Амфибииные машины США

Продолжение. Начало см. «ТиВ» N№ 10/2000 и 1/2001

В США уделялось также много внимания разработке и серийному производству колесных амфибийных машин. Наиболее известны в годы Второй мировой войны были конструкции двух плавающих автомобилей: амфибии 4x4 Ford GPA и амфибии 6х6 GMC-353, спроектированных в очень короткие сроки. Но им предшествовала разработка двух небольших опытных колесных амфибий в середине 1941 г.

Амфибия Ford GPA была создана осенью 1941 г. на базе 0,25 т автомобиля высокой проходимости. Все основные агрегаты и системы автомобиля были скомпонованы в сварном легком водоизмещающем корпусе и дополнены рядом систем и узлов, обеспечивающих движение по воде. К ним относятся: тоннельный гребной винт с расположенным за ним водяным рулем, привод гребного винта, водоотливные насосы, кабестан и др.

Собственная масса амфибии составляла 1595 кг, грузоподъемность – 375 кг, мощность карбюраторного двигателя 44,2 кВт, что обеспечивало удельную мощность машине 22,4 кВт/т. Габаритные размеры амфибии: длина – 4620 мм, ширина – 1625 мм, высота – 1830 мм, дорожный просвет под днищем – 224 мм. Максимальная скорость движения по суше – 90 км/ч, по воде – 8,6 км/ч. Максимальная тяга трехлопастного гребного винта диаметром 360 мм в режиме швартовах – 2,45 кН. Диаметр циркуляции – около 18 м, а относительный диаметр циркуляции, те. отношение диаметра циркуляции к длине амфибии, не превышает 3,88 при повороте одновременно передних управляемых колес амфибии и водяного руля, установленного за гребным винтом, на максимальные углы.

Всего было изготовлено более 12000 амфибий этого типа.

Колесная 6x6 амфибия GMC-353, известная как DUKW, была поставлена в серийное производство корпорацией General Motors весной 1942 г. Эта амфибия была выполнена на технологической базе грузового (6x6) автомобиля высокой проходимости GMC, конструкция которого была дополнена водоизмещающим металлическим корпусом, водоходным движителем в виде тоннельного гребного винта с его приводом от коробки отбора мощности и расположенным за винтом водяным рулем с приводом от рулевого колеса машины, водооткачивающими насосами и другими дополнительными устройствами, необходимыми для работы на воде.

В дальнейшем процессе отработки компоновочной схемы амфибии были рассмотрены несколько вариантов взаимного расположения двигателя машины и кабины управления для улучшения наблюдения, с одной стороны, и для увеличения площади грузовой платформы с другой стороны. На начальном этапе создания амфибии выполнили также работы по увеличению скорости движения по воде с 8 км/ч до 10 км/ч за счет более рационального размещения гребного винта в тоннеле, лучшего подбора параметров гребного винта, экранировки колесных ниш и других мер. В результате внесенных улучшений амфибия имела следующие основные технические параметры.

Полная масса – 9105 кг, грузоподьемность – 2350 кг или 25 человек. Длина амфибии – 9450 мм, ширина – 2440 мм, высота – 2690 мм. Экипаж – 2 человека. Двигатель карбюраторный 6-ти цилиндровый мощностью 66,2 кВт при максимальной частоте 2750 об/мин. Двигатель с его обслуживающими системами располагался в передней части корпуса. Трансмиссия механическая с отбором мощности на гребной винт и лебедку, установленных в кормовой части корпуса. Грузовая платформа выполнена в средней части корпуса. Погрузка и выгрузка грузов и людей осуществлялась через борта. Шины размером 11.00-18 с подключением к системе регулирования давления воздуха в них.

Амфибия Ford GPA

Амфибия GMC-353 (DUKW) с экранировкой колесных ниш

Схема общей компоновки GMC-353 (DUKW)

Амфибия GMC-353 (DUKW)

Гребной винт диаметра 635 мм расположен в кормовом тоннеле корпуса вместе с водяным рулем. Максимальная скорость движения по воде достигала 9,6 км/ч. Управление на воде производилось с помощью передних управляемых колес и водяного руля, привод которого сблокирован с рулевым управлением машины. Радиус циркуляции на воде – 6,2 м. Относительный диаметр циркуляции – 1,3. Запас хода по воде – 56 км. Предельная высота вогм при работе в прибойной зоне – около 3 м. Максимальная скорость движения по шоссе – 80 км/ч. Радиус поворота на суше – 11м. Преодолеваемый подьем 30°. Запас хода по топливу – 390 км.

Амфибий GMC-353 было изготовлено около 21000 единиц.

В начале 1950 г. началась работа по созданию новой модели колесной амфибии типа DUKW, получившей название SUPER- DUKW. Первый прототип этой машины – ХМ147 – был подвергнут испытаниям в прибойной зоне побережья Калифорнии в 1954 г. После них машина была модернизирована и получила обозначение ХМ147Е1 SUPERDUKW.

Эта модификация включала как лучшие испытанные изменения конструкции амфибий DUKW и ХМ 147, так и использование в трансмиссии гидромеханической коробки передач.

С новой трансмиссией, новыми 10-ти слойными шинами с улучшенным рисунком протектора и несколько измененной системой управления на воде эта модель была испытана в одинаковых условиях совместно с амфибией DUKW. Испытания показали, что ХМ147Е1 обладает лучшей подвижностью на суше, но уступает DUKW при работе в прибойной зоне.

Другой улучшенной версией SUPERDUKW стала амфибия ХМ147Е2, которая имела лучшую герметизацию водоизмещающего корпуса при плавании на волнении и два варианта управления амфибией на плаву – один с помощью поворотных гребных винтов и другой с помощью водяных рулей. Испытания этой машины выявили ряд недостатков, в частности неудовлетворительную работу системы охлаждения двигателя при движении по суше и недостаточность охлаждения агрегатов трансмиссии, в том числе раздаточной коробки.

В результате испытаний и доработок ХМ147Е2 корпорацией General Motors была создана амфибия ХМ147ЕЗ, в конструкции которой реализовали более 80 предложений и рекомендаций по улучшению сухопутных и водоходных свойств амфибии, но вместе с тем было принято решение в дальнейшем не продолжать работы с этой амфибией.

Основные технические параметры ХМ147ЕЗ следующие: полная масса – 12612 кг, грузоподъемность – 3632 кг, экипаж 2 человека, двигатель карбюраторный, 6-ти цилиндровый, мощностью 114 кВт. Водоизмещающий корпус в стальном исполнении. Длина по корпусу – 10235 мм, ширина

– 27500 мм, высота – 2840 мм, дорожный просвет – 330 мм. Скорость движения по суше 77 км/ч, минимальный радиус поворота на грунте 10,7 м.

Движение по воде с максимальной скоростью 11,3 км/ч обеспечивается 3-х лопастным тоннельным гребным винтом диаметром 787 мм. Предельная допустимая высота волн в прибойной зоне 3 м. Радиус циркуляции на воде составляет 7,62 м при использовании управляемых колес и водяного руля, установленного за гребным винтом. Относительный диаметр циркуляции 1,5. Удельная мощность амфибии – 9,04 кВт/т.

В процессе совершенствования амфибии SUPERDUKW фирмой ACF Brill проектировался другой образец экспериментальной плавающей колесной машины, которая получила обозначение ХМ 148 GULL.

Амфибия SUPERDUKW

Плавающий трехосный автомобиль ХМ148 Gull

Амфибия ХМ157 DRAKE

Геометрические размеры ХМ 148 были приблизительно на 15 % больше, чем такие же у DUKW. Но основным нововведением было использование стеклопластиковой композиции для изготовления корпуса, которая позволяла исключить коррозию корпуса в морской воде, облегчить ремонт корпусов такого типа и придавать его отдельным элементам сложные криволинейные формы.

Так например, форма носовых обводов корпуса была выполнена в виде ложки для уменьшения сопротивления воды и лучшей всхожести на волну. У амфибий – предшественников форма носовых обводов формировалась плоскими листами.

Другими особенностями стали увеличение мощности двигателя по сравнению с более ранними моделями, открытые колесные ниши корпуса и закрытая кабина, подобная ХМ 147.

Масса этой амфибии после ее постройки оказалась значительно больше расчетной. Превышение было обусловлено многими причинами, которые можно было исключить при проектировании. Например, на амфибии установили очень большую и тяжелую лебедку на непропорциональном основании-фундаменте, а корпус получился очень тяжелым. В результате, после некоторых испытаний было принято решение по прекращению дальнейших работ по этой ХМ 148.

Амфибия имела колесную формулу 6х6, грузоподъемность – 4S40 кг. Длина по корпусу составляла – 10980 мм, ширина – 1740 мм. Двигатель карбюраторный 6-ти цилиндровый мощностью 220,8 кВт. Максимальная скорость движения по суше – 100 км/ч и запас хода – около 600 км. Максимальная скорость движения по воде – 12,87 км/ч и запас хода примерно – 100 км.

Корпорация GMC, видимо, в эти же годы приступила к разработке новой колесной амфибии ХМ 157 DRAKE, которая в начале рассматривалась как 6x6 5 т машина, подобная ХМ 147 SUPERDUKW. Однако опыты и испытания амфибий ХМ 147 и ХМ 148 привели к изменению взглядов и принятию решения о создании амфибии 8x8 с грузоподъемностью 8 т и улучшенными мореходными качествами.

DRAKE имеет много общих с SUPERDUKW элементов, но обладает некоторыми конструктивными особенностями.

Машина, например, имеет два карбюраторных двигателя, скомпонованных с их системами 8 носовой части корпуса. Каждый двигатель имеет свою независимую трансмиссию, причем левый двигатель по ходу амфибии со своей трансмиссией осуществляет подвод мощности к колесам первой и третьей осей, а правый двигатель со своей трансмиссией – к колесам второй и четвертой осей. Каждая трансмиссия включает гидротрансформатор, 6-ти ступенчатую коробку передач, двухступенчатую раздаточную коробку и двухскоростную коробку отбора мощности на водоходные движители – гребные винты.

Два гребных винта диаметром 787 мм имеют в своих приводах карданы равных угловых скоростей, что позволяет поворачивать винты в горизонтальной плоскости для создания поворачивающего момента, изменяющего направление движения амфибии на воде, и убирать винты в нишу кормы корпуса при движении по суше.

Корпус и рама сварные и изготовлены из алюминиевого сплава.

Упругие элементы независимой подвески колес, выполненные в виде пневматических баллонов, позволяют несколько подтягивать колеса к корпусу для уменьшения сопротивления воды и увеличения скорости движения по воде. При этом они выступают ниже днища корпуса на 380 мм.

Проведенные испытания показали хорошую подвижность и проходимость по сравнению с такими же качествами амфибий ХМ 147 и DUKW.

Этому способствовала более совершенная централизованного система регулирования давления воздуха в шинах, которая делала возможным изменять давление воздуха более, чем в четыре раза в зависимости от условий движения.

При работе на воде амфибия показала лучшую маневренность, чем у предшествующих машин, но была отмечена некоторая рыскливость при движении на прямых курсах. Максимальная скорость движения по воде также оказалась выше, чем у более ранних образцов.

К недостаткам ХМ 157 следует отнести усложнение конструкции из-за использования двух двигателей и двух трансмиссий, что привело к увеличению объемов технического обслуживания машины. Например, для обслуживания двигателей необходимо было демонтировать кабину.

Опытная амфибия ХМ157 DRAKE имела полную массу 22337 кг, грузоподъемность – 7264 кг, длину по корпусу – 12810 мм, ширину – 3050 мм, высоту по кабине – 3304 мм, дорожный просвет – 457 мм. Средняя осадка амфибии в воде – 1675 мм. Размеры грузовой платформы: длина – 7000 мм, ширина – 2719 мм, высота борта – 991 мм. Удельная мощность амфибии 10,2 кВт/т обеспечивала движение по суше с максимальной скоростью 70,8 км/ч, а по воде с 14,5 км/ч.

Амфибийная машина LARC-5

Машина имела радиус поворота на суше при четырех управляемых передних колесах около 15 м, а на воде радиус циркуляции около 8 м. Запас хода по топливу на суше – 637 км. Шины колес 10-ти-слойные размером 14,75x20.

В дальнейшем, используя опыт создания, экспериментальных исследований и результатов практической эксплуатации рассмотренных выше колесных амфибий американцы построили и выпускали серийно три колесные амфибии – LARC-5, LARC-15 и LARC-60. Расшифровка аббревиатуры LARC – Lighter, Amphibian, Resupply, Cargo. LARC-60 иногда называют BURC-60, где В – Barge.

Таким образом современное семейство колесных амфибтных машин США включает три модели: LARC-5, LARC-15 и LARC-60, которые способны перевозить полезные грузы массой 5,15 и 60 т соответственно и предназначены для выполнения различных транспортных работ, причем каждая амфибия должна использоваться в своей области перевозок.

LARC-5 должна транспортировать несамоходные грузы и быть максимально подготовленной для работы по дорогам. LARC-15 предназначена для транспортировки несамоходных грузов (например, три груженных контейнера CONEX), легких типов подвижного оборудования и иметь хорошую подвижность на дорогах. LARC-60 может перевозить все тяжелые подвижное и неподвижное оборудование и иметь ограниченную способность перемещаться по дорогам. LARC-5 и LARC-15 осуществляют транспортировку до 75 % всего перечня разнообразных грузов гражданского и военного использования, LARC-60 – и остальные 25 % грузов.

LARC-5 считается первой по-настоящему спроектированной амфибией, в отличие от DUKW, который изначально рассматривался, как плавающий грузовик для экспедиционных целей. LARC-5 создавался в отделении корпорации Ingersoll-Kalamazoo Div. of Borg-Warner, а серийное производство осуществлялось на фирме Consolidated Diesel Electric Corporation.

Основной транспортной задачей амфибии LARC-5 стала перевозка несамоходных грузов от корабля на побережье через необорудованный берег и по дорогам. Амфибию стандартизовали в 1960 г. как входящую в Standart А, а в 1963 г. как войсковую амфибийную машину для перевозки военных грузов.

LARC-5 является колесной амфибией 4x4, оснащенной 220,8 кВт 4-х тактным 8-и цилиндровым дизелем Cummins, который обеспечивает движение по суше по схеме 4x4 или 4x2 и движение по воде с помощью гребного винта. Двигатель, который установлен в корме корпусе амфибии над тоннелем гребного винта, передавал мощность вперед к центрально установленной распределительной дифференциальной трансмиссии, посредством которой мощность распределялась для привода колес и (или) гребного винта.

Трехлопастной гребной винт диаметром 762 мм размещался в тоннеле кормовой части сварного алюминиевого корпуса. Тяга на швартовах водоходного движителя составляла 14,52 кН.

Геометрические размеры амфибии: длина – 10670 мм, ширина – 3050 мм, высота – 3100 мм. Колесная база – 4880 мм, колея – 2567 мм. Дорожный просвет – 406 мм. Размеры грузовой платформы: 4880x2640x760 мм.

Грузоподъемность 4540 кг или 20 человек снаряженных солдат. Экипаж 2 человека.

Амфибия была оснащена бескамерными 12-ти-слойными шинами высокой проходимости низкого давления, которые одновременно выполняли роль упругих элементов подвески поскольку колеса были жестко связаны с корпусом.

Управляемость на суше обеспечивалась передними управляемыми колесами. Минимальный радиус поворота составлял 11,1 м. На воде управляемость достигалась совместным поворотом колес и водяного руля, установленного за гребным винтом. Минимальные радиусы циркуляции отличались при поворотах в разные стороны. При повороте по часовой стрелке радиус был равен 23,5 м, а при повороте против часовой стрелки – 18 м.

Для удаления из корпуса воды, попавшей в него через повреждения и неплотности, в нижней части корпуса установлены три водооткачивающих насоса с гидравлическими приводами.

При полной нагрузке максимальная скорость на суше не превышала 45 км/ч, а по воде 13,8 км/ч. Запас хода по топливу был на суше 320 км, на воде – 40 км. Число Фруда (относительная скорость) 0,78 при удельной мощности 15,71 кВт/т. Возможна эксплуатация амфибии на волнении с высотой волн не более 3 м.

Эффективность LARC-5 вследствие увеличения грузоподъемности и скорости по воде стала выше, чем у других сравниваемых амфибий.

Оценочные расчеты и испытания показали, что LARC-5 был эквивалентен по своей эффективности 2,4 DUKW или 1,6 SUPERDUKW и, кроме того, демонстрировал свое превосходство по отношению к SUPERDUKW по подвижности на суше, сохраняя при этом простоту конструкции и способность доставлять грузы на берег.

Стоимость амфибии в ценах июня 1968 г. составляла 44200 долларов.

Продолжение следует

Ростислав Ангельский