Не просто грузовик

Зачем России вездеходы?

Казалось бы — странный вопрос? Чего-чего, а бездорожья в России хватает. Да и вездеходов за последнее время наплодилось предостаточно: сотни и сотни конструкций гусеничных и колесных машин наводнили бескрайние просторы родного отечества. И все же проблемы остаются.

В российской части Арктической зоны суши площадью 4,4 млн км² постоянно живет около 2 млн человек. Кроме этого, в Северных и Северо-Восточных регионах России около четверти населенных пунктов с 20 млн жителей не имеют регулярного транспортного сообщения с соседними поселками, а 40 тыс. поселений не имеют дорог с асфальтобетонным покрытием. Причем, плотность автодорог на территории Сибирского и Дальневосточного федеральных округов является наименьшей.

Освоение упомянутых территорий с их суровыми природными и климатическими условиями, добыча нефти, газа и других полезных ископаемых сопряжены с нанесением ущерба окружающей среде. Поэтому требуются новые подходы и технологии при перевозке грузов и людей в условиях, когда вместо путей сплошное бездорожье. Действительно, около 90% всей территории России на длительный срок (от 5 до 10 месяцев) устойчиво покрываются снегом. Его глубина, в основном, составляет 0,3-0,6 м (в оврагах до 1-3 м), достигая в некоторых районах Сибири и Дальнего Востока 1,2 м и более (в оврагах до 4-10 м). Порядка 2 млн км² занимает болотистая местность и 1,7 млн км² — тундра. Преобладание слабонесущих поверхностей серьезно затрудняет передвижение любой техники, в том числе и внедорожной, а иногда и исключает совсем. Наряду с этим жесткие экологические требования в России запрещают использование транспорта, нарушающего целостность почвенного покрова северных биогеоценозов в летнее время.

К сожалению, в настоящее время наша страна не располагает необходимым ей парком энергоэффективных машин высокой проходимости. Нынешняя вездеходная техника, выполненная по традиционным схемам и серийно выпускаемая промышленностью, далека от предъявляемых требований. Возможности колесных вездеходов, созданных на базе серийных автомобилей, сильно ограничены, поскольку изначально заимствованные узлы и агрегаты не предназначены для эксплуатации в суровых условиях, при которых могут возникать пиковые нагрузки на детали и серьезные температурные перепады. Как результат, такие модели имеют низкую надежность. Используемая на Севере гусеничная техника обладает лучшей проходимостью и грузоподъемностью, чем колесная, но у нее заметно ниже скорость, она слишком дорога в эксплуатации и наносит значительный ущерб экосистеме.

Как утверждают эксперты, по совокупности показателей проходимости, экономичности и экологичности колесные вездеходы на шинах сверхнизкого давления превосходят аппараты на воздушной подушке, гусеничные и пневмогусеничные аналоги соответственно на 10, 20 и 12%. Более экзотичные конструкции с роторно-винтовыми движителями являются узкоспециализированными и вызывают неприятие у экологов, а шагающие и колесно-шагающие машины сложны как по устройству, так и в управлении.

Подсчитано, что общая потребность в колесных вездеходах для гражданских целей только северных регионов России на ближайшие 10 лет составит не менее 20 тыс. При этом, сегментация спроса по грузоподъемности машин следующая: 400-600 кг — 20%; 800-1200 кг — 20% и 1500-3000 кг — 60%. Можно смело утверждать, что емкость отечественного рынка внедорожников грузоподъемностью до 3 тонн составляет не менее 2 тыс. единиц в год, а потребности в них удовлетворяются не более чем на 35-40%. Всего же в нашей стране представлено порядка 120 отечественных моделей внедорожных машин с шинами низкого и сверхнизкого давления для бездорожья, но в сегменте автомобилей с колесной формулой 8х8 грузоподъемностью 1,5-2 тонны выпускаются считанные единицы, например, «Шаман» и «Таймыр». Все это открывает неплохие возможности для новых игроков. А наиболее перспективными являются внедорожники с колесной формулой 8х8 грузоподъемностью 1,5-2,5 тонны, оснащенные шинами сверхнизкого давления.

Отправные точки

За создание вездехода взялись Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева и Завод механических трансмиссий (ООО «ЗМТ»), входящий в Группу компаний КОМ. Они и раньше сотрудничали. Например, в 2012 году результатом совместной работы стала двухосная полноприводная машина Русак-3992 грузоподъемностью 800 кг, которая отличалась целым рядом оригинальных новинок. Да и по отдельности обе организации обладают достаточным опытом, чтобы рассчитывать на успех в предстоящем деле. Соисполнители получили 99 млн руб. бюджетных и внебюджетных средств.

Научным руководителем проекта стал заместитель директора Научно-образовательного центра НГТУ Александр Блохин, а работы от ООО «ЗМТ» возглавил главный специалист, он же главный конструктор Андрей Яковенко. Внешнюю архитектуру разработал Ильгиз Хамадеев. Вездеход получил обозначение Русак-3993, в аббревиатуре которого угадывается название ООО «Русская автомобильная компания» (ООО «РУСАК»), образованное для развития автомобильных проектов «ГК КОМ». Нижегородские ученые провели все теоретические изыскания, обосновали выбор компоновочной схемы, выполнили тягово-динамические расчеты и стендовые испытания шин сверхнизкого давления, разработали систему управления автоматизированной коробкой передач. Челнинцы спроектировали конструкцию грузовика, его узлы и агрегаты, а также изготовили экспериментальный образец.

Работы начались летом 2014 года. Русак-3993 задумывался как новое поколение вездеходов, сочетающих свойства снегоболотохода, амфибии и автомобиля, допущенного к эксплуатации на дорогах общего пользования. Отличительными чертами грузовика являются выразительный запоминающийся дизайн, дизельный двигатель, перспективная трансмиссия, экологически безопасные технологии, снижение экологической нагрузки на природу. При создании вездехода использованы модульно-унифицированный принцип конструирования, а также инновационные технические решения. По замыслу проектировщиков, их детище должно стать основой для создания модельного ряда вездеходов 4х4, 6х6 и 8х8 различного назначения.

Работа на перспективу

Во время проектирования полноприводного грузопассажирского автомобиля специалисты ООО «ЗМТ» решили остановиться на разумной комбинации покупных элементов и разработанных с чистого листа. Это заметно облегчило и ускорило постройку вездехода. Так, на машине появилась двухрядная 7-местная кабина (с четырьмя дверями), заимствованная от Iveco Daily предыдущего поколения. Пассажирский салон вполне просторен и комфортен, в нем уютно разместятся ремонтники, спасатели, геологи, газовики, нефтяники, охотники и другой заинтересованный люд. Автономный отопитель «Webasto» согреет седоков в любой мороз. Занять свое место в высокорасположенной кабине помогут поручни и ступеньки, установленные по обеим бортам. Вполне эстетично смотрится головная светотехника, вмонтированная в передний бампер, и интегральный стеклопластиковый капот собственной разработки (с передней навеской), который открывает удобный доступ к мотору. При серийном производстве капот будет выпускать одна из челнинских фирм. Алюминиевая бортовая платформа с каркасом для крепления тента — такая же, как и на ГАЗели NEXT. Естественно, могут монтироваться и другие надстройки.

При выборе силовой установки наиболее оптимальным признали использование экономичного трехлитрового турбодизеля Iveco F1C (Евро-4) мощностью 146 л.с. Отдачу силовой установки за счет перенастройки управляющей электроники в будущем хотят увеличить до 170 л.с.

Для облегчения труда водителя во время движения по бездорожью штатную механическую коробку передач ZF6S400 с 6-ступенями от Iveco Daily сделали «роботом». Теперь агрегат может работать в двух режимах — командном или автоматическом. В первом случае выбор нужной передачи с помощью селектора осуществляется вручную, а сцеплением управляют сервомеханизмы. Зато в полностью автоматическом режиме требуется манипулировать только педалью акселератора. Номер включенной передачи, нейтральное положение и задний ход высвечиваются на табло рядом приборной панелью. Всеми процессами управляет патентованная электропневматическая система, которую наделили электронным интеллектом. Когда вездеход станет серийным, у потребителя сохранится возможность выбора между обычной механической и роботизированной коробками передач.

Крутящий момент по ведущим мостам распределяет двухступенчатая раздаточная коробка (с понижающей передачей), кинематически согласованная с работой коробки передач и других агрегатов трансмиссии, а кроме того, снабженная механизмом блокировки дифференциала, который включается во время движения по самым труднопроходимым участкам местности. Все главные передачи оригинальной конструкции (с ведущей и ведомой шестернями от УАЗа) оборудованы межколесными самоблокирующимися дифференциалами типа ДАК (дифференциал автоматический Красикова). При этом вторая и третья ведущие оси являются проходными, улучшая компоновку машины, уменьшая тем самым количество узлов и агрегатов в трансмиссии. Межколесные дифференциалы типа ДАК выполнены самоблокирующимися.

Неотъемлемой частью трансмиссии являются портальные колесные редукторы, которые не только увеличивают крутящий момент и повышают дорожный просвет вездехода до 570 мм, но и позволяют удобно разместить составные части системы регулирования давления воздуха в шинах. ШРУСы от Fiat Ducato пришлось доработать. Независимый отбор мощности, которым снабжена раздаточная коробка, с помощью карданной передачи приводит в действие водометный движитель. Водитель, безусловно, оценит, что управление «раздаткой», блокировкой межосевых дифференциалов и изменением давления воздуха в шинах осуществляется легким нажатием соответствующей клавиши на центральной консоли. Все остальное делает хитроумная электропневматическая система.

Заслуживает внимания несущая система, к которой крепятся все остальные агрегаты и узлы. Она представляет собой герметичную раму-лодку в виде ферменной конструкции, образованной каркасом, сваренным из стальных труб, который обшит листами из алюминиевого сплава. Из крылатого металла также изготовлены длинные крылья и два боковых топливных бака объемом по 150 л каждый. Рама-лодка вместе с восемью шинами, в которых заключен солидный объем воздуха, обеспечивают амфибии хорошую плавучесть и устойчивость на воде. В свою очередь водометный движитель, размещенный в корме, обеспечивает скорость на воде до 10 км/ч, поэтому автомобиль может форсировать водные преграды на равнинных реках с течением до 5 км/ч. При этом, привод колес, в отличие от многих аналогов, отключается. Высокая маневренность при форсировании водных преград — результат работы поворотных рулей, установленных на выходе из сопла водомета. При необходимости амфибия может двигаться только за счет вращения колес, но уже с гораздо меньшей скоростью. Проникшую внутрь воду откачивает пара электрических насосов, размещенных спереди и сзади. Запас хода на воде составит порядка 150 км.

Самобытно и устройство рулевого управления, на которое сейчас оформляется патент. Все колеса грузовика — управляемые. Более того, движители двух передних и двух задних осей поворачиваются в противоположные стороны. В итоге минимальный радиус поворота 6,8-метрового вездехода не превышает 8,5 м. Улучшилась маневренность и устойчивость машины при движении с относительно большой скоростью — 50-60 км/ч. Дополнительное преимущество подобного технического решения заключается в том, что при перемещении по мягким грунтам в поворотах (снег, болото, влажная луговина), автомобиль оставляет только четыре колеи, а не восемь, как его внедорожные собратья с традиционной схемой управления. Налицо снижение энергозатрат и расхода топлива вследствие уменьшения сопротивления движению. Штатный ивековский гидроусилитель, который уже не справлялся со своими обязанностями, заменили камазовским модели RBL С500.

Русак отличается отменной плавностью хода. Еще бы, ведь каждое его колесо снабжено независимой подвеской, в которую входят верхний и нижний А-образные рычаги, винтовая пружина и установленный внутри нее (для компактности) амортизатор от КАМАЗа. Вполне эффективно смягчают удары и очень эластичные шины низкого давления. Еще более высокими характеристиками будет обладать регулируемая гидропневматическая подвеска, но ее очередь наступит несколько позже. Дисковые тормозные механизмы, установленные на всех колесах, изготовлены самостоятельно, а их привод достался от ГАЗели NEXT.

Грузоподъемность автомобиля определяется типом применяемых шин низкого давления. Результаты стендовых испытаний продемонстрировали преимущество продукции компании «Авторос» над своими соперниками. При установке покрышек размерностью 700/55R21 (1250х700 мм) с двумя слоями, в кузове можно транспортировать до 1,4 тонны груза; более выносливая четырехслойная модель с такой же геометрией повысит полезную нагрузку до 3 тонн. Полная масса вездехода соответственно увеличивается с 6,4 до 8 тонн. Но и в последнем случае водоходные качества амфибии не ухудшатся — она чуть глубже будет сидеть в воде.

Давление воздуха в шинах в диапазоне от 0,5 до 0,1 атмосферы меняется централизовано с места водителя. Снижение удельного давления на грунт играет важнейшую роль, когда машине приходится двигаться по слабонесущим поверхностям. Рисунок протектора выполнен в виде косой расчлененной елки. Плюсом шин данной конструкции является щадящее воздействие на грунт. Если все-таки внедорожник застрянет, ему на помощь придет электрическая лебедка тяговым усилием до 6,5 тонн, смонтированная в переднем бампере. Таким же способом из плена бездорожья можно вызволить и другую технику. В перспективе вездеход обзаведется еще более мощной лебедкой. Немаловажно, что грузовику габаритной шириной 2530 мм доступны и дороги общего пользования.

Русак-3993 построили в конце прошлого года. Машине предстоит пройти обширные и всесторонние испытания, по результатам которых в конструкцию будут внесены необходимые изменения. Предстоит тщательная отработка узлов, агрегатов и систем. Уточнят характеристики вездехода. Но уже сейчас вездеход демонстрирует весьма достойные характеристики, находясь на уровне лучших мировых образцов в своем классе. На ровной дороге машина разгоняется до 70 км/ч, преодолевает метровые заносы из свежевыпавшего снега, подъемы крутизной не менее 30°, внушительные по размеру ямы и канавы, уверенно движется с боковым креном, достигающим 25°. Маневренные, как, впрочем, и тормозные качества находятся на высоте. На заснеженном льду Камского водохранилища внедорожник на высокой скорости, не обращая внимания на рытвины, лихо продирался сквозь густые заросли высоченного сухостоя. Расход топлива, в зависимости от условий движения, составит от 22 до 30 л на 100 км. К примеру, у сопоставимой гусеничной техники эта величина может достигать 100 л/100 км. Запас хода Русака — 650-1000 км.

По словам председателя директоров «Управляющей компании КОМ» Василия Маньковского, статус серийного изделия новичок получит уже в следующем году. При производстве ставку, скорее всего, сделают на одно- или двухрядную кабину от ГАЗели NEXT. Она дешевле ивековской и не уступает ей по уровню комфорта. Установят дополнительные поручни для облегчения посадки. Селектор роботизированной коробки передач интегрируют в панель приборов. Возможно, появятся шины с измененным рисунком протектора. Шасси под нужды заказчиков готовы оснастить разнообразными кузовами и технологическим оборудованием. Для выпуска вездехода планируется построить в Набережных Челнах новую сборочную площадку. Что касается цены Русака, то в базовой комплектации она, например, в 1,5 раза ниже стоимости конкурирующего одноклассника «Шаман» (с системой подкачки шин и гребным винтом) компании «Авторос», за который просят свыше 9,5 млн рублей.

По всей видимости, сотрудничество ученых из Нижнего и челнинских производственников, кроме работы над четырехосными внедорожниками, продолжится при создании семейства машин с колесной формулой 4х4 и 6х6. Это будут автомобили различного назначения (пассажирские, грузовые, грузопассажирские, специализированные с надстройками, спасательные и др.), спроектированные на основе однотипных решений. Модели с различными колесными базами будут оснащаться кабинами от ГАЗели БИЗНЕС, ГАЗели NEXT или оригинальными каркасно-панельной конструкции. Работа в этом направлении уже ведется.

Сфера применения линейки внедорожных машин охватывает: добычу нефти и газа; геологоразведку; горнодобывающую промышленность; сетевые энергетические, водоснабжающие и коммуникационные компании; лесную промышленность; природоохраняемые территории и охрану окружающей среды; сельское хозяйство; охоту, рыбалку и туризм; правоохранительные органы, скорую медицинскую помощь, МЧС, пожарные службы и пр.

Таймыр

Четырехосное транспортное средство с колесной формулой 8х8 «Таймыр» специального назначения. Количество мест, включая водителя — 7. Полная масса — 10 000 кг, снаряженная масса — 8000 кг, грузоподъемность — 2000 кг. Наибольшая скорость с полной нагрузкой — 80 км/ч. Силовой агрегат на базе дизеля HO7CР (260 л.с.) с отбором мощности на гидронасос. Мосты — ГАЗ-66. Передние мосты — поворотные. Подвеска: мост I и IV — рессоры ГАЗ-66, мост II и III — рессоры ГАЗ-3308 передние. Тормоза рабочие пневмогидравлические с применением ПГУТ «УРАЛ». Централизованная система подкачки колес. Электрооборудование 24 в.

Шаман

Компоновка — переднемоторная, полноприводная. Количество мест — 1 водитель и 10 пассажиров (имеется 4 спальных места). Двигатель — Iveco F1C 3.0 TD мощностью 176 л.с. Коробка передач — ZF6S400, механическая, 5-ступенчатая. Колесная формула — 8х8. Максимальная скорость — 70 км/ч по суше, 2 км/ч по воде. Расход топлива — 25 литров на 100 км. Емкость топливного бака — 260 литров. Снаряженная масса — 4800 кг. Грузоподъемность — до 1500 кг на плотных грунтах, до 1000 кг на слабонесущих грунтах.