Ока + активный прицеп

[val_001]

Очень понимаю и приветствую вездеходы типа Тром, в который можно посадить полноценный взвод и уехать на пару недель в полное бездорожье или даже на пару-тройку месяцев, если прицепить сзади походную армейскую кухню. Это фактически вездеход – дом.
Вполне понимаю Шерпы, когда люди с определенным уровнем достатка могут себе позволить на дорогом автомобиле привезти на прицепе к месту «покатушек» вездеход и там получить определенный заряд адреналина. Это вездеход для удовольствий.
Совсем понимаю вездеходы, которые собираются из того, что под рукой и максимально бюджетно. Такие вездеходы зачастую стоят уже у края бездорожья и готовы к немедленному использованию без каких-либо перевозок. Это самые массовые вездеходы, они же – вездеходы – труженики, которые нередко помогают выживать в нелегких условиях.   

Однако существует такой, обиженный вниманием любитель вездеходных походов, которому сначала требуется преодолеть значительное расстояние по дорогам общего пользования с приличным покрытием, затем он хочет «окунуться» в полное бездорожье, выйти из бездорожья в точке, которая значительно удалена от точки входа, и продолжить движение вновь по дорогам с хорошим покрытием. При этом ему совершенно не хочется перевозить вездеход на прицепе, бросать автомобиль-транспортер и сам прицеп без присмотра.
Такому потенциальному любителю настойчиво хочется передвигаться по всему маршруту без оставления каких-либо элементов походного комплекта без присмотра или в чужих руках. Ну что поделать, есть такие люди…
Начиналось обсуждение еще здесь:
ссылка
Затем последовала переписка с несколькими заинтересованными лицами.
Пока никто не решился ввязаться в то, что будет изложено ниже, но настойчивое желание сделать или приобрести что-то подобное у многих прослеживается.

В результате согласования позиций родилось достаточно жесткое и противоречивое предварительное техническое задание.
В основе походного комплекта должен быть легковой автомобиль без переделок, либо с переделками, которые не должны вызывать вопросы у ГИБДД. Оборудование для преодоления бездорожья большей частью должно перевозиться на прицепе, который после трансформации станет частью вездехода. Ничего не должно остаться на месте трансформации автомобиля в вездеход перед входом в бездорожье.
В обязательном порядке должна быть обеспечена возможность движения по дорогам общего пользования со скоростью не менее 90 км/час (если, конечно, позволят дорожные условия). 
Создаваемый вездеход должен быть двухместным.
До начала бездорожья и после его окончания походный комплект должен обеспечить перегоны по дорогам общего пользования не менее 400 км каждый с износом на уровне обычного легкового автомобиля с прицепом.
Преимущество отдается решениям на основе колес с диаметром не менее 1300 мм, но не исключаются и иные (в том числе гусеничные) решения.
Клиренс вездеходной платформы в собранном виде должен быть не менее 600 мм (400 мм в гусеничном исполнении).
Запаса автономных ресурсов должно хватать на преодоление тяжелого бездорожья протяженностью не менее 100 км, при этом место выхода из области бездорожья может не совпадать с местом входа.
По возможности вездеход должен быть способным преодолевать все типы бездорожья с рельефом местности не сложнее холмистой.
Для управления походным комплексом на дорогах общего пользования должно быть достаточно наличия водительского удостоверения категории В.
Время сборки и разборки вездеходной платформы до транспортного состояния и обратно не должно быть более 120 – 180 минут.
Вездеход должен быть плавающим.

[val_001]

Исходя из этих требований выбор, естественно, падает в первую очередь на автомобиль ВАЗ-1111 Ока. Почему Ока?
Потому, что для Оки существует большое количество доступных тюнинговых модификаций:
ссылка

Шутка, конечно.
Выбор Оки обусловлен ее весом и габаритами.
Естественно, сразу же были отметены такие варианты, как конструктивно законченная  гусеничная платформа «Метелица».
ссылка
Для такой платформы нужно отдельное средство доставки.

Пока остановился на варианте активного колесного прицепа для автомобиля Ока, который перед входом в бездорожье трансформируется в вездеходную платформу, приводимую в действие трансмиссией Оки.
Полная снаряженная масса Оки составляет 635 - 645 кг.
ссылка
Согласно актуальному законодательству полная масса снаряженного прицепа может составлять 750 кг согласно постановлению Правительства РФ №1097 от 24.10.2014, плюс 340 кг – полезная нагрузка самой Оки.
То есть, необходимо снаряженную массу вездехода уложить где-то в 1300 кг.
На первый взгляд, можно попробовать.
Но тут есть нюанс. Вроде как согласно данным завода-изготовителя максимальная разрешенная масса прицепа для Оки составляет 200 кг, если прицеп не оборудован тормозами, и 400 кг, если прицеп тормозами оборудован. Будут ли реально сотрудники ГИБДД докапываться до этого момента, если увидят прицеп с четырьмя колесами диаметром 1300 мм – не знаю. Есть рекомендации завода, есть постановление Правительства, в котором нет оговорок на то, что есть дополнительные ограничения, устанавливаемые заводом-изготовителем легкового автомобиля. В свидетельстве о регистрации легкового ТС нет такого пункта, как максимально разрешенная масса буксируемого прицепа. Значит, ограничения устанавливаются только постановление Правительства, а это 750 кг. Но, попробуй, докажи порой что-нибудь идиотам в форме на дороге… 
Но и максимальный вес прицепа в 400 кг тоже не является фантастическим вариантом.
Если, например, взять колеса ТРЭКОЛ диаметром 1300 мм, то их вес будет не более 65 кг. Четыре колеса – это 260 кг. На сам прицеп остается 140 кг. Вполне реально с учетом того, что сам прицеп будет состоять из рамы и пары колес с амортизаторами от Оки.
ссылка

Прицеп видится в габаритах около 2600 мм х 1300 мм (чтобы уложить две стопки колес диаметром 1300 мм). Прицеп должен ехать по дорогам общего пользования на собственных колесах, которые обеспечат ему скорость движения не менее 90 км/час.
Будет рама прицепа частью рамы активной вездеходной платформы или нет, пока не знаю. Спорить с ГИБДД о переделках прицепа не хочется, но и терять драгоценный вес – тоже.
Следует отметить, что существует возможность изготовления прицепов с совершенно легальными документами по размерам заказчика. Недешево это, конечно, но при изготовлении от 10 штук цена становится вполне нормальной.

На подъезде к бездорожью прицеп превращаем в четырехколесную вездеходную платформу, на которую должна быть установлена Ока, которая и будет приводить в действие колеса вездеходной платформы диаметром 1300 мм.
То есть, потребуется сделать привод от передних колес Оки к колесам бортов платформы.
С учетом ширины Оки при колесах 1300 х 700 мм колея платформы составит порядка 2200 мм, а полная ширина порядка 2900 мм. Это ощутимо больше 2550 мм, ну, да и ладно: на дорогах общего пользования на таком чудище все равно лучше не появляться. База вездеходной платформы с учетом ширины проема боковой двери автомобиля (1130 мм) будет порядка 2430 мм, поскольку боковая дверь автомобиля должна открываться в проем между колесами борта. С учетом больших габаритов для двухместного вездехода пока видится бортповоротный вариант платформы без подвески. Естественно, хочется сделать такой вариант, чтобы подвеска самой Оки при движении по бездорожью полноценно работала.

Использование готового малолитражного автомобиля удобно еще и тем, что это все-таки законченное устройство с отработанной двигательной установкой и достаточно защищенным от непогоды салоном. Единственной существенной переделкой автомобиля будет изготовление раздельной тормозной системы по бортам автомобиля, если будет выбран бортповоротный вариант для вездеходной платформы. Формально это не очень хорошо, но мы ведь понимаем, что раздельные тормозные системы, работающие на дорогах общего пользования от единой педали, только повышают надежность и безопасность автомобиля. 

Безусловно, на базе прицепа можно сделать и гусеничный вариант платформы. Можно даже использовать колеса самого прицепа в качестве существенного элемента трансмиссии гусеничной платформы, а колеса Оки после установки ее на прицеп в качестве катков гусеницы. Этот вариант будет даже компактней и в каких-то случаях проходимей, чем колесный. Но, увы, я не любитель гусеничных вездеходов. И как-то надо будет решать вопрос плавучести такой платформы.
В любом случае, такой вариант очень даже также имеет право на существование.

Если есть заинтересованные в таком варианте вездеходного комплекта, то прошу подключаться к обсуждению.
Прошу только не отступать от существенных требований технического задания, особенно в части скорости движения по дорогам общего пользования.

Вот такой утопичный проект, на который, оказывается, есть спрос.   

[Саня]

Оборудование для преодоления бездорожья большей частью должно перевозиться на прицепе, который после трансформации станет частью вездехода.

в идеале должен быть прицеп дооборудованный для возможности трансформации.
тут два варианта.
1. гусеничный.
2. колёсный.

есть ещё одно но, полученное средство в любом случае будет иметь худшую проходимость, чем специально изготовленный вездеход.  так как будет тяжелее.

[val_001]

Немного о массе вездехода.
Ничего не могу сказать по поводу гусеничной платформы, поскольку опыта в этом вопросе у меня нет.
В качестве первого варианта предлагаю рассмотреть схему трансмиссии по образу и подобию вездехода ДИФ-4.
Раму также будем делать как у ДИФ-4, только с раскосинами. В основе рамы круглая труба диаметром 89 мм с толщиной стенки 4 мм. Погонный вес такой трубы составляет 8,4 кг / пм. При предварительно заявленной выше колее вездехода 2200 мм и базе 2430 мм масса труб диаметром 89 мм, используемых для изготовления прицепа, составит 85 кг.
Масса подвески и дышла прицепа будет входить в полную массу вездехода, но не нужно ее учитывать при подсчете снаряженной массы вездехода. Заложим килограммов 40 на переходные узлы от Оки до рамы.
В качестве колесных узлов имеет смысл использовать цапфу и ступицу от УАЗа. Тормозная часть здесь не нужна. Заложим килограммов 20 на каждый узел. Тогда 4 узла – это 80 кг. Колеса диаметром 1300 мм, как выяснили выше, имеют массу порядка 260 кг.
Пусть у нас Ока со снаряженной массой 640 кг.
Считаем, что получилось:
640 + 260 + 80 + 40 + 85 = 1105 кг.
Снаряженная масса вездехода ДИФ-4 составляет 1100 кг. Вполне сопоставимо. Естественно, будет еще масса цепных бортовых редукторов. Предположим, что нам удастся уложиться в 50 кг. Разница между снаряженными массами ДИФ-4 и предлагаемой схемой вездехода будет в пределах 100 кг.
С разницей полных масс будет несколько хуже, поскольку в полную массу войдет дышло и подвеска прицепа. Но это и есть расплата за модульность конструкции.

Из этих же прикидок понятно, почему не стоит брать в качестве донора автомобиль класса ВАЗ-2108. Снаряженная масса автомобиля значительно выше, чем Оки. Вариант с ВАЗ-2108 имеет смысл рассматривать только для колес с диаметром от 1600 мм, а эту уже совсем другая ценовая категория.

Пока все достаточно оптимистично. Можно даже пневмоциркуляционную подвеску организовать. Еще на себя обращает внимание тот факт, что база предлагаемого вездехода составляет 2430 мм, в то время как у ДИФ-4 только 1780 мм. При такой базе осуществлять бортовой поворот существенно сложнее, однако ситуацию спасает то обстоятельство, что предлагаемый вездеход не должен эксплуатироваться на твердых почвах.

Отдельное спасибо «Завгару» с луноходов за чертежи.

[val_001]

Рассчитаем трансмиссию вездехода с колесами диаметром 1300 мм и цепным бортовым редуктором.

Поскольку у нас максимальная скорость обеспечивается самим автомобилем Ока, то максимальная скорость в вездеходном режиме становится фактором второстепенным.
Будем весь расчет вести из минимальной скорости вездехода 1 км/час.
Предположим, что статический радиус колеса составляет 600 мм. Тогда за один оборот колеса диаметром 1300 мм вездеход переместится на 0,6 м х 2 х3,14 = 3,8 м.
1 км/час = 16,7 м/мин.

Следовательно, при минимальной скорости 1 км/час колесо диаметром 1300 мм будет совершать за минуту 16,7 / 3,8 = 4,4 оборота.
Минимальная скорость рассчитывается для числа оборотов двигателя 1000 об/мин.
Делим число оборотов двигателя на число оборотов колеса при минимальной скорости
1000 / 4,4 = 227 и получаем передаточное число (ПЧ) трансмиссии, при которой достигается минимальная скорость 1 км/час.

Будем считать, что у нас Ока с двигателем ВАЗ-11113 мощностью 33 л.с. и крутящим моментом 50 Нм, передаточным числом первой передачи 3,7 и передаточным числом главной передачи 4,1.
Тогда максимальное передаточное число КПП автомобиля Ока составит 3,7 х 4,1 = 15,2, а максимальный крутящий момент на колесах автомобиля составит 50 х 15,2 = 759 Нм.

Максимальное передаточное число трансмиссии вездехода должно быть 227. Значит, между колесом Оки и колесом диаметром 1300 мм должен быть установлен цепной бортовой редуктор (ЦБР) с передаточным отношением 227 / 15,2 = 14,9. Это довольно много. Практика расчетов показывает, что цепной бортовой редуктор должен быть трехступенчатым.
Считаем максимальный крутящий момент на колесах вездехода:
759 х 14,9 = 11309 Нм. 

Полная тяга вездехода составит:
11309 / 9,8 / 0,6 (статический радиус колеса) = 1923 кгс. Очень и очень неплохо.

Максимальная скорость вездехода будет равна:
5600 об/мин / 0,9 (ПЧ четвертой передачи) / 4,1 (ПЧ главной передачи) / 14,9 (ПЧ ЦБР) х 3,8 м (длина окружности колеса) = 387 м/мин = 23,2 км/час
Вполне нормально, учитывая, что это скорость только вездеходного режима.

В результате получаем следующую схему трансмиссии (рисунок в приложении):

[val_001]

Отвечу лучше здесь на вопрос из почты.
Рассчитать цепной бортовой редуктор дело нехитрое. Это обязательно сделаю.
Но сначала хотелось бы решить ряд моментов.
1. Пока не знаю, как лучше сделать переход с колесного узла на цепь. С одной стороны можно просто через прокладку посадить звездочку на штатные места диска колеса. Но при посадочном диаметре диска колеса 60,1 мм разболтовка диска равна 3*98, что наверняка приведет к делительному диаметру звездочки порядка 120 мм. И зачем нам ведомая звездочка с делительным диаметром за 300 мм?
Видимо, лучше сделать переходник, который будет крепиться на штатном месте диска колеса штатными же болтами колеса. На переходник уже устанавливаем нормальную ведущую звездочку на 15 зубьев.
2. Хочется сделать нормальный вылет колеса, как это и положено. Но тогда довольно сложно организовать цепной привод колеса с сохранением возможности сделать пневмоциркуляционную "подвеску". Все идет к тому, что лучше сделать самодельную съемную цапфу длиной 300 - 400 мм. чтобы стояли встречно два упорных подшипника. Вот тогда это будет правильный узел для бортового поворота. Пока в размышлениях.   

Реальное водоизмещение колес можно посмотреть здесь:
ссылка
В нашем случае, если ориентироваться на колеса ТРЭКОЛ, водоизмещение колес составит 2348 кг. Так что можно ожидать, что в воде вездеход погрузится не сильно ниже оси колеса.

[мвп]

640кг в метре над землей с полутонным противовесом спец шасси с повышенным ЦТ? Дохлый бигфут какой то . А как она туда попадет  Как окой буксировать полутонное шасси с колесной формулой 4х4  не в габарите колеи самой оки ? Да и не прет она себе подобную уже на третьей передаче . Борт поворот для око коробки    Подкачка модуля штатной выхлопной системой оки совсем круть . Да и шасси готовое в бой будет весить много больше пол тонны . А весить оно будет как диф без двигателя и кпп но с усиленной палубой и аппарелями для заезда на него автошки .
Может я чего не так вижу , но мне представляется диф без крыши и без двигателя на который заехала ока и вот вот все кувыркнется  .

[val_001]

Пока решили проработать вариант без снятия колес с Оки.

Ока, естественно, должна подниматься на прицеп (далее платформа)  по элементам максимальной жесткости, то есть по трубе диаметром 89 мм. Для этого на трубе должная быть сформирована плоская направляющая. Далее передние колеса должна стать в зазор между двумя катками, а задние в некую нишу, которая также не позволит колесам соскальзывать вбок. Задние колеса будут фиксироваться чем-то наподобие ремня (цепь тоже подойдет), как это делается на эвакуаторах. Передние часть автомобиля фиксируется на катках за счет ремней (или жестких элементов), которые будут подтягивать переднюю часть автомобиля к платформе. Проще говоря, ремни будут крепиться к элементам кузова автомобиля и притягивать Оку к платформе. 

Такой подход автоматически определяет ширину рамы прицепа – 1210 мм (у ДИФ-4 – 1100 мм). Колея колес прицепа также будет равна 1210 мм.

Крутящий момент от передних колес к бортам автомобиля будет передаваться через переходники, которые будут крепиться к колесам при помощи нештатных болтов колеса и без снятия колес или иных манипуляций с ними. Одновременно переходники будут препятствовать боковому соскальзыванию передних колес автомобиля.
На этих же переходниках будет установлены дисковые тормоза классом выше, чем у Оки.
При помощи этих тормозов будет осуществляться раздельное торможение по бортам платформы, что избавит нас от необходимости вмешиваться в тормозную систему автомобиля.

Внедрение описанных выше узлов добавит к высоте вездехода примерно 50 мм.
Тогда полная высота вездехода будет равна:
650 мм (радиус колеса вездехода) + 45 мм (радиус трубы рамы) + 50мм (дополнительный зазор) + 1400 мм (сама Ока) = 2145 мм.
Для сравнения – высота вездехода ДИФ-4 равна 2100 мм.
По высоте проектируемый вездеход практически не отличается от ДИФ-4, но колея и база у него будут больше, значит, он будет более устойчивый на местности с развитым рельефом.

[мвп]

При помощи этих тормозов будет осуществляться раздельное торможение по бортам платформы, что избавит нас от необходимости вмешиваться в тормозную систему автомобиля.

Управление тормозами будет осуществлятся вне кабины оки ?

Колея колес прицепа также будет равна 1210 мм.

650 мм (радиус колеса вездехода) + 45 мм (радиус трубы рамы) + 50мм (дополнительный зазор) +

Она меж колес что ли встанет ? Тогда какая длина платформы ?

[Dil]

Переместил в соответствующий раздел.

[val_001]

При построении компоновочного чертежа по виду сбоку автомобиля Ока было получено значение базы вездехода 2100 мм.
Это намного лучше, чем изначально предположенное значение 2430 мм.
Напомню, что у ДИФ-4 база равна 1780 мм, а полная длина вездехода – 3080 мм.
В нашем случае длина вездехода составит 3400 мм. Хуже, конечно, чем у ДИФ-4, но зато есть три полноценные автомобильные двери.
Расстояние между передними осями вездехода и автомобиля составило 60 мм.

При построении компоновочного чертежа по виду сверху автомобиля Ока был оставлен зазор между колесом вездехода и кузовом автомобиля 50 мм. Тогда колея вездехода составит 2220 мм, а полная ширина 2920 мм при использовании колес размером 1300 х 700 мм и 2820 мм при использовании колес размером 1300 х 600 мм. Как уже было сказано, появляться на таких колесах на дорогах общего пользования нельзя без оформления специального разрешения, но нам и не требуется появляться на них в вездеходном варианте.
Полная ширина получилась ощутимо больше, чем у ДИФ-4 (2470 мм), но это было ожидаемо. Будет больше устойчивость на склонах.

На этом берется пауза в связи с новогодними праздниками и необходимостью заинтересованным лицам окончательно решить вопросы приемлемости предварительного  компоновочного решения и способа дистанционного управления бортовыми тормозами вездехода.
Если они решат пробовать реализовать в железе, то продолжу освещать дальше. Если не решатся, то тема замораживается до лучших времен.