МВТУ им. Баумана спешит на помощь
В одной из предыдущих частей цикла о разработке и развитии машин семейства ЗИЛ-135 было упоминание про амфибию с индексом «Б», которую начальник СКБ «ЗИЛ» Виталий Грачев строил для ракетчиков. Именно на базе этой машине зиловцы совместно с учеными и инженерами МВТУ им. Баумана в начале 60-х годов пытались построить амфибию с пластмассовым несущим кузовом. Даже сейчас создание подобного является нетривиальной задачей, а 60 лет назад это было революционно. И, естественно, секретно. Информации о работах по пластиковому несущему кузову 135-й серии нет даже в известной книге «Преодоление бездорожья. Разработки СКБ ЗИЛ». Лишь упоминание о построенном 5 июля 1962 года рамном ЗИЛ-135Б со стеклопластиковым кузовом. По данным авторов книги, 24 июля того же года четырехколесную амфибию опробовали на водоеме в Бронницах. При этом в 1965 году в профильном и секретном (для своего времени) журнале «Вестник бронетанковой техники» вышла статья инженеров В. С. Цыбина и А. Г. Кузнецова, посвященная амфибии с пластмассовым несущим кузовом. Повторюсь, несущим кузовом, то есть лишенным рамы. Впоследствии профессор Цыбин станет одним из основоположников отечественной системы проектирования и создания элементов колесных машин из композиционных полимерных материалов. Работы шли на кафедре СМ-10 «Колесные машины», которой с 1953 году руководил известный автомобильный инженер, главный конструктор Горьковского автозавода Андрей Александрович Липгарт.
Выбор в пользу полностью пластикового кузова для ЗИЛ-135Б был сделан по причине большого веса оригинальной стальной машины. Как известно, с ракетой «Луна» четырехколесная машина не могла нормально плавать и один раз на испытаниях чуть не пошла ко дну. Поэтому Виталий Грачев и попытался не просто обшить амфибию пластиковыми панелями, а полностью заменить металл в конструкции на легкий материал. На ЗИЛе подобное делать не умели, поэтому и обратились за помощью в МВТУ им. Баумана.
Одним из преимуществ полностью пластикового кузова было снижение веса машины: материал с высокими прочностными показателями обладал малым удельным весом. Кроме этого, выделяется возможность изготовления монолитных (бесшовных) кузовных конструкций любой сложности и конфигурации при минимальных затратах на оснастку и оборудование. Традиционная тонколистовая сталь не позволяла просто и недорого делать корпуса обтекаемой формы. Пластиковые технологии повышали коррозионную стойкость конструкции, сокращали затраты на эксплуатацию и обслуживание, а также облегчали ремонт. Исследователи из МВТУ отмечали среди плюсов почти полное отсутствие течи при пулевом простреле корпуса и возможность окрашивания материала в массе. Среди очевидных минусов — высокая ползучесть под длительным действием нагрузок, относительно высокая стоимость, малая жесткость и невысокая длительная теплостойкость.
[center]Схема конструкции ЗИЛ-135Б с пластиковым несущим кузовом. Источник: "Вестник бронетанковой техники"
Базовый ЗИЛ-135Б был рамной машиной без подвески, что серьезно увеличивало нагрузки на корпус в движении. При этом инженерам нельзя было ничего менять в компоновке, иначе это привело бы к полному переформатированию конструкции будущего ракетоносца. Практика копирования размеров и форм деталей из металла не позволяла делать сходные по свойствам агрегаты: пластмасса не обладала необходимой жесткостью. В качестве базового материала в МГТУ выбрали трехслойные элементы из стеклопластика, пенопластов и клея. От металла полностью не отказались. Стальными были кильсон (продольный силовой элемент корпуса-лодки), раскосы буксирного прибора, окантовка корпуса и бортов, панель приборов, кронштейны крепления силовых агрегатов, гнезда сливных пробок и вставки колесных ниш.
Основной несущей системой является наружная монолитная панель, в которую вставлена внутренняя панель с усилителями и поперечинами между колесными нишами. Пространство между панелями заполнено пенопластом с удельным весом 0,1—0,15 г/см3. О силовых элементах несущего кузова далее по тексту статьи:
Корпус строился из панелей толщиной от 2 до 8 мм, соединенных между собой эпоксидным клеем, а также болтами, заклепками и саморезами. Основным материалом кузова был стеклопластик, состоящий из полиэфирной смолы ПН-1 и жгутовой стеклоткани ТЖС-0,8. Самая большая панель весом 900 килограммов и толщиной 8 мм формовалась контактным методом на деревянной форме. Затрачивалось на это порядка 280 человеко-часов.
Когда собранный по новой технологии пластиковый ЗИЛ-135Б поставили на весы, то оказалось, что конструкторы выиграли целую тонну веса амфибии. Это около 10% от веса стального ЗИЛа. Далее у опытного экземпляра были динамические испытания на шоссе, по пересеченной местности, по проселку с пустым кузовом, с полной и половинной нагрузкой. Здесь сыграло злую шутку отсутствие подвески — срезало материал под колесными кронштейнами. Высокая термонагруженность мотоотсека привела к разрушению усилителей вблизи мотора. Также проводились испытания на стенде с целью выяснения статической деформации корпуса под нагрузкой. Оказалось, что корпус изгибается, но, в сравнении со стальным, незначительно. Когда опытный вездеход-амфибия пробежал 10 тысяч километров, его разобрали. Силовые элементы между 1-й и 2-й осью были разрушены из-за теплового влияния мотора, но все остальное было в отличном состоянии, за исключением снижения предела прочности элементов кузова при статическом изгибе сразу на 43%. Но здесь вину возложили на плохое качество смолы ПН-1. Несмотря на то, что инженеры скорее положительно оценивают итоги опытных работ, пластиковый ЗИЛ в серию так и не пошел. Как не пошли в широкую серию и другие пластмассовые транспортные средства. Опытные работы в МГТУ так и остались примером отечественного инженерного творчества. Но эксперименты с плавающей техникой в СКБ «ЗИЛ» на этом не закончились.
«Дельфин», который быстро плавал
В начале 60-х годов, практически одновременно с темой ЗИЛ-135Б, ЦНИИ имени Карбышева озадачило СКБ «ЗИЛ» заказом на разработку самоходного понтона. Его предполагалось применять для наведения плавучих переправ. Здесь зиловцы также не обошлись без посторонней помощи: доктор технических наук полковник-инженер Юрий Николаевич Глазунов помогал с формой корпуса и водоходным движителем. Кстати, доктор Глазунов был создателем понтонного парка, и идея с плавающим ЗИЛом пришла в голову именно ему. По задумке, палуба колесного катера должна была стать частью мостовой для переправляемой техники. При этом на палубе монтировалась раздвижная площадка для транспортировки машин весом до 40 тонн. Получался самоходный паром, способный перевозить технику на себе, состыковываться в передвижные мосты, а также работать буксиром. На этапе эскизов машина была очень необычной: на воде колесный катер двигался кормой вперед, именно здесь располагалась рубка. Общее руководство разработкой под шифром «Челнок» вел инженер СКБ Ю. И. Соболев. Когда для производства амфибии все было готово, главный заказчик сделал выбор в пользу аналогичной машины, разработанной в Брянске. Хорошо, что решение было принято до постройки машины, иначе перепрофилировать её оперативно не получилось бы. Нельзя сказать, что амфибия из Брянска был лучше: просто разработчики подкрепили свою модель возможностью производства. На ЗИЛе директор Бородин категорически отказался ставить в производство военную модель. Это и сыграло главную роль в выборе военного ведомства. Но Грачев не отчаялся, переименовал машину в «Дельфин», перекроил компоновку и построил один экземпляр к началу 1965 года.
Созданный в рамках проекта ЗИЛ-135П «Дельфин» появился на испытаниях осенью 1965 года на море в районе Балтийска в роли транспортной машины морских пехотинцев. Испытывался 13,8-метровый четырехосный гигант и на Северном Ледовитом океане в качестве перегрузочной машины – лихтера. Корпус у машины был несущим пластиковым (с учетом наработок по ЗИЛ-135Б), а полная масса составляла порядка 20 тонн. Важным преимуществом выбора стеклопластика была стойкость к пулевым и осколочным «ранениям» — вода через такие отверстия не хлестала струей, а лишь сочилась сквозь «размочаленное» стекловолокно. Нельзя сказать, что пластиковый кузов был хрупким. На одном из испытаний «Дельфин» запросто сломал носом березу диаметром 400 мм.
Агрегатная база амфибии была полностью заимствована у исходного ЗИЛ-135, но была дополнена системой наддува воздуха в подводные агрегаты. Движение на воде обеспечивали два гребных винта диаметром 700 мм, располагающиеся в специальных кольцевых профилированных насадках. ЗИЛ-135П поворачивался не с помощью водяных рулей, а поворотом колонок с винтами. Во многом это было аналогом современных корабельных азиподов. Лопасти винта могли быть изготовлены как из латуни, так и из стеклопластика. На суше система управления прижималась к корпусу в специальные ниши. Машина стала рекордной по своей динамике на воде: с 1965 года никто из амфибий не смог побить её максимальную скорость в 16,4 км/ч. При этом в трюме амфибии могли поместиться 22 десантника или 5 тонн груза.
По итогам испытаний машина военным морякам понравилась и с учетом доработок её готовы были принять на вооружение в модификации ЗИЛ-135ТА. Однако так и не была найдена площадка для серийного производства: руководство ЗИЛа не готово было предоставить ни метра площади. Не помогли даже ходатайства в кабинет министров. Уникальную машину в итоге забросили, не оставив ее потомкам даже в качестве музейного экспоната.
Российские математики нашли золото