Описание

Дизель-электрический ЗИС-151

Какой автомобиль марки ЗИС имел дизельный двигатель и электрическую трансмиссию? Казалось бы, вопрос элементарный: любой маломальский знаток отечественной автоистории тут же припомнит послевоенный автобус ЗИС-154. Но между тем – не он один! В 1956 году дизель-электрический силовой агрегат «примерил» и грузовик ЗИС-151. Правда, дело ограничилось постройкой лишь одной экспериментальной машины, предназначенной для проведения научно-исследовательских работ. Однако сие обстоятельство отнюдь не умаляет интереса к данной конструкции!

Не секрет, что самое непосредственное участие в судьбе практически всей советской грузовой техники, а уж тем более вездеходной, принимало военное ведомство. А потому помимо стандартных «гражданских» испытаний – заводских, приемочных, контрольных, гарантийных и т.д. – все образцы перспективной техники в обязательном порядке держали экзамен перед военными специалистами. Такого рода работы традиционно проводились в профильном учреждении – знаменитом 21-м институте из подмосковных Бронниц. Причем материально-технической базе института могли позавидовать испытатели любого советского автозавода. К примеру, после войны для объективной оценки тягово-динамических качеств колесной и гусеничной техники в НИИ-21 стала использоваться специальная динамометрическая машина, созданная на базе трофейного полугусеничного тягача Famo. Однако уже к середине 1950-х годов эта машина изрядно «подустала», а ее собственные функциональные возможности уже представлялись недостаточными.

До постройки ДМ-21 в НИИ-21 использовали для испытаний динамометрическую машину на базе трофейного полугусеничного тягача Famo

Кроме того, можно вспомнить, что еще с конца 1940-х в нашей стране резко активизировались работы над автомобилями повышенной проходимости; параллельно начался процесс активной замены грузовиков устаревших моделей более современными конструкциями. В этой связи нагрузка на испытательный полигон НИИ-21 год от года только росла, и потребность института в современной динамометрической машине, способной обеспечить более высокую точность исследований, стала крайне актуальной! «Наверху» отреагировали быстро: 20 июля 1955 года в Научно-техническом комитете Автотранспортного управления Министерства обороны родилось распоряжение №34, предусматривающее на будущий год разработку новой динамометрической машины силами НИИ-21 и расположенного по соседству Опытного завода №38.

Согласно техническому заданию, в круг основных обязанностей новой динамометрической машины, получившей обозначение ДМ-21, входили испытания любых колесных машин с силой тяги на крюке до 10000 кг. Другими словами, она должна была обеспечивать возможность испытания полного перечня советских грузовиков, начиная от ГАЗ-63 и заканчивая ЯАЗ-214. При этом массогабаритные параметры проектируемой динамометрической машины нужно было выбрать так, чтобы в ходе определения тяговых характеристик даже самый легкий из испытуемых грузовиков смог буксировать ее за собой, а при определении сопротивления движению сама ДМ-21 смогла уверенно утащить тот же ЯАЗ. Имелся и ряд специфических требований: к примеру, нужна была возможность плавной регулировки развиваемого машиной тормозного усилия в большом диапазоне скоростей (от 0 до 80 км/ч). В довершение всему измерительному оборудованию требовалась надежная защита от атмосферных воздействий и пыли.

Учитывая все эти факторы, в качестве базового шасси для динамометрической машины был выбран средний по массогабаритным показателям грузовик ЗИС-151 с универсальным кузовом-фургоном типа «СН» нулевого габарита (в исполнении для электрокарбюраторной мастерской из состава ПАРМ-2). А возможность использования ДМ-21 в качестве эффективного тормозного устройства в институте решили обеспечить путем установки нового силового агрегата с электрической трансмиссией.

Монтаж дизель-электрического силового агрегата и приборов управления произвели в стандартный кузов типа «СН», разделенный перегородкой на два отсека. В переднем отсеке продольно установлен силовой агрегат, в заднем отсеке – приборы управления и рабочие места группы испытателей

Штатный карбюраторный двигатель с ЗИСа демонтировали вместе с водяным и масляным радиаторами. Вместо этого в передней части фургона смонтировали энергоагрегат из 135-сильного дизеля ЯАЗ-204В и генератора, в роли которого выступал электромотор ДК-202Б от троллейбуса МТБ-82Д. Еще один такой же электромотор мощностью 86 кВт установили на освободившееся место в штатном моторном отсеке и соединили через сцепление со стандартной «зисовской» трансмиссией. Там же, под капотом, смонтировали и пусковой реостат КФ-2А-1 троллейбусного типа, который в данном случае играл роль тормозного реостата.

Вид на передний отсек через дверь в правом борту фургона. Для обеспечения нормального температурного режима дизеля в передней стенке кузова СН сделали вырез для обдува радиатора, позаимствованного вместе с более производительным вентилятором у ЯАЗ-206. В вырез установили жалюзи, управляемые с места водителя

Створки штатного «зисовского» капота открывали доступ к массивному тормозному реостату, установленному над тяговым электромотором

В зависимости от режима использования ДМ-21 оба электромотора выполняли разные функции. Когда динамометрическая машина выступала тягачом или просто двигалась своим ходом, электромотор в кузове использовался как тяговый генератор, снабжавший электричеством тяговый электромотор под капотом. А в том случае, когда испытуемый грузовик брал динамометрическую машину на буксир для определения силы тяги, электромотор в кузове переключали на режим тормозного генератора для создания тормозного усилия на электромоторе под капотом. Солидная энерговооруженность ДМ-21 вкупе с электрической трансмиссией теоретически позволяли полностью отказаться от применения коробки передач. Однако ее все же сохранили, чтобы иметь возможность подбора наиболее оптимальных оборотов для работы генератора на любом режиме движения. Из других заметных доработок, которым подвергся ЗИС-151 в ходе трансформации в ДМ-21, можно назвать замену левого топливного бака более вместительным от ЯАЗ-210, усиление передней подвески двумя подкоренными листами и установку батареи из четырех аккумуляторов 6СТ-140 вместо одного штатного 6СТ-100.

К переднему бамперу крепилось специальное дышло со вмонтированным динамометрическим звеном из особой стали с высоким модулем упругости

Для доступа в рабочее помещение ДМ-21 служила дверь в задней стенке фургона

Группа испытателей штатно состояла из четырех человек: руководителя, оператора динамометрической машины и двух водителей. Для связи между всеми членами экипажа служило танковое переговорное устройство ТПУ-4-47. Рабочие места руководителя испытаний и оператора были оборудованы в заднем отсеке кузова-фургона. Перед столом оператора располагался щит контрольных приборов, позволяющих следить за режимами работы тормозного и основного генератора, управлять режимами торможения и включать линейные контакторы. Здесь же находились рукоятки управления контроллером и рейкой топливного насоса дизельного двигателя. В кабине же штатная панель приборов пополнилась новым амперметром, вольтметром, тахометром и кнопками пуска и останова дизельного двигателя. Основными измерительными устройствами ДМ-21 были смонтированное на переднем бампере динамометрическое дышло с четырьмя датчиками, а также гидравлический динамограф, закрепленный сзади вместо штатного буксирного прибора и передававший сигнал на регистрирующий самописец в кузове.

Интерьер рабочего помещения ДМ-21: 1 – щит контрольных приборов, 2 – кожух генератора, 3 – защитный кожух датчика тахометра, 4 – двойной настил пола с нишами для размещения балласта весом до 2,5 т (требовался при испытаниях наиболее тяжелых образцов техники для увеличения сцепного веса), 5 – сиденья оператора и руководителя испытаний

Новые приборы в кабине водителя: 1 – амперметр, 2 – тахометр, 3 – кнопки запуска и останова дизельного двигателя

Как все это работало? К примеру, для снятия тяговой характеристики испытуемый автомобиль заранее оборудовали датчиками скорости и степени открытия дроссельной заслонки (либо датчиком положения рейки топливного насоса). Руководитель испытаний назначал водителям номера ступеней в коробках передач и раздаточных коробках и давал команду к началу движения испытуемого автомобиля с полностью нажатой педалью газа. После этого автомобиль начинал двигаться по ровному участку местности, буксируя за собой динамометрическую машину ДМ-21. После достижения максимальной скорости производился начальный замер силы тяги на крюке. Затем по команде руководителя в ДМ-21 включался первый режим торможения, и повторно снимались показания силы тяги и скорости. Аналогичным образом повторялись замеры до седьмой ступени торможения включительно.

Вид на рабочее место оператора ДМ-21

При определении сопротивления качению ДМ-21 выполняла уже роль тягача. В этом случае подопытный автомобиль на тестовом участке местности устанавливался позади динамометрической машины и при помощи жесткого буксира присоединялся к гидравлическому динамографу. Для исключения влияния сил трения в трансмиссии с испытуемого автомобиля перед замерами снимались полуоси. По команде руководителя ДМ-21 начинала движение с небольшой скоростью – порядка 8-10 км/ч (для исключения влияния сопротивления воздуха). По достижении установившейся скорости включался самописец динамографа, регистрирующий нагрузки. Также ДМ-21 позволяла снимать экономическую характеристику равномерного движения автомобиля. Для этого замеры проводили на дороге с асфальтовым или бетонным покрытием. Причем вначале на топливную экономичность испытывали одиночный автомобиль. На втором этапе ДМ-21 подцеплялась к испытуемому автомобилю и буксировалась в незаторможенном состоянии. При этом через равные интервалы скорости (обычно 10 км/ч) снимались показания текущего расхода топлива и силы тяги на крюке. Затем цикл измерений повторялся на различных ступенях торможения ДМ-21, вплоть до полной остановки испытуемого автомобиля.

Динамометрическая машина ДМ-21 на испытаниях грузовика ЯАЗ-214

С помощью ДМ-21 можно было проводить и испытания на проходимость по сцеплению автомобилей и гусеничных тягачей весом до 20 т. При этих испытаниях тестируемая машина на определенном участке грунта или снежной целины притормаживалась динамометрической машиной до момента возникновения пробуксовки. В этот момент фиксировалась развиваемая сила тяги. Во время такого испытания, корректируя нагрузки на оси, можно было определить наиболее оптимальную развесовку подопытных автомобилей, при которой достигалось наивысшее тяговое усилие. Аналогичные испытания можно было проводить и для оценки влияния параметров шин (диаметр, давление, рисунок протектора) на проходимость автомобиля. Для проведения такого рода исследований в НИИ-21 даже была создана специальная испытательная установка ВАТТ на базе шасси ГАЗ-63, предназначенная для работы в паре с ДМ-21. Такой «газик» получил систему внешней подкачки колес и датчики для регистрации величины деформации шин и глубины оставляемой колеи. Наконец, динамометрическая машина ДМ-21 была опробована в качестве тягача опытного активного прицепа 2-АЭП-2 с электрической трансмиссией и двумя собственными тяговыми электродвигателями. Этот автопоезд прошел серию полигонных испытаний в 1959 году.

ДМ-21А в паре с испытательной установкой ВАТТ на базе ГАЗ-63

Помимо 21-го института, собственными динамометрическими машинами в 1960-х годах обзавелись и другие заинтересованные учреждения: автополигон НАМИ в Дмитрове использовал динамометрическую машину на базе КрАЗ-214Б

Динамометрическая машина столичного института НАМИ на базе ЗИЛ-157К, переоборудованного на колесную формулу 4х4. На переднем бампере машины крепился балластный ящик, служивший для изменения нагрузок на оси. Полная масса подготовленной к испытаниям машины с балластом – 7 т

Более тяжелая динамометрическая машина института НАМИ (тягового класса 10 т) базировалась уже на шасси МАЗ-502, оснащенном для повышения проходимости арочными задними шинами. Индекс этой машины – НАМИ-СДМ-01

полтора года назад