоки на ферме каркаса. Пружины и амортизаторы воспринимают основные нагрузки (удары) от неровностей дороги, рессоры же только помогают им при большом ходе подвески. Основная задача рессор - удерживать колеса от провисания на плаву и противодействовать поперечным нагрузкам на поворотах. Поэтому для них использованы не полуэллиптические листы, а только их половинки. Одни концы отрезков рессор закреплены через серьги на ферме, а другие - на рычагах.

    Верхние концы амортизаторов сначала были закреплены на поперечной балке каркаса через гидроцилиндры, которые позволяли изменять клиренс от 250 до 400 мм даже на ходу. Но из-за недостаточной надежности этой системы пришлось от нее отказаться. А потому гидроцилиндры заменил на механизмы "гайка-винт" и регулировку клиренса осуществляю предварительно, в зависимости от предполагаемых дорожных условий.

    Хотя эксплуатация показала, что постоянный дорожный просвет в 300 мм вполне обеспечивает и вездеходность, и устойчивость машины, не усложняя конструкции подвески.

    Рулевой редуктор позаимствован у автомобиля "Запорожец", но изрядно доработан. Всю остальную конструкцию рулевого управления пришлось делать специальной. Рулевой вал выполнен с карданным шарниром, маятниковые рычаги установлены на качающихся рычагах передней подвески и перемещаются вместе с ними. При этом один шаровой шарнир маятниковых рычагов практически совпадает с центром качания продольных рычагов подвески. Это значительно уменьшает износ передних колес. Угол наклона оси поворота колес в этом случае изменяется соответственно положению продольных рычагов подвески. Чем больше нагрузка на колесо, тем положение оси поворота колес ближе к вертикали. Такая конструкция рулевого механизма обеспечивает выравнивание усилия на баранке, что очень удобно при езде по бездорожью. Изменение направления движения на плаву осуществляется тоже поворотом передних колес.

    Тормозная система в основе своей (цилиндры, усилитель, диски и пр.) использована от автомобиля ВАЗ-2121 "Нива". Но задние тормоза сделаны дисковыми (они быстрее высыхают при выходе из воды). Кроме того, стояночный тормоз также приводится в действие от гидравлики. Сразу после входа в воду нажимаю на тормозную педаль и фиксирую шток главного тормозного цилиндра специальным зажимом, давление жидкости в системе не позволит проникнуть в нее забортной воде.

    Поскольку амфибия - автомобиль плавающий, то необходимо было предусмотреть систему самоспасения. Во-первых, в каждом отсеке стоят помпы для откачивания на плаву просочившейся воды. Во-вторых, для исключения попадания воды через неплотности в дверях пороги снабдил мягкими поднимающимися на стальных дужках бортами из кожзаме-нителя. В-третьих, кроме якорной лебедки, у машины на задних колесных дисках установлены барабаны, которые можно использовать как лебедки. При твердом грунте прибрежной полосы амфибия самостоятельно на колесах взбирается из воды на береговой откос крутизной до 30°, а при помощи лебедок - и до 40°.

    Салон автомобиля и оборудование в нем по возможности максимально приспособлены для семейных дальних многодневных туристических поездок. В походном состоянии расположение сидений - как в обычном автомобиле: два одноместных передних (от ВАЗ-2106) и одно трехместное самодельное - заднее. Передние сиденья имеют возможность перемещаться по полозьям довольно далеко вперед и назад, поворачиваться на 180° (так как установлены на гимнастическом круге), а их спинки откидываются на угол до 90°. Благодаря такой трансформации на стоянке можно расположиться в салоне, как в купе железнодорожного вагона. Спинка заднего сиденья поворачивается на 90°, одновременно перемещаясь вверх и назад. Таким образом, для ночлега можно устроить до пяти спальных мест (включая место на мягких крышках моторного отсека). Ширина салона (около 1800 мм) позволяет спать вытянувшись даже рослому человеку.

    В заключение приведу основные технические характеристики амфибии.

    Машина предназначена для эксплуатации на шоссейных и грунтовых дорогах, способна преодолевать различные водные преграды и плавать при волнении до 2 баллов. Наибольшее удаление от берега в соответствии с судовым билетом - 2 км. Скорость по шоссе - до 120 км/час с расходом топлива до 12 л на 100 км, скорость по воде - до 8,5 узла (16 км/час) с расходом топлива до 30 л на 100 км.

    При плавании число оборотов коленчатого вала двигателя (а вместе с ним и турбинки водометного движителя) не должно превышать 3,5 тыс. в минуту (при больших оборотах велико влияние кавитации).

    Автомобиль рассчитан на перевозку до 200 кг груза (150 - в форпике и 50 кг - на крышевом багажнике) и 5 пассажиров (с устройством 5 спальных мест).

    Габариты машины: длина - 5200 мм, ширина 2080 мм (внутри - 1800 мм), высота - 1690 мм (с крышевым багажником - 1770 мм). База колес - 2875 мм, колея - 1620 мм. Масса пустого автомобиля - 1400 кг.

Автомобиль-амфибия Ихгиандр-2 и его геометрическая схема

    Автомобиль-амфибия "Ихгиандр-2" и его геометрическая схема:

    1 - боковое окно моторного отсека (2 шт.); 2 - боковое заднее опускающееся окно (2 шт.); 3 - боковое переднее опускающееся окно (2 шт.); 4 - водометный движитель; 5 - бортовые жалюзи (по обоим бортам); 6 - барабан колесной лебедки; 7 - стеклопластиковая оболочка кузова; 8 - дверь (2 шт.); 9 - причальный брус-бампер (резиновый эскалаторный поручень); 10 - поднимающаяся панель крыши; 11 - крышной багажник; 12 - крышка люка; 13 - стеклоочистители (от автомобиля "Волга"); 14 - крышки багажного отсека-форпика (2 шт.); 15 - форточка (2 шт.); 16 - лобовое стекло (от автомобиля "Волга"); 17 - блок-фары (2 шт.); 18 - колесо (от автомобиля "Волга", 5 шт.); 19 - заднее стекло; 20 - задняя дверь-крышка; 21 - блок задних сигнальных фонарей (от автомобиля "Запорожец", 2 шт.); 22 - кормовые жалюзи; 23 - неподвижная звездочка "поджатая" струи водомета.

Каркас кузова амфибии (все детали, кроме отмеченных особо, выполнены из стальной квадратной трубы 25x25x2)

    Каркас кузова амфибии (все детали, кроме отмеченных особо, выполнены из стальной квадратной трубы 25x25x2):

    1 - передняя бамперная траверса; 2 - передняя поперечина; 3 - днищевая поперечина; 4 - нижний подкос передней траверсы (2 шт.); 5 - стойка переднего прогона (2 шт.); 6 - передний прогон (2 шт.); 7 - передний бамперный прогон (2 шт.); 8 - передняя (короткая) стойка колесной ниши (2 шт.); 9 - подпорка амортизаторной чашки (8 шт.); 10 - амортизаторная чашка (стальной лист s8, 4 шт.); 11 - стойки колесных ниш (6 шт.); 12 - подпорка амортизаторной балки (8 шт.); 13 - верхний пояс фермы лонжерона (труба 50x25x2,5, 2 шт.); 14 - нижний пояс фермы лонжерона (труба 50x25x2,5, 2 шт.); 15 - амортизаторная балка (2 шт.); 16 - стойка амортизаторной балки (4 шт.); 17 - стойка колесной ниши (2 шт.); 18 - порог (2 шт.); 19 - подкос фермы лонжерона (14 шт.); 20 - стойка фермы лонжерона 18 шт.); 21 - рамка ветровою стекла; 22 - дверная задняя стойка (2 шт.); 23 - задний прогон (2 шт.); 24 - задний бамперный прогон (2 шт.); 25 - крышевая балка (2 шт.); 26 - крышевая стойка (2 шт.); 27 - обвязка заднего крыла (2 шт.); 28 - рамка заднего стекла; 29 - задняя поперечина; 30 - задняя бамперная траверса; 31 - стойка заднего прогона (2 шт.); 32 - нижний подкос задней траверсы.

Органы управления сосредоточены около водителя, в том числе и множество рычагов и рукояток. Приборная панель имеет все необходимое. Под ней находится якорная лебедка.

    Органы управления сосредоточены около водителя, в том числе и множество рычагов и рукояток. Приборная панель имеет все необходимое. Под ней находится якорная лебедка.

Компоновка автомобиля-амфибии

    Компоновка автомобиля-амфибии:

    1 - осевой одноступенчатый водомет; 2 - четырехлопастная турбина водомета (200); 3 - кулачковая муфта подключения вала турбины водомета; 4 - двигатель мощностью 80 л.с. (от автомобиля ВАЗ-21213 "Нива"); 5 - блок сцепления и коробки передач (от автомобиля ЛуАЗ); 6 - заднее сиденье; 7 - задняя ступень карданного вала (от автомобиля "Волга"); 8 - предохранительная муфта предельного крутящего момента; 9 - передняя ступень карданного вала (от автомобиля "Волга"); 10 - двухскоростная якорная лебедка (авиационная); 11 - дифференциал переднего моста (от автомобиля ЛуАЗ); 12 - радиатор (от автомобиля "ЗиЛ"); 13 - основной вентилятор; 14 - дополнительный вентилятор; 15 - генератор (от автомобиля "Нива"); 16 - глушитель (от автомобиля "Нива"); 17 - протестированный бензобак емкостью 90 л (2 шт.); 18 - переднее сиденье; 19 - рулевое колесо с карданным валом; 20 - переднее направляющее колесо (от автомобиля "Волга", 2 шт.); 21 - рулевой редуктор; 22 - стальной якорный трос (6); 23 - запасное колесо (от автомобиля "Волга"); 24 - карданная двухшарнирная полуось (4 шт.); 25 - барабан колесной лебедки (2 шт.), 26 - заднее колесо (от автомобиля "Волга"); 27 - аккумулятор 12 В; 28 - якорь.

Конструкция борта кузова

    Конструкция борта кузова:

    1 - труба каркаса; 2 - накладка (пенопласт ПВХ-1); 3 - внутренний слой оболочки кузова (стеклопластик - стеклоткань на эпоксидном вяжущем); 4 - внешний слой оболочки кузова (стеклопластик); 5 - наполнитель (пенопласт ПВХ-1); 6 - подложка (пенопласт ПВХ-1).

Узел крепления причального бруса-бампера к кузову

    Узел крепления причального бруса-бампера к кузову:

    1 - кузовная бортовая ниша (заполняется пенопластом); 2 - причальный брус-бампер (эскалаторная резиновая лента); 3 - монтажная полоса (дюралюминий, лист s3); 4 - дистанционная подложка (дюралюминий, лист s5); 5 - накладка и подложка (пенопласт); 6 - наружный слой оболочки; 7 - внутренний слой оболочки; 8 - скрутка (по потребности, проволока 2); 9 - шайба (по потребности, стальной лист s2); 10 - труба каркаса кузова.

Приводы всех колёс надёжно загерметизированы

    Приводы всех колёс надёжно загерметизированы

При плавании по воде над порогами дверных проемов поднимаются еще мягкие борта

    При плавании по воде над порогами дверных проемов поднимаются еще мягкие борта