Когда впервые встречаешь словосочетание «автомобили-амфибии», на ум легко могут прийти сюжеты из какого-нибудь научно-фантастического романа. Представьте: вы подъезжаете на автомобиле к реке и… продолжаете движение, рассекая водную гладь. На самом деле такой «водоплавающий» вид транспорта существует в реальности.
Для чего нужен этот вид транспорта? Как выглядели советские «вездеходы»? И насколько эти технологии перспективны сегодня? Об этом порталу Наука.рф рассказал директор Центра управления инжиниринговыми проектами Государственного университета управления (ГУУ), кандидат технических наук, автор новых методов проектирования амфибийных машин Владимир Филатов.
Автомобиль водоплавающий
Что такое автомобиль-амфибия? Если начать с общего определения, это автомобиль, способный передвигаться по суше и воде благодаря специальной конструкции. Подобно лодкам и морским катерам, эти автомобили, как правило, обладают обтекаемым и водонепроницаемым корпусом и водоходным движителем, за счет которого могут спокойно пересекать водоемы.
Визуально эта машина больше напоминала катер. Стальной корпус был без дверей и внутри состоял из трех отсеков: носовой, средний и кормовой. В переднем ряду находилось два кресла — для командира и водителя. Раму ветрового стекла можно было уложить на капот, а над пассажирским отсеком легко растягивался тент из брезента.
Потребность в таких автомобилях была небольшая, поэтому вскоре их перестали выпускать, а на смену пришли бронированные машины, обладающие высокой проходимостью. До гражданского производства советские автомобили-амфибии не дошли, за исключением единичных образцов, созданных энтузиастами.
Например, в 1970-х инженер-конструктор, кандидат технических наук Игорь Рикман разработал модель под названием «Ихтиандр». Экземпляр представлял собой универсальный автомобиль для путешествий. Бездверный корпус был обшит алюминием, а внутри оклеен пенопластом — для улучшения плавучести. Внутри был установлен двигатель ВАЗ-2103, соединенный с коробкой передач от «Запорожца». Для передвижения по воде использовался осевой водомет. Автомобиль прослужил своему хозяину до 1990-х годов и позднее был выставлен на продажу.
Сегодня такие автомобили производят в небольших объемах для нишевого рынка. Хотя они не пользуются широкой популярностью, потенциал у них есть, считает директор Центра управления инжиниринговыми проектами ГУУ Владимир Филатов.
«Автомобили-амфибии могли бы занять свою нишу в гражданском секторе: в сфере спорта, туризма, а также были бы полезны в составе специальной техники для МЧС. Например, для участия в спасательных операциях, в случае наводнений. Они могли бы легко проехать по затопленным территориям, без подготовки пройти водную преграду», — рассказывает эксперт.
Особенности разработки
«В отличие от традиционных наземных транспортных средств, у этого автомобиля есть особенности конструкции таких элементов, как трансмиссия, подвеска и корпус. На этапе утверждения технического задания нужно понимать назначение такой машины. Важно, чтобы автомобиль одновременно хорошо эксплуатировался на суше и на воде», — объясняет кандидат технических наук Владимир Филатов.
Когда создают такую технику, чаще всего руководствуются методиками проектирования сухопутных машин, не учитывая важные нюансы, связанные с водоходными свойствами. Например, ходкость*.
«Возможно, вы когда-нибудь смотрели соревнования быстроходных катеров. Из-за возникающей подъемной силы, действующей на корпус таких катеров, они могут отрываться от водной поверхности вплоть до полного отрыва и переворота в воздухе. Для достижения высокой скорости на воде нужно значительно повышать энерговооруженность машины и усложнять ее конструкцию. Поэтому увеличивать скорость выше определенного предела нецелесообразно. У быстроходных амфибий, как правило, предельное значение достигает 30 узлов или около 60 километров в час», — говорит Владимир Филатов.
Морское дело
Этим и многим другим особенностям посвятил свою диссертационную работу кандидат технических наук Владимир Филатов. В результате ученому удалось разработать новые методы проектирования амфибийных машин.
«Мое исследование связано с быстроходными глиссирующими амфибийными машинами малого класса, то есть скоростными амфибиями. Эту специализацию я выбрал, поскольку она мне понравилась своей универсальностью», — делится Владимир Филатов.
По его словам, при проектировании важно достичь оптимального соотношения водоходных и сухопутных свойств автомобиля-амфибии. При этом у таких машин довольно много технических решений, относящихся к отрасли кораблестроения, замечает эксперт.
Например, для них характерно V-образное днище с реданами — продольными уступами («ступеньками»), которые можно увидеть на днище глиссирующих катеров, лодок и гидросамолетов. Обычно амфибии имеют симметричную компоновку посадочных мест относительно центральной плоскости. Это позволяет добиться оптимального расположения центра тяжести при движении по воде.
По суше быстроходные амфибии передвигаются на обычных колесах, а когда заезжают в воду, срабатывает специальная система складывания подвески* для перехода автомобиля в водный режим. Чтобы спроектировать такие системы, важно применять математические модели, описывающие работу подвески при движении машины по суше и ее складывание при движении амфибии на воде.
«Когда мы проектируем подвеску, нужно учитывать множество параметров. Длины рычагов, соотношение размеров конструктивных элементов, углы установки колес — все это будет влиять на плавность хода машины при движении по суше и сопротивление воды при движении по воде», — комментирует специалист.
Кроме того, необходимо оценивать, какую максимальную скорость способен развивать такой автомобиль и сколько груза он может перевести. А также предусмотреть дополнительное оборудование, характерное для судов. Например, спасательные круги, противоскользящее покрытие наружных поверхностей корпуса, швартовочные кронштейны.
Создать новый тренд
«Главное отличие предлагаемой гибридной схемы привода амфибии — обратимая электромашина*, работающая в паре с двигателем внутреннего сгорания. Она дает кратковременный прирост мощности при выходе амфибии в режим глиссирования (режим, когда машина скользит по водной поверхности). Таким образом кратковременно увеличивается энерговооруженность амфибии при движении по воде, что позволяет ей выходить на устойчивый режим. После выхода на устойчивое глиссирование электромашину можно переключить в режим генерации электричества», — объясняет кандидат технических наук Владимир Филатов.
В настоящий момент проект находится на стадии теоретических исследований. Интересно, что одновременно с публикацией этой научной работы в СМИ появилась новость о новом отечественном внедорожнике-амфибии «Дрозд». Хотя разработка этого автомобиля велась без участия исследователя, новая модель обладает схожими техническими решениями, описанными в работе ученого.
«К нам обращались за научной экспертизой этой машины-амфибии. Мы оценили ее конструктивные характеристики, сделали заключение по этой модели. У нее аналогичная схема подвески, она повторяет некоторые конструкции и механизмы, представленные в моей диссертации», — говорит специалист.
«В Китае больше фокусируются на водородных автомобилях, в США возвращаются к автомобилям с двигателями внутреннего сгорания. Сейчас машины-амфибии создают в Австралии. Подобными разработками занимались и в нашей стране. Компетенции у нас точно есть. И в будущем, если появится запрос, дать развитие этим необычным технологиям у нас получится», — заключает эксперт.
