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PERSÖNLICHER TRANSPORT: BODEN, WASSER, LUFT
Amphibisches Geländefahrzeug. Persönlicher Transport
Verzeichnis / Personenverkehr: Land, Wasser, Luft Das von Studenten und Mitarbeitern der Technisch-Wirtschaftlichen Fakultät der Staatlichen Pädagogischen Universität Wjatka gebaute geländegängige Amphibien-Geländefahrzeug auf Niederdruckreifen ist seit mehr als zehn Jahren im Einsatz. In dieser Zeit wurden die einzigartigen Fähigkeiten der Maschine bestätigt. Der Geländewagen bewegt sich souverän auf jeder Straße, auf unwegsamem, schmutzigem, verschneitem oder sumpfigem Gelände, auf mit Hügeln und Büschen bedecktem Gelände und überwindet Wasserhindernisse. Mit einem Eigengewicht von etwa 250 kg ist es in der Lage, bis zu 500 kg Fracht auf dem Wasser- und Landweg zu transportieren. Der Geländewagen ist nach dem Radschema 4x4 gefertigt. Alle Räder sind lenkbar, wodurch der Wenderadius auf 6 m reduziert werden konnte (bei kleinerem Drehwinkel der Räder). Vor der Karosserie befindet sich ein transparentes Schild (organisches Glas in einem geschweißten Rahmen aus Stahlwinkel), das den Fahrer vor Wind und Regen schützt und außerdem verhindert, dass die Kabine beim Abfahren eines steilen Ufers in den Fluss mit Wasser überflutet wird . Zu diesem Zweck ist der Bug des Rumpfes stark nach vorne verlängert und mit versiegelten Hohlräumen unter den Flügeln ausgestattet. Hinter der offenen Kabine (der Fahrersitz und das darin befindliche Lenkrad sind leicht nach links von der Längssymmetrieachse der Karosserie verschoben) befindet sich ein Laderaum, in dem jedoch auch ein Passagier frei untergebracht ist. Um Fahrer und Beifahrer vor schlechtem Wetter zu schützen, kann eine Faltmarkise montiert werden. Das Aggregat befindet sich im Heck und darüber befindet sich ein geräumiger Kofferraum, der aus einer Stahlstange mit einem Durchmesser von 8 mm geschweißt ist (es ist auch möglich, ihn durch ein abnehmbares Auto zu ersetzen). Bei der Konstruktion des Amphibienfahrzeugs wurde die Antriebseinheit des motorisierten FDD-Kinderwagens vollständig genutzt – Motor, Getriebe, Hauptgetriebe, Radnaben, Bremsen (praktisch unverändert). Für den Antrieb der Vorderräder wurde ein weiteres Hauptgetriebe hinzugefügt. Der Rahmen des Geländewagens ist geschweißt. Es besteht aus zwei Holmen, Trägern der Vorder- und Hinterachse, gebogenen Zapfen mit Buchsen zur Befestigung der Achsschenkel der Räder, Triebwerksstützen und gepaarten Halterungen zur Befestigung des Lenkmechanismus und des vorderen Achsantriebs.
Der Rahmen erfüllt hauptsächlich eine Layoutfunktion; Die Steifigkeit und Festigkeit der gesamten Struktur des Geländewagens wird durch seine Karosserie gewährleistet, die mit vier M10-Schrauben mit dem Rahmen verbunden ist, obwohl er über keinen Antriebssatz verfügt. Die Platten sind aus 8–10 mm dickem Sperrholz geschnitten und mit 4x25-Schrauben und Epoxidharz verbunden. Anschließend wurden die Stoßkanten der Platten in Schritten von 20 mm gebohrt, damit der Kleber in die Löcher eindringen und dort wie Nägel aushärten konnte, und beidseitig mit 2-3 Lagen Glasfaserbändern auf Epoxidharz abgedeckt. Danach wurde die Karosserie komplett mit zwei Glasfaserschichten auf dem „Epoxidharz“ überzogen. Der letzten Harzschicht werden Pigmente und Aluminiumpulver hinzugefügt. Interessanterweise wurde unserer Meinung nach das Problem der Abdichtung des Rumpfes an den Austrittsstellen der Brücken gelöst. Die Öffnungen im Gehäuse sind mit Aluminium-Winkelringen mit Gummidichtungen konturiert. An diesen Ringen werden breite Strümpfe aus gummiertem Stoff mit den gleichen Ringen mit etwas größerem Durchmesser und M5-Schrauben befestigt. Das andere Ende der Strümpfe wird mit Klammern aus profiliertem Stahlband an den Bremsschildern der Räder befestigt. Strümpfe werden mit einem Längenspielraum hergestellt, damit sich die Räder innerhalb der erforderlichen Grenzen drehen können. Dadurch waren das gesamte Getriebe, die Antriebseinheit und andere Systeme gut vor Wasser, Staub und Schmutz isoliert, was ihre Lebensdauer und Zuverlässigkeit deutlich erhöhte. Auch die Verdrängung des Rumpfes hat merklich zugenommen – das ist wichtig für eine Amphibie. Das Steuerungssystem des Geländewagens verwendet einen Lenkmechanismus, ein Lenkrad und eine Welle mit Gas- und Kupplungshebeln vom FDD (die manuelle Steuerung einer solchen Maschine erscheint uns bequemer). Das Lenkgetriebe, die Lenkgestänge und die Achsschenkel der Räder sind von uns selbst konstruiert. Jeder Achsschenkel ist aus einer 10 mm dicken Schaftplatte geschnitten. In das Werkstück werden Löcher für die Radnabe und deren Befestigungsschrauben gebohrt. Später wurden daran koaxiale Buchsen und ein Hebel mit Loch für den Kugelbolzen angeschweißt. Mit Hilfe dieser Buchsen und des Achsschenkelbolzens wird der Achsschenkel schwenkbar am Rahmenzapfen befestigt. Bei dieser Konstruktion führt die maximale Drehung des Rades zu einer gewissen Änderung (innerhalb von 10 mm) des Abstands zwischen den Enden der Achswelle und der Achsantriebswelle, was durchaus akzeptabel ist und durch die serienmäßige Antriebskeilkupplung ausgeglichen wird. Beim Geländewagen kommen übrigens vier Naben der Antriebs-(Hinter-)Räder des FDD zum Einsatz. Lenktrapezstangen bestehen aus einem Stahlrohr mit einem Durchmesser von 25 mm, an dessen Enden Spitzen mit Kontermuttern eingeschraubt sind, mit denen Sie die Konvergenzwinkel der Räder einstellen können. Der Schub des vorderen Lenktrapezes wird über einen daran angeschweißten Ohrring und einen Kugelzapfen direkt von der Zahnstange des Lenkmechanismus in Bewegung gesetzt. Zur Steuerung der Hinterräder sind die vorderen und hinteren Lenkgestänge über eine Getriebewelle mit Hebeln an den Enden verbunden. Die Welle dreht sich in den Gleitlagern, die am rechten Längsträger des Rahmens befestigt sind. Die Hebel sind über die Buchsen schwenkbar mit den an den Lenkstangen angeschweißten Stiften verbunden. Dies gewährleistet die synchrone Drehung der Vorder- und Hinterräder in unterschiedliche Richtungen. Die obige Konstruktion erscheint uns einfacher und kompakter als das in solchen Fällen verwendete System aus Hebeln, Pendelstützen und Stangen. Der Aufbau des Geländewagens ist so, dass die Achsen von Lenkwelle und Lenkgetriebe einen Winkel von 60° bildeten. Daher war es notwendig, ein Getriebe mit zwei Kegelrädern herzustellen, die in einem Gehäuse aus Aluminiumlegierung untergebracht sind. Das Getriebe wird mit zwei Halterungen aus 3 mm dickem Stahlblech an der Karosserie des Geländewagens befestigt. Um die Drehzahl von Rädern mit großem Durchmesser zu reduzieren und das Drehmoment zu erhöhen, ist das Aggregat mit einer Zwischenwelle ausgestattet, die eine Übersetzung von etwa zwei ermöglicht. Verwendet wurde eine leicht modifizierte Zwischenwelle von einer Art handgeführtem Traktor mit einem Kettenrad z = 21 und zwei - z = 11. Die Rohrwelle dreht sich frei in Nadellagern auf einer Achse, die fest in den Löchern der gezeichneten Wangen eingebaut ist an den Befestigungspunkten des Hauptgetriebes am Rahmen der Antriebseinheit befestigt werden. Der Antrieb der Zwischenwelle erfolgt über eine Kette vom Antriebsritzel der Sekundärwelle des Getriebes. Außerdem ist die Zwischenwelle über Ketten mit den Kettenrädern der Eingangswellen des vorderen und hinteren Achsantriebs verbunden (die Eingangswellen waren vorher auf den Kopf gestellt, was aufgrund ihrer Symmetrie einfach zu bewerkstelligen war). Der Abstand zwischen den Achsen der Zwischen- und Primärwelle des vorderen Achsantriebs beträgt etwa 900 mm. Die Spannung der Kette ist erforderlich, um Durchhängen und Kontakt mit dem Körper zu verhindern. Die Spannung erfolgt durch Auslenkung des Triebwerks an einer elastischen Aufhängung mittels einer Gleitstange (in den Zeichnungen nicht dargestellt). Beim Betrieb des Geländewagens stellte sich heraus, dass die herkömmlichen Gummi-Metall-Kupplungen der FDD-Halbachsen nicht stark genug sind und schnell versagen. Darüber hinaus erhöhte ihre Elastizität den Kraftaufwand am Lenkrad, der zur Steuerung des Fahrzeugs erforderlich war, erheblich. Daher wurden sie durch Kardangelenke (Kreuze) eines UAZ-Autos ersetzt. Die Achswellen und Keilwellenkupplungen stammen vom FDD, ihre Enden sind abgeschnitten und die Kreuzgelenkgabeln sind daran angeschweißt. Durch die Konstruktion des Getriebes können Sie die Vorder- und Hinterachse getrennt einschalten. Die Erfahrung zeigt, dass ihr gleichzeitiger Betrieb eher selten erforderlich ist: in der Regel an besonders schwierigen Stellen – beim Verlassen des Wassers am Ufer, beim Überfahren hoher Unebenheiten usw. Gerade in solchen Modi ist jedoch aufgrund der unterschiedlichen Größen, des Luftdrucks und der ungleichmäßigen Drehung auf einer unebenen Oberfläche eine schnelle Anhäufung der Differenz zwischen Vorder- und Hinterrädern möglich, was zum Auftreten übermäßiger Spannungen führt die Übertragung aufgrund der „Kraftzirkulation“. Dies ist mit reißenden Ketten, kaputten Zahnrädern in Getrieben und sogar der Zerstörung ihrer Gehäuse verbunden (das ist uns alles passiert). Um diese Phänomene zu verhindern, wurde der Mechanismus zum Einlegen des Vorwärtsgangs des Hauptgetriebes der Hinterachse finalisiert. Die hinteren, nicht arbeitenden Teile der Nocken des Vorwärtsgangs und der Nockenkupplung, die ineinander greifen, wurden im Winkel von 45° mit Schmirgel entfernt. Bei einem Rückdrehmoment an den Rädern wird das Getriebe nun entweder automatisch in die Neutralstellung gebracht oder in den Freilauf geschaltet. Es ist bekannt, wie stark die Differenzialsperre die Durchgängigkeit des Fahrzeugs unter schwierigen Bedingungen erhöht. In unserem Fall ist dies besonders wichtig, wenn man das Wasser am Ufer verlässt und durch den Schnee fährt. Allerdings ist es nicht möglich, die Sperrung des Standarddifferentials des Hauptgetriebes des FDD ohne größere Änderungen sicherzustellen. Eine einfachere Möglichkeit besteht darin, das Differential in einen Freilauf umzuwandeln. Dazu wurden an jedem Satelliten sieben von zehn Zähnen mit Schmirgel abgeschliffen; der Hohlraum zwischen zwei der verbleibenden drei wird durch Elektroschweißen mit geschmolzenem Metall gefüllt; und die Satelliten sind am Finger federbelastet und verwandeln sich in Ratschenklinken, jeweils für ihr Seitengetriebe. Somit ist eine freie Drehung der Seitenräder schneller als die des Differentialgetriebes (Becher) (wenn beispielsweise das Außenrad in eine Kurve eintritt), eine synchrone Drehung der Räder und eine hohe Geländegängigkeit bei Geradeausfahrt gewährleistet beim Ausrutschen. Und am Ende ein zufriedenstellendes Fahrverhalten des Geländewagens. Der Nachteil dieser „Blockierungsmethode“ ist die Unmöglichkeit, die Vorderachse im Rückwärtsgang zu nutzen (wir haben den Rückwärtsgang vom vorderen Achsantrieb entfernt), aber es gibt noch weitere Vorteile. Ein wichtiger Bestandteil solcher Maschinen sind Räder und Reifen, denn sie sorgen für eine erhöhte Geländegängigkeit. Der Mangel an geeigneten industriell hergestellten Rädern zwingt Hobbydesigner dazu, eigene Wege zu finden. Bei unseren Felgen handelt es sich um Aluminiumdosen mit einem Durchmesser von 450 mm. Ich muss sagen, dass sie aus einem ziemlich dicken Blech (2 mm) bestehen. Heutzutage werden häufiger dünnere (1 mm) verkauft, die nur für den vorgesehenen Zweck geeignet sind. Die Scheiben werden untereinander und mit inneren Planscheiben aus 5 mm dickem Duraluminiumblech mit fünf M8-Schrauben befestigt; Sie werden durch vier längliche Muttern an den FDD-Naben befestigt.
Die Festigkeit solcher Scheiben reicht für den Betrieb eines Geländewagens unter normalen Bedingungen völlig aus. Beim unvorsichtigen Überfahren von Baumstümpfen, hohen Unebenheiten und umgestürzten Bäumen, beim Überwinden tiefer Gräben mit Beschleunigung usw. werden solche Scheiben jedoch manchmal, meist von außen, zerquetscht. Deshalb haben wir sie mit 100 mm dicken Schaumstoffeinlagen verstärkt. Die Laufbuchsen werden mit externen Planscheiben von 3 mm Dicke und Muttern, die auf Stehbolzen aufgeschraubt sind, die in die länglichen Radmuttern eingesetzt werden, fest an die Scheiben gepresst. Darüber hinaus erhöht der Schaum den Auftrieb und die Stabilität des Geländewagens auf dem Wasser. Reifen mit niedrigem Druck – Doppelkammerreifen mit einer Größe von 900 x 300 mm, die in Flugzeugrädern ihre Dienste geleistet haben. Die Außenkammer wird entlang des Innendurchmessers geschnitten und mit M8-Schrauben mit Kugelkopf an der Scheibe befestigt. Zur besseren Bodenhaftung und zur Begrenzung der Abmessungen ist an der Außenkammer ein perforiertes Förderband angeklebt. Die breite Spur und die kurze Basis des Geländefahrzeug-Chassis sowie der niedrige Druck in breiten, dicken Reifen (0,2 * 105 Pa) ermöglichen den Verzicht auf eine Federung, was die Konstruktion der Maschine erheblich vereinfacht und erleichtert. Die einzige Unannehmlichkeit, die mit der fehlenden Federung verbunden ist und die wir im Betrieb festgestellt haben, ist der Längsaufbau (Resonanz) eines beladenen Geländewagens bei einer Geschwindigkeit von ca. 20 km/h. Wir haben dies beseitigt, indem wir den Kofferraum mit Stoßdämpfern aus einem Roller ausgestattet haben. Mehrere Jahre lang wurde das Geländefahrzeug ohne Propeller betrieben und bewegte sich durch die Drehung der Räder durch das Wasser. Allerdings war die Geschwindigkeit dieser Bewegung sehr gering, insbesondere bei Gegenwind und Wellen. Auch die an der Seitenfläche der Räder montierten Messer halfen nicht. Derzeit verfügt das Geländefahrzeug über einen Propeller vom Außenbordmotor „Whirlwind-20“, der über eine Kette von der Motorlüfterwelle über ein modifiziertes Getriebe vom gleichen „Whirlwind“ angetrieben wird. Die Verfeinerung bestand in der Herstellung eines neuen Gehäuses und einer neuen Montagehalterung, der Verlängerung der Abtriebswelle und dem Einbau einer Buchse mit einem Sternchen auf dem Antriebswellengetriebe. Das neue Getriebegehäuse wird aus Stahlrohrabschnitten mit geeigneten Durchmessern geschweißt und so bearbeitet, dass sie zu den Standard-Getriebeteilen passen. Besondere Sorgfalt war beim Verschweißen der Rumpfteile untereinander und mit der Halterung erforderlich, um ein Verziehen zu verhindern. Die Abtriebswelle wird mit einem Stutzen, der nach den Maßen der Standardwelle angefertigt und mit zwei Stahlnieten mit dieser verbunden wird, um 250 mm verlängert. Die Dehnung erforderte den Einbau einer zusätzlichen Stütze – das Kugellager 204 wird mit einem Gewindedeckel mit Lippendichtung im Gehäuse fixiert. Das Drehmoment vom Motor auf die Antriebswelle des Getriebes wird über eine Buchse mit Vierkantloch übertragen, die entsprechend den Abmessungen der Standard-Getriebewelle gefertigt ist. Die Verbindung zwischen Kettenrad und Buchse ist geschweißt. Auf der Hülse ist mit einer Mutter ein Kugellager 204 befestigt. Die Spiele im Getriebe und der im Gehäuse fixierten Antriebswelle werden durch die gleiche Gewindekappe mit Lippendichtung ausgeführt (im Kettenrad sind Löcher zum Verschrauben vorhanden). In). Der Fahrer steuert das Getriebe von seinem Sitz aus unter Verwendung eines Hebels mit festen Positionen „vorwärts“, „Neutral“ und „zurück“ und einer Kabelverkabelung (in den Zeichnungen nicht dargestellt). Die Bewegungsgeschwindigkeit auf dem Wasser beträgt 5 km/h, was völlig ausreicht, um auch bei Frühjahrshochwasser Wasserhindernisse zu überwinden. Bei Landbewegungen lassen sich Propeller und Kettenantrieb einfach demontieren. Aufgrund des Einbaus des Propellergetriebes wurde die Verwendung eines Standardschalldämpfers für den FDD-Motorwagen schwierig. Ich musste einen Schalldämpfer aus Rohrabschnitten mit verschiedenen Durchmessern herstellen. Der Körper eines Rohres mit einem Durchmesser von 80 mm ist an den Enden verschweißt, die Einlass- und Auslassrohre haben im Inneren 12 Löcher mit einem Durchmesser von 8 mm. Es war keine Verringerung der Motorleistung festzustellen, der Geräuschpegel stieg im Vergleich zum Original leicht an. Autor: V.Multanovsky, G.Semenovykh
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