험지 주행 능력 확보를 위한 경쟁: NAMI는 눈길 및 늪지대 주행 차량을 추적했습니다.
NAMI-0157
NAMI는 모든 것을 할 수 있습니다
NAMI, 즉 과학 자동차 엔진 연구소는 독특한 기관입니다. 이곳의 설계자와 엔지니어들은 소련과 러시아의 모든 자동차 개발에 직간접적으로 기여했습니다. NAMI는 포베다, 우랄-375, 자포로제츠, 오카 등 수많은 차량을 다양한 시기에 개발했습니다. 연구소의 연구원들은 가스 터빈 엔진의 개량, 능동 및 수동 안전 장치 개발, 차량 성능 향상, 그리고 물론 오프로드 주행 능력 향상에 주력했습니다.
소련과 이후 러시아에서는 험로 주행이 항상 큰 문제였습니다. NAMI는 차량의 험로 주행 능력을 향상시키기 위해 수많은 아이디어를 고안해냈습니다. 아치형 튜브리스 타이어, 공압 롤러, 공압 트랙, 호버크래프트 등이 그 예입니다. 기술 혁명의 시대였던 만큼, 엔지니어들은 시행착오를 거듭하며 최적의 해결책을 찾아냈습니다. 이러한 발명품 중 일부는 현재까지도 기록 보관소에 남아 있습니다. 역사그리고 그중 일부는 대량 생산 장비에 구현되었습니다.
NAMI의 역사에서 특별한 위치를 차지하는 것은 "궤도형 설상 및 습지 주행 차량"입니다. 이 범주에는 더욱 복잡한 "궤도형 관절식 설상 및 습지 주행 차량"도 포함됩니다. 과학 및 기술 문헌에서 이러한 차량은 특수 목적 견인 차량 또는 고지대 험지 차량으로 분류됩니다. 이러한 차량은 기존의 바퀴형 및 궤도형 전지형 차량이 효과적이지 않은 지역에서 운용됩니다. 예를 들어, 극북 지역이나 석유 및 가스전 개발 현장에서 사용됩니다. 실제로 NAMI는 석유 생산 업체를 위해 특별히 설상 및 습지 주행 차량을 제작했습니다.
약간의 엄밀한 물리학적 지식을 활용하면 설계자들이 직면한 과제를 이해하는 데 도움이 될 것입니다. 눈길에서 우수한 접지력을 얻으려면 차량은 평균 약 0,03MPa의 공기압이 필요하며, 늪지대를 통과하려면 0,02MPa가 필요합니다. 이 정도면 거의 모든 곳에서 항상 충분합니다. 전후 소련은 오프로드 차량에 중앙 공기압 조절 장치를 도입하여 지면 압력을 최소화했습니다.これにより 구동 장치의 접촉면적이 증가하여 ZIL-157과 같은 차량이 진정한 늪지대 주행 차량이 될 수 있었습니다.
하지만 지면의 지지력이 극히 낮을 때는 어떻게 해야 할까요? 압력을 몇 배, 즉 0,005MPa까지 낮춰야 합니다. 이는 가장 뛰어난 오프로드 차량의 지지력보다 최소 네 배는 높은 수치입니다. 이러한 극한의 오프로드 성능을 달성하기 위해서는 차량을 궤도형으로 개조해야 했습니다. 그것도 아주 특수한 형태의 궤도여야 합니다. 접지면적을 늘리려면 궤도의 길이를 늘리거나 폭을 넓혀야 합니다. 더 나아가, 둘 다 늘리는 것이 가장 효과적입니다.
NAMI-0105
이 개념의 초기 사례는 다소 투박한 NAMI-0103과 NAMI-0105였다. 전자는 1톤, 후자는 2톤을 운반할 수 있었다. 두 차량 모두 1960년대 후반에 개발되어 상당한 성공을 거두었다. NAMI-0103 전지형 차량은 소련의 오지 개발 프로그램의 일환으로 제작된, 고도로 통합된 엔지니어링 설계의 결과물이었다.
이 차량의 동력 전달 장치와 변속기는 검증된 부품을 기반으로 했습니다. 엔진, 클러치, 변속기는 GAZ-21D에서 가져왔습니다. 변속기와 섀시는 ZIL-130의 구동축, 연결부, 베벨 기어가 있는 최종 구동 장치 등 양산형 트럭의 부품을 광범위하게 사용했습니다. 냉각 시스템은 GAZ-53 라디에이터와 GAZ-47 루버를 조합하여 구성했으며, 모든 전기 부품과 계기판 또한 ZIL-130에서 가져왔습니다.
기동성은 레버식 유성 기어 조향 장치로 확보되었으며, 브레이크와 마찰 디스크는 GAZ-47과 동일했습니다. 차체는 밀폐형 용접 강철 구조로 설계되어 부력을 확보했습니다. 무게를 줄이기 위해 일부 탈착식 패널은 AMG-5VM 알루미늄-마그네슘 합금으로 제작되었습니다.
NAMI-0105는 멀리서 보면 0103과 구별하기 어려웠지만, 나름대로 독특한 외관을 가지고 있었습니다. 이 차량의 부품들은 더 큰 차량에서 가져온 것들이었습니다. 동력 전달 장치는 ZIL-130 엔진, 클러치, 변속기에 단일 속도 트랜스퍼 케이스를 결합한 형태였습니다. 엔지니어들은 변속기와 냉각 시스템에 대형 트럭의 부품을 사용했는데, 조인트가 있는 카르단 샤프트는 Ural-375에서, 최종 구동 장치는 MAZ-500의 기어를 차용했습니다. 계기판과 모든 전기 장비를 포함한 운전석은 ZIL-130과 완전히 통합되어 조작이 간편했습니다.
오프로드의 제왕
NAMI-0105(0103) 차량 두 대를 가져와 중량을 늘리고 하나의 전지형 차량으로 결합하면 어떻게 될까요? 그 결과물이 바로 유명한 DT-30 "비티아즈"의 선조라고 할 수 있는 NAMI-0114 관절형 궤도 차량이 될 것입니다. 관절형 차량은 필수적인 해결책입니다. 차량이 1~2톤이 아니라 5톤 이상을 운반해야 한다면 단순히 궤도의 길이와 폭을 늘리는 것만으로는 문제를 해결할 수 없습니다. 2링크 관절형 차량이 필요합니다. 하지만 이는 그 나름의 고유한 어려움을 수반합니다.
첫째, 복잡한 회전 메커니즘과 세 번째 또는 네 번째 링크를 연결할 수 있는 기본적인 기능입니다. 지네와 같은 이 구조는 극한 환경에서도 작동하고, 물에 뜰 수 있으며, 상당한 하중을 운반할 수 있습니다. 유압식 링크 접이식 시스템은 회전 저항을 줄여 오프로드 주행 능력을 향상시킵니다.
둘째로, 차량은 최대 1,2~1,4미터의 넓은 궤도를 가져야 합니다. 또한 전체를 금속으로 만들면 너무 무거워지기 때문에 금속 궤도를 사용할 수 없습니다. 따라서 NAMI는 강철에 고무 코팅된 롤러 대신 벨트 트랙과 공압식 바퀴로 구성된 독창적인 추진 시스템을 개발했습니다.
NAMI-0114
전문 문헌(V.F. 플라토노프, G.R. 레이아슈빌리의 "궤도 및 바퀴형 수송 및 견인 기계")에서 발췌:
벨트 트랙에는 드문드문 가로로 배열된 트레드가 있어 러그 역할을 하며 구동 스프로킷에서 벨트로 견인력을 전달하는 역할을 합니다. 이러한 트레드가 간헐적인 트랙 위를 구르면서 일반 도로용 바퀴를 사용할 때보다 차체에 가해지는 동적 하중이 현저히 감소합니다. 또한, 공기압 타이어의 접지면이 인접한 두 판과 겹치면서 트랙 지지대 아래의 압력을 균등하게 분산시켜 다른 모든 조건이 동일할 때 험지 주행 성능을 향상시킵니다.
그 결과, 연중 어떤 지형에서도 주행 가능한 장비가 탄생했습니다. 게다가 예상치 못한 장점도 있는데, 바로 단일 트랙 차량보다 출력 대비 중량비가 낮다는 점입니다. 이는 굴절식 차량이 회전 및 이동에 소모하는 에너지가 적기 때문입니다. 물론 다른 모든 조건이 동일하다는 가정 하에 말입니다.
자, 이제 우리의 주인공, 나미-0114로 돌아가 보겠습니다. 1967년 시험에 들어간 이 눈길 및 늪지대 주행 차량은 당시 연구소 실험 라인업의 정점에 올랐습니다. 이 차량은 최대 12미터 길이의 대형 화물을 완전한 비포장도로에서 운반할 수 있도록 설계된 초중량급 차량이었습니다. 무게와 크기에도 불구하고, 이 전지형 차량은 20톤에 달하는 인상적인 적재 용량을 자랑했으며, 운전석은 5명의 승무원을 수용할 수 있도록 설계되었습니다. 차량의 기술적 구성은 독특했습니다. 525마력 엔진이 트랙터의 오른쪽 펜더에 장착되었는데, 이 토크를 구현하기 위해 변속기에는 벨라즈-540 광산용 덤프트럭의 강화 부품이 사용되었습니다. 총 600리터 용량의 연료 탱크 두 개로 구성된 연료 시스템 덕분에 자율 주행이 가능했습니다.
공장 시험 운행 중 콘크리트 슬래브를 적재한 NAMI-0114는 탁월한 오프로드 성능을 보여주었습니다. 다른 차량들이 꼼짝 못 하고 빠져나가는 깊은 눈과 질퍽한 토양도 거침없이 주파했습니다. 시속 10~12km의 느린 순항 속도에도 불구하고, 이 트랙터는 본래의 목적에 충실하며 석유 생산 문제를 해결하는 데 있어 속도보다 오프로드 성능이 더 중요하다는 것을 입증했습니다. 엄밀히 말하면 NAMI-0114는 전통적인 의미의 굴절식 차량은 아니었고, 오히려 능동형 세미트레일러가 장착된 궤도형 로드 트레인에 가까웠습니다. 하지만 이 차량은 이후 양산형 모델이 된 NAMI-0157의 개발에 중요한 발판이 되었습니다. 사진에서 볼 수 있듯이, 부품들은 우랄-375 전지형 차량에서 가져온 것입니다.
NAMI-0157
적재 용량 8톤의 NAMI-0157 전지형 차량은 10인승 승합차를 포함한 다목적 플랫폼으로 개발되었습니다. 우랄산맥과 오브강 유역에서 실시된 비교 시험에서 이 차량은 오프로드 성능 면에서 해외 경쟁 차량들을 능가했습니다. 이러한 시험을 바탕으로 차량 설계는 1,000가지 이상의 변경 사항을 반영하여 근본적으로 재설계되었습니다. 궤도 위치 조정을 통해 무게 배분을 최적화하고, 플랫폼 면적을 넓히고, 연료 탱크 용량을 증설했습니다.
설계 개선 과정에서 이중 열 고무 바퀴는 단일 열 배열로 교체되었습니다. 새로운 바퀴는 직경이 더 커져 구동 장치에 진흙이 끼는 문제를 해결하고 궤도 탈선 위험을 없앴습니다. 또한, 개선된 설계는 하부 구조 유지 보수 시간을 크게 단축했습니다. NAMI-0157은 관절형 전지형 차량이 아니라 회전식 궤도를 채택하여 복잡한 유압 시스템이 필요 없었습니다. 궤도는 시계 반대 방향으로 회전하여 부드럽고 에너지 효율적인 방향 전환을 가능하게 했으며, 이는 툰드라 토양의 보존에도 기여했습니다.
최초 생산된 우랄-5920 중 하나
특히 "방향을 바꾸는" 기존의 궤도 차량과 비교했을 때 더욱 그렇습니다.탱크".
이 전지형 차량은 210마력 엔진을 장착하고 최고 속도 30km/h까지 낼 수 있는 Ural-5920이라는 명칭으로 양산에 들어갔습니다. 1985년부터 1989년까지 미아스 공장에서 생산되었으며, 2003년에는 스베르들롭스크 특수 차량 공장에서 TS-1이라는 이름으로 재탄생했습니다. 적재 용량은 10톤으로 증가했고, Kamaz 엔진은 YaMZ 엔진으로 교체되었습니다. 이후 이 궤도형 설상 및 늪지 주행 차량은 소량 주문 생산 방식으로 생산되고 있습니다. 유지 보수 비용은 거의 백만 루블에 달하는 것으로 알려져 있습니다.
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