БОЛЬШОЙ АВТОМОБИЛЬ ВОДОПЛАВАЮЩИЙ
Вооруженные конфликты ушедшего века со всей остротой показали, что водные преграды являются одним из самых серьезных и часто встречающихся на пути войск препятствий, от внезапности и быстроты преодоления которых очень часто зависел успех боя. Переправа через реки, озера, проливы с помощью лодок, понтонов, временных мостов, да еще под огнем противника, слишком дорого обходилась наступающей стороне. В этих обстоятельствах палочкой-выручалочкой оказались плавающие машины – амфибии. Они при сохранении всех свойств своих сухопутных сородичей обладали необходимыми водоходными качествами.
СТАЛЬНАЯ «УТКА» АМЕРИКАНСКИХ ДЕСАНТНИКОВ
Сильнейший импульс развитию «земноводной» тематики дала Вторая мировая война. Причем наиболее энергично взялись за дело страны, ведшие «войну за острова» и осуществлявшие крупные десантные операции на морских побережьях. Однако если японцы сделали ставку на гусеничную технику, то американцы в больших количествах строили также и колесные амфибии. Им отводилась роль специализированного транспорта, который доставлял с корабля на берег грузы и личный состав, нередко в сложных условиях, при наличии отмелей и коралловых рифов.
Разработку такой машины поручили «Офису научных исследований и разработок», под этим названием тогда скрывался Национальный комитет оборонных исследований, объединивший элиту инженерного корпуса и бизнеса страны. Задача проектировщиков облегчалась тем, что в качестве агрегатной базы использовали шасси полноприводного автомобиля GMC CCKW-353 (6х6) – основного 2,5-тонного грузовика американской армии. Стальной водоизмещающий корпус понтонного типа стал плодом работы судостроительной компании Sparkman and Stephens. Путевку в жизнь амфибия получила после успешных испытаний опытного образца летом 1942 г. Уже осенью наладили серийный выпуск на фирме Yellow Truck & Coach, входившей в концерн General Motors, который как раз и выпускал базовый грузовик. Новая модель получила обозначение DUKW-353 и собственное имя Duck («Утка»). Машина вполне оправдывала свое название. Она уверенно чувствовала себя и на суше, и на воде. На твердой дороге 94-сильный двигатель разгонял 9-тонную конструкцию до 80 км/ч, на плаву она при помощи гребного винта могла двигаться со скоростью 9,6 км/ч и противостоять в прибрежной зоне волнам высотой около 3 м. На грузовой платформе размещалось 25 десантников или 2350 кг груза.
Для улучшения проходимости «Утку» оснастили ведущими мостами с одинаковой колеей и односкатными шинами (11.00-18) большего, чем у сухопутного собрата, диаметра. Но все-таки настоящую вездеходность ей обеспечивала система изменения давления воздуха в шинах, которой впервые в мировой практике оснастили значительную часть машин. При необходимости, как правило, на топких прибрежных грунтах, водитель прямо со своего места частично выпускал воздух из шин и так увеличивал площадь контакта и резко снижал удельное давление колес на опорную поверхность. После прохождения трудного участка компрессор опять приводил движители в исходное состояние. Правда, по своему исполнению это устройство рассчитывалось на эпизодическое действие, предусматривавшее кратковременную работу амфибии при пониженных давлениях воздуха в шинах. Если машина все же застревала, в дело вступала тросовая лебедка самовытаскивания, расположенная в корме.
DUKW-353 оказалась настолько удачной, что выпускалась до конца войны практически без изменений. В качестве дополнительного оборудования на амфибию монтировались: съемная крановая стрела, размещенная в задней части корпуса, кольцевая турель для 12,7-мм пулемета, 105-мм орудие. Всего с 1942 по 1945 г. изготовили свыше 21 тыс. плавающих автомобилей этого типа.
Интересно, что свой первый бой «утки» приняли в марте 1943 г., когда транспортный корпус армии США высадился в Нумеа (о. Новая Каледония). После этого амфибии стали непременными участниками всех десантных операций. Их стали широко использовать в армиях союзников, в частности на Тихоокеанском театре военных действий, а позже в Европе, при высадках в Сицилии и Нормандии. В середине 1944 г. плавающие автомобили поступили по ленд-лизу и в Красную Армию. Эти машины позволяли под огнем противника оперативно переправлять людей, артиллерию, боеприпасы, забирая на обратном пути раненых. Применение нашими войсками DUKW-353 в Висло-Одерской операции, при форсировании Свири и Даугавы позволило решать сложные боевые задачи при значительно меньших потерях. «Утки», кстати говоря, находились на вооружении армии США до середины шестидесятых годов, несмотря на то, что большинство автомобилей, разработанных в годы войны, сняли с вооружения еще в середине пятидесятых.
Именно эта машина стала «отправной точкой» в разработке отечественной большой амфибии.
СВОЯ КОЛЕЯ
Разработку колесной амфибии грузоподъемностью 2,5 т первоначально поручили столичному ЗИСу, но его руководство, ссылаясь на нехватку производственных мощностей в связи с освоением серийного выпуска грузовиков ЗИС-150, ЗИС-151 и бронетранспортера ЗИС-152, от этой работы отказалось. Тогда взоры военных обратились к Днепропетровскому автозаводу (ДАЗ), который с 1944 г. выполнял роль дублера в изготовлении ГАЗ-51, а затем и ЗИС-150. Конструкторскую службу предприятия возглавлял уже известный в то время создатель отечественных вездеходов, лауреат Государственной премии Виталий Андреевич Грачев. За четыре года существования молодой коллектив успел спроектировать и построить удачные образцы четырехтонного грузовика ДАЗ-150 и автопоезд на его основе, а также передать в серию трех- и пятитонные автопогрузчики ДАЗ-4000 и ДАЗ-4001 с гидроприводом подъемника (впервые в стране), оригинальный полуприцеп «5000», автокран АК-76.
За проектирование амфибии, получившей армейское обозначение БАВ (большой автомобиль водоплавающий), днепропетровские специалисты взялись в середине 1949 г. По техническому заданию машина должна была перевозить через водные преграды грузы массой не менее 2,5 т – взвод солдат с вооружением, тяжелые минометы, пушки калибром до 122 мм или автомобиль-тягач. То есть чуть больше, чем имевшийся американский аналог.
Грачев и его соратники отчетливо видели изъяны DUKW-353, что и определило основные направления инженерного поиска. Так заокеанская модель имела недостаточно длинную грузовую платформу, лебедка, размещенная в корме, препятствовала погрузке через задний борт, нуждались в доработке некоторые системы. Наконец, отечественную амфибию предстояло не копировать, а делать заново по более высоким тактико-техническим требованиям, в метрической системе мер и, самое важное, на основе отечественных стандартных агрегатов. Главными донорами БАВ стали только что освоенные грузовые автомобили повышенной проходимости первого послевоенного поколения – ГАЗ-63 (4х4) и ЗИС-151 (6х6). В конструкцию новой машины заложили хорошо оправдавшую себя на горьковских и ряде зарубежных внедорожных автомобилей идею единой для всех мостов колеи и односкатной ошиновки покрышками большого диаметра и широкого профиля, снабженными хорошо развитыми грунтозацепами.
Отечественным специалистам также впервые в практике советского автостроения предстояло спроектировать большой водоизмещающий корпус сложной конфигурации, обеспечить его жесткость при малом весе и пригодность к массовому производству по автомобильной технологии. Требовала своего решения проблема герметизации выходов многочисленных валов, охлаждения и, наоборот, подогрева зимой агрегатов, вопросы плавучести, остойчивости, непотопляемости машины. А такой опыт у наших автостроителей практически отсутствовал.
Проектирование амфибии с заводским индексом ДАЗ-485 велось в очень напряженном темпе. Работали увлеченно по 10-12 часов в день. Бюро двигателей возглавлял СИ. Тяжельников, бюро трансмиссий - А.Х. Лефаров, кузовное бюро - Б.Т. Комаревский, лабораторию дорожных испытаний - Ю.С. Палеев, организационное бюро - Л.Л. Ягджиев. Большой вклад с создание БАВ внесли ведущий конструктор машины Л.А. Берлин, инженеры Г.Д. Чернышев, С.С. Киселев, В.Д. Огир, Б.М. Рабинович, А.А. Лушпай, А.М. Стерлин.
КЛЮЧЕВОЕ ЗВЕНО
Без сомнения, успех предстоящего проекта напрямую зависел от того, насколько высокой подвижностью будет обладать ДАЗ-485 при движении по мягким грунтам, особенно при входе в воду и выходе из нее. Ключевым звеном, способным решить данную проблему стала система регулирования давления воздуха в шинах (СРДВШ). Вот почему первостепенное внимание уделили именно ее разработке и развитию. Так эта система впервые нашла применение в отечественном автостроении.
Проведенные эксперименты ясно показали, что при переходе автомобиля с шоссе на бездорожье снижение давления воздуха в шинах с 3-3,5 до 0,5-0,7 кгс/см2 позволяет в 3-5 раз уменьшить среднее удельное давление колеса на грунт, почти вдвое увеличить число контактирующих с ним грунтозацепов и благоприятно для движения уплотнить колею. Существенно уменьшается ее глубина, а вместе с ней снижается сопротивление качению, возрастает скорость движения. Наряду с этим в 1,5–2,5 раза увеличивается запас тяги автомобиля – важнейший показатель проходимости, прежде всего при движении по таким плохо работающим на срез грунтам, как песок, влажная луговина, снежная целина, пашня, заболоченные участки.
Важнейшее значение также имело то обстоятельство, что при повреждении шины компрессор чаще всего способен длительное время восполнять утечку воздуха, а водитель непрерывно наблюдать за его давлением по манометру. Благодаря этому удается продолжить движение при пяти сквозных пулевых прострелах, причем давление воздуха в шине достигает нормы через 8 мин. и далее остается постоянным.
Для СРДВШ потребовались новые шины. В тесном взаимодействии автоконструкторов с НИИШП родились специальные тонкостенные шины увеличенного диаметра (размером 11.00–18) с упругими, но достаточно прочными боковинами, выдерживающими длительную работу с очень низкими давлениями при большой (до 35–40%) деформации профиля шины. В свою очередь рисунок протектора с развитыми расчлененными грунтозацепами обеспечивал хорошее сцепление с различными видами грунтов.
Воздух в шины подавался по наружным трубопроводам и гибким шлангам, концы которых соединялись с головками, расположенными с наружной стороны ступиц колес. В шоферской среде за внешнее сходство такая конструкция получила прозвище «паук». Открытие клапанов накачки шин или выпуска воздуха из них возложили на кран управления, который установили на приборной панели. В то же время блок шинных кранов, также расположенный в кабине, обеспечивал индивидуальный подвод воздуха к каждому колесу и в случае нужды позволял отключить любую шину в случае ее повреждения.
С разработкой СРДВШ для ДАЗ-485 наши специалисты в те годы совершили мощный, по сути, революционный рывок в повышении проходимости автомобилей и создании колесной внедорожной техники. Это был первый, но очень серьезный шаг в завоевании нашей страной лидирующих позиций в данной области.
ВЗГЛЯД ИЗНУТРИ
Уже в ходе проектирования выяснилось, что одним из преимуществ БАВ перед DUKW-353 стала более удачная компоновка. Машину снабдили стальным корпусом полунесущего типа, в котором все основные агрегаты машины (двигатель, трансмиссия, ходовая часть и подвеска) крепятся к раме. В таком сочетании усилия, возникающие на воде или суше, воспринимаются главным образом рамой. Это позволило выполнить сварной водонепроницаемый корпус из сравнительно тонких листов (1,5–2,5 мм). Дополнительную жесткость конструкции придавали усилители корытообразного профиля с наружной стороны стенок.
Корпус ДАЗ-485 в виде плоскодонной лодки с вертикальными бортами разделили на три отделения: носовое, трансмиссионное и грузовое. В первом из них располагались силовая установка, каналы для отвода теплого воздуха от двигателя и кабина управления (рубка). Во втором устанавливались механизмы трансмиссии, баки для топлива и привод управления рулем водоходного движителя. В последнем отделении размещались перевозимые грузы и люди.
Носовую часть амфибии сверху закрыли алюминиевой палубой с тремя герметичными люками для доступа к воздуховодам и к мотоотсеку, а при необходимости – для дополнительного притока воздуха. Здесь же расположили форсированный 6-цилиндровый рядный карбюраторный двигатель модели 485 (5,55 л) мощностью 110 – 112 л.с. Поскольку на воде скорость движения БАВ оказывалась невысокой, использовать поток встречного воздуха для обдува радиатора невозможно. Поэтому амфибию оснастили развитой системой охлаждения, включающей в себя радиатор, водяной теплообменник, водомаслорадиатор, воздуховод и другие системы, обслуживающие двигатель. Воздух для охлаждения засасывался вентилятором сзади из соседнего отсека.
В одном блоке с двигателем находилось двухдисковое сцепление и механическая пятиступенчатая коробка передач. К ее задней части присоединен механизм отбора мощности с одноступенчатым отключаемым приводом на винт и с реверсивным – на лебедку. Усилие к ведущим колесам передавалось с помощью двухступенчатой раздаточной коробки и пяти основных карданных валов, четыре из которых располагались вне корпуса и снабжались герметичными выходами. Передний мост подвесили на двух продольных полуэллиптических рессорах с гидроамортизаторами. Оба задних моста объединили в тележку с рессорно-балансирной подвеской и реактивными штангами. Дорожный просвет достигал 280 мм. Барабанные негерметичные тормоза снабдили гидравлическим приводом с пневмоусилителем, что стало новинкой в нашем автостроении.
В открытой кабине предусмотрены места для водителя и его помощника, а также органы управления всеми агрегатами машины и контрольные приборы. Рубка, отапливаемая зимой, спереди и сбоку закрывалась откидным ветровым стеклом, сверху – съемным брезентовым верхом. Подушки и спинки сидений сделали из непотопляемого материала и при необходимости могли служить спасательными средствами.
Одним из достоинств амфибии стало продуманное расположение 5-тонной барабанной лебедки, которую смонтировали на специальной раме между рубкой и грузовой платформой. Благодаря этому обеспечили максимальную длину грузового отсека, появилась возможность сделать задний борт откидным, а трос лебедки можно пропускать как вперед, так и назад. Основанием для отапливаемой зимой грузовой платформы площадью 10,4 м2 стали стальные балки, застеленные сверху дощатым съемным полом. По бокам корпуса имелись гнезда для установки дуг брезентового тента. Погрузку-разгрузку, в том числе артсистем и другой колесной техники, облегчали откидной задний герметичный борт и легкосъемные грузовые трапы – покаты. В корме имелся буксирный прибор, а еще две серьги – в носовой части.
Движение на воде обеспечивал трехлопастной латунный винт диаметром 635 мм, гребной вал приводился от коробки отбора мощности. При поломке винта машина могла двигаться по воде и за счет вращения колес, но с заметно меньшей скоростью. Управление автомобилем на суше и на воде производилось рулевым колесом. Оно связано автомобильным рулевым приводом с передними колесами, а с помощью системы тросов, рычагов и роликов – с водяным рулем. При этом последний поворачивается в сторону, противоположную повороту колес. Для удаления воды, попавшей в корпус, автомобиль оборудовали центробежным трюмным насосом (производительность до 300 л/мин) и крыльчатым насосом отсеков с тремя обогреваемыми зимой приемниками (производительность до 150 л/мин). При неработающем двигателе для откачки воды, попавшей в трюм, служил ручной поршневой насос. В днище имелись также ручной кингстон и отверстия для слива масла из агрегатов трансмиссии. Для уверенной эксплуатации на воде ДАЗ-485 оснастили электросиреной, магнитным компасом, якорем, флагом-отмашкой и другим шкиперским снаряжением.
ЭКЗАМЕНУЕТ БЕЗДОРОЖЬЕ
Два опытных ДАЗ-485 построили в августе 1950 г. Первый из них собрали поздней ночью, но никто из коллектива Грачева не захотел уйти домой. Сразу же направились к Днепру. Символично, что проба сил прошла при свете фар GMC DUKW-353, как бы передававшего свою эстафету новому образцу. В.А. Грачев первым сел за руль. Риск был очень велик, ведь никто не знал, как поведет себя на плаву совершенно «необъезженная» машина. Но все обошлось, амфибия не подвела своих создателей, которые от свершившегося события испытывали огромную радость.
Впереди машины ждали более суровые экзамены. Уже осенью 1950 г. оба ДАЗ-485 совершили продолжительный пробег по горным дорогам Крыма и Кавказа, покрывали большие расстояния по водам реки Кубань, в том числе и ночью. Вскоре пришла очередь форсировать Керченский пролив, тогда еще не полностью очищенный от мин и затонувших судов. На обратном пути вышли на испытания в такой сильный шторм, что катерам типа «морской охотник», обычно сопровождавшим амфибии при длительных заплывах, запретили выходить в море. Но испытатели вместе с В.А. Грачевым, неизменно находившимся за рулем в опасных ситуациях, рискнули переплыть бушующий пролив.
Автомобиль хорошо всходил носом на волну, система водоотлива успешно справлялась с откачкой проникающей в трюмы воды, а все агрегаты работали бесперебойно. Машина показала незаурядные качества. Работоспособная, надежная, она не потребовала впоследствии серьезных переделок. Высокую оценку в эксплуатации получили откидной задний борт и лебедка, расположенная перед грузовым отсеком, они обеспечивали быструю и удобную погрузку и разгрузку техники. С 2,5 т полезной нагрузки максимальная скорость амфибии на шоссе достигла 73 км/ч, на воде удалось разогнаться до 10,7 км/ч. По воде машина могла транспортировать до 3,5 т.
Автомобиль преодолевал подъемы по твердому грунту без груза до 32° и 30° – с полной нагрузкой. Машину отличала хорошая маневренность: на воде радиус циркуляции составлял всего 9 м, наименьший радиус поворота на суше – 11,25 м. Запас хода по шоссе достигал 570 – 690 км, на воде этот показатель находился в границах 70 км при движении с максимальной скоростью.
Последующие испытания весной 1951 г. под Выборгом, где местность изобиловала реками, озерами, песками, подтвердили правильность основных решений, реализованных в БАВ. Он получился прочным, подвижным, удобным в управлении, имел плавный ход и, главное, невиданную прежде проходимость. По этому показателю автомобиль в то время не имел себе равных среди колесных машин и вплотную приближался к гусеничной технике, которой это качество доставалось дорогой ценой.
Отличными оказались и водоходные качества. Гребной винт, заключенный в глубокий тоннель, обеспечивал довольно высокую для амфибий такого класса скорость и уверенное плавание против течения. Правда, сказывалась некоторая нехватка мощности мотора, особенно при движении по воде, но использованный двигатель и так был форсирован до предела, а других подходящих в то время наша промышленность не выпускала. Тем не менее, за счет характеристик подвески, шин и трансмиссии средняя скорость движения по всем видам дорог составила 30 км/ч, а по тяжелому бездорожью – 10 км/ч.
Грачевцы с удовлетворением отмечали, что их детище не только не уступает заокеанской «Утке», но и по многим показателям ее превосходит. Это была заслуженная и очень важная победа. Она не осталась незамеченной «наверху». В марте 1951 г. В.А. Грачеву за создание амфибии была присуждена вторая Сталинская премия. Такой же награды удостоилась группа создателей и производственников, принимавших активное участие в проекте.
С МАРКОЙ СТОЛИЧНОГО ЗАВОДА
Когда началась подготовка ДАЗ-485 к производству, совершенно неожиданно Днепропетровский автозавод перепрофилировали на ракетную тематику. А Виталия Андреевича в июле 1951 г. назначили заместителем главного конструктора ЗИСа. Его непосредственной обязанностью стало освоение серийного производства амфибии, созданной в Днепропетровске. Ведущим конструктором машины стал инженер С.Т. Деев. Началась переработка чертежей применительно к технологии столичного предприятия, его стандартам и узлам.
Одновременно с налаживанием выпуска шли работы по устранению слабых мест БАВ. В экспериментальном цехе ЗИСа для испытаний амфибии создали специальную лабораторию, упор в работе которой делался на совершенствование ходовых свойств машины на воде.
В конце июля 1952 г. первые четыре плавающих автомобиля под маркой ЗИС-485 сошли со стапелей вновь организованного цеха, а с 1953 г. амфибия стала поступать в армию как самоходное переправочно-десантное средство, самодвижущийся паром, транспортная машина высокой проходимости. Испытания серийных образцов осенью 1953 г. по маршруту Москва – Сталинград – Астрахань – Баку – Батуми – Крым – Одесса – Минск – Москва длиной свыше 10 тысяч километров с большими проплывами по Волге, Кубани, Днестру еще раз подтвердили незаурядные характеристики амфибии.
Неоценимый вклад в развитие водоходных машин БАВ внес в качестве ходовой лаборатории, на которой испытывались и внедрялись новые решения. На амфибии проводили эксперименты, отрабатывали оригинальные задумки. В частности, впервые апробировали систему подачи воздуха под давлением в подводные агрегаты, обеспечившую им абсолютную герметичность. Заметим, что за рубежом нечто подобное появилось только спустя полтора десятилетия.
Но все же самой значительной работой того периода, открывшей широкие перспективы для внедрения на внедорожных автомобилях, стало создание системы внутреннего (через ступицу колеса) подвода воздуха к шинам, начатое в 1953 г. по инициативе инженера В.Б. Лаврентьева. Прежнее устройство с наружными трубопроводами при движении по бездорожью нередко получало повреждения. Новое исполнение исключало эти недостатки, имело хорошую изоляцию от дорожной грязи и воды, не требовало никакого ухода и к тому же не препятствовало замене шин. Впервые пройдя длительные испытания на БАВ, эта конструкция в 1957 г. была отработана инженерами В.И. Машатиным и Г.И. Пралем.
В том же году появился модернизированный ЗИЛ-485А. На нем помимо усовершенствованной СРДВШ стояли шины увеличенного размера 12.00-18 с рисунком протектора в виде косой расчлененной елки, усиленные ведущие мосты с расширенной колеей, пневматический привод тормозов и ряд других нововведений.
Следующий вариант – ЗИЛ-485Б получил уже однодисковое сцепление, синхронизированную коробку передач, новую, отдельно расположенную реверсивную коробку отбора мощности для привода винта и лебедки, телескопические амортизаторы в передней подвеске, усовершенствованный тормозной кран. Однако этой опытной машине так и не суждено было стать серийной. Плавающие автомобили, построенные на стандартной агрегатной базе, к тому времени себя полностью исчерпали. Их начали вытеснять амфибии с иными техническими решениями.
Само же производство автомобилей ЗИЛ-485А передали на Брянский автозавод, где их выпуск завершили в 1962 г. Надо отметить, что БАВ не одно десятилетие стоял на вооружении Советской Армии и активно использовался в народном хозяйстве.
Создание БАВ, успешно работающего на тяжелом бездорожье, вызвало сильный технический резонанс в нашем автостроении. С тех пор на всех отечественных автомобилях высокой проходимости грузоподъемностью 2 т и выше одинаковая колея спереди и сзади, а также односкатная ошиновка и регулируемое давление воздуха в шинах стали нормой. Остается добавить, что БАВ, созданный в 1950 г., верой и правдой служил в армии и народном хозяйстве свыше трех десятилетий.