Статья из журнала "Моделист-конструктор" № 1 за 1989 г. Долго
думал, в каком разделе ее опубликовать, но все же размещаю в
"Чертежах" - на основе этой статьи можно собрать спортивную багги... Ее
сестры и сейчас неплохо катаются по трекам.
Впервые багги
появились в 50-е годы нашего столетия в США. Сначала это были обычные
легковые автомобили, изношенные, уже не пригодные к нормальной
эксплуатации. Они отличались экстравагантным внешним видом - без дверей,
крыльев, а то и вовсе без кузова. На них владельцы лихо носились по
песчаным дюнам, порой устраивая между собой гонки. Новинка многим
пришлась по вкусу, и стихийные соревнования стали иногда вырастать в
грандиозные автокросс-шоу. Популярность багги росла и вскоре перешагнула
границы Штатов - машины этого типа распространились по всему миру.
В
начале 70-х годов первые багги появились и в СССР. В них тоже можно
было узнать обычные легковые автомобили - ГАЗ-69, "Запорожец",
"Москвич", "Жигули",- разве что с упрощенными кузовами.
В
1972 году группа студентов Тольяттинского политехнического института
(ТПИ) в инициативном порядке приступила к разработке проекта
собственного кроссового автомобиля. Так началась история СКБ "Багги".
Первенец, получивший обозначение Б-2901, представлял собой двухместный
спортивно-туристический автомобиль, созданный на базе "Жигулей" и
имевший ту же схему: двигатель - впереди, ведущие колеса - задние (для
увеличения загрузки последних двигатель, водитель и пассажир были
смещены назад); устанавливался и небольшой багажник. Эта машина увидела
свет в 1975 году и была первой в Тольятти. На ней применили
пространственную раму, из труб, к которой приваривались дуги
безопасности и крепились стеклопластиковые и алюминиевые панели кузова.
Позже это стало характерной особенностью всех багги. Ход подвесок
увеличили до 120 мм. Благодаря тщательной проработке вес Б-2901 составил
750 кг - значительно меньший по сравнению с другими аналогичными
машинами.
Дебют
багги ТПИ на кроссе "Серебряная ладья" оказался удачным. Вот что писала
об этом газета "Волжский комсомолец": "Стартовали студенты вместе с
участниками автокросса - профессиональными гонщиками. Смотрелся
диковинный автомобиль рядом со сверкающими "Жигулями" и "Волгами"
довольно невыигрышно. Но, когда дали старт, зрительские симпатии сразу
переметнулись к студенческой машине. На трудной трассе она показала все
свои достоинства - устойчивость, высокую проходимость, маневренность,
скорость".
И
все-таки это был автомобиль больше для туризма, у него даже появились
последователи, в том числе и "Аргамак", построенный в клубе при
АвтоВАЗтехобслуживании города Тольятти. Тем временем стали появляться
багги на ВАЗе, в лаборатории спортивных и гоночных автомобилей (ЛСГА) и в
других организациях. И уже было ясно, что в ближайшем будущем
понадобятся другие, более динамичные, маневренные машины, способные
удерживать лидерство в острой спортивной борьбе. Начались упорные поиски
оптимальных конструкций. Такие же проблемы решали и гонщики из других
городов страны. К примеру, багги, построенные на базе "Запорожцев",
из-за солидной загрузки задней оси и малой мощности двигателя (не больше
50 л. с.) плохо управлялись, да и динамические качества оставляли
желать лучшего. Выход был найден - весь силовой агрегат ЗАЗ стали
разворачивать на 180°, коробкой передач назад, как на автомобилях
гоночных формул. Такая схема компоновки оказалась удачной, прижилась и
стала классической для багги малых и средних удельных мощностей. После
анализа компоновочных схем и проработки некоторых вариантов стало ясно,
что для кроссовой трассы приемлемы четыре варианта:
Разработчик, | ТПИ | ТПИ | ТПИ | ТПИ | УГК | УГК | УГК | ТПИ | модель Параметры | Б-29042 | Б-2905 | Б-2907 (Проект) | Б-29052 | КамАЗ | ВАЗ | ЗАЗ | Б-2908 | Мощность, л. с. | 80 | 90 | 80 | 90 | 120 | 130 | 120 | 80 | Снаряженная масса, кг | 600 | 570 | 500 | 530 | 505 | 570 | 500 | 460 | Полная масса, кг | 680 | 650 | 580 | 610 | 585 | 650 | 580 | 540 | Удельная мощность, л. с./т | 117,6 | 138,5 | 140 | 147,5 | 205,1 | 200,0 | 206,9 | 148,1 | Время разгона до 100 км/ч, с | 12 | 10,1 | 10,4 | 9,2 | - | - | - | 7,8 | Максимальная скорость, км/ч | 145 | 160 | 142 | 155 | - | - | - | 160 | Ход подвески, мм: передней | 220 | 220 | 250 | 300 | 240 | 250 | 240 | 250 | задней | 220 | 220 | 250 | 300 | 240 | 250 | 240 | 250 | Объем двигателя, см3 | 1600 | 1600 | 1600 | 1600 | 1600 | 1600 | 1600 | 1300 | Вес, приходящийся на заднюю ось, % | 55 | 57 | 60 | 59 | 62 | 64 | 62 | 71 | Габариты, мм: длина | 2920 | 2925 | 2920 | 2900 | - | 2950 | 3260 | 3180 | ширина | 1475 | 1668 | 1595 | 1645 | - | 1725 | 1650 | 1730 | высота | 1315 | 1300 | 1340 | 1410 | - | 1300 | 1200 | 1120 | База, мм | 2300 | 2300 | 2300 | 2300 | 2400 | 2350 | 2220 | 2400 | Колея, мм: передних колес | 1305 | 1390 | 1390 | 1420 | 1500 | 1350 | 1500 | 1400 | задних колес | 1305 | 1426 | 1420 | 1500 | 1370 | 1500 | 1500 | 1500 | Клиренс, мм | 240 | 240 | 240 | 240 | 240 | 240 | 180 | 200 | Год изготовления | 1979 | 1980 | 1980 | 1983 | 1984 | 1984 | 1986 | 1987 | |
1.
Дальнейшее развитие "вазовской" схемы. Водитель сместился назад, а
двигатель - вправо и назад. Единственная схема, где оставлена зависимая
подвеска задних колес.
2.
Вариант, в котором двигатель с коробкой передач развернуты на 180° и
установлены над или перед редуктором зад- него моста; крутящий момент от
коробки передач через промежуточный редуктор и карданный вал передается
на редуктор заднего моста.
3. Схема компоновки гоночных моделей: двигатель располагается продольно за спиной водителя, коробкой передач назад.
4. Схема с расположением двигателя поперек рамы за спиной водителя.
Наиболее
перспективные схемы - третья и четвертая - оказались в то время
нереальными: не было коробок передач, способных выдержать значительные
нагрузки - крутящий момент до 250 кгс * м. Делать багги такой схемы -
значило разрабатывать и изготовлять коробки передач своей конструкции,
поэтому упор был сделан на первые две схемы. Некоторые выпускники ТПИ,
став инженерами, не оставили работу над багги. Так, Владимир Губа -
первый староста СКБ,- начав проектирование машин второй схемы еще
студентом, продолжил ее и после окончания института и положил начало
целой серии багги, которые составляли сильную конкуренцию своим
спортивным собратьям до начала 80-х годов. Именно на таком автомобиле
Леонид Рева (ВАЗ) дважды становился чемпионом СССР; В. Губа - чемпионом
страны 1980 года, а в 1983-м он первым из советских баггистов сделал
пробный выезд на этап Кубка Дружбы социалистических стран в Болгарию. Но
основной недостаток - большой вес и сложность трансмиссии - так и не
удалось устранить без потери надежности и усложнения технологии
изготовления, что и послужило причиной схода этой схемы со спортивной
арены. Однако за ней осталось большое преимущество - возможность без
особых затрат применить на базовом шасси полный привод. Кстати,
полноприводная модификация прототипа ВАЗ-2108 для ралли - ВАЗ-2908 -
выполнена по той же схеме.
В
другом направлении работали члены СКБ ТПИ Г. Иванчук и В. Артамонов.
Взяв за основу "вазовскую" компоновку, они независимо друг от друга
создали чисто спортивные варианты этой схемы. После окончания института
Г. Иванчук продол жил работу над багги в ЛСГА. Аналогичные машины были
построены в ТПИ (Б-29042) и на станции АвтоВАЗтехобслуживания Тольятти.
Первые багги этой компоновки полностью базировались на узлах ВАЗ, что
гарантировало высокую технологичность и низкую себестоимость их
изготовления. Они хорошо зарекомендовали себя на чемпионатах страны и
позволили тольяттинским спортсменам за период с 1977-го по 1981 год 8
раз занять призовые места.
Со
временем, правда, выявились недостатки этих машин: большой вес отнюдь
не способствовал улучшению маневренности и динамики, заметно менялись
колея и углы развала колес при ходах подвески, никак не удавалось,
используя стандартные вазовские пружины и амортизаторы, подобрать
оптимальную жесткость подвесок и коэффициенты сопротивления
амортизаторов.
Изменения
сначала коснулись переднего моста и рулевого управления. Двухрычажная
длинноходовая подвеска с уменьшенным изменением развала и колеи
совместно с модифицированной задней подвеской уменьшили клевки
автомобиля при торможении и приседания при разгоне, была улучшена
плавность хода, применено реечное рулевое управление. Но испытания
показали, что ходовые качества улучшились незначительно. Становилось
ясно, что нужны более кардинальные изменения в конструкции машины.
В
конце 1979 года группа СКБ ТПИ под руководством В. Артамонова
разработала проект Б-2905, где при сохранении общей схемы удалось
устранить многие недостатки. Так, была установлена независимая задняя
подвеска, имевшая улучшенные характеристики по плавности хода и
кинематике и существенно меньшие неподрессоренные массы. Двигатель с
коробкой передач сместили назад и соединили через муфту непосредственно с
редуктором заднего моста. Водитель вслед за двигателем сместился назад,
загрузка задней оси увеличилась до 57,3%. Кинематика передней и задней
подвесок впервые была рассчитана на ЭВМ, также впервые производился
тяго-динамический расчет, а каждая деталь проверялась на прочность. Но
и эта компоновка не оправдала возлагавшихся на нее надежд. Для
реализации растущих мощностей требовалось увеличивать сцепной вес на
ведущих колесах. Для подобных багги 60% развесовки назад оказались
пределом. Кроме того, массу никак не удавалось снизить до 500 кг
(минимальное значение, предписываемое Техническими требованиями для
багги данного класса). Самая легкая из машин этой компоновки - Б-29052 -
весила 530 кг. Из-за асимметричного расположения водителя и двигателя
рама оставалась сложной в изготовлении, тяжелой; необходимая жесткость
достигалась только с увеличением веса. Результаты гонок убедительно
показывали - нужны новые решения.
В
1984 году в ТПИ после долгих проработок вариантов было решено вернуться
к схемам с расположением двигателя за спиной водителя, вдоль или
поперек. К таким же выводам пришли и другие тольяттинские баггисты. В
СКБ "Багги" за основу был взят проект Б-2907 еще 1980 года, отличавшийся
особой тщательностью расчетов. Началось и проектирование коробок
передач сразу нескольких типов. Настоящей сенсацией стало появление в
1984 году автокроссового автомобиля И. Соломенцева (Волжский автозавод) с
поперечным расположением двигателя ВАЗ-2106 и коробкой передач
ВАЗ-2108, который сразу же завоевал ряд призовых мест в крупнейших
гонках года. Его особенность - непривычная развесовка: при этой
компоновке на задние колеса приходилось 64% нагрузки. Следствием
поперечного расположения двигателя стал малый вес, а значит и отличная
динамика и достаточно хорошая управляемость. Неудивительно, что спустя
три года из 20 багги, имевшихся в нашем городе, две трети были именно
"поперечниками". Новые машины с загрузкой задней оси 64-75% (на разных
вариантах) потребовали и новой техники вождения: многим гонщикам в
срочном порядке пришлось осваивать технику "поворота" задними колесами -
манипулируя педалями, заставлять машину скользить в нужном направлении,
набирая скорость или гася ее: это позволяло экономить время и стало
основным приемом управления багги на трассе. Но при этом необходимо,
чтобы и сама машина "цеплялась" за дорогу, помогая водителю точно вести
автомобиль по намеченной траектории. В ТПИ начались поиски таких
решений. В 1985 году появился рабочий проект ДИП-Б-2908, в котором были
определены в основных чертах меры по улучшению управляемости и
устойчивости автомобиля. В течение двух последующих лет они уточнялись и
проверялись, и в 1987 году появились три автомобиля Б-2908 - два в ТПИ и
один в спортивно-техническом клубе "Вираж" (г. Куйбышев), построенный
совместно с ТПИ.
Результаты
первых стартов подтвердили, что работы ведутся в верном направлении.
Сама компоновка оказалась удачной, гибкой. Теоретические расчеты
показали, что для большей мощности двигателя (до 120-130 л. с.)
необходима развесовка 75-80% на заднюю ось и увеличенный момент инерции.
На "поперечной" компоновке это достигается переносом назад, за
двигатель, радиатора и аккумулятора. Именно так построен новый
автомобиль И. Соломенцева, на котором он стал сильнейшим гонщиком 1987
года в 4-й зачетной группе.
А теперь более подробно о кроссовом автомобиле-багги Б-2908.
Машина
выполнена по схеме с поперечным расположением силовой установки за
спиной водителя, перед задней осью. Впервые на ней установлены двигатель
и коробка передач ВАЗ-2108. Все агрегаты расположены в районе центра
тяжести, что уменьшило момент инерции автомобиля относительно
вертикальной оси. Это способствует улучшению маневренности. И в то же
время недостаточная поворачиваемость, заложенная в кинематике подвесок,
благоприятно влияет на повышение курсовой устойчивости (не стоит
забывать, что на этой машине 71% веса автомобиля приходится на заднюю
ось! Такую развесовку можно считать оптимальной для интервала мощностей
70-90 л. с.- она является своего рода компромиссом между динамикой и
маневренностью).
Рама
автомобиля сварена из труб диам. 42X2,5, диам. 35X2, диам. 30X2, диам.
25X2, диам. 20X2 мм. В ходе ее разработки было рассмотрено несколько
вариантов. Все они рассчитывались методом конечных элементов с
использованием ЭВМ и стандартных программ. Конечной целью было создание
такой конструкции, в которой при различных режимах нагружения (на
кручение, продольный изгиб, боковой удар при движении с заносом)
напряжения во всех элементах были бы примерно одинаковы. Несущий рамный
каркас дополняют боковая обшивка, выполненная из гнутых стальных листов
толщиной 0,8 мм и днище толщиной 1 мм. Листы приварены к трубам точечной
сваркой с шагом 30-40 мм: за счет этого рама при той же жесткости, что и
у других багги, весит меньше на 10-13 кг.
Передняя
подвеска двухрычажная, поперечной схемы. Кинематика подобрана так, что
при ходах подвески колея изменяется в пределах + 3 мм, и при любых углах
поворота управляемых колес площадь контакта шин с дорогой остается
наибольшей - в результате достигаются максимальные значения передаваемых
боковых сил. За счет увеличения угла продольного наклона шкворня до 7°
увеличено плечо выноса, что дает значительный следящий эффект, который
существенно облегчает управление автомобилем. Для уменьшения
сопротивления качению конические подшипники в передней ступице заменены
двухрядным шариковым. Левые и правые рычаги сделаны симметричными и
взаимозаменяемыми, поэтому в случае повреждения одного из них запасной
можно поставить на любую сторону.
Рулевое
управление - реечного типа: для уменьшения ударных нагрузок,
передаваемых от колес на рулевое колесо, зубчатое зацепление сделано
косозубым. Кинематическая схема - с обратной рулевой трапецией, то есть
при повороте наружное колесо поворачивается на больший угол, чем
внутреннее. При этом передаваемые колесом на дорогу боковые силы
увеличиваются.
Задняя
подвеска - на диагонально качающихся рычагах. Последние сварены из
круглых и прямоугольных труб; при этом удалось добиться примерно
одинаковой нагруженности в любом сечении рычага. С точки зрения
кинематики центр поперечного крена поднят на 80-100 мм по сравнению с
предыдущими моделями: это позволило уменьшить угол крена кузова
автомобиля. Площади пятен контактов шин почти на всех режимах движения
близки к максимальным, поэтому и передаваемые боковые силы тоже
приближаются к максимуму. Задние ступицы выполнены неразборными, без
шлицев. Фланец запрессован на ось, сваренную с колоколом привода колес;
соединение усилено сварным швом. Такая конструкция, впервые примененная
на багги команды АвтоВАЗтехобслуживания, устранила слабое звено в задней
подвеске (на прежних моделях срезание шейки ступицы было частым
явлением), значительно упростила изготовление, позволила отказаться от
нарезания шлицев, значительно уменьшила вес ступицы и повысила
надежность работы узла в целом.
Недостаток,
свойственный первым машинам с "поперечником",- маленький ход отбоя на
левом заднем колесе из-за короткой полуоси привода колес - устранен
наклоном силовой установки влево на 4°. На передней и задней подвесках в
качестве упругого и гасящего элементов применены гидропневматические
элементы авиационного типа, на передней подвеске - со встроенными
гидравлическими амортизаторами, на задней - с дополнительным
доработанным амортизатором КамАЗ. Тормоза - дисковые, причем диски
облегчены более чем в два раза по сравнению с вазовскими, а суппорты
собственной конструкции: при той же эффективности они намного легче
серийных. Для удобства доступа к двигателю задняя часть автомобиля
откидывается.
При
проработке внешней формы большое внимание уделялось аэродинамике. Так,
капоту придана клиновидная форма, при движении создающая силы,
прижимающие автомобиль к земле. Крылья установлены на рычаги подвесок -
так они создают меньшее аэродинамическое сопротивление, которое при
100-130 км/ч (а именно такие скорости развивают сейчас багги на прямых
участках трассы) оказывается очень существенным. И еще одна особенность:
на больших скоростях носовой грязезащитный щиток также создает силу,
дополнительно нагружающую передние колеса.
Г. КУЛУМБЕТОВ,
руководитель СКБ "Багги",
г. Тольятти,
Куйбышевская обл
|