Ввинчиваясь в грязь

Шнекороторные вездеходы изобрели давно. Еще во второй половине XIX века был зарегистрирован ряд патентов на транспортные средства, движителем для которых служил архимедов винт. Но по ряду причин шнекоходы так и не получили должного распространения. Почему?

Принцип движения шнекороторного вездехода прост. Машина оборудована двумя или более соосными с направлением движения роторами — винтами Архимеда. При вращении они отталкиваются от кашеобразной или жидкой субстанции, по которой движется вездеход, и продвигают его вперед. Идея настолько проста, что любой ребенок может своими руками сделать подобную игрушку: шнекоходы были популярным классом моделей в кружках юных техников.

Шнекоходу не страшно ничего. Там, где вязнет болотоход «Трэкол» с огромными бескамерными шинами, где из-за неровностей рельефа не может пройти судно на воздушной подушке, шнекоход будет медленно, но верно продираться вперед. Для спасательных операций в условиях, например, северных болот, он может стать незаменимым помощником. Кроме того, полые роторы-шнеки могут служить поплавками, превращая вездеход в амфибию.

Где же недостатки?

Они налицо. И самый основной — это полная неспособность шнекохода передвигаться по хотя бы чуть-чуть твердой поверхности. Как только шнек «чувствует» землю, машину начинает сносить в сторону и трясти. Вроде бы этого нетрудно избежать, сделав поворотной кабину вездехода. Пусть на шнеках он идет по оси X, а по дороге катится по оси Y. Но, увы, так сделать нельзя, потому что от качения шнеки будут попросту разрушаться, теряя присущие им свойства архимедова винта. А если сделать их сверхпрочными, шнекоход будет дробить асфальт или другое покрытие. Есть и еще один недостаток: крайне низкая скорость движения при высоких энергетических затратах. Именно невозможность существования шнекохода в качестве самостоятельной транспортной единицы и не позволило подобным вездеходам получить должное распространение. В том крайне узком сегменте, где без них не обойтись, делают просто: привозят шнекоход в кузове другой машины и спускают его на воду или грязь.

Узость сегмента делает экономически невыгодным производство шнекоходов. Как же сейчас обстоят дела на этом рынке?

Сегодняшние реалии

На данный момент в мире существует только одна компания, занимающаяся серийным изготовлением шнекоходов, — это австралийская Residue Solutions, производитель шнекохода MudMaster («Специалист по грязи»). Правда, серия совсем небольшая- компания продает едва ли пару десятков машин в год (что, впрочем, вполне прилично с учетом стоимости шнекохода). MudMaster — мощная профессиональная машина, предназначенная для обслуживания станций ирригации и сельхозугодий, требующих постоянного наличия воды (скажем, иловых полей), а также для работы в условиях болот, мангровых лесов, береговых линий с низкой плотностью почвы и т. д. Проще говоря, для работы в грязевой жиже. Восьмиметровый MudMaster весит 18,5 т и приводится в движение шестицилиндровым дизелем Cummins. Собирается каждый экземпляр шнекохода по заказу; процесс сборки занимает 18 недель. Оборудование на MudMaster можно поставить самое разное — от мелиорационной системы до подъемного крана; по сути это просто платформа.

Теоретически шнекоход можно заказать еще в голландской компании Eco Dredging Ltd. Под торговой маркой VISона производит всевозможное оборудование для быстрого создания искусственных водоемов, котлованов и т. д. В модельном ряду компании некоторое время находился небольшой шнекоход VIS Amfirol. В отличие от универсального австралийца, Amfirol- просто маленький грузовичок-амфибия на шнековом ходу. Надо сказать, что специалисты Eco Dredging не самостоятельно разработали шнекоход. Изначальную машину под названием Amphirol (да, через «ph») спроектировал и построил в 1960 году голландский инженер Джей-Джей де Баккер. Шнеки приводились в движение двумя 750-кубовыми двигателями DAF, представленными производителем. ДеБаккер очень болел за свою идею, построил позднее вторую модель (первая некоторое время стояла в музее DAF), но наладить производство не сумел.

Шнеки в СССР

Благодаря необъятным просторам, обширным болотам и разреженной дорожной сети Советский Союз и, в частности, его северо-восточные территории казались идеальным плацдармом для применения шнекоходов. Рыхлый снег толщиной в пару метров- великолепная среда для подобной машины. Советские инженеры с определенной регулярностью обращались к теме шнекоходов, но раз за разом сдавались. Даже в государстве, где приказ партии частенько перевешивал фактор экономической выгоды, шнекоходы были обречены.

Самый известный и эксплуатирующийся по сей день советский шнекоход — ЗИЛ-2906 (или усовершенствованный 29061). Более точная его классификация — шнекороторный снегоболотоход. С 1980 по 1991 год на заводе имени Лихачева было построено 20 поисково-спасательных комплексов повышенной проходимости «Синяя птица». Заказчиком выступило бюро им. С.П.Королева: основным назначением комплекса должно было стать спасение космонавтов после приземления. В состав комплекса входили пассажирский автомобиль ЗиЛ-49061, грузовой вездеход ЗиЛ-4906 и собственно снегоболотоход. Последний помещался в кузов грузовика и выгружался лишь в случае необходимости. Надо сказать, что необходимости практически так и не возникло. Шнекоход в основном демонстрировал чудеса проходимости там, где на брюхо садились даже танки, а также служил народному хозяйству. Например, в рыбхозе его использовали для уничтожения камыша — он был способен забраться в такие дебри, куда ни лодки, ни амфибии попасть не могли.

Но ЗИЛ-2906 хотя бы нашел себе применение. А вот остальные советские разработки остались на стадии прототипа. Например, еще в 1972 году был построен шнекороторный снегоболотоход ЗИЛ-4904 — самый большой в мире, грузоподъемностью 2,5 т. Он приводился в движение двумя 180-сильными двигателями и был действительно могуч. Только вот применения ему не нашлось. Зачем нужен огромный грузовик в местах, где больше ни одна машина не пройдет? Что возить-то? Лес? В итоге несколько построенных 4904-х отправились на слом, лишь один чудом сохранился до наших дней. Сегодня на него можно посмотреть в Государственном военно-техническом музее в Черноголовке.

Немного истории

На самом деле шнекороторный движитель был впервые запатентован в 1868 году (!) американским изобретателем Джейкобом Морэтом, а первый российский патент на шнековые сани появился в 1900 году. Вообще, за последние 150 лет патентов и авторских свидетельств на шнекороторные вездеходы и амфибии было пруд пруди. Только вот в металле воплотились всего несколько. Первым стал паровой шнекоход Джеймса Пиви из Мэйна, построенный в 1907 году.

Наиболее известным (и, пожалуй, единственным серийным) был снегоболотоход «Снежный дьявол» на базе трактора Fordson, который строила компания Armstead Snow Motor в 1920-х годах. Компания придумала отличную схему: она просто клепала комплекты для переоборудования шасси любого «Фордзона» в шнекоход. Сколько таких машин было сделано, толком неизвестно. До наших дней точно дошел один экземпляр, бережно хранящийся в автомобильном музее в Вудленде, Калифорния.

Во время Второй мировой публикаций в газетах и достаточно громкой славы удостоился шнекоход, сконструированный немецким офицером Иоганном Раделем в 1944 году. Основной мыслью Раделя была трудность освоения снежных просторов России после ее окончательной капитуляции. 28 апреля 1944 года Радель провел первые испытания шнекохода, созданного на базе обычного трактора; испытывал он машину в горах Тироля, причем успешно. Но было поздно: ситуация на фронтах явно не располагала к использованию машины Раделя.

Пути развития

Итак, основная проблема шнекохода — бесполезность в любой «цивильной» среде и невозможность передвигаться по ровной дороге. Соответственно, дальнейшее развитие этого вида вездеходов лежит в универсализации конструкции. Попытки были и раньше. В частности, безумные ребята из компании Ice Challenger спроектировали и построили универсальный вездеход Snowbird 6, способный двигаться как на шнеках, так и на гусеницах. За базу был взят небольшой гусеничный грузовичок, к которому прикрепили два мощных шнека. Когда нужно было перейти от гусеничного хода к шнековому, роторы опускались ниже гусениц — и машина превращалась в шнекоход. В 2002 году экспедиция в составе шести человек на Snowbird 6 успешно проехала по льду Берингова пролива из поселка Провидения на Чукотке вплоть до города Ном на Аляске- 350 миль за 8 дней. Машина выполнила свое предназначение.

Но это эксклюзивное решение. А вот идею, которая может привести к распространению шнекоходов, выдвинул и запатентовал санкт-петербургский изобретатель Алексей Бурдин. В конструкции Бурдина между лопастями архимедова винта на ротор натянута длинная червеобразная камера. Когда вездеход находится в режиме шнека, она сдута. Когда же в нее поступает воздух (или вода), камера заполняет собой межлопастное пространство и превращает шнеки… в обычные колеса. Чтобы не быть голословным, Бурдин построил и действующий образец вездехода с1,5-киловаттными электроприводами на передний и задний шнеки. У конструкции есть несколько проблем, которые можно решить, используя современные технологии. Во-первых, сильный износ сдутых камер при работе в режиме шнека. «Следует использовать высокопрочную армированную резину и сокращаемый протектор, — говорит Алексей. — Но на макете пока просто камера, этого достаточно». Вторая проблема — необходимость обеспечения поворотного корпуса, потому что в режиме шнека вездеход движется по одной линии, а в режиме качения — по перпендикуляру к ней.

Но вопрос по-прежнему стоит ребром: кому на самом деле нужен шнекоход, если полтора десятка подобных машин, производимых австралийской компанией Residue Solutions, вполне покрывают мировые нужды? Поэтому, если Алексею не удастся совершить революцию в вездеходной промышленности, шнекоходы так и останутся странным видом транспорта, предназначенным разве что для работы на иловых площадках станций аэрации…

Мечты о боевых шнекоходах

Шнекоходы, благодаря своей проходимости, не могли не привлечь внимание военных. В первой половине XX века военные были заняты поиском альтернативы гусеничному движителю. При всех преимуществах гусеничного хода, он имел ряд недостатков. В частности, гусеничный привод отмечался очень высоким износом трущихся деталей, а значит и небольшим ресурсом. Например, на массовом французском танке Renault FT-17 ресурса ходовой хватало всего на 120-130 км. В 1920-30-е годы велись работы по использованию колесно-гусеничной схемы.

Еще одним вариантом замены гусениц был шнековый движитель. Его суть заключалась в установке вместо гусениц или колес винтов Архимеда, которые были изобретены еще в III веке до нашей эры. В 1926 году шнековый движитель был успешно установлен на трактор Fordson. Также такой движитель испытывали в США и на автомобиле Chevrolet. Испытания подтвердили отличную проходимость шнекоходов по тяжелому бездорожью и снегу. Помимо этого винт Архимеда пробовали совмещать с полыми барабанами, что обеспечивало шнекоходу еще и амфибийные свойства. Впрочем, такая конструкция обладала массой недостатков, о чем указывалось выше. Главным из них была невозможность применения такой техники на дорогах с твердым покрытием.

В начале прошлого века во многих странах велась разработка как разведывательных, так и транспортных шнекоходов. Например, шнекоходом была машина для диверсантов, с которой началась история разработки снегоболотохода М29 Weasel. На этом фоне несколько странным выглядело то, что за все время было мало предложений по созданию бронированного шнекохода. Обычно дело не шло дальше рисунков, которые публиковали в научно-популярных журналах. Однако предложения создать такую боевую машину все же выдвигались, главным образом во время Второй мировой войны.

Шнекороторный снегоболотоход ЗИЛ-4904

Так, в годы войны в немецкой прессе достаточно хорошо освещался проект шнекохода, который был сконструирован немецким офицером Иоганном Раделем в 1944 году. Машины планировалось использовать на Восточном фронте, который отличался обилием снежных просторов в зимний период. При этом Радель рассчитывал на капитуляцию Советского Союза. Первые испытания он провел 28 апреля 1944 года. Шнекоход был создан на базе обыкновенного трактора, а испытания проводились в горах Тироля, прошли они успешно. Однако к этому моменту ни о какой капитуляции СССР в войне уже не могло идти и речи, ситуация на фронтах никак не располагала к применению предложенной Раделем машины.

В СССР также были свои идеи по разработке шнекоходов, появившиеся именно в годы войны. При этом речь шла не только о создании таких машин с нуля, но и об установке подобного двигателя на уже имеющиеся машины. Так в марте 1944 года подобное предложение поступило от техника-лейтенанта Б. К. Григоренко. Его идея заключалась в установке на рабочую поверхность винта Архимеда резиновых роликов. Теоретически ролики должны были обеспечить передвижение шнекохода по твердым поверхностям. Также, подобно иностранным конструкциям, планировалось установить шнековые движители на уже существующие танки и машины, но до практической проверки возможностей изобретения Григоренко дело так и не дошло.

Куда более радикальный подход к данной проблеме представил инженер-технолог производственной группы Специального экспериментально-производственного бюро Наркомата боеприпасов (СЭПБ НКБ). Еще 29 августа 1942 года в отдел изобретений ГАБТУ КА — Главного бронетанкового управления Красной армии — поступило его предложение по разработке новой боевой машины.

Бекетов предлагал построить «снежный танк». Автор проекта предлагал создать боевую машину массой около 28 тонн и обще длиной примерно 7 метров. Корпус ее представлял собой 2 соединенных между собой цилиндра, на каждом из которых должны были быть установлены по две башни от танков Т-26. При этом шнековые движители занимали большую часть поверхности корпусов, выступая одновременно и в роли элементов бронезащиты. Сам движитель Бекетов решил разделить на несколько сегментов. Он полагал, что такое решение положительным образом скажется на живучести танка, особенно его ходовой части. Приводить данную машину в движение должны были 2 авиационных мотора, развивающих мощность по 250 л.с. каждый, максимальная скорость оценочно составляла 45-50 км/ч.

Необходимо отметить, что к проработке своего «снежного танка» автор проект подошел достаточно основательно. Помимо самого чертежа танка и его корпуса, в представленное им предложение входили также эскизы ходовой части и даже кинематическая схема связи движителя с корпусом. Также инженер-технолог выполнил расчеты массы агрегатов «снежного танка». Но вся эта работа была проделана им впустую: в отделе изобретений логично посчитали, что у проекта отсутствуют перспективы.

Стоит отметить, что проект Бекетова был не самой радикальной идеей постройки боевого шнекохода. Не менее оригинальный проект такой боевой машины предлагал житель города Казани С. М. Кириллов в апреле 1943 года. Даже на фоне описанного выше «снежного танка» изобретение Кириллова казалось достаточно оригинальным. Он предлагал земноводные скоростные танки ЗСТ-К1 и ЗСТ-К2. Однако, как и другие подобные проекты, они остались на бумаге.

Недостатки шнековых движителей перевешивали их достоинства, к тому же уже в конце 1930-х годов ресурс гусениц превышал несколько тысяч километров пробега. Поэтому шнекоходы ждала не самая лучшая судьба. Помимо вездехода, созданного на базе трактора Fordson, минимальными сериями вышли голландский Amphiroll и советский ЗИЛ-2906. Обе машины создавались исключительно для применения в условиях сильнейшего бездорожья, где они могли продемонстрировать свои самые лучшие качества.

И шнек, и снег

Шнекоход может служить не только для промышленных целей, но и как индивидуальное средство транспорта. К примеру, целый модельный ряд шнекороторных вездеходов создали в 1960-х годах в Горьковском политехническом институте (ГПИ).

В 1965 году появилась первая машина этой серии — шнекороторный снегоход ГПИ-16, а затем и многочисленные ее модификации. Конструктивно все эти вездеходы представляли собой обычные снегоходы, в которых вместо гусениц стояли шнеки. Скорость передвижения была, конечно, невелика, зато шнекоход не вяз никогда и нигде.

Испытания машины ЛФМ-РВД-ГПИ-66 на снегу.

К 1972 году технология была налажена и отточена — это позволило создать вездеход РВБ-ГПИ-02, мощную машину, применявшуюся для обработки отстойных иловых площадок очистных сооружений на станциях аэрации, а затем и ее наследницу РВБ-ГПИ-06.

Впоследствии разработки Горьковского политеха получили продолжение. Например, на ЗиЛе испытывали шнекоход ШН-1. Если же углубиться в давнюю историю, еще в 1926 году инженер Крживитский спроектировал и построил шнекосани для лесохозяйства (он, кстати, выпустил ряд монографий и книг по различным типам снегоходов). Но все это были лишь искры от несуществующего костра.

Источник