Повернет или не повернет?
Довольно часто «за кадром» остается вопрос о том, а сколько нужно тяги, чтобы бортповоротный вездеход уверенно поехал и не менее уверенно поворачивал. Принцип «чем больше, тем лучше» здесь не проходит. Избыточная тяга получается только за счет умощнения и соответственного увеличения массы трансмиссии. Увеличение массы трансмиссии приводит к уменьшению плавучести вездехода, это в свою очередь приводит к увеличению объема колес, что также сопровождается увеличением массы и прогрессивным удорожанием комплектующих и всего вездехода. Поэтому при конструировании вездехода действует принцип разумной достаточности. Для бортповоротного вездехода это в конечном счете выливается в определении момента, когда вездеход с полной массой начинает прилично поворачивать в условиях полного бездорожья.
В литературе (в том числе на форумах) сложилось мнение, что хорошим вездеходом считается вездеход, максимальная расчетная тяга которого численно равна массе снаряженного вездехода. Отличным принято считать вездеход, у которого максимальная расчетная тяга которого численно равна полной массе вездехода. Под полной массой понимается масса вездехода с максимально возможной для данного вездехода нагрузкой, включая людей, груз, запасы топлива и пр.
У бортповоротных вездеходов все несколько сложнее, поскольку при совершении бортового поворота внешние к повороту колеса проскальзывают, а внутренние заторможенные колеса протаскиваются по почве. Здесь вездеход, у которого максимальная расчетная тяга которого численно равна полной массе вездехода, считается просто хорошим. Фактически эта цифра близка к пороговой, начиная с которой возможно уверенное движение и маневрирование в условиях тяжелого бездорожья.
Посмотрим, насколько это подтверждается на практике.
Есть довольно неплохая документация на гусеничный вездеход ГАЗ-34039, который является потомком широко известного (фактически легендарного) вездехода ГАЗ-71. Эта документация позволяет достоверно рассчитать максимально возможную тягу вездехода. Не буду утомлять цифрами, а сразу сообщу результат – 5900 кгс. Полная допустимая паспортная масса вездехода составляет 6000 кг. Максимальная тяга и полная масса вездехода почти совпадают. При этом соотношение минимальной длины пятна контакта гусеницы к колее вездехода составляет 1,85.
Посмотрим, что получается у колесных бортповоротных вездеходов. В качестве ориентира логично взять одного из лидеров по соотношению тяга/масса – вездеход ДИФ-4. Многие помнят, что ДИФ-4 демонстрировал незаурядную юркость в весьма тяжелых условиях. Для тех, кто недавно в теме и еще не определился стем, что ему нравится больше всего, предлагаю посмотреть или освежить воспоминания следующим роликом:
Согласно авторской информации:
ссылкамасса пустого вездехода составляет 1050 кг. Относительно маленькая масса и задает прекрасное соотношение тяга/масса, которое следует считать хорошим ориентиром, но не обязательным условием при создании бортповоротного колесного вездехода. Последователи этого направления, которые нуждались в большем комфорте, стали строить вездеходы ощутимо тяжелее. Пример тому – вездеход DOMINATOR:
ссылкаЭтот вездеход в пустом виде весит 1620 кг. С топливом, двумя справными покорителями болот, запасом еды и необходимым для длительно проживания полный вес ощутимо уходит за две тонны.
Вернем с вездеходу ДИФ-4. С водителем и 20 литрами топлива вес вездехода составляет 1164 кг. Надо полагать, что именно при этой массе вездехода снимались все ролики, демонстрирующие убедительный выход на лед и прекрасную подвижность вездехода.
Но нас интересует другой вес вездехода – полна масса. С двумя путешественниками, полным баком и грузом в 100 кг масса вездехода составляет 1460 кг. Будем реалистами - кто же ездит в походы со 100 кг груза? Накинем еще 100 кг на справность путешественников и 200 кг на груз, и тогда полная масса в 1800 кг представляется разумной для длительного похода.
Теперь считаем параметры трансмиссии. Автор вездехода сообщает, что в вездеходе ДИФ-4 применена КПП ВАЗ-2108 с ПЧ ГП = 3,9, цепной редуктор между КПП и дифференциалом с ПЧ = 2,25 и два бортовых цепных редуктора с ПЧ = 3,33.
ПЧ КПП на первой передаче составляет 3,636. Значит, максимальное ПЧ трансмиссии составляет 3,636 х 3,9 х 2,25 х 3,33 = 106.
Максимальный крутящий момент двигателя составляет 118 Нм. Статический радиус колеса при коэффициенте деформации 0,95 составляет 1,3 м / 2 х 0,95 = 0,62 м.
Следовательно, максимальная расчетная тяга вездехода составляет 118 Нм х 106 / 9,8 / 0,62 = 2059 кгс. Наверняка эта цифра сопоставима с полной массой вездехода при полной нагрузке. К сожалению, я не знаю максимальную грузоподъемность вездехода ДИФ-4.
Для нашего примера соотношение тяга/полная масса = 2059 / 1800 = 1,14.
Для вездехода DOMINATOR эта цифра наверняка будет немного меньше 1.
Следует помнить, что тяга каждого борта вездехода ДИФ-4 не может быть больше значения 2059 / 2 = 1030 кгс, поскольку дифференциальный механизм трансмиссии вездехода делит крутящий момент от двигателя всегда ровно пополам, следовательно и тяга делится пополам между бортами вездехода .
Расчетная минимальная скорость ДИФ-4 при 1000 об/мин составляет 2,2 км/час.
Таким образом, можно утверждать, что численное равенство максимальной расчетной тяги вездехода в кгс полной массе вездехода в кг является необходимым и достаточным условием для уверенного движения и поворота колесного бортповоротного вездехода в условиях тяжелого бездорожья. Увеличение соотношения максимальная тяга / полная масса вездехода приводит к увеличению подвижности и маневренности вездехода, а также к увеличению массы трансмиссии и всего вездехода.
Стоит все-таки отдельно подчеркнуть тот момент, что у ДИФ-4 максимально возможная расчетная тяга численно соответствует или превышает значение полной массы вездехода, но крутящий момент и, соответственно, тяга разделены по бортам всегда ровно поровну в силу свойств дифференциального механизма поворота. У бортповоротных вездеходов с фрикционным поворотом ситуация существенно иная. Там весь крутящий момент и максимально возможная тяга в момент поворота оказываются на одном борту. Это принципиальное отличие приводит к существенно разному подходу при проектировании бортповоротных вездеходов с разным типом поворотов.