Сложно переоценить влияние давления в шинах на опорно-сцепную проходимость. На полуспущенных колёсах даже городская малолитражка превращается во вполне приличный транспорт для бездорожья, а уж о полноценных вездеходах и говорить нечего. Вот только долго так ездить нельзя – шины быстро портятся, да и расход топлива увеличивается. Идеально было бы спускать колёса непосредственно перед препятствием, а затем снова их накачивать, вот только кому захочется вылезать из тёплого салона и бегать вокруг машины с насосом? Тогда почему бы не сделать так, чтобы нужное давление в шинах можно было бы установить буквально нажатием пары кнопок на панели приборов? Для кого-то такая идея может показаться чем-то из области фантастики, а ведь она существует уже более 70 лет и широко применяется на ЗИЛах, ГАЗах, КАМАЗах, Уралах и других грузовиках высокой проходимости.
Советское изобретение?
В русскоязычной среде распространено мнение, что централизованная система подкачки шин (ЦСПШ) впервые появилась на грузовике ЗИЛ-157. И надо признать, что это мнение не лишено оснований. Несмотря на то, что в целом отечественный автопром никогда не претендовал на мировое лидерство, автомобили высокой проходимости у нас делать умели, и для своего времени ЗИЛ-157 был по-настоящему новаторским. Однажды я посвящу ему отдельную статью, а пока ограничусь лишь одним фактом: он действительно стал первым в мире массовым грузовиком с центральной системой подкачки шин современного типа. Как видите, словосочетание "первый в мире" присутствует, но со множеством отговорок. Я бы сказал, что с появлением ЗИЛ-157 система подкачки шин обрела законченный вид и прочно закрепилась на автомобилях высокой проходимости. Можно сказать, что это был финальный этап изобретения ЦСПШ, а о том, что ему предшествовало, мы сейчас и поговорим.
Первый патент
В поисках самых ранних прототипов ЦСПШ я решил обратиться к базам патентов, и обнаружил, что впервые подобную систему запатентовал американец Элов Маас (Elov F. Maas) – инженер шинной компании Гудьир – в 1927 году. Интересно, что по его задумке регулировка давления была нужна не для повышения проходимости, а для увеличения ресурса шин. Он считал, что давление в колёсах должно увеличиваться при увеличении нагрузки на ось и даже придумал регулятор, который изменял давление в шинах в зависимости от прогиба рессор. По мнению Мааса, основное распространение эта система должна была получить на грузовиках, ведь нагрузка на их заднюю ось может изменяется в разы. Однако его изобретение не вызвало большого интереса, а дальнейшая практика показала, что езда с постоянным давлением в шинах по нормальным дорогам не вызывает особых проблем даже у грузовиков.
Предлагаемая Маасом система включала следующие части:
- компрессор, ресивер и трубопроводы;
- автоматический или ручной регулятор давления;
- контрольные манометры;
- ротационные соединения для подвода воздуха к колесам.
Последний пункт представляет наибольший интерес, ведь именно вопрос подвода воздуха к колёсам является ключевым при разработке ЦСПШ. Обратите внимание, что Маас предлагал подавать воздух через трубку, подведённую к центру колеса с внешней стороны – именно такой подход был характерен для ранних вариантов систем подкачки шин.
Утёнок по имени DUKW
Изобретение Мааса не получило развития, и об идее центральной подкачки шин на какое-то время забыли. Интерес к ней вернулся только на рубеже 40-х годов, и как несложно догадаться, он был связан с бурным развитием военной техники. Согласно англоязычной Википедии ЦСПШ была впервые применена на американском плавающем автомобиле DUKW компании General Motors, производство которого началось в 1942 году.
Эта машина задумывалась прежде всего как универсальное средство для высадки морского десанта и форсирования водных преград. И самым сложным было даже не научить автомобиль плавать, а уверенно заезжать в воду и выбираться на сушу. Грунты на мелководьях всегда переувлажненные, поэтому при выезде из воды автомобиль-амфибия рискует серьёзно застрять. Для решения этой проблемы создатели "утёнка" (а именно так прозвали DUKW за умение плавать и созвучие со словом duck) серьёзно поработали над повышением проходимости. Лучше всего это видно в сравнении с прототипом – грузовым автомобилем GMC CCKW-353.
Во-первых, отказались от установки сдвоенных колёс сзади: на "утёнке" ошиновка односкатная, то есть все колёса едут по одной колее. Во-вторых, сами колёса увеличились и обзавелись более агрессивным протектором. А в-третьих, DUKW получил ту самую инновационную центральную систему подкачки шин.
Правда, появилась она не сразу. На ранних прототипах, судя по всему, просто устанавливался компрессор, шланг от которого можно было протянуть к колёсам для их подкачки "вручную".
Машины в таком исполнении отличаются тем, что их колёса выглядят совершенно обычно. А вот более совершенные амфибии с полноценной ЦСПШ имеют характерные трубки, подводящие воздух к колёсам.
Вообще, DUKW – машина легендарная, и о ней можно было бы рассказать ещё много всего интересного, но мы не будем выходить за рамки заявленной темы и вернёмся в наши широты.
БАВ/ЗИС-485 или утка по-советски
DUKW не только использовался в американской армии, но и поставлялся по лэнд-лизу в другие страны, в том числе и в СССР. Советским военным машина понравилась, и они захотели сделать такую же. Задача была поставлена заводу имени Сталина, однако его КБ было перегружено разработкой и доводкой собственных автомобилей ЗИС-150, -151 и -152, поэтому разработку амфибии передали на только что созданный филиал ЗИСа - днепропетровский автозавод (ДАЗ). Руководить работами поставили знаменитого конструктора-вездеходчика Виталия Грачёва, и в 1947 году коллектив под его руководством приступил к разработке машины. Вообще, история её создания достаточно увлекательная, и очень характерная для своего времени. Сегодня, когда инженерный процесс наглухо увяз в бюрократии, такие истории вызывают удивление и лёгкую зависть. Так что всем интересующимся рекомендую с ней ознакомиться, а мы вернёмся к ЦСПШ.
Несмотря на то, что идея подкачки шин на ходу очень понравилась советским конструкторам, испытания DUKW показали, что головки подвода воздуха к колёсам не очень надёжны, а производительность компрессора недостаточна. В итоге система подкачки шин на ДАЗ-485 (а именно такое обозначение получила новая машина) была существенно усовершенствована. Самыми заметными отличиями стали появление манометра в кабине и повышение мощности компрессора. Если на DUKW для полной накачки шин требовалось 40 минут, то на ДАЗ-485 – всего 16. Не знаю, изменилась ли конструкция ротационных соединений трубок с колёсами, но подвод воздуха всё ещё оставался наружным.
Советская амфибия получила и другие отличия от заокеанского прототипа, и в целом получилась достаточно удачной. Вскоре её приняли на вооружение под обозначением БАВ-485 (большой автомобиль водоплавающий). Однако в 1951 году днепропетровский завод передали министерству вооружений, а производство и модернизацию машины вернули обратно на ЗИС, где она получила обозначение ЗИС-485. Вместе с ней в Москву перебрались и конструктора во главе с Грачёвым.
ЗИЛ-157 или подкачка шин идёт в массы
В то время ЗИС как раз работал над проектом автомобиля высокой проходимости (будущим ЗИЛ-157), поэтому опыт Грачёва был как нельзя кстати. В ходе опытно-конструкторских работ было перепробовано множество вариантов, отличавшихся числом и расположением колёс, но в итоге остановились на традиционной схеме 6х6 с балансирной задней подвеской и односкатной ошиновкой. Одной из ярких особенностей экспериментальных машин стали идущие к колёсам трубки, что красноречиво свидетельствовало о том, что система подкачки шин уже тогда воспринималась как неотъемлемая часть будущего автомобиля.
Такие же трубки можно увидеть и на других экспериментальных автомобилях, которые разрабатывались на ЗИСе под руководством Грачёва примерно в то же время, а также на серийно выпускавшемся бронетранспортере ЗИС-152.
Эксплуатация ЗИС-485 и ЗИС-152, а также испытания опытных машин показали, что расположенные снаружи трубки постоянно цеплялись за характерные для бездорожья ветки, камни и стволы деревьев, из-за чего система регулярно выходила из строя. Стало очевидно, что для нового автомобиля необходимо разработать систему подвода воздуха изнутри. Окончательное решение сложилось к 1956 году. Во всяком случае, именно тогда было зарегистрировано авторское свидетельство на имя Л.Н. Маклакова и Л.Н. Карпова.
Мне не удалось найти подтверждение того, что они работали на ЗИЛе (так с стал называться ЗИС после развенчания культа личности Сталина), но судя по тому, что вскоре был построен предсерийный ЗИЛ-157 с внутренним подводом воздуха, можно предположить, что так всё и было.
Серийное производство ЗИЛ-157 началось в 1958 году. Его проходимость оказалась настолько выдающейся, что о ней до сих пор слагают легенды. Журнал "За рулём" писал, что применение односкатной ошиновки и колёс низкого давления с центральной системой подкачки дало настолько резкий прирост проходимости, что ЗИЛ-157 почти вплотную приблизился по этому показателю к гусеничным машинам. Неудивительно, что этот набор вошёл в "золотой стандарт" автомобилей высокой проходимости наряду с полным приводом, пониженной передачей и блокировками дифференциалов.
Обновлённая система подкачки шин с ЗИЛ-157 перекочевала и на ранее выпускавшиеся модели. Тот же БАВ-485 после модернизации получил обозначение БАВ-485А, и узнать его можно по характерным накладкам-стрелкам на колёсах.
Вслед за ЗИЛом подкачку шин стали применять и другие автозаводы. В 1961 году появился Урал-375, в 1964 – ГАЗ-66, 1967 – КрАЗ-255Б и так далее. За рубежом одной из первых ЦСПШ внедрила Tatra на модели T813, которая серийно впускалась с 1967 года.
Не всё так однозначно
Рассказанная здесь складная история не отменяет тот факт, что на самом деле изобретение ЦСПШ не было последовательным процессом, в котором каждый следующий шаг логичным образом вытекает из предыдущего. Работа над подобными системами велась параллельно по всему миру, и одни и те же идеи плюс-минус одновременно и независимо возникали у многих инженеров.
Например, в некоторых источниках пишут, что эксперименты с подкачкой в Германии шли ещё в 30-е годы. В частности, её якобы применяли на малосерийных автомобилях Mercedes Benz G-5 и Adler V40T. Правда, никакой достоверной информации об этом я не нашёл. С Мерседесом не понятно даже, о какой конкретно модели идёт речь. На Adler V40T система подкачки вроде бы действительно была, но про её устройство ничего неизвестно.
Кроме того, в книге "АвтоНАШЕСТВИЕ на СССР" приводятся сведения о том, что подкачка шин впервые была применена на военных грузовиках Einheitsdiesel. Правда, в других источниках можно прочитать, что на нём всего лишь была пневмосистема, которая могла быть использована для подкачки шин.
Наконец, существуют американские патенты US2634783 и US2634784 1950 года, принадлежащие компании Bendix Westinghouse Automotive Air Brake, которая, как следует из названия, занималась разработкой пневматических тормозных систем. Они примечательны тем, что предложенные в них конструкции центральной системы подкачки шин имеют внутренний подвод воздуха к колёсам. Тем не менее, если они и были реализованы на практике, то широкого распространения и всемирной известности не получили.
Так или иначе, с конца 50-х годов ЦСПШ стала вполне обычным явлением на автомобилях высокой проходимости и до сих пор является одним из самых сильных инструментов для покорения бездорожья. А о том, как она устроена, я предлагаю поговорить в следующий раз.
