Доработка внедорожника, постройка джипа


Для начала несколько концептуальных мыслей.
Имейте ввиду, что любой джип это легковой автомобиль, и он очень критичен к любому дополнительному весу. При конструировании старайтесь избегать избыточного веса. И уж тем более, старайтесь избегать ненужных деталей. Избыточный вес отрицательно сказывается на проходимости машины, повышаются нагрузки на подвеску.
Однако, очень сложно правильно рассчитать оптимальную толщину детали при конструировании, поэтому если деталь ответственная лучше немного переборщить с весом, но сделать надежно. Вы не автопромышленная фирма и у Вас не хватит времени и сил в случае неудачи переделывать деталь несколько раз.
Вообще при строительстве внедорожника как нельзя лучше проявляется закон Мерфи, гласящий - "на самом деле все сложнее чем кажется" и его следствия: Если задача кажется простой - ее можно выполнить при максимальном приложении всех усилий. Если задача кажется сложной - выполнить ее невозможно.
Как известно, разработка автомобиля стоит огромных денег. Например обновление Opel Omega обошлось в 350 миллионов марок. Не знаю, какая часть этой суммы потрачена на собственно разработку и какая на модернизацию производства, но сама сумма позволяет оценить масштаб затрат на создание любого - более менее жизнеспособного механизма. Вряд ли имеет смысл заниматься глобальными реконструкциями вроде самодельных блокировок, лебедок и т.п. Потратите кучу времени и денег, но ничего надежного и путного не получится. При возникновении таких желаний рекомендую вспомнить сумму, затраченную на доработку Omega... и оценить свои возможности.
Строительство внедорожника затяжной процесс, который практически никогда не удается довести до конца. Как впрочем и любое другое строительство. Начинать стоит, пожалуй, с наиболее простых и важных доработок.

Подготовка внедорожника к преодолению глубоких бродов.

1. Шноркель (Воздухозаборник)Шноркель Воздухозаборник

Настоящий вездеход обязательно имеет выведенный на крышу воздухозаборник двигателя. Он необходим не только когда капот вашей машины погружается под воду. Иногда двигатель может нахлебаться воды и на меньшей глубине, достаточно поднять волну. А кроме того не известно какие ямы могут быть даже в самом невинном броде. В большинстве случаев попадание воды в цилиндры работающего двигателя - фатально. Вода, как известно, в отличие от воздуха несжимаема, соответственно гнуться шатуны, "поднимаются" головки моторов, ломаются коленвалы.
Фирма SafariSnorkel выпускает красивые и стильные шноркели, но они дороги (около $300).
Наши джиперы изготавливают шноркели сами.
- При изготовлении шноркеля следует учитывать что он должен быть прочный, ему "достается" от веток и сучьев при езде по лесу.
- Шноркель не должен быть тоньше выхлопной трубы по диаметру. Лучше чтобы площадь его сечения была не менее площади сечения патрубка на входе воздушного фильтра.
- Нет смысла увлекаться супер системами фильтрации водяных брызг. Часто такие системы уже есть в воздушном фильтре внедорожника. Да и двигатель без проблем способен "переварить" небольшое количество воды.
- Обязательно проверьте герметичность системы после установки шноркеля. Возможно наличие небольших технологических отверстий и клапанов для слива отфильтрованной воды. Их лучше заделать. Регулярно проверяйте герметичность. Возможен разрыв патрубков, потерявших эластичность от температуры и старости.
Неплохие шноркели получаются из фирменных пластиковых канализационных труб, шедеврами являются изготовленные из тонкостенной нержавейки. Существуют так же "спорные" варианты вывода воздухозаборника в салон.

Если открыть книгу по конструированию автомобилей повышенной проходимости. Например: "Колесные автомобили высокой проходимости" Издательство "Машиностроение" г. Москва 1967г. То, кроме очевидно необходимого шноркеля, мы увидим еще множество моментов, которые необходимо учесть.

2. Приспособить двигатель для работы под водой.

Бензиновый двигатель нуждается в герметизации системы зажигания. Обычно устанавливают высококачественные "фирменные" высоковольтные провода. Трамблер и катушку зажигания герметизируют при помощи силиконового герметика . Если у Вас, инжекторный двигатель, необходимо позаботиться о компьютере. Довольно частым является выход его из строя при попадании в воду.
Дизельный двигатель менее критичен к действию воды. Однако, полезно установить специальный выключатель для подключения топливного клапана к аккумулятору напрямую, на случай отказа реле зажигания при попадании его в воду.
Для всех двигателей необходимо уделить внимание следующему:
Загерметизировать заливные горловины систем смазки и охлаждения двигателя.
Позаботиться о том чтобы вода не попала в картер двигателя через отверстие щупа.
Проверить герметична ли вентиляция картера двигателя. Обычно, вентиляция картера двигателя подключается к системе воздухозабора, но если это не так, необходимо позаботиться о том чтобы вода не попала в картер двигателя через вентиляцию.
Полезно позаботится об устройстве отключения вентилятора двигателя при погружении в воду.
На большинстве "правильных" джипов установлена вискомуфта привода вентилятора, которая и является этим устройством. Электромотор менее желателен, но тоже, скорее всего, будет отключаться при погружении двигателя в холодную воду. В общем-то отключение вентилятора не является очень важной проблемой.
Вывод на крышу выхлопной трубы почти не имеет смысла. Разве что, приятнее находится рядом с работающей машиной, когда дым сразу "уходит в небо". То что вода в выхлопной трубе мешает работе двигателя - распространенное заблуждение. Давление воды на глубине один метр равно 0,1 атмосферы. Давление в двигателе, только на такте сжатия, до 30 атмосфер. Разумеется двигатель не почувствует никакого сопротивления. Проблема может возникнуть только при глушении двигателя, находящегося под водой. Тогда вода по выхлопной системе может попасть в цилиндры. Для борьбы с этим, кроме вывода на крышу выхлопных труб, существуют различные клапаны, закрывающие систему при неработающем двигателе. Однако не рекомендую надеяться ни на первое ни на второе. Дело в том что глушитель постоянно подвергается различным испытаниям,(удары, нагрев, коррозия) поэтому не стоит надеяться на его герметичность. Если уж Вам доведется надолго заглушить двигатель под водой, лучше вытащить машину на буксире, и проверить не попала ли вода в цилиндры. Для этого прокрутите двигатель вручную при помощи гаечного ключа или "кривого стартера". Полезно так же проверить не попала ли вода в масло.

3. Герметизация топливной и других систем.

Обязательно проверьте насколько плотно закрывается крышка вашего топливного бака. Кроме того, необходимо вывести повыше или заглушить вентиляцию бака. Попадание воды в дизельное топливо очень опасно так как это приводит к заклиниванию плунжерной пары топливного насоса высокого давления. На всякий случай, рекомендую убедиться в исправности датчика наличия воды, в топливном фильтре. Попадание воды в бензин менее фатально, но тоже неприятно, особенно при наступлении зимы.
Проверьте герметичность горловин тормозной системы, сцепления, гидроусилителя, омывателя и тп.

4. Герметизация вентиляции агрегатов.

Коробка переключения передач, раздатка, мосты и прочие агрегаты имеют систему вентиляции. Обычно это отверстие в верхней части, снабженное примитивным клапаном. Во время работы агрегат нагревается, масло и воздух расширяются и часть воздуха выходит через систему вентиляции (при "забитых" клапанах воздух выдавливается через сальники вместе с маслом ). При погружении агрегата в холодную воду происходит резкое охлаждение, давление внутри падает и это способствует интенсивному засасыванию воды. Может быть, пока машина новая, клапаны и обеспечивает необходимую защиту, но как показывает практика, для истинного джипера они не подходят. Идеальным решением может являться поддержание внутри агрегатов избыточного давления, путем подачи воздуха по специальным патрубкам. При этом на агрегатах желательно иметь клапаны для его выхода. Более простым решением является вывод сапунов на крышу или в подкапотное пространство. Некоторые машины оборудованы так изначально (Nissan Patrol). Тоже самое, сделал автор на своей TOYOTA. В качестве патрубков использовались магистральные тормозные шланги от Жигулей. Существует так же хитроумный способ, подсмотренный у одного из Питерских коллег. Сапуны выводятся в резервуары (волейбольные камеры), спрятанные в раме. Выходящий из агрегатов воздух попросту "надувает" резервуары, при охлаждении он возвращается на место.

5. Герметизация электрооборудования.

Необходимо, в меру сил позаботиться о подготовке электрооборудования для работы в воде. Загерметизировать фары или хотя бы сделать в отражателях отверстия для слива воды. При попадании воды на включенную галогеновую лампочку, последняя обычно лопается. Отражатель может помутнеть или облезть.
Самыми распространенными проблемами с электрооборудованием являются окисление разъемов и выход из строя генератора. Для снижения влияния воды на электрооборудование полезно перед погружением в воду обесточивать "все что не нужно". Для этого можно установить дистанционный выключатель аккумулятора и реле, разрывающее цепь возбуждения генератора. Лебедку и оборудование, необходимое для работы двигателя нужно запитать напрямую от аккумулятора. Однако, такой способ не очень хорош для автомобилей с инжекторным двигателем. Топливный насос потребляет много энергии, и аккумулятор может "кончится" в момент преодоления брода.

Авторы книги рекомендуют, так же установить герметичные тормоза и сделать люки в крыше для эвакуации на случай затопления. Герметичные тормоза вряд ли доступны при тюнинге автомобиля, но следует иметь ввиду что намоченные тормоза малоэффективны. Что касается эвакуации в случае затопления, то люки безусловно полезны, особенно при проваливании под лед, когда открывание дверей может быть затруднено или невозможно. Важно помнить о сложности эвакуации для пассажиров задних сидений двухдверного автомобиля.

Бампер и кенгурятник.

Хорошо подготовленный джип обязательно имеет мощный бампер. Выпускаются очень стильные и мощные бамперы ARB, WARN и т.д. стоят они естественно очень дорого.
Самый простой и надежный бампер - толстая труба. Обычно штатный бампер изготавливается из швеллера. Но труба гораздо лучше работает на кручение, что немалважно. При конструировании бампера имейте ввиду что его прочность ограничивается прочностью рамы вашего автомобиля. В противном случае, при сильном ударе вы сохраните бампер, но потеряете раму. Полезно предусмотреть упоры для лапы хай-джека, крючки для намотки троса лебедки и крепление для растяжек, крепление для противотуманных фар. Не забудьте так же по буксирный крюк и номерной знак. Можно выполнить за одно с бампером защиту рулевых тяг и радиатора. Хорошо сконструированный бампер защищает кузов но не мешает наездам на высокие препятствия и не увеличивает передний свес автомобиля.
Что касается кенгурятников, то большинство из них являются ненужными украшениями. Посмотрите как закреплен ваш кенгурятник. Если детали крепления тонкие а расстояние между капотом и кенгурятником невелико - при столкновении кенгурятник отпечатается на вашей машине.

Растяжки

Два троса, веревки и т.п., натянутые от бампера к крыше, являются очень полезным джиперским атрибутом. Во время езды по заросшим дорогам они здорово спасают лобовое стекло.
Правильно установленные растяжки не мешают открывать капот. Необходимо учесть что конструкция изгибается под давлением веток поэтому между стеклом и растяжками должно быть расстояние не менее 10 см. Не следует применять трос тоньше 6 мм так как давление веток бывает довольно значительно, но главное, тонкий трос небезопасен при езде. Даже на небольшой скорости он способен порезать руки. Хорошо когда на растяжке имеется приспособление для выборки слабины троса. Неплохие растяжки получаются из мини лебедок, применяемых для крепления грузов.

Люстра, багажник.

Багажник на крыше, хотя и является очень заманчивым в плане комфорта и перевозки крупногабаритных грузов, не очень полезен. Он повышает центр тяжести автомобиля, увеличивая тем самым опасность опрокидывания. Если вы движетесь по тяжелому бездорожью лучше не крепить на крышу ни чего лишнего.
Что касается дополнительных фар на крыше, то наиболее полезны фары, направленные по бокам и фары искатели. Они позволяют видеть боковые ответвления дороги. Мощные прожекторы, направленные вперед больше пригодны для психологических атак, так как джиперы редко передвигаются с большой скоростью. Обязательно должна быть защита фар от веток, иначе вы быстро потеряете их при езде по лесу.
Багажник или люстра, закрепленные за отливы крыши не надежны. Нагрузки, возникающие в условиях бездорожья требуют очень прочного крепления. Хорошо если багажник крепится к каркасу безопасности. Можно крепить багажник к кузову болтами, подкладывая прокладки с внутренней стороны. В худшем случае, следует максимально увеличить число креплений за отливы.

Компрессор

Так как, низкое давление в шинах значительно повышает проходимость по болоту, песку снегу и пр. джиперы часто спускают колеса до 0,8-0,4 атмосфер. Размер колес на хорошем внедорожнике не позволяет даже думать о том чтобы накачивать их ручным насосом, поэтому необходимо иметь эффективное средство для накачки колес. Большинство электрических насосов малоэффективны. Удовлетворительными можно считать насосы, применяемые для накачки амортизаторов некоторых автомобилей и насос Российского производства "Мустанг".
Очень эффективным является применение для накачки колес компрессора кондиционера. Автор установил такой на своем автомобиле. Компрессор обладает производительностью около 100 литров в минуту, на холостых оборотах двигателя. Максимально допустимое давление около 15 атмосфер. При оборотах двигателя 3000/мин. такой компрессор позволяет "одевать" разбортировавшиеся колеса. Накачки колеса 35"X12,5" (объем~150л) до двух атмосфер занимает не больше минуты. Компрессор требует периодической смазки, что производиться путем заливки масла в воздухозаборник компрессора.
Самым заманчивым является установка компрессора от танка. В некоторых танках, (не знаю в каких именно) для резервного запуска двигателя применяется сжатый воздух. Танк оснащен мощным компрессором и баллоном - ресивером. Судя по баллону и общепринятым стандартам, танковый компрессор развивает давление около 150-200 атмосфер. При объеме ресивера в 10 литров Вы получите запас сжатого воздуха в объеме 1 500 - 2 000 литров. Это позволит не только накачивать колеса с бешенной скоростью, но так же использовать пневмоинструмент, установить корабельный гудок :) и т.п. Но самое главное, при установке необходимых фильтров такой компрессор сможет накачивать акваланги!

Дополнительный генератор

Иногда, чтобы обеспечить питанием мощную люстру и продлить время работы электрической лебедки, на машину устанавливают дополнительный генератор.

Подвязки
Подвязки

Ход моста вниз ограничивается амортизаторами. При совершении прыжков с отрывом колес от земли, возникают ударные нагрузки на амортизаторы, когда мост приходит в нижнюю точку. Даже страшно представить, что может случится если амортизатор не выдержит. Чтобы этого избежать, прибегают к помощи подвязок.
Между мостом и рамой крепятся прочные стропы. Длина строп должна быть такой, чтобы при прыжке мост повисал не на амортизаторах а на стропах, но в то же время подвязки не должны сильно уменьшать ход моста вниз. Нежелательно использовать для строп стальной трос, стропы должны быть эластичными, чтобы плавно гасить удар.


Стабилизаторы поперечной устойчивости.

Стабилизаторы поперечной устойчивости Стабилизаторы поперечной устойчивости служат для того чтобы автомобиль меньше кренился в повороте. Однако, они уменьшают ход подвески при диагональном вывешивании и являются "вредными" на бездорожье. На некоторых джипах стабилизаторы отсутствуют, на некоторых установлены только на переднем мосту.
Для повышения хода подвески полезно снять стабилизаторы, только нужно быть аккуратнее в поворотах, особенно первое время.
Конечно, лучше всего установить устройство для отключения стабилизаторов. Эскиз одного из таких несложных устройств изображен на рисунке. Это две втулки, входящие одна в другую и скрепляемые болтом. Перед выездом на бездорожье следует вынуть болт. Перед дальней дорогой по асфальту - вставить. Устройство может устанавливаться в середине стабилизатора или вместо одной из его тяг.
Эскиз является схематичным и отображает лишь принцип действия устройства.

Расширение колеи

К расширению колеи прибегают если хотят повысить поперечную устойчивость автомобиля. Иногда приходится расширять колею, после установки нештатных колес, чтобы автомобиль мог поворачивать. Однако нежелательно расширять колею только передних колес. Колеи передних и задних колес, должны быть одинаковы, иначе задним колесам придется пробивать новую дорогу и проходимость автомобиля снизится.

Колесные проставки
Колесные проставки.
Обратите внимание на конструкцию -
проставки имеют собственные шпильки.

Расширяют колею при помощи проставок или дисков с меньшим (нулевым) выносом. Более широких дисков. Возможны так же различные комбинации. К материалу и точности изготовления проставок применяются высокие требования. Конструкция проставки понятна по фотографии.
Однако, при расширении колеи возрастает нагрузка на ступичные подшипники. Для оценки запаса прочности ступичных поднипников необходимо обратить внимание на конструкцию мостов вашего автомобиля. По принципу устройства ступиц, мосты разделяются на два основных типа: разгруженные (full floating) и полуразгруженные (semi-floating). У полностью разгруженного моста ступичные подшипники расположены с внутренней и с наружной стороны диска. У полуразгруженного моста подшипник расположен только с внутренней стороны диска. К тому же, при полуразгруженных мостах, полуоси работают не только на скручивание но и на излом. Вы можете определить какой у вас мост посмотрев на ступицы. Если имеется цилиндр, значительно выступающий за плоскость крепления диска (не путайте с декоративными накладками), значит мост разгруженный. Если за плоскость крепления диска практически ничего не выступает, мост полуразгруженный. Как правило передние мосты разгруженные, задние полуразгруженные. Разгруженные мосты прочнее и менее критичны к расширению колеи. При полуразгруженных мостах колею расширять не рекомендуется.

Переворачивание передней рессоры. (Shackle Reversal)

При доработках рессорных подвесок обычно проводят усовершенствование, увеличивающее мягкость преодоления препятствий. Дело в том что на большинстве автомобилей серьги передних рессор установлены спереди, серьги задних установлены сзади. При наезде на препятствие колесо уходит вверх, рессора выпрямляется. При выпрямлении рессоры ось колеса немного смещается в сторону серьги. Для задних рессор назад (от препятствия), для передних рессор вперед (навстречу препятствию) что способствует созданию удара. Вы можете заметить что задние колеса проходят препятствие гораздо мягче передних. Причина - расположение серег. Для этого джиперы и переворачивают переднюю рессору серьгой назад. Этот процесс обычно совмещают с лифтовкой. Он довольно сложен, так как важно чтобы ось колес не сдвинулась относительно рамы. Иногда, чтобы сохранить положение оси, приходится наращивать раму спереди, так как длинна рессоры со стороны крепления к раме может быть большее чем со стороны серьги.
При Shackle Reversal ухудшаются тормозные свойства автомобиля. При стандартном положении серег, при торможении рессора стремится изогнуться, и образуются силы, прижимающие колесо к земле. При положении серег сзади, рессора при торможении стремится выпрямиться, и образуются силы, отрывающие колесо от земли. Тем не менее, такое положение серег встречается на многих военных автомобилях: Chevrolet K-5, некоторых Toyota Land Cruiser.

Защиты и лыжи.

Защиты и лыжи Не стоит уповать на то, что защита способна предохранить от всего. Джип весит около двух тонн и остановить такую кувалду, летящую со скоростью 40 км в час не в силах ни что.
Должны быть защищены агрегаты, находящиеся под днищем машины. Как правило, больше всего "достается" раздаточной коробке и топливным бакам. Обязательно наличие защиты от веток моторного отсека двигателя. Прочной ветке ни чего не стоит проткнуть резиновый патрубок системы охлаждения или смазки, а так же порвать ремень привода водяного насоса.
В качестве примера защит агрегатов, находящихся под днищем рассмотрим кемелтрофический лендровер. Защита бака, моторного отсека и раздаточной коробки изготовлена из алюминиевых листов толщиной около 10 мм. Листы крепятся к мощным стальным каркасам. Каркасы крепятся к раме. Такая защита не только защищает от веток и камней, но и повышает проходимость по снегу и т.п. За счет эффекта санок. Разработка такой защиты является довольно сложным делом. Стальной каркас должен с запасом выдерживать вес автомобиля. Картеры мостов защищают лыжамиНеобходимо учесть перемещения всех деталей во время езды. Подвижные детали: мосты, карданные валы, картер двигателя и т.п. ни при каких обстоятельствах не должны касаться защиты. Очень важно придать защитам такой профиль, чтобы они не набирали внутрь песок, снег и пр. при движении как передним, так и задним ходом. В случае если зашиты будут работать как плуги, проходимость машины существенно снизится. Необходимо предусмотреть выходы для грязи и песка, попавших наверх защиты. Желательно чтобы гайки и шляпки болтов крепления не выступали за плоскость листа защиты. Распространенная ошибка при изготовлении защит - слабые болты крепления.
Картеры мостов защищают "лыжами" из рессорной стали. Важно прочно приварить "лыжу" иначе она отвалится при ударе. Необходимо оставить доступ к горловине для слива масла.
Защиту рулевых тяг выполняют заодно с бампером или защитой моторного отсека. Обычно это труба, идущая параллельно рулевым тягам. Защита рулевых тяг не должна ухудшать передний свес автомобиля. Следует иметь ввиду, что при движении по бездорожью мост перемещается относительно рамы и существуют моменты когда тяги не закрыты защитой.