Работая над проектами перспективной автомобильной техники высокой и сверхвысокой проходимости, СКБ ЗИЛ к середине шестидесятых годов создало большое число вездеходов разного вида и с разными характеристиками. Рассказывает wofmd.com Опытные и серийные колесные машины показывали высокие характеристики и успешно выполняли поставленные задачи. Однако эти успехи не остановили развитие многообещающего направления и дальнейший рост характеристик проходимости. Вскоре появились первые разработки в области т.н. шнекороторных снегоболотоходов. Первой машиной этого типа под маркой «ЗИЛ» стал экспериментальный образец ШН-67.
К 1966 году специалисты Специального конструкторского бюро ЗИЛ во главе с В.А. Грачевым нашли все основные способы получения максимально возможных характеристик колесного вездехода. Дальнейшее развитие подобной техники было связано с обновлением тех или иных агрегатов, применением новых подходов и т.д. При этом параллельно можно было проверить совершенно новые оригинальные идеи, затрагивающие архитектуру ходовой части. Получив такую возможность, Завод им. Лихачева воспользовался ею.
В 1966 году конструкторы СКБ ЗИЛ смогли ознакомиться с рекламной кинолентой, посвященной новому опытному вездеходу американской разработки. Необычная машина от компании Chrysler оснащалась ходовой частью в виде пары роторно-винтовых агрегатов, выполнявших функции движителя. По итогам просмотра кино было решено запустить собственную программу исследований специфической ходовой части. Первые результаты в рамках научно-исследовательской работы планировалось получить уже в текущем году.
В течение нескольких следующих месяцев СКБ ЗИЛ обменивалось опытом с другими автомобилестроительными организациями, уже успевшими запустить свои проекты роторно-винтовых движителей. К началу 1967 года был накоплен определенный опыт, позволявший начать разработку своего собственного опытного образца.
По ряду причин, в документах СКБ роторно-винтовой движитель значился под названием шнекового или шнекороторного. Эта особенность наименования была отражена в рабочем названии экспериментального проекта. Вездеход обозначили как ШН-67. Цифры означали год создания. Конструкторы и испытатели также присвоили проекту прозвище – «Шнек». Следует отметить, что в дальнейшем проект ШН-67 был доработан, после чего его переименовали в ШН-68, вновь по году выполнения работ.
Опытная машина ШН-67 создавалась как демонстратор технологии, и потому к ней не предъявлялись особые требования. Она должна была иметь достаточно простую конструкцию, обеспечивающую проверку основных смелых идей. Для ускорения строительства предлагалось использовать максимально возможное число готовых узлов и агрегатов. При этом определенные изделия пришлось разрабатывать и собирать с нуля.
Специально для нового проекта пришлось разработать корпус нестандартной конструкции. В его основе лежала рама из металлических профилей, на которую устанавливалась листовая обшивка. Корпус образовывался несколькими основными устройствами. Так, нижняя его часть представляла собой своеобразную лодку с трапециевидным поперечным сечением. Носовая часть корпуса расширялась, после чего сечение агрегатов не менялось до самой кормы. Выше наклонных бортов «лодки» помещались две развитые полки, верхняя часть которых соединялась с крышей-палубой корпуса. В передней части корпуса предусматривалось размещение кабины экипажа, за которой находился коробчатый кожух двигателя.
В средней части рамы, внутри «лодки», поместили бензиновый двигатель ЗИЛ-375Я мощностью 180 л.с. Двигатель соединили с т.н. главной передачей и механизмом поворота, заимствованными у гусеничной машины М-2 от ОКБ ММЗ. Выдача крутящего момента на движитель осуществлялась через пару наклонных валов, расположенных в корме корпуса. Они проходили через стойки движителя и при помощи реверс-редукторов, построенных на основе шестерней бортовых передач вездехода ЗИЛ-135Л, передавали мощность на шнеки.
Топливная система вездехода основывалась на серийных агрегатах автомобиля ЗИЛ-157. Электрическое оборудование почти без доработок заимствовали у грузовика ЗИЛ-130.
В передней части корпуса, под бортовыми полками, находились вертикальные опоры с подвижным креплением для передних осей шнекороторного движителя. В корме корпуса, на его наклонных бортах, поместили пару более крупных и объемных стоек, в которых помещались устройства трансмиссии.
По очевидным причинам, шнекороторный движитель для экспериментального вездехода ШН-67 разрабатывался с нуля. Шнек представлял собой достаточно сложное устройство длиной 4,2 м и диаметром (по грунтозацепам) 1 м. Корпус шнека изготавливался из 2-мм стали и имел разборную конструкцию. Он представлял собой длинный цилиндр диаметром 800 мм, дополненный парой конических обтекателей. Для повышения жесткости конструкции изнутри на корпусе наносился 100-мм слой пенополиуретана. Снаружи на шнеке имелся спиральный грунтозацеп. Металлическая полоса трапециевидного сечения жестко крепилась на корпусе. Угол подъема спирали – 17°40’.
Два подобных устройства монтировались на бортовых стойках и располагались вдоль корпуса машины. Привод шнеков осуществлялся при помощи агрегатов трансмиссии, размещенных в задних стойках. Управляя шнекоходом, водитель мог менять скорость вращения роторных движителей или изменять направление их вращения. Все это, по расчетам, обеспечивало достаточную подвижность и маневренность.
В передней части корпуса экспериментального ШН-67 помещалась закрытая трехместная кабина экипажа. Стеклопластиковый колпак кабины с развитым остеклением заимствовали у поисково-эвакуационного вездехода ПЭУ-1. В центре кабины помещалось водительское кресло от автомобиля ГАЗ-69. По бокам от него предусмотрели пару мест для других испытателей. Доступ в кабину обеспечивался только люком в крышу. Впрочем, небольшая высота вездехода не мешала посадке.
Готовый шнекороторный снегоболотоход должен был иметь средние размеры. Длина машины незначительно превышала 5,5 м, ширина – 3,1 м, высота – всего 2 м. На твердой поверхности ШН-67 имел дорожный просвет в 500 мм. Снаряженная масса задавалась на уровне 3750 кг при грузоподъемности 1250 кг. Полная масса, таким образом, должна была достигать 5 т.
Уже в декабре 1966 года СКБ ЗИЛ начало сборку рамы будущего демонстратора технологии. Примерно через месяц стартовал монтаж агрегатов на раму. По ряду причин технического характера было решено снять используемого двигателя ЗИЛ-375Я некоторые узлы, что, однако, никак не сказалось на его эксплуатационных качествах. К началу марта вездеход был завершен, и вскоре его планировалось опробовать на реальных трассах, уже использовавшихся для испытаний другой техники.
4 марта 1967 года опытный ШН-67 был доставлен на испытательную базу ЗИЛ в подмосковной д. Чулково. Была проведена обкатка вездехода в простых условиях, после чего начались проверки, направленные на определение максимальных характеристик. Проверки на пересеченной местности, болоте и снегу продолжались до конца марта и позволили собрать все необходимые данные.
На бездорожье, в том числе на мягкой грязи, «Шнек» держался уверенно и, проворачивая роторы движителя, перемещался или маневрировал. В зависимости от направления вращения двух шнеков, машина могла двигаться вперед или назад, либо совершать движение боком. Для поступательного движения оба шнека должны были вращаться в разные стороны, для бокового – в одну.
Характеристики на пересеченной местности были достаточными, но машина не могла нормально работать на дорогах с твердым покрытием. В таких условиях грунтозацепы необычного движителя изнашивались от трения о покрытие гораздо быстрее, чем на грунте. Вездеход мог плавать, а пара вращающихся роторов создавала тягу до 600 кг.
По результатам испытаний вездехода ШН-67 было решено переработать трансмиссию и ходовую часть. Так, в обновленном проекте следовало отказаться от реверс-редукторов в пользу бортовых передач с двухступенчатой коническо-цилиндрической парой от ЗИЛ-130. Такая доработка повысила эффективность трансмиссии и позволила получить желаемые характеристики, но при этом привела к потере возможности разворота на месте.
Также были разработаны новые шнековые роторы. Теперь их предлагалось делать из алюминиевого сплава АМГ-61 с сохранением имеющейся конструкции. Вместо одного спирального грунтозацепа теперь планировалось использовать т.н. двухзаходный. Профиль этой детали изменился на треугольный, а шаг сократился до 1,6 м. Угол подъема спирали довели до 32°40’. По расчетам, такая конструкция шнека позволяла повысить максимальную скорость поступательного движения.
Обновленная версия вездехода была обозначена как ШН-68. Новый проект сохранял максимальную преемственность с существующим, и потому можно было обойтись без строительства нового опытного образца. Существующий шнекоход типа ШН-67 получил новые агрегаты трансмиссии и устройства ходовой части, после чего его просто переименовали. Перестройка ШН-67 по проекту ШН-68 завершилась в конце апреля 1968 года.
6 мая на водоеме в районе Лыткарино прошли первые испытания обновленной машины. За счет новых шнеков вездеход смог разогнаться до 12 км/ч. Тем не менее, не обошлось без проблем. При выходе из воды вездеход уперся носом в достаточно крутой берег. Водитель-испытатель попытался сдать назад для новой попытки подъема, но оригинальный движитель стал буквально затаскивать машину под воду. К счастью, водитель вовремя заметил это и принял меры, не допустив затопления вездехода.
Зимние испытания ШН-68 на снегу удалось провести только весной следующего 1969 года. Площадкой для испытаний стали поля Пермской области, где тогда лежал сыпучий снег глубиной около 1 м. Вне зависимости от времени суток, средняя температура воздуха до конца испытаний оставалась отрицательной.
В одинаковых условиях испытывались сразу несколько вездеходов. Вместе с ШН-68 изучали несколько других машин, в том числе разработки СКБ ЗИЛ. Большинство этих образцов имело нестандартные ходовые части.
Сравнения показали, что «Шнек», в отличие от ряда других образцов, способен двигаться по снегу глубиной более 900 м. Максимальная скорость при этом достигала 18 км/ч. В зависимости от массы груза на площадке вездехода скорость незначительно сокращалась. При массе 5 т он разгонялся только до 17,4 км/ч.
ШН-68, среди прочего, изучался в качестве тягача. Было определено, что тяга машины прямо зависит от ее массы. Так, при полной массе в 5 т на заднем крюке развивалась тяга до 1200 кг. При массе машины 3750 кг этот параметр сокращался до 970 кг. Буксируя указанный груз, вездеход мог продолжать движение. Превышение установленных значений нагрузки приводило к пробуксовке. Шнеки начинали свободно вращаться, сгребая грунт или снег, и уже не могли сдвинуть машину.
При достаточно высокой подвижности на снегу вездеход имел ограниченные возможности в деле подъема на склоны. При движении вперед шнеки отбрасывали снег под днище корпуса, в результате чего под ним образовывался нанос, тормозящий движение. Такие особенности машины ограничивали крутизну преодолеваемого склона 12 градусами. Двигаясь назад, шнекоход разбрасывал снег в стороны, и потому не рисковал засесть. По результатам таких проверок было решено поменять шнеки местами. Теперь при движении вперед снег должен был разбрасываться в стороны, а не сгребаться под днище.
В конце января 1970 года на полигонах Московской области состоялись новые испытания, во время которых, среди прочего, были установлены максимальные ходовые характеристики. На уплотненном снегу ШН-68 смог развить скорость более 30 км/ч. Расход топлива на снежной целине достигал 86 л/ч. В иных условиях двигатель потреблял заметно меньше горючего.
Летний этап испытаний, в ходе которого вездеход работал на воде и болотистой местности, показал необходимости некоторых доработок. Так, выяснилось, что в таких условиях оптимальный разгон получается при выбросе воды и ила под днище корпуса. Кроме того, проверки показали, что для движения по болоту вездеход нуждается в дополнительных лыжах. Перед передними опорами шнеков появились две наклонные пластины, убиравшие из-под шнеков растительность, а также упрощавшие подъем на берег или на плавучие участки растительного покрова.
Испытания опытного образца ШН-68 завершились в первых месяцах 1970 года. Эта машина, являясь демонстратором технологии, прекрасно справилась со своей задачей и наглядно показала все свои особенности. На практике было установлено, что шнекороторный движитель действительно представляет определенный интерес в контексте развития техники сверхвысокой проходимости. Такая ходовая часть давала некоторые преимущества перед другими системами, хотя и не была лишена недостатков. В первую очередь это проявлялось в том, что шнеки хорошо показывали себя на бездорожье, но крайне быстро изнашивались на твердом покрытии.
Для дальнейшей отработки новых идей в СКБ ЗИЛ был построен специальный стенд, на котором планировалось проверять разные конфигурации шнеков. Научно-исследовательские работы позволили собрать массу важной информации. В частности, была установлена прямая зависимость силы тяги и коэффициента полезного действия от диаметра корпуса шнека. При этом подобные результаты лучше всего проявлялись на более вязких грунтах. Также специалисты узнали, что грунтозацеп не должен быть выше четверти диаметра корпуса, иначе существовал риск сокращения КПД. Удлинение шнека на уровне 4-6 единиц признали оптимальным. Движители с разными пропорциями этого диапазона имели почти одинаковые характеристики.
Результаты проектов ШН-67 и ШН-68 заинтересовали как ученых и конструкторов, так и военных. Перспективной техникой с уникально высокими характеристиками проходимости закономерно заинтересовалась поисково-спасательная служба военно-воздушных сил. Вскоре СКБ ЗИЛ получило распоряжение о разработке нового снегоболотохода с роторно-винтовым движителем, пригодного для эксплуатации спасателями. Через пару лет конструкторы во главе с В.А. Грачевым выполнили эту задачу и представили машину ПЭУ-3 / ЗИЛ-4904.
Единственный построенный прототип модели ШН-67, впоследствии переделанный по проекту ШН-68, после завершения испытаний должен был вернуться на завод-изготовитель. Там он, вероятно, оставался в течение некоторого времени, но сведения о дальнейшей его судьбе отсутствуют. Есть основания полагать, что в определенный момент уникальная машина, представляющая технический и исторический интерес, была разобрана за ненадобностью. В отличие от ряда других опытных и серийных образцов за авторством СКБ ЗИЛ, ШН-68 не сохранился.
Опытный вездеход с оригинальным движителем показал свой потенциал, а также смог заинтересовать потенциальных эксплуатантов. Подобно другим исключительно экспериментальным машинам, прототип по прозвищу «Шнек» подтвердил пользу необычных идей и поспособствовал дальнейшему развитию техники. Этот процесс вскоре привел к появлению нескольких новых вездеходов, один из которых до сих пор остается в строю поисково-спасательной службы и обеспечивает эвакуацию приземлившихся космонавтов.