История развивается по спирали, и многое новое на поверку оказывается хорошо забытым старым. Взять хоть столь популярные нынче автомобили с гибридным приводом, в которых двигатель внутреннего сгорания используется как источник энергии для тягового электродвигателя. «Предки» нынешних гибридов – автомобили с электрической трансмиссией, но еще без накопителя электроэнергии – серийно выпускались уже в 1940-е годы, причем даже в СССР! В частности, Московский автозавод им. Сталина с 1947 года строил автобусы ЗИС-154 с дизелем и электротрансмиссией. А чуть позже, в 1956-м, дизель-электрический силовой агрегат «примерил» и грузовик ЗИС-151. Дело, правда, ограничилось постройкой лишь одного экспериментального образца (модель ДМ-21) для проведения научно-исследовательских работ. Что, однако, не умаляет интереса к данной конструкции!
В судьбе едва ли не каждого советского грузовика, а уж тем более вездеходного, непосредственное участие принимало военное ведомство. А потому кроме стандартных «гражданских» видов испытаний – заводских, приемочных, контрольных, гарантийных, междуведомственных и т.д. – все образцы перспективной полноприводной техники держали экзамен еще и перед военными специалистами. В послевоенные годы такого рода испытания проводились в Научно-испытательном институте № 21. Его материально-технической базе могли позавидовать испытатели любого советского автозавода. Так, для оценки тягово-динамических качеств испытуемой техники в НИИ-21 имелась динамометрическая машина, построенная на базе трофейного полугусеничного тягача Famo. Впрочем, к середине 1950-х эта машина порядком поизносилась, а ее функциональные возможности уже представлялись недостаточными.
Кроме того, нужно учесть, что еще с конца 1940-х годов в Советском Союзе резко активизировались конструкторские работы по автомобилям повышенной проходимости; параллельно шел процесс замены грузовиков устаревших моделей более современными конструкциями. В этой связи нагрузка на НИИ-21 с каждым годом лишь росла, и потребность института в современной динамометрической машине, способной обеспечить более высокую точность исследований, стала очень актуальной! «Наверху» отреагировали быстро: 20 июля 1955 года в научно-техническом комитете Автотракторного управления Минобороны СССР родилось распоряжение № 34, которое предусматривало разработку новой динамометрической машины силами самого НИИ-21.
Согласно техзаданию, в круг обязанностей этой динамометрической машины, названной ДМ-21, входили испытания любых колесных машин с силой тяги на крюке до 10 тонн. Другими словами, она должна была обслуживать испытания всех советских грузовиков от ГАЗ-63 до ЯАЗ-214. При этом массогабаритные параметры самой динамометрической машины предстояло было выбрать таким образом, чтобы даже самый легкий из испытуемых грузовиков смог буксировать ее за собой, а при определении сопротивления качению ДМ-21 была бы способна сдвинуть с места тяжелый ЯАЗ. Имелся и ряд специфических требований: например, нужна была возможность плавного регулирования развиваемого машиной тормозного усилия в большом диапазоне скоростей (от 0 до 80 км/ч). А в довершение всему измерительному оборудованию требовалась надежная защита от пыли и осадков. Учитывая все факторы, в качестве шасси для динамометрической машины был выбран грузовик ЗИС-151 с кузовом-фургоном типа «СН». А возможность использования ДМ-21 в качестве эффективного тормозного устройства решили обеспечить внедрением силового агрегата с электротрансмиссией.
Штатный карбюраторный двигатель с ЗИСа вместе с водяным и масляным радиаторами демонтировали. Зато в передней части фургона смонтировали энергоустановку из 135-сильного двухтактного дизеля ЯАЗ-204В и генератора, в роли которого выступал электродвигатель ДК-202Б от троллейбуса МТБ-82Д. Еще один такой же электродвигатель мощностью 117 л.с. установили под опустевшим капотом и соединили через сцепление со стандартной зисовской трансмиссией. Там же, под капотом, разместили пусковой реостат КФ-2А-1 троллейбусного типа, который в данном случае играл роль тормозного реостата.
В зависимости от режима работы машины ДМ-21 оба электромотора выполняли разные функции. Когда динамометрическая машина выступала тягачом или просто двигалась своим ходом, электромотор в кузове использовался как тяговый генератор, снабжавший электричеством тяговый электромотор под капотом. А тогда, когда испытуемый грузовик брал динамометрическую машину на буксир для определения силы тяги на крюке, электромотор в кузове переключали на режим тормозного генератора для создания тормозного усилия на электромоторе под капотом. Солидная энерговооруженность ДМ-21 вкупе с электрической трансмиссией теоретически позволяли полностью отказаться от применения коробки передач. Однако ее сохранили, чтобы иметь возможность подбора наиболее оптимальных оборотов для работы генератора на любом режиме движения. Из других заметных доработок, которым подвергся ЗИС-151, стоит назвать замену левого топливного бака более вместительным (от ЯАЗ-210), усиление передней подвески и установку батареи из четырех аккумуляторов 6СТ-140 вместо одного штатного аккумулятора 6СТ-100.
Бригада испытателей состояла из 4 человек: руководителя, оператора динамометрической машины и двух водителей. Для связи между членами экипажа служило танковое переговорное устройство ТПУ-4-47. Рабочие места руководителя испытаний и оператора оборудовали в заднем отсеке фургона. Перед столом оператора располагался щит контрольных приборов, позволяющих следить за режимами работы тормозного и основного генератора, управлять режимами торможения и включать линейные контакторы. Здесь же находились рукоятки управления контроллером и рейкой топливного насоса дизеля. В кабине же штатная панель приборов пополнилась амперметром, вольтметром, тахометром и кнопками пуска и останова дизеля. На ДМ-21 имелись два основных измерительных устройства: динамометрическое дышло на переднем бампере с четырьмя тензометрическими датчиками, а также гидравлический динамограф, закрепленный сзади вместо буксирного прибора (он передавал сигнал на регистрирующий самописец в кузове).
Как все это хозяйство функционировало? К примеру, для снятия тяговой характеристики на испытуемый автомобиль заранее устанавливали датчики скорости и степени открытия дроссельной заслонки (либо датчик положения рейки топливного насоса). Руководитель испытаний назначал водителям номера ступеней в коробках передач и раздаточных коробках и давал команду к началу движения испытуемого автомобиля с полностью нажатой педалью газа. После этого автомобиль начинал двигаться по ровному участку местности, буксируя за собой динамометрическую машину ДМ-21. По достижении максимальной скорости производился начальный замер силы тяги на крюке. Затем по команде руководителя в ДМ-21 включался первый режим торможения, и повторно снимались показания силы тяги и скорости. Аналогичным образом повторялись замеры вплоть до седьмой ступени торможения включительно.
При определении силы сопротивления качению машина ДМ-21 уже играла роль тягача. Теперь подопытный автомобиль устанавливался позади динамометрической машины и при помощи жесткого буксира присоединялся к динамографу. Для исключения влияния сил трения в трансмиссии с испытуемого автомобиля перед замерами снимались полуоси. По команде руководителя ДМ-21 начинала движение с малой скоростью – порядка 8-10 км/ч (для исключения влияния сопротивления воздуха). По достижении установившейся скорости включался самописец динамографа, регистрирующий нагрузки. Также ДМ-21 позволяла снимать экономическую характеристику равномерного движения автомобиля. Для этого замеры проводили на дороге с асфальтовым или бетонным покрытием. Причем вначале на топливную экономичность испытывали одиночный автомобиль. На втором этапе ДМ-21 подцеплялась к испытуемому автомобилю и буксировалась в незаторможенном состоянии. При этом через равные интервалы скорости (обычно 10 км/ч) снимались показания текущего расхода топлива и силы тяги на крюке. Затем цикл измерений повторялся еще несколько раз на различных ступенях торможения ДМ-21, вплоть до полной остановки испытуемого автомобиля.
С помощью ДМ-21 можно было проводить и испытания на проходимость (по сцеплению) автомобилей и гусеничных тягачей весом до 20 тонн. При этих испытаниях тестируемая машина на определенном участке грунта или снежной целины притормаживалась динамометрической машиной до момента возникновения пробуксовки. В этот момент фиксировалась развиваемая сила тяги. Во время такого испытания, корректируя нагрузки на оси, можно было определить наиболее оптимальную развесовку подопытных автомобилей, при которой достигалось наивысшее тяговое усилие. Аналогичные испытания можно было проводить и для оценки влияния параметров шин (диаметр, давление, рисунок протектора) на проходимость автомобиля. Для проведения подобного рода исследований в НИИ-21 на основе шасси ГАЗ-63 даже была создана специальная испытательная установка ВАТТ, предназначенная для работы в паре с ДМ-21. Такой «газик» получил систему внешней подкачки колес и датчики для регистрации величины деформации шин и глубины оставляемой колеи.
Наконец, динамометрическая машина ДМ-21 была опробована еще и в качестве тягача опытного активного прицепа 2-АЭП-2 с электрической трансмиссией и двумя собственными тяговыми электродвигателями. Этот автопоезд прошел серию полигонных испытаний в 1959 году.
Николай Марков, фото их архива автора
