Это завершающая часть цикла статей, посвящённого общим принципам создания вездеходов. В предыдущих частях мы поговорили о геометрической [1] и опорно-сцепной [2] проходимости, а в этой обсудим всё, что осталось за пределами этих тем.
1. Запас тяги
В статье о геометрической проходимости я писал, что для преодоления крутых подъёмов машина должна иметь низкий центр тяжести и большой угол съезда. Однако это не поможет, если двигатель не способен развить достаточную силу тяги на колёсах. Можно решить эту проблему двумя способами: установить более мощный двигатель или увеличить передаточное число трансмиссии. Первый вариант приведёт к сильному увеличению стоимости машины, а также повышенному расходу топлива, ведь большую часть времени двигатель будет работать с сильной недогрузкой. Поэтому обычно идут по пути увеличения передаточного числа трансмиссии и добавляют в раздаточную коробку пониженную передачу.
2. Ползучая скорость
Дополнительным бонусом от увеличения передаточного числа является снижение минимальной устойчивой скорости машины. На первый взгляд это не выглядит преимуществом, ведь всем хочется добраться до цели быстрее. Да и на бездорожье многие препятствия лучше преодолевать с разгона. Но не менее часто действует и противоположный принцип: тише едешь - дальше будешь. Некоторые участки нужно проходить максимально осторожно, контролируя буквально каждый сантиметр пути. Иногда даже может потребоваться, чтобы перед машиной шёл человек, наблюдая за тем, как и куда она едет. В этих ситуациях ехать с низкой скоростью будет гораздо удобнее. К тому же, уплотнение некоторых грунтов зависит от времени приложения нагрузки [3], поэтому на низкой скорости они будут лучше держать колёса. Наконец, низкая скорость просто позволяет уменьшить тряску на неровностях, что тоже бывает очень полезно.
3. Лебёдка
Каким бы хорошим ни был вездеход, обязательно найдётся место, где он проехать не сможет. Таким препятствием может быть, например, скользкий крутой подъём при условии, что коэффициент сцепления окажется меньше тангенса угла подъёма. В этом случае развить необходимую тягу колёсами никак не получится. А это значит, что нужно развивать тягу чем-то другим.
Наиболее эффективный вариант – использовать лебёдку. Величина тяги, которую может развить лебёдка, потенциально ограничивается только возможностью надёжно закрепить трос и его прочностью. Усилие на лебёдке можно дополнительно увеличить, используя подвижные блоки. В эту же категорию можно записать прочные буксировочные крюки и проушины, за которые можно надёжно закрепить трос.
4. Смазка и подача топлива
Наличие мощной лебёдки ещё не гарантирует, что вездеход способен забраться в любой подъём. Важно, чтобы на экстремальных уклонах и косогорах все агрегаты машины могли нормально работать, не испытывая масляного голодания. Оно возникает, когда масло под действием силы тяжести перетекает от всасывающего отверстия масляного насоса, и последний начинает "хватать воздух". Прежде всего, это касается двигателя, для надёжной смазки которого следует использовать масляную систему с сухим картером. В конструкции других агрегатов также большое внимание следует уделять форме поддона и расположению масляного насоса. Естественно, что масло должно не только поступать в насос, но и не вытекать наружу через сапуны. То же самое касается и других жидкостей: от топлива до "омывайки".
5. Плавучесть
Достаточно часто на пути вездеходов встречаются водные преграды, поэтому машинам важно уметь их преодолевать. Самый надёжный способ - сделать машину плавающей. Плавучесть можно обеспечить двумя основными путями: сделать герметичный корпус-лодку или поставить очень большие колёса, водоизмещения которых хватит для поддержания на плаву всей машины. Первый вариант лучше подходит для больших и тяжёлых машин вроде "Синей птицы", а второй часто встречается у народных вездеходов-каракатов [4, 5, 6]. Естественно, что один вариант не исключает другой.
Для движения по воде могут использоваться как колёса, так и специальные водоходные движители. В первом случае скорость машины на воде невелика, порядка 3-5 км/ч, но зато и конструкция получается максимально простой. Если же машина должна быть лодкой не в меньшей степени, чем автомобилем, то это повод задуматься об установке водомётов или гребных винтов.
6. Герметичность и защищённость
Даже если мы не собираемся переплывать на машине полноводные реки, озёра и морские заливы, то всё равно нужно быть готовым к преодолению водных преград вроде луж, рек и ручьёв вброд. Прежде всего, необходимо позаботиться об исключении попадания воды в двигатель и другие критически важные агрегаты машины. Для этого все воздухозаборники и сапуны должны быть вынесены как можно выше. От попадания воды должны быть также надёжно защищены электрические разъёмы и приборы.
Кроме воды опасность для узлов автомобиля представляют грязь и пыль, однако если в агрегат не может попасть вода, то и пыль туда не проникнет, поэтому защита от них сводится к одним и тем же самым мерам. Можно добавить разве что установку фильтров в сапунах.
Наконец, вездеход должен быть максимально защищён и от механических повреждений камнями, брёвнами, ветками, глыбами льда и другими предметами, которые могут встретиться по пути. В первую очередь это касается проводов и трубок, поэтому их лучше располагать под защитой других агрегатов, картера́ которых должны иметь достаточный запас прочности. Полезной будет и установка дополнительных защитных экранов, дуг и прочих элементов силового обвеса.
7. Автономность и надёжность
Если под словом "вездеход" мы подразумеваем машину, способную ездить везде, то следует помнить, что местность может различаться не только ландшафтом, но и географическим положением. Огромные территории лежат вдалеке от цивилизации, и для того, чтобы машина могла там эксплуатироваться, она должна иметь большой запас хода и быть очень надёжной. Запас хода определяется расходом топлива, который должен быть как можно меньше, и объёмом топливного бака, который должен быть как можно больше. Ещё лучше, если у машины будет два топливных бака на случай, если один из них будет повреждён.
Что касается надёжности, то она складывается из долговечности, безотказности, ремонтопригодности и сохраняемости. Для достижения большой долговечности при высоких нагрузках, характерных для бездорожья, все агрегаты должны иметь большой запас прочности. Безотказность, ремонтопригодность и сохраняемость достигаются использованием простых и проверенных решений.
Кроме того, следует помнить, что отдалённые территории, как правило, отличаются неблагоприятным климатом. Особенно опасны холодные регионы, поэтому машина обязательно должна быть оснащена автономной системой отопления, работающей независимо от двигателя. Кроме того, желательно обеспечить доступ к большинству агрегатов из салона, чтобы их можно было обслуживать, не выходя из машины.
8. Оснащение
Говоря об автономности мы неизбежно приходим к тому, что в машине должно быть достаточно места для запасов топлива, воды, провизии, запасных частей и инструмента. Желательно, чтобы их удобное размещение было предусмотрено конструкцией машины. Кроме того, уже на этапе проектирования следует озаботиться расположением специфической внедорожной экипировки: тросов, блоков, лопаты, бензопилы, топора, цепей противоскольжения, домкрата и сэнд-траков. Необходимо учитывать, что все эти вещи будут сильно пачкаться при использовании, поэтому по возможности следует размещать их снаружи или в отдельных ящиках.
9. Подведём итог
Требования к идеальному вездеходу достаточно противоречивы. Мало того, что они конфликтуют между собой: многие из них идут вразрез с общими для машиностроения требованиями: низкой стоимостью, эффективностью и производительностью. По этой причине даже если мы сделаем машину в полном соответствии с рекомендациями из этого цикла статей, она не будет идеальной. В лучшем случае у нас получиться отличный вездеход, который прекрасно ездит по бездорожью, но стоит огромных денег и ничего толком не может перевезти. Вряд ли такая машина будет кому-то интересна. Вот и получается, что вместо одного идеального вездехода на все случаи жизни мы имеем бесчисленное множество вариаций на тему машин высокой проходимости, каждая из которых приспособлена для определённого сценария использования. И это не так уж плохо, ведь не так уж важно иметь технику на все случаи жизни. Главное, чтобы на любой случай жизни нашлась своя техника.
