Самодельный привод Арнесона для катера
В 1962 г, когда мне было 11 лет, впервые на Оби увидел катер на подводных крыльях и с тех пор заболел мечтой. В 1973 г, придя из армии, приобрел старенькую «крылатку» с неисправным двигателем от «ГАЗ-52». Год упорного труда — и катер «полетел», покрывая расстояния. Через несколько лет приобрел новый корпус, который назывался «Волга». Установил в него единственно доступный по тем временам двигатель «ЗМЗ-53». Восторгу не было предела, но радость от бесподобных ходовых качеств часто омрачали повреждения винтоваловой группы на отмелях и при швартовках у берега. Приходилось два-три раза в сезон поднимать катер, снимать валовую систему и править ее, но, несмотря на аккуратную эксплуатацию катера, он однажды затонул на отмели из-за отрыва пера руля вместе с баллером. Единственным выходом из порочного круга тогда было усиление транца и установка на него угловой колонки «Volvo Penta». На карту было поставлено все, и через год на катере стояла шведская колонка. И однажды при буксировке лыжника вокруг острова Хреновый на Обском водохранилище нижний редуктор колонки был вдребезги разбит о подводные камни.
К тому времени мне попалась книга «Отечественные суда на подводных крыльях» 1967 г. издания со всеми проектами катеров и теплоходов, разработанными конструктором Р. Е. Алексеевым. Из нее взял проект катера «Волга» с трехступенчатым водометным движителем. Три года заняло изготовление всего устройства от болвана до спрямляющего аппарата, затем — установка на катер и ходовые испытания. Помогал мне в этом деле известный новосибирский водометчик В. Н. Аболенцев. Под дизелем «AVIA-712» на полных оборотах (2800 об/мин) катер легко развивал 60 км/ч. Проблема осадки решилась, но этот проект до совершенства довести не удалось.
В декабре 1991 г. получил журнал «КиЯ» со статьей о приводе Арнесона, где были приведены скоростные характеристики оснащенных этими установками катеров, превосходившие характеристики водометных в 1.5 раза. Это значило, что КПД установок, оснащенных ЧПВ, существенно превосходят КПД водометов. Было над чем задуматься. Принял такое решение: оставить водометную тему, спроектировать и изготовить привод с ЧПВ.
За основу передачи принял классический шарнир Гука, выполненный в виде кольца. Гребной вал соединяется с промежуточным валом, выведенным через транец, двойным карданным шарниром, закрытым резиновой гофрой. Эта давно известная конструкция, хорошо зарекомендовавшая себя на угловых колонках, позволяет передавать вращение при повороте гребного вала на 45° для управления по курсу и на 20° в вертикальной плоскости для регулировки заглубления винта. Для исключения попадания воды в подшипники применил оригинальную дренажную систему масляной ванны установки, обеспечивающую выравнивание давления до атмосферного.
Прочитав в одном из номеров «КиЯ», как какой-то энтузиаст изготовил около 40 винтов, пока добился неких сомнительных результатов, я вновь обратился к изданию «Отечественные суда на подводных крыльях» — нужной технической литературы по расчетам и изготовлению ЧПВ найти не удалось. Уже в те далекие 50-е гг. Р. Е. Алексеевым были разработаны и испытаны мелкосидящие суда на подводных крыльях с ЧПВ. Это теплоход «Ракета-М» (1957), катер «Волга-М» (1958) и теплоход «Беларусь» (1963). Последнее из перечисленных судов с ЧПВ диаметром 700 мм я обнаружил в речном порту Новосибирска, назывался он уже «Полесье». В 30-градусный мороз с товарищем по работе Александром Скобой проник в порт. Залезли мы под теплоход, откопали в снегу винт, наложили на лопасть винта заранее приготовленную свинцовую пластину и отстучали профиль лопасти с переходом на ступицу. Дома полученный свинцовый оттиск аккуратно прибили к заранее приготовленной деревянной ступице, установили изделие на расчерченное поле, и через полчаса шаговая горка ЧПВ диаметром 700 мм была готова. Далее не составило большого труда рассчитать и построить шаговую горку нужного нам диаметра.
Уже в августе 1992 г катер с дизельным двигателем «AVIA-712», с родной механической коробкой передач, гидроусилителем руля от «ГАЗ-66» и установленным приводом, оснащенным четырехлопастным сварным винтом (вся конструкция выполнена из нержавеющей стали) вышел на ходовые испытания. Заглубление винта регулировал вручную с помощью талрепа. С пятью пассажирами на борту катер легко вышел на крыло, на третьей передаче оставив позади идущую параллельно пустую «Ракету». Раскрутил двигатель до 2800 об/мин. Скорость — около 60 км/ч. Со скрежетом, несмотря на муфту сцепления, включил прямую, четвертую, передачу. На тахометре — 1700 об/мин. Катер, не чувствуя нагрузки, легко шел с прежней скоростью. Гидродинамическое качество катера на подводных крыльях высокое, поэтому для преодоления «горба» сопротивления и при повышенных нагрузках (буксировке лыжника, в штормовую погоду и т. п.) необходим запас мощности, и у нас он есть. Прибавляю газ. Двигатель легко набирает обороты, и скорость растет неимоверно: при 2800 об/мин — около 75 км/ч. Катер становится неуправляемым, начинает рыскать, нужно остановиться и заглубить винт, но вдруг появилась сильная вибрация — стоп машина. Как оказалось, отломилась одна из четырех лопастей. На буксире идем к берегу. «Болгаркой» отрезал лопасть, противоположную потерянной, увеличил загрузку винта и продолжил испытания в двухлопастном варианте. Ходовые показатели практически не изменились, но сильнее ощущается вибрация. С более заглубленным винтом на максимальной скорости катер шел устойчивее. В конце концов отломилась и предпоследняя лопасть. Испытания закончены — идем на зимовку.
В следующий сезон 1993 г. на катер установил трехступенчатую автоматическую коробку передач от «BMW-730», турбонаддув ТКР-7, электропривод заглубления винта. Гидротрансформатор заменила эластичная жигулевская муфта. Пятилопастной нержавеющий винт имел клиновидный профиль лопастей. С загрузкой в десять взрослых пассажиров на полном газу и второй передаче катер уверенно вышел на крыло. Легким движением включаю прямую третью передачу, ощущается приятный рывок вперед и последующее ускорение, точно так же, как на легковом автомобиле с автоматической коробкой передач. С умеренной загрузкой в пять-шесть человек катер легко идет со скоростью 60 км/ч на прямой передаче при 1800-2000 об/мин.
Расход топлива на этом режиме не превышает 13-14 л/ч. С загрузкой два-три человека при скорости 60 км/ч (1700 об/мин) расход топлива составляет 11-12 л/ч. При 1500 об/мин чудо-катер с такой же нагрузкой легко развивает 50 км/ч на полном крыле, расход соответственно пропорционален оборотам. Фантастика! В трехбалльный шторм вдвоем с сыном Андреем надеваем жилеты и на второй передаче при 2800 об/мин ходим по волнам любым галсом на полной скорости, не сваливаясь с крыла. В штилевую погоду на полном ходу правый разворот выполняется практически на месте, корма буквально «обегает» вокруг носа. Важно только успеть при выходе из виража дать полный газ, включив вторую передачу, и катер выпрыгивает из воды, не успев свалиться с крыла.
Источник
Привод робсона своими руками
К ак передается крутящий момент от двигателя к ведущим колесам автомобиля? Среднестатистический автолюбитель, более-менее разбирающийся в технике, скажет – на заднеприводной машине момент обычно передает карданный вал, на переднеприводной — ШРУС, а на мотоцикле — цепь (а иногда ремень). Более продвинутые вспомнят гидромоторы, нередко применяемые там, где не удается проложить жесткий вал, но можно протянуть гидромагистраль – например, на сложной строительной технике. А молодое поколение скажет, что самой современной технологией является мотор-колесо, в котором вообще нет такой лишней детали как приводной вал! Все они, безусловно, правы, но этими вариантами список технических решений не исчерпывается. Одно из любопытных изобретений – роликовый привод колес, часто называемый также приводом Робсона.
Роликовый привод колес очень прост и для понимания, и в изготовлении. В простейшем виде крутящийся от двигателя ролик просто прижат враспор к близко расположенной паре колес своего борта (с противоположной – аналогично), и вращает их оба. Это – фрикционный вариант привода Робсона. Более сложный и более правильный вариант – зубчатый. В нем ролики и шины колес представляют собой совместимые пары – выступы роликов входят в зубчатое зацепление с соответствующим по форме протектором покрышек. Зубчатый «робсон» широко используют в суровом «котлетостроении», когда проектируются вездеходы для экстремальных условий. Важный нюанс зубчатой схемы – необходимость использования специальных шин особого типа, чей протектор изначально рассчитан на вращение внешним роликом.
Фрикционный же вариант хорош как вспомогательный — он удобен для дооснащения «робсоном» серийных многоосных машин традиционной конструкции, типа грузовых тягачей-трехосников на обычных колесах. К примеру, на трехосных грузовых машинах с компоновкой 6х2 (три моста, из них один ведущий) «робсон» применяется как пассивный механизм. Ролик в этом случае не связан с двигателем – он по нажатию кнопки из кабины водителя просто прижимается к колесам ведущего и ведомого мостов и как посредник передает крутящий момент от шин ведущего моста на шины соседнего с ним «холостого». В результате два моста из трех становятся активными, и изначальная схема трансмиссии 6х2 превращается в 6х4!
Так делают, если машина предназначается для использования на дорогах с твердым покрытием, но изредка вынуждена съезжать на слабые грунты, где рискует забуксовать. Вместо дорогого полного привода и зубастой резины применяют ролики Робсона совместно с типовыми дорожными шинами. Этот вариант, правда, ограничен в передаче момента из-за риска проскальзывания и годится лишь для эпизодического применения, чтобы не убивать покрышки.
Да, очевидно, что «робсон» — вещь специфическая. К примеру, для легковых машин он совершенно бесполезен. Однако в особых ситуациях он незаменим и позволяет решать ряд важных задач.
Во-первых, вышеупомянутые грузовики. Сегодня этот привод используется в коммерческой технике – как вспомогательный (пассивный) в тягачах (на шоферском жаргоне именуемый «медведкой»), так и как основной (активный, с гидромоторами) в спецтехнике, работающей на лесозаготовках – например, в прицепах с ведущими осями, форвардерах и харвестерах. Финский производитель грузовиков Sisu выпускает тягачи с установленным на заводе «робсоном», в качестве опции предлагает его и Volvo, а для тягачей Scania или DAF ролики с прижимными гидроцилиндрами изготавливает ряд сторонних европейских компаний. Пассивный привод Робсона позволяет дать тягачу две ведущих оси «малой кровью» — без дорогостоящего второго ведущего моста, раздаточной коробки, дополнительных карданов и прочего. Плюс получается изрядная экономия топлива – второй ведущий мост подключается лишь при буксовании на бездорожье, а на асфальте легко отключается.
Еще одна весьма широкая сфера применения привода Робсона — строительство вездеходов, машин для катастрофического бездорожья – болот, снега в человеческий рост, пустынь и тому подобного. Там роликовый привод уже используется в его активном виде – зубчатый ролик вращается от двигателя и крутит ходовые колеса. «Робсон» позволяет резко снизить массу автомобиля за счет уменьшения числа мостов и карданов, что очень важно для вездеходов, а при использовании в качестве колес пневматиков низкого давления еще и фактически отказаться от подвески. Машины с роликовым приводом очень надежны – подвески нет, а порвать полуоси, кардан или раздатку на них практически нереально, ибо связь колес с двигателем «мягкая». Недостатки, разумеется, тоже присутствуют, куда без них! Немало топлива тратится впустую на преодоление трения, а крутящий момент ограничен свойствами зацепления в точке «ролик-шина».
Статьи
Не очень полный привод: муфта или дифференциал?
Полноприводных машин сейчас много, даже очень много. И причина засилья полного привода не только в растущей доле кроссоверов – мощные легковые автомобили сегодня тоже активно обзаводятся пол…
Вообще эксперименты с роликовым приводом колес – история довольно старая. К примеру, роликовые вездеходы разрабатывала и даже малосерийно производила в первой четверти ХХ века британская компания Armstrong-Siddeley. Однако массового распространения такой тип привода не получил, поскольку на заре разработок был он исключительно фрикционным, и в качестве основного движителя малопригодным. Ролик вращал колеса за счет трения, будучи сильно прижатым к поверхности шины и страдая от сильного проскальзывания в грязи и глине.
Однако во второй половине ХХ века привод Робсона вновь стал интересен автоконструкторам – как уже неоднократно упомянутый пассивный вспомогательный на грузовиках, так и в качестве активного основного. Человечество постепенно начало пересматривать свое отношение к освоению северных регионов, где гусеничная техника, прежде вовсю утюжившая тундры и оставлявшая на их почвах незарастающие десятилетиями уродливые колеи, начала постепенно вытесняться «гуманными машинами». Последние используют так называемые «пневматики низкого давления» — сверхкрупные (с диаметром от полутора метров и более) колеса с огромной площадью пятна контакта, позволяющие проехать по мху, не оставив следов. И роликовый привод с его малым весом, простотой и высокой надежностью оказался тут весьма кстати. Помимо высокой механической отказоустойчивости достоинством стало отсутствие снаружи машины редукторов, наполненных маслом – колесных редукторов и главных передач в мостах. Как правило, эти узлы требуют повышенного внимания после любого контакта с водой, а на машинах с роликовым приводом колес все элементы, боящиеся влаги, скрыты внутри герметичного корпуса-«лодки». Благодаря такой компоновке большинство «роликовых» вездеходов отлично плавают и не требуют обслуживания после преодоления каждого болота или иного водоема.
Сегодня в нашей стране с десяток компаний создают серийные (хотя серии и невелики) вездеходы на основе роликового привода – машины под марками Беркут, Тром, Странник, Стражник и другие. Эти вездеходы применяются нефтяниками, газовиками, геологами, экологами, на коротком плече (до 100 км) часто с успехом заменяя известный северный «летучий грузовик» Ми-8, чьи рейсы избыточно дороги по амортизации и топливу. А роликовый пневмоход с дизельком на полтора-два литра доползает с тем же грузом гораздо дешевле!
Часто используют «robson drive» и гаражные самодельщики, которые делают такие вездеходы для себя, проживая в многочисленных суровых и отдаленных регионах страны. К слову, предполагается, что в самом ближайшем будущем в законе «О развитии Арктической зоны Российской Федерации» будет прописан полный запрет передвижения по тундре и лесотундре механизированного транспорта, нарушающего почвенно-растительный покров, что однозначно вытеснит из Арктики гусеничные машины.
Ну а еще нельзя не упомянуть «малые формы» роликового привода. Хорошо известен, к примеру, знаменитый французский моторизованный велосипед VeloSolex, производившийся десятки лет, с 1946 года по 1988, и возрожденный в 2000-е в виде китайских клонов.
В конструкции VeloSolex, а также его многочисленных фабричных копий и кустарных самоделок 30-50-кубовый бензиновый двухтактный моторчик устанавливался на переднюю вилку велосипеда и резиновым роликом на валу прижимался к поверхности шины – «робсон» в чистом виде! Зубчатый контакт не используется — применяется обычная серийная велошина, однако в условиях асфальта чисто фрикционного контакта велосипеду вполне достаточно.
Источник
