Многофункциональный армейский вездеход М561
Успех современного боя достигается не только превосходством над противником в силах и средствах, но и умением маневрировать войсками и использовать местность в ходе боя. Маневренный характер современного боя является следствием технического прогресса и оснащения армии специальной техникой, которая дает возможность быстро перенести действия главных сил с одного направления на другое.
М. Г. Лазебников, 1958 г.
Мнение, что можно добиться создания эффективной конструкции автомобиля для работы в условиях полного бездорожья на базе автомобилей дорожного типа, ошибочно. Вездеход необходимо строить с нуля, отказавшись от многих общепринятых схем. И американские конструкторы это хорошо понимали.
В 1960 году в США в рамках проекта «Детройтский арсенал» было принято решение о разработке новой модели военного грузопассажирского автомобиля высокой проходимости, который должен был расширить номенклатуру автомобилей американской армии. К проектированию машины привлекли инженеров американской фирмы «Ling-Temco-Vought». Любопытно отметить, что фирма никогда не выпускала автомобили, она занималась разработками аэрокосмической техники. Несмотря на данное обстоятельство, ее талантливые инженеры спроектировали и построили великолепный трехосный вездеход Gama-Goat со всеми ведущими колесами, предназначенный для транспортировки людей и грузов в условиях тяжелого бездорожья.
На его основе с целью удовлетворения требований военного заказчика (армии США) был спроектирован опытный образец, получивший индекс ХМ561. При длине 5620 мм, ширине 2135 мм и высоте 2700 мм (1585 мм со снятым тентом) автомобиль весил 2650 кг и мог «брать на борт» 10 бойцов с полной выкладкой или груз общим весом до 1350 кг. В целях максимального снижения собственного веса вездеход был выполнен с максимальным использованием алюминиевых сплавов и с несущим корпусом. При этом инженеры ухитрились заложить в несущую систему такую прочность, что ХМ561 мог сохранить функциональность даже после десантирования парашютным способом с полезным грузом 1140 кг.
Дорожный просвет 380 мм и применение больших шин низкого давления шириной профиля 300 мм и внешним диаметром (высотой) около 1010 мм обеспечивали автомобилю великолепную проходимость. Мало того, конструкторы смогли добиться такого соотношения массы машины и площади опорной поверхности колес, при котором удельное давление на грунт составило (по моим подсчетам) всего 0,6 кг/кв. см. Это даже меньше, чем величины удельного давления многих гусеничных машин и в десять (!!!) раз меньше, чем у некоторых колесных. Для сравнения: удельное давление на грунт шин грузовых автомобилей ГАЗ-63 (передних/задних) составляло 5,14/6,28; ЗИЛ-151 – 6,24/5,22 кг/кв. см. Но основная изюминка конструкции заключалась в том, что вездеход состоял из двух секций.
Первая представляла собой автомобиль-тягач с колесной формулой 4х4 с двигателем, установленным за кабиной. Вторая являлась прицепом, к оси которой был подведен силовой привод (т.н. «активный прицеп»). При движении по хорошей дороге с малой загрузкой имелась возможность отключения от силового привода передней и задней осей, при этом машина двигалась за счет тяговой силы колес средней оси.
Прицеп был соединен с тягачом через шарнир оригинальной конструкции, допускающий относительный угол поворота до 30 градусов в каждую сторону вокруг продольной (кручение) и до 40 градусов вокруг поперечной осей (изгиб). В дополнение к этому средняя ось автомобиля (задний мост тягача) могла поворачиваться относительно продольной оси шасси на угол 15 градусов в каждую сторону от среднего положения. Данное техническое решение привнесло сразу несколько достоинств:
а) все 6 колес вездехода даже в самых тяжелых условиях постоянно следовали переломам рельефа, обкатывали неровности, сохраняли контакт с грунтом независимо от профиля местности и в результате могли развить максимально возможную тягу по условиям сцепления с опорной поверхностью;
б) была обеспечена хорошая плавность хода, что увеличивало максимально возможную скорость на бездорожье и снижало утомляемость шофера и экипажа;
в) было значительно уменьшено напряжение от кручения, действующее на кузов во время прохождения гребневых препятствий;
г) увеличена пороговая проходимость, вездеход мог преодолевать пороговое препятствие (барьер) высотой до 0,66 м.
Но хитрый шарнир не позволял изменять положение тягача относительно прицепа в горизонтальной плоскости, поскольку это повлекло бы поломку промежуточного карданного вала, подводящего крутящий момент от тягача к колесам прицепа. С одной стороны, это было даже хорошо, поскольку исключало «складывание» прицепа на скользкой дороге, при торможении и движении задним ходом. Но зато ухудшало поворотливость машины, поскольку поворот автомобиля обычным для сочлененных машин способом стал невозможен.
Инженеры устранили эту проблему путем организации рулевого управления, воздействующего на колеса как передней, так и задней осей, что обеспечило минимальный радиус поворота 8,9 м. Угол поворота задних колес составлял 50% угла поворота передних.
Попутно данное решение улучшило проходимость, поскольку наличие управляемых колес крайних осей обуславливает устойчивое движение автомобиля на крутых подъемах, тогда как у обычных автомобилей в связи с перераспределением веса на неуправляемые колеса задней оси может быть потеряна управляемость. А для улучшения поперечной устойчивости машины при прохождении поворотов на шоссе с высокой скоростью задние управляемые колеса блокировались в прямолинейном положении, и поворачивались только передние.
При необходимости задняя секция быстро отсоединялась, в результате получался небольшой двухместный автомобиль 4х4 длиной 3135 мм с колесной базой 2010 мм, имеющий великолепные параметры профильной проходимости, который мог быть использован в качестве разведывательно-дозорного, связного автомобиля или тягача различного назначения.
В силовом приводе ХМ561 была установлена раздаточная коробка с демультипликатором числом 1,8, а от обязательных для вездеходов принудительных блокировок межколесных дифференциалов конструкторы отказались, применив во всех мостах дифференциалы повышенного трения (самоблокирующиеся), справедливо решив, что при выбранном типе конструкции вывешивание колес маловероятно, а раз так, то особого смысла в полной блокировке дифференциалов нет. Мосты были выполнены разрезными, мощность к колесам подводилась полуосями с шарнирами равных скоростей.
Подвеска ХМ561 была независимой с двойными поперечными рычагами. У колес передней и задней осей упругим элементом являлись пружины, колеса средней оси были подвешены на однолистовой поперечной рессоре.
Обратите внимание на монументальность нижних рычагов 1 и 3 осей.
Независимые подвески по сравнению с зависимыми имеют следующие преимущества в отношении влияния на проходимость автомобиля:
возможность получения более мягкой подвески с большими ходами колес без повышения центра тяжести автомобиля;
меньшие неподрессоренные массы и, следовательно, меньшую вероятность высокочастотного резонанса;
лучшую приспосабливаемость колес к неровному пути;
возможность исключения автоколебаний и непроизвольного поворота управляемых колес;
возможность получения гладкого днища без выступающих деталей.
К недостаткам независимой подвески можно отнести большую сложность и наличие многочисленных резино-металлических соединений, требующих частой замены.
Валы, передающие вращение к колесам, у машин с независимой подвеской располагаются снаружи, а не внутри, как полуоси в неразрезных мостах, что увеличивает риск их повреждения и снижает ресурс. Также следует иметь в виду, что у независимой подвески дорожный просвет должен быть больше, чем у зависимой, так как он значительно снижается при колебаниях кузова и увеличении полезной нагрузки.
Поэтому в большинстве массово выпускаемых военных автомобилей повышенной проходимости, предназначенных для длительной эксплуатации на бездорожье, а также во всех грузовых автомобилях обычной проходимости, применяются неразрезные мосты. Но в специализированных вездеходах, таких как ХМ561, наличие независимой подвески вполне оправдано.
Внутреннее пространство прицепа было также тщательно продумано. Свободная ширина кузова между надколесными нишами составляла 1320 мм, что позволяло разместить два стандартных контейнера, а его длина 2350 мм была выбрана исходя из требований, предъявляемых к армейским санитарным автомобилям.
Для возможности самовытаскивания автомобиль был оборудован стационарной лебедкой.
В технических характеристиках автомобиля отсутствовала графа «максимальная глубина преодолеваемого брода», и это неспроста. Дело в том, что ХМ561 не ходил вброд, он … плавал!
При этом высота надводной части составляла не менее 23 см, а движителем являлись колеса автомобиля, из-за чего скорость на плаву была невысокой — 3,2 км/ч. Но при необходимости можно было бы существенно увеличить скорость движения на воде, установив сзади пару винтовых движителей в виде обычных легкосъемных лодочных моторов.
Конструкторы совершенно верно рассудили, что ХМ561 — автомобиль сухопутный, а не амфибия, перед ним не ставилась задача десантирования с корабля или преодоление вплавь широких акваторий, следовательно, высокая скорость передвижения на воде ему не нужна. А раз так, то и незачем усложнять конструкцию машины дополнительными стационарными гребными винтами (и их приводом), которые большую часть эксплуатационного времени останутся не задействованными и только добавят вес (следовательно, снизят грузоподъемность), усложнят конструкцию и увеличат себестоимость.
ХМ561 комплектовался трехцилиндровым двухтактным дизелем мощностью 103 л.с. с крутящим моментом 297 Нм при 1500 об/мин. Также предполагалась возможность установки многотопливного двигателя Lycоming AVM 310 мощностью 103 л.с.
На твердых дорогах автомобиль мог двигаться со скоростью до 93 км/ч.
В 1963 году этот великолепный вездеход вместе с другими экспериментальными и серийными автомобилями проходил длительные войсковые испытания. Он оказался единственным из восьми машин, успешно прошедшим всю испытательную программу.
В результате опытный ХМ561 был принят на вооружение армии США как отвечающий всем требованиям, предъявленным к автомобилям данного класса.
Эксплуатация
Но когда М561, так замечательно проявивший себя на испытаниях, пошел в серию и поступил в войска, при эксплуатации машин американские солдаты столкнулись с теми же проблемами, что и солдаты бывшей германской армии в далеком 1941 году, которые вдосталь намучились с типовыми легковыми автомобилями повышенной проходимости во время боев на Восточном фронте.
Дело в том, что в условиях боевых действий на первый план выходят безотказность и ремонтопригодность, что обеспечивается простотой конструкции. Технически переусложненный М561 часто выходил из строя, а его ремонт в полевых условиях силами экипажа чаще всего был невозможен. А это сводило на нет все преимущества в проходимости, которые достигались применением несущих корпусов, независимых подвесок и сочлененной схемы. Потому что эффективность автомобиля, работающего в условиях бездорожья, оценивается комплексом эксплуатационных свойств, следовательно, незначительное повышение одного эксплуатационного свойства (проходимости) при снижении нескольких остальных (безотказности и простоты ремонта) зачастую неоправданно.
Конструкторы автомобиля поставили многочисленные отказы в вину сторонним фирмам-производителям комплектующих, которые (по их мнению) не смогли обеспечить должное качество поставляемых агрегатов.
Кто именно был виноват, установить не удалось, известно лишь, что машины простояли на вооружении армии США до 1983 г., пока их не заменил новоявленный универсальный военный автомобиль «М998», более известный под аббревиатурой HMMWV.
Выводы
Общеизвестно, что существенное повышение надежности сложных конструкций вызывает необходимость применения высокостойких материалов, что влечет увеличение себестоимости автомобиля в разы. Этим и объясняется то обстоятельство, что, несмотря на технический прогресс, в большинстве современных автомобилей повышенной и высокой проходимости массового выпуска до сих пор используются многие конструктивные решения, вышедшие из начала ХХ века.
Однако уже в середине 60-х годов прошлого века конструкторы, проанализировав весь опыт мирового автостроения, накопленный за это время, пришли к выводу, что, пока автомобили создавались по традиционным схемам, их проходимость не выходила за определенные пределы. Существенное увеличение проходимости колесных машин может быть достигнуто только в результате отказа от привычных конструктивных решений.
Также следует учитывать, что оптимальное конструктивное решение не может быть универсальным, т. е. наиболее выгодное решение применительно к каким-то конкретным эксплуатационным условиям в других условиях может оказаться ошибочным.
Принятие граничных условий эксплуатации также порой приводит к неэкономичным, а следовательно, неправильным решениям. Наиболее экономически целесообразным было признано создание специализированных транспортных средств, предназначенных для определенного, сравнительно узкого диапазона условий эксплуатации.
А иногда при массовых перевозках экономически более выгодно не разрабатывать и выпускать новый специальный автомобиль, а построить дорогу и использовать для транспортировки грузов обычные дорожные автомобили.
Эти очевидные выводы не утратили своей актуальности и по сей день.
Список литературы
Агейкин Я.С. Проходимость автомобилей. М., Машиностроение, 1981.
Гринченко И.В., Розов Р.А., Лазарев В.В., Вольский С.Г. Колесные автомобили высокой проходимости. М, Машиностроение, 1967.
Лазебников М.Г. О проходимости автомобилей на грунтовой и снежной целине. М, Военное изд-во Минобороны СССР, 1958.
Лаптев С.А. О проходимости автомобиля. Мотор, 1938, №8-9.
Селиванов И.И. Автомобили и транспортные гусеничные машины высокой проходимости. М, издательство «НАУКА», 1967.
Информация