ruske-stroje.cz

Rok 1966: ZIL zkoumá terénní vozidla s rotační vrtulí V roce 1966 se konstruktéři ZIL Special Design Bureau pod vedením V.A. Gracheva zaměřili na maximalizaci terénních vlastností kolových vozidel. Kromě aktualizace stávajících modelů se otevírala i možnost prozkoumat inovativní koncepty ovlivňující architekturu podvozku. Inspirací se stal americký terénní vůz Chrysler s rotační vrtulí představený v reklamním filmu.

Vedení ZIL se rozhodlo zahájit vlastní výzkumný program zaměřený na podvozky s rotační vrtulí. Cílem bylo dosáhnout prvních výsledků již v roce 1966. Během následujících měsíců si SKB ZIL vyměnila zkušenosti s jinými automobilkami, které již podobné technologie implementovaly. V roce 1967 nabyté poznatky umožnily zahájit vývoj vlastního prototypu.

Šnekový rotor a prototyp SN-67 Terénní vozidlo s rotační vrtulí, vyvíjené v ZIL Special Design Bureau, bylo v dokumentaci označováno jako „šnekový rotor“ nebo „šnekový rotor“. Tento název se promítl i do pracovního názvu pilotního projektu - SN-67, kde čísla znamenala rok zahájení vývoje. Mezi projektanty a testery se pro toto vozidlo vžilo i neformální pojmenování „Šnek“. V roce 1968 byl projekt SN-67 přepracován a přejmenován na SN-68.

Prototyp SN-67 sloužil jako technologický demonstrátor, a proto na něj nebyly kladeny striktní požadavky. Hlavním cílem bylo ověřit princip fungování rotační vrtule a provést nezbytná testování. Pro urychlení vývoje se maximálně využívaly hotové komponenty a sestavy, avšak některé části musely být navrženy a vyrobeny od nuly.

Konstrukce karoserie a pohonného systému prototypu SN-67 Pro prototyp SN-67 s rotační vrtulí musela být vyvinuta nestandardní karoserie. Základem byl rám z kovových profilů, na který se montovaly plechové panely. Karoserie se skládala z několika hlavních částí. Spodní část tvořila loď s lichoběžníkovým průřezem, která se v přední části rozšiřovala a dozadu se zužovala. Nad šikmými boky „lodi“ se nacházely dvě plošiny, které plynule přecházely do střechy. V přední části karoserie byla umístěna pilotní kabina a za ní motorový prostor.

Do střední části rámu, uvnitř „lodi“, byl instalován benzinový motor ZIL-375 o výkonu 180 koní. K motoru byl připojen hlavní převod a otočný mechanismus z pásového vozidla M-2 od OKB MMZ. Točivý moment se přenášel na šneky pomocí dvojice šikmých hřídelí umístěných v zadní části karoserie. Hřídele procházely hnacími stojany a pomocí zpětných převodovek, postavených na základě ozubených kol palubního soukolí terénního vozu ZIL-135L, přenášely výkon na šneky.

Palivový a elektrický systém prototypu

Palivový systém prototypu SN-67 vycházel ze sériových komponent ZIL-157. Elektrická instalace byla s minimálními úpravami převzata z nákladního vozu ZIL-130.

Podvozek a šneková vrtule Před karoserií, pod bočními plošinami, se nacházely svislé podpěry s otočným uložením pro přední nápravy šnekové vrtule. V zadní části karoserie, na šikmých bocích, byla umístěna dvojice regálů se stále se zmenšujícím průřezem, ve kterých se nacházely převodové mechanismy.

Rotační šnek pro experimentální terénní vozidlo SN-67 byl vzhledem k jeho inovativnímu charakteru kompletně vyvinut od nuly. Jednalo se o poměrně složité zařízení o délce 4,2 metru a průměru 1 metr (včetně pásů). Tělo šneku bylo vyrobeno z 2mm oceli a mělo skládací konstrukci. Skládalo se z dlouhého válce o průměru 800 mm doplněného o dva kuželovité podběhy. Pro zvýšení tuhosti konstrukce byla na karoserii nanesena 100mm vrstva polyuretanové pěny. Po vnější straně šneku se nacházela spirála s lichoběžníkovým průřezem pevně připevněná ke karoserii. Úhel elevace spirály byl 17° 40'.

Pohon a ovládání šnekové vrtule Dvě identické šnekové vrtule byly namontovány na boční regály podél karoserie vozidla. Poháněly je převodové jednotky umístěné v zadních regálech. Ovládáním šneku řidič reguloval rychlost otáčení rotorových tlačných jednotek a měnil směr jejich otáčení. Tato konfigurace dle výpočtů zajišťovala dostatečnou mobilitu a manévrovatelnost terénního vozu.

Pilotní kabina

Před trupem experimentálního ShN-67 se nacházela uzavřená třímístná kabina. Sklolaminátová kapota s panoramatickým zasklením byla převzata z vyhledávacího a vyprošťovacího terénního vozidla PES-1. Uvnitř kabiny bylo uprostřed umístěno sedadlo řidiče z GAZ-69 a po stranách dva sedáky pro další testery. Do kabiny se vstupovalo pouze poklopem ve střeše. Malá výška terénního vozu však při přistání nepředstavovala problém.

Rozměry a hmotnost prototypu

Vyvinutý šnekový rotor měl střední velikost. Délka stroje mírně přesahovala 5,5 m, šířka dosahovala 3,1 m a výška pouhých 2 m. Na pevném povrchu dosahovala světlá výška SHN-67 500 mm. Pohotovostní hmotnost byla stanovena na 3750 kg s nosností 1250 kg, čímž se celková hmotnost pohybovala okolo 5 tun.

Výroba a testování prototypu V prosinci 1966 SKB ZIL zahájila montáž rámu budoucího technologického demonstrátoru. Po zhruba měsíci se na rám začaly montovat jednotlivé komponenty. Z technických důvodů bylo nutné z motoru ZIL-375 odstranit některé komponenty, avšak bez vlivu na jeho výkon. Začátkem března byl terénní vůz dokončen a brzy se plánovalo jeho testování na reálných silnicích, které již dříve sloužily pro testování jiných vozidel.

Testování prototypu

Dne 4. března 1967 byl experimentální terénní vůz SN-67 dopraven na zkušební základnu ZIL v obci Čulkovo poblíž Moskvy. Po zaběhnutí v nenáročném terénu začaly testy zaměřené na zjištění maximálního výkonu stroje. Testování na nerovném terénu, v bažinách a na sněhu probíhalo až do konce března a shromáždila se tak všechna potřebná data.

Na silnicích, včetně měkkých nezpevněných cest, se „Šnek“ pohyboval sebevědomě a řídil se otáčením rotorů vrtule. V závislosti na směru otáčení obou šneků se stroj mohl pohybovat dopředu nebo dozadu, případně se otáčet do stran. Pro posuvný pohyb se oba šneky musely otáčet různými směry, pro boční pohyb stejným směrem, ale s různou rychlostí.

Výkonnostní vlastnosti prototypu

Terénní vlastnosti SN-67 byly uspokojivé, avšak na zpevněných cestách se stroj projevoval problematicky. V takových podmínkách se výstupky neobvyklého pohonu opotřebovávaly třením o povrch mnohem rychleji než v terénu. Terénní vůz byl schopen vznášet se a dvojice rotujících rotorů generovala trakční sílu až 600 kg.

Na základě výsledků testů SN-67 bylo rozhodnuto o přepracování převodovky a podvozku. V aktualizovaném projektu se plánovalo nahradit zpátečku palubními ozubenými koly s dvoustupňovou kuželovo-cylindrickou dvojicí z vozu ZIL-130. Tato úprava měla vést k zefektivnění převodovky a dosažení požadovaných vlastností, avšak zároveň znamenala ztrátu možnosti otáčení na místě.

Prototyp ShN-68

Nové šroubové rotory pro

Pro prototyp SN-68 byly vyvinuty nové šroubové rotory. Zachovaly si stávající design, ale byly vyrobeny z lehčí hliníkové slitiny AMG-61. Místo jednoho spirálového oka se nyní používalo tzv. obousměrné oko. Profil této části byl změněn na trojúhelníkový a schod byl zkrácen na 1,6 m. Úhel šroubovice byl upraven na 32° 40'. Tyto konstrukční úpravy dle výpočtů vedly ke zvýšení maximální rychlosti translačního pohybu.

Modernizace prototypu SN-67 na SN-68 Modernizovaná verze terénního vozidla obdržela označení SN-68. Nový projekt se co nejvíce snažil zachovat kompatibilitu s původním designem, čímž se eliminovala nutnost stavby zcela nového prototypu. Existující šnek z prototypu SN-67 byl vybaven novými převodovými jednotkami a podvozkovými komponenty a na základě těchto úprav byl jednoduše přejmenován. Rekonstrukce SN-67 dle projektu SN-68 byla dokončena na konci dubna 1968.

První testy modernizovaného

Dne 6. května proběhly na rybníku v oblasti Lytkarino první testy modernizovaného terénního vozidla SN-68. Nové šroubové rotory umožnily stroji dosáhnout rychlosti až 12 km/h. Testování se však neobešlo bez komplikací. Při výjezdu z vody se SN-68 opřel o poměrně strmý břeh. Testovací jezdec se pokusil couvnout a znovu se pokusit o výjezd, ale původní pohon začal vůz doslova stahovat pod vodu. Řidič si naštěstí situace všiml včas a zasáhl, čímž zabránil potopení vozidla.

Zimní testy

Zimní testování SN-68 na sněhu proběhlo až na jaře následujícího roku, v roce 1969. Testovací oblastí se stala sněhová pole v okolí Permu, kde hluboká vrstva sypkého sněhu dosahovala až 1 metru. Průměrná denní teplota vzduchu po celou dobu testů zůstávala pod bodem mrazu.

Současně s SN-68 bylo testováno i několik dalších terénních vozidel, včetně vývojových modelů SKB ZIL. Většina těchto strojů byla vybavena nestandardními pojezdovými systémy.

Schopnosti SN-68 v terénu

Ve srovnání s jinými testovanými stroji se „Šnek“ ukázal jako zdatnější v hlubokém sněhu. Dokázal se pohybovat i v závějích hlubších než 900 mm a dosahovat maximální rychlosti až 18 km/h. Rychlost se mírně snižovala s rostoucí hmotností nákladu. Při plném zatížení 5 tunami klesla na 17,4 km/h.

Tažná síla SN-68

SN-68 byl zkoumán i jako tažné vozidlo. Tažná síla stroje se ukázala být přímo závislá na jeho hmotnosti. Při plném zatížení 5 tunami dosáhla tažná síla na zadním háku až 1200 kg. Při hmotnosti 3750 kg klesla na 970 kg. Terénní vůz s taženým nákladem se mohl pohybovat i nadále, dokud nebyly překročeny stanovené limity zatížení. V opačném případě došlo k prokluzu šroubů, které se začaly volně otáčet a shrnovat zem nebo sníh, čímž se ztratila trakce.

Schopnosti SN-68 na svazích

Terénní vůz, i přes dobrou pohyblivost na sněhu, vykazoval omezené schopnosti při stoupání na svazích. Při jízdě vpřed šneky vrhaly sníh pod dno karoserie, čímž se vytvářela překážka v podobě sedimentace bránící pohybu. Z tohoto důvodu byl maximální sklon svahu, který mohl být překonán po stupních, omezen na 12°. Při jízdě vzad se šneky posouvaly do stran od sněhu, čímž se eliminovalo riziko uvíznutí. Na základě výsledků těchto testů bylo rozhodnuto o výměně šroubů v místech. Nová konstrukce umožňovala při jízdě vpřed rozhazovat sníh do stran, čímž se zabránilo jeho hromadění pod dnem.

Další testy SN-68

Koncem ledna 1970 proběhly na zkušebnách v Moskevské oblasti další testy, jejichž cílem bylo mimo jiné stanovit maximální jízdní vlastnosti. Na zhutněném sněhu dosáhl SN-68 rychlosti přes 30 km/h. Spotřeba paliva na panenském sněhu dosáhla 86 l/h, v jiných podmínkách byla ale výrazně nižší.

Letní testování a úpravy SN-68

Letní fáze testování, zahrnující provoz terénního vozu na vodě a v bažinách, ukázala nutnost některých úprav. Bylo zjištěno, že optimálního zrychlení na vodě a v bahně je dosaženo, když jsou voda a kal vymrštěny pod dno karoserie. Testování dále ukázalo, že pro pohyb v bažinách potřebuje terénní vůz dodatečné lyže. Před přední opory šneků byly proto umístěny dvě šikmé desky, které odstraňovaly vegetaci pod šneky a usnadňovaly výjezd na břeh nebo do plovoucí vegetace.

Dokončení testů a hodnocení SN-68

Zkoušky prototypu SN-68 byly ukončeny v prvních měsících roku 1970. Stroj splnil svůj úkol demonstrátora technologie a jasně ukázal své vlastnosti. V praxi se potvrdilo, že rotační vrtule je slibnou technologií pro dosažení ultra vysoké manévrovatelnosti. Podvozek s rotační vrtulí nabízel oproti jiným systémům určité výhody, ale nebyl bez nevýhod. Hlavním problémem bylo rychlé opotřebení šneků na pevném povrchu, zatímco v terénu se osvědčily.

Testování šroubových konfigurací a vývoj PES-3 / ZIL-4904

V SKB ZIL byl postaven speciální stánek pro další vývoj nových konceptů. Na tomto stánku se plánovalo testovat různé konfigurace šroubů pro terénní vozidla. Výzkumná práce přinesla mnoho cenných poznatků.

Byla prokázána přímá závislost přítlačné síly a účinnosti šroubu na jeho průměru. Nejlepší výsledky byly dosaženy na viskóznějších půdách. Očko šroubu by nemělo přesahovat čtvrtinu průměru jeho těla, aby se zachovala optimální účinnost. Optimální délka šroubu se ukázala být v rozmezí 4-6 jednotek jeho průměru. Ovládače s proporcemi v tomto rozsahu vykazovaly prakticky identické vlastnosti. Výsledky projektů SN-67 a SN-68 vzbudily zájem nejen u vědců a konstruktérů, ale i u armády. Pátrací a záchranná služba letectva projevila zájem o perspektivní techniku ​​s výjimečnou terénní průchodností. SKB ZIL brzy dostala zakázku na vývoj nového sněhového a bažinového vozidla s rotační šroubovou vrtulí pro záchranné operace. Konstruktéři v čele s V. A. Grachevem tento úkol během několika let splnili a v roce 1973 představili stroj PES-3 / ZIL-4904.