После войны использование электротяги и иных альтернативных видов топлива для грузовых перевозок считалось вполне перспективным делом. В соответствии с приказом наркома автомобильной промышленности С.А. Акопова от 14 марта 1946 года, одной из задач, возлагавшихся на НАМИ (преобразован из НАТИ приказом по Наркомату автомобильной промышленности №1 от 21 февраля 1946 года) стали «научно-исследовательские и экспериментально-конструкторские комплексные работы перспективного характера: по электромобиля, автомобилям с паро-силовыми установками, автомобилям с газовыми турбинами, реактивным машинам, автомобилям высокой проходимости и амфибиям, автомобилям с новыми видами трансмиссии, автодвигателям с новыми рабочими процессами, новым автоматериалам и др.» В марте же были утверждены программа работ и оргструктура научно-исследовательской части НАМИ.
12 июля 1946 года по приглашению Ученого совета НАМИ и приказом по Министерству автомобильной промышленности (преобразовано из одноименного наркомата 15 марта 1946 года) научным руководителем и Заведующим бюро электромобилей был назначен Г.И. Бабат, известный своими работами в области так называемого высокочастотного транспорта. Но еще до этого назначения НАМИ обратился к Советской военной администрации в Германии (СВАГ) с просьбой оказать помощь в сборе материалов по созданным в Германии для коммерческих нужд электромобилям, а также в поиске и отправке в распоряжение института максимально комплектных образцов таких машин для их последующего изучения. И уже до конца первого полугодия 1946 года институт получил пять электромобилей для их испытаний и оценки.
Работа над полученными из Германии электромобилями в 1946 году шла в основном в рамках текущих научных тем института – изучались докладные записки специалистов СВАГ в отношении немецкого электротранспорта, собственными силами велись испытания полученных электромобилей, проводились необходимые расчеты эксплуатационных затрат и т.д. Собственно, все расчеты, несколько различаясь в итоговых оценках, в целом подтверждали, что, с учетом существовавшей на тот момент разницы в цене на электричество и бензин, в городских условиях эксплуатация электромобилей должна была обходиться на 15-20% дешевле, нежели автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. 14 июля 1947 года постановлением Совета министров СССР №2506 институту было официально поручено заниматься электромобилями и на основании этого документа приказом Минавтопрома №395 от 18 июля на институт было возложено задание спроектировать и построить опытные образцы аккумуляторных электромобилей грузоподъемностью 500 и 1500 килограмм. Приказом предписывалось изготовить по три образца каждого типа к 01 июля 1948 года и провести их испытания в дорожных условиях до 01 сентября 1948 года.
Для начавшейся в августе 1947 года работы по проектированию грузовых электромобилей было привлечено 35 сотрудников из различных отделов и лабораторий НАМИ. Главным конструктором проекта, получившего обозначение НАМИ-010, стал Борис Васильевич Шишкин. Также в работе принимали участие инженеры А.А. Душкевич, А.С. Резников, Д.Г. Поляк и другие. К 05 ноября был выполнен эскизный проект электромобилей и 14 ноября он был рассмотрен на Техническом совете НАМИ. Месяц спустя, к 5 декабря, был закончен технический проект электромобилей, а к 1 апреля 1948 года был готов и рабочий проект. Общий объем конструкторской документации составлял порядка тысячи листов чертежей и спецификаций. Первые чертежи для изготовления образцов были переданы Заводу опытных конструкций НАМИ в начале февраля, а последняя партия чертежей – 10 апреля. Как и предписывалось приказом Минавтопрома, первая опытная партия в количестве трех полутонных и трех полуторатонных машин была построена к 1 июля 1948 года и уже 12 июля электромобили были осмотрены министром.
В рамках общей темы по разработке электромобилей НАМИ-010 машины с разной грузоподъемностью для удобства их различия получили индивидуальные индексы: электромобиль грузоподъемностью 500 кг получил обозначение НАМИ-Э500, а полуторатонный – НАМИ-Э1500. Впоследствии эти индексы были изменены на НАМИ-750 и НАМИ-751 соответственно. Оба электромобиля были спроектированы по одной компоновочной схеме с поправкой на перевозку разного объема груза электромобилей, поэтому при всей внешней схожести машин, полуторатонный электромобиль предсказуемо оказался крупнее и массивнее.
Под руководством С.И. Котляра инженерами К.В. Зейвангом и А.С. Резниковым были разработаны основания кузовов для обоих электромобилей в виде пространственных ферм – классическая стальная рама обычного типа дала бы значительную прибавку к массе электромобиля, что было неприемлемо, учитывая большой вес аккумуляторных батарей. При этом изначально предложенный Котляром вариант их конструктивной схемы (10 июля 1946 года С.И. Котляр защитил диссертацию по теме «Расчет несущего корпуса автобусного типа на статические нагрузки» и считался компетентным специалистом в этой области) Зейванг изменил и улучшил. Кроме того, при создании несущих систем (так именовалась в те годы пространственная рама) электромобилей дополнительно был учтен и опыт, наработанный НАМИ при проектировании аэро- и мотосаней.
Пространственные рамы-основания обоих электромобилей представляли собой три поперечные фермы, скрепленные между собой по краям продольными лонжеронами. Помимо лонжеронов, передние две поперечные фермы скреплялись между собой также укосинами и расположенными параллельно лонжеронам, но ближе к продольной оси машины, перемычками. Задние две фермы скреплялись крестообразной конструкцией, в центре которой были закреплены кронштейны из алюминиевого сплава. Эти кронштейны, помимо скрепления элементов крестовины и верхних лонжеронов основания, одновременно являлись опорой для трубы подвески электромоторов, а также упором буфера задней рессоры. Все вместе представляло собой прочную и жесткую конструкцию, выполненную из тех же профилей из алюминиевого сплава АВТ-1, что использовались в кузове автобуса ЗИС-154. Вес рамы НАМИ-750 составлял 90 кг, а НАМИ-751 – 110 кг.
Снаружи рамы автомобилей были облицованы листами авиаля (авиационный алюминий), а сверху были закрыты металлическими листами, являвшимися заодно полом грузовой платформы. Сверху на пространственную раму жестко крепился деревянный каркас кузова, обшивавшийся фанерой. Для увеличения срока службы кузовов их деревянные детали были пропитаны олифой и покрыты лаком, а крыши фургонов, во избежание протечек, дополнительно обтягивались дерматином. Из металла изготавливалась только передние панели кузовов фургонов, соединявшаяся в нижней части с рамой при помощи заклепок. Доступ в грузовой отсек осуществлялся через боковые створки грузовых дверей (по две с каждой стороны машины), поднимаемых вверх и задвигаемых под крышу, а для сохранности перевозимого груза двери получили запираемые ключом замки. И хотя погрузочная высота фургонов была довольно большой, такой вариант доступа в грузовой отсек существенно упрощал погрузо-разгрузочные работы. Для текущего обслуживания аккумуляторов были предусмотрены съемные люки в полу грузовой платформы, а для установки и снятия аккумуляторов предусматривались откидные дверцы в бортах ниже уровня пола платформы.
Обе машины получили каждая по два электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением – ДК-906 мощностью 3,2 кВт у НАМИ-750 и ДК-909А мощностью 6кВт у НАМИ-751, оба производства московского электромеханического завода «Динамо» имени С.М. Кирова. Благодаря применению двух независящих друг от друга приводов, отпадала необходимость в применении межколесного дифференциала. Важной особенностью электродвигателей была их способность снижать число оборотов при увеличении нагрузки, благодаря чему потребляемая мощность почти не зависела от дорожных условий, и аккумуляторная батарея работала в наиболее благоприятных условиях. Каждый из двух установленных на электромобиле двигателей приводил в действие свое колесо задней оси. Крутящий момент от электродвигателей к колесу передавался через карданную передачу и ступичный редуктор, представлявший собой одноступенчатую зубчатую передачу с внутренним зацеплением. Задние ступицы, ввиду такой конструкции привода, были разработаны оригинальные.
Разгон и регулирование скорости электромобилей осуществлялось с помощью педали акселератора (в документах того времени упоминается как «ходовая педаль»), которая была связана тягой с контроллером управления КВП-10А, имевшем семь позиций – по мере увеличения давления на педаль, происходило проворачивание главного кулачкового вала контроллера, кулачки которого обеспечивали включение и выключение контактных элементов контроллера управления от первого до седьмого, задавая тем самым определенную скорость движения. Первые четыре позиции контроллера работали по схеме последовательного соединения электромоторов, при котором на них подавалось половинное напряжение, а следующие три позиции – по схеме параллельного соединения с подачей полного напряжения. Так называемое нормальное поле, при котором обмотки возбуждения электродвигателей шунтировались сопротивлениями, соответствовало четвертой и седьмой позициям контроллера. Остальным позициям контроллера соответствовало усиленное поле, при котором по обмотке возбуждения протекал полный ток двигателя. Режим усиленного поля был введен для увеличения тягового усиления во время разгона электромобиля. Длительное движение было возможно с полной (седьмая позиция) и половинной (четвертая позиция) скоростью, для чего главный кулачковый вал имел фиксированные позиции.
Для изменения направления движения электромобиля использовался реверсивный вал, воздействовавший на реверсивный барабан, имевший контакты пальцевого типа, рассчитанные на пропускание главного тока и предназначавшиеся для изменения направления тока, протекающего по обмоткам возбуждения двигателя. Барабан имел три позиции: движение вперед, нейтральное положение, движение назад. Переключение реверсивного барабана производилось расположенной возле сидения водителя рукояткой. Контактные кольца реверсора не имели искрогасительных устройств и не были рассчитаны на разрыв тока, поэтому главный и реверсивный валы механически блокировались таким образом, чтобы вращение реверсивного барабана было возможно лишь при отпущенной ходовой педали, а вращение главного вала – лишь при установке реверсивного барабана в положение вперед или назад.
При нажатии на педаль тормоза машина замедлялась сперва электрическим путем и только после этого в действие приводились обычные барабанные тормоза с гидравлическим приводом. Тормозная педаль была связана с контакторным устройством, переключавшем при нажатии на педаль двигатели на электродинамическое торможение по параллельно-перекрестной схеме, при которой якорь первого двигателя питал обмотку возбуждения второго и наоборот. Тормозной контроллер имел три пары контактов мостикового типа, которые поочередно замыкались при движении штока контроллера в осевом направлении. Когда тормозная педаль полностью отпущена, она давит на шток и сжимает его пружину, при этом все контакты контроллера разомкнуты. При нажатии на тормозную педаль, она переставала давить на шток и тот под действием возвратной пружины перемещался в осевом положении, замыкая один за другим все три контакта. Замыкание контактов тормозного контроллера вызывало включение соответствующих силовых контактов. Электрические тормоза начинали эффективно работать со скорости 12–15 км/ч. Для обеих моделей – и НАМИ-750, и НАМИ-751 – был применен один и тот же набор из трёх контакторных панелей, которые выполняли команды контроллера, изменяя конфигурацию электрических цепей.
Питание электродвигателей осуществлялось от расположенных между первой и второй фермами (считая от передней части электромобиля), справа и слева в пределах колесной базы, аккумуляторных батарей. Своей нижней частью батареи опирались на полки профилей, из которых были изготовлены фермы. Для НАМИ-750 были применены аккумуляторные батареи 40-ТЭ-200 завода №584 Министерства промышленности средств связи с номинальным напряжением 80 В, а для НАМИ-751 – батареи 42-ТЭ-300 напряжением 84 В того же производителя. Батареи были составлены из элементов типа ТЭ (свинцово-кислотных аккумуляторов, собранных из намазных пластин в эбонитовых бачках) и смонтированы в двух деревянных ящиках. Обеспечиваемый ими пробег составлял порядка 60 км (для полностью груженого электромобиля – порядка 50 км) при среднеэксплуатационной скорости 20-25 км/ч, что обеспечивало примерно 2,5-3 часа эксплуатации. Как и во всех аккумуляторных батареях, имела место неравномерная скорость зарядки, на что указывалось в отчете НАМИ: «При разряженной батарее зарядный ток велик, при заряженной – мал. Поэтому при постоянном выпрямленном напряжении зарядного устройства 70-75% своей ёмкости батарея получает в течение первых двух-трёх часов, а для зарядки остальных 25-30% — требуется куда больше времени». Для увеличения суточного пробега электромобилей был разработан специальный выпрямитель, позволявший подзаряжать аккумуляторные батареи от обычной городской электросети напряжением 127 В или 220 В (выдававшей переменный ток, в то время как аккумуляторы работали на постоянном). Сконструированное инженерами института устройство давало ток силой 40-50 А при разряженных батареях, что позволяло увеличить суточный запас хода электромобиля на величину до 100%. К слову, наличие только одной фары головного света объясняется не только отсутствием нужды во второй из-за сравнительно невысокой скорости передвижения, но и необходимостью экономии запасенной аккумуляторами электроэнергии.
Спроектированные электромобили заимствовали ряд узлов и деталей их «механической» части от уже выпускавшихся автомобилей. В частности, переднюю балку для НАМИ-Э500 «одолжили» у ГАЗ-11-73, а для НАМИ-Э1500 – у ГАЗ-51, при этом балки были укорочены в их средней части ввиду необходимости уменьшения колеи. Соответственно, шкворни и поворотные кулаки также были установлены от этих же моделей. Рулевой механизм для НАМИ-Э500 был использован от «Победы», а для НАМИ-Э1500 – от ГАЗ-51, и в обоих случаях рулевая колонка укорачивалась из-за смещения водителя вперед. Рычаги и тяги рулевой трапеции были взяты от ГАЗ-51 и ГАЗ-11-73, но изогнуты «по месту». Продольные полуэллиптические рессоры для электромобилей были изготовлены оригинальные (очень мягкие, насколько это было возможно, чтобы не «растрясти» аккумуляторные батареи!), но пакет для НАМИ-Э1500 был набран из листов рессор ГАЗ-51, а для НАМИ-Э500 – из листов рессор «Москвича», при этом буферы рессор были заимствованы у ГАЗ-67Б и «Победы» соответственно. Передние подвески обоих фургонов получили гидравлические амортизаторы двустороннего действия.
Цилиндры гидравлической тормозной системы (с приводом на все колеса), колодки и трубопроводы для НАМИ-Э1500 были использованы от ЗИС-110, а для НАМИ-Э500 – от «Победы». Разумеется, конструкцией был предусмотрен и ручной тормоз, воздействовавший через тросовый привод на задние колеса и предназначенный прежде всего для затормаживания машины на стоянке и удержания ее на уклонах. Передние ступицы, ступичные гайки, 17-дюймовые шины для НАМИ-Э1500 были использованы от ЗИС-110; для НАМИ-Э500 передние ступицы разработаны оригинальные, но ступичные гайки и колпаки взяты от «Победы», шпильки креплений колес от «Москвича», 16-дюймовые шины – от пикапа ГАЗ-М415. Шарниры карданной передачи, передававшей крутящий момент от электродвигателей на колеса, вилка и игольчатый подшипник у НАМИ-Э1500 использованы от «Москвича», а у НАМИ-Э500 – от мотоцикла М-72. Кузовная арматура применена в основном от «Москвича».
Нетрудно заметить, что унификация с уже выпускаемыми автомобилями получилась слишком «размазанной» по заводам министерства и в своей докладной записке «Об организации производства электромобилей в СССР», поданной на имя Министра автомобильной промышленности С.А. Акопова в 1948 году, заместитель министра – начальник Технического управления министерства Н.Н. Перовский обращает на это внимание: «Опытные образцы предусматривают детали шести типов различных машин, что вызовет затруднения с поставкой этих деталей. Кроме того, машина М-11 снята с производства, и её детали придётся изготавливать заново». Предложение Перовского заключается в необходимости подвергнуть конструкцию электромобилей конструкторской и технологической ревизии и результат обсудить на заседании Научно-технического совета министерства. Кстати, в этой же записке Перовский указывает на возможного будущего производителя электромобилей: «… целесообразно передать изготовление первой серии электромобилей заводам министерства авиационной промышленности, выпускающим троллейбусы …. В случае необходимости, производство электромобилей может быть организовано в нашей системе с использованием для этой цели Львовского автосборочного завода», для чего «…потребуется наличие на заводе рамно-клепального, деревообрабатывающего и кузовного цехов для изготовления рамы кузова; механического цеха для изготовления оригинальных деталей, а также для переделки получаемых деталей и сборочного цеха для сборки электромобилей. Электромоторы, аккумуляторы, приборы, осветительная аппаратура и автомобильные узлы должны поставляться в порядке кооперации. В дополнение к этому Львовский завод должен получать алюминиевое литьё картера редуктора, картера рулевого управления, отливки серого ковкого чугуна ступиц и фланцев и поковки для оригинальных деталей».
Вскоре после показа электромобилей министру Акопову, они были отправлены на институтские испытания, которые проходили до октября 1948 года. Среди прочего измерялись максимальная скорость передвижения с грузом и без, максимальный преодолеваемый подъем, запас хода электромобиля на одной зарядке в условиях городского потока (для имитации этого электромобили останавливались каждые 500 метров и, постояв, снова продолжали движение) и т.д. Всего за это время испытуемый НАМИ-750 прошел 1600 км, а НАМИ-751 – 1800 км. В целом, у НАМИ-751 фактически достигнутые показатели были близки к проектным, но у НАМИ-750 реальные показатели оказались заметно хуже расчетных, прежде всего из-за неоптимальной для этой машины аккумуляторной батареи. Кстати, несмотря на то, что заимствование и копирование иностранных образцов техники не считалось тогда зазорным, НАМИ в своем отчете о конструкции, свойствах и результатах эксплуатационных испытаний электромобилей специально подчеркнул тот факт, что НАМИ-750 и НАМИ-751 «создавались не путём копирования какого-либо образца, а самостоятельным проектированием».
Отдельно был проведен сравнительный экономический анализ стоимости и эксплуатационных затрат электромобилей и автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Оказалось, что даже при выпуске 5-10 тысяч электромобилей, их расчетная стоимость будет примерно равна 12 000 рублей для НАМИ-750 (и дополнительно плюс стоимость его батареи в размере 4 000 рублей), а для НАМИ-751 эти цифры составили бы, соответственно, 18 000 и 6 000 рублей. Полученные результаты в два раза перекрывали стоимость «полуторки» ГАЗ-ММ, стоимость которой на тот момент составляла 7 400 рублей. Конечно, эксплуатационные затраты на электромобили были существенно меньше, чем у машин с ДВС, а коэффициент использования автопарка электромобилей был бы выше, но все же разрыв в стоимости машин оставался слишком высоким.
Постановлением Совета министров СССР от 26 апреля 1949 года было назначено проведение межведомственных испытаний НАМИ-750 и НАМИ-751. Первый их этап был проведен в период с 15 мая по 15 июня того же года. Принимавшие в них участие два электромобиля НАМИ-750 и два НАМИ-751 из первой опытной партии, построенной в 1948 году, были несколько доработаны с учетом полученных ранее замечаний. Прежде всего, была модернизирована их система управления – если по каким-то причинам двигатели отключались от батареи, их повторное включение было возможно только после принудительного возвращения контроллера управления в нулевое положение, что являлось своего рода страховкой от самопроизвольного включения электродвигателей в отсутствие на своем месте водителя. Упрощению подвергся контроллер управления – если раньше для движения использовались семь положений, то теперь оставлено было лишь пять (последовательное соединение электромоторов соответствовало первым трем позициям, параллельное – следующим двум, а длительная езда допускалась только на третьей и пятой позициях контроллера). Были внесены и другие изменения в конструкцию.
Эксплуатационные испытания, являвшиеся вторым этапом межведомственных, проходили с августа 1949 по февраль 1950 года. Те же четыре электромобиля были задействованы на маршрутах доставки Московского почтамта вместо использовавшихся до этого ГАЗ-ММ. Испытания проходили в дневное время, а ночью проводилась зарядка аккумуляторов. Испытателями отмечались простота и удобство управления электромобилями, их бесшумность и хорошая обзорность с места водителя. Вместе с тем, имелся и целый ряд замечаний к их конструкции: недостаточное утепление и отопление кабины водителя и замерзание ее окон, провисание со временем дверей кабины и грузового отсека из-за тряски, неудобство доступа к заправочному отверстию картера руля, быстрая выработка шлицевых соединений карданных валов, соединявших электродвигатели и колеса, «недодумана» была приборная панель машин (отсутствовали счетчики ампер-часов и спидометр, на амперметре отсутствовало нулевая отметка, что не позволяло определить зарядный ток батареи), недостаточны были ёмкость и срок службы аккумуляторов, а их расположение неоптимально, и т.д. Собственно, аккумуляторные батареи, по сути, и похоронили этот проект – если эксплуатационные расходы (стоимость электроэнергии, расходных материалов, ремонта) говорили в пользу электромобилей, то короткий срок службы батарей и их дороговизна не просто обнулял все экономические выгоды от эксплуатации электромобилей, а делал их явными аутсайдерами в сравнении с обычными «полуторками».
Тем не менее, сперва приказом Министерства автомобильной и тракторной промышленности СССР №225 от 25 апреля 1949 года «Об организации на Львовском автосборочном заводе производства электромобилей и автобусов» был окончательно выбран будущий производитель электромобилей, а позднее таким же министерским приказом №52 от 30 января 1950 года ЛАЗу было поручено изготовить в 1950 году двадцать электромобилей, по десять единиц каждого типа. К моменту началу серийного выпуска электромобилей необходимо было оптимизировать их унификацию с актуальным модельным рядом автомобилей с ДВС, уменьшить максимальную скорость движения, чтобы уменьшить скорость разряда батареи и повысить пробег на одной зарядке, увеличить емкость и срок службы самих батарей (не менее чем до 300 циклов), повысить КПД электродвигателей и снизить потери в электрических цепях (КПД электрооборудования НАМИ-750 составлял 84% и 80% у НАМИ-751, что было неудовлетворительным – необходимый минимум составлял 85-90%), повысить КПД зубчатой передачи редукторов колес, в штатную комплектацию электромобилей должен был входить выпрямитель тока для возможности подзарядки машины от городской сети в течение рабочего дня и т.д.
Работы по подготовке к выпуску этих машин на ЛАЗе возглавил один из авторов проекта – сотрудник НАМИ А.С. Резников. Была проведена определенная модернизация конструкции электромобилей, включавшая в себя также сокращение количества машин, у которых заимствовались те или иные узлы – отказались от узлов ЗИС-110, ГАЗ-11-73, мотоцикла М-72. Были изменены и источники питания для НАМИ-750 и НАМИ-751 – соответственно, монтировались железо-никелевые батареи 66-ЭМЖН-200 и 66-ЭМЖН-300 (на опытных машинах НАМИ были установлены свинцово-кислотные). Несмотря на увеличение из-за новых батарей массы электромобилей на 250 кг, благодаря им запас хода на одной зарядке и с полной загрузкой стал составлять 70-75 км для НАМИ-750 и 80-85 км для НАМИ-751.
Как нередко бывает в подобных ситуациях, не все пошло согласно намеченного графика работ – НАМИ не передал вовремя весь комплект документации, ЗОК НАМИ не обеспечил ряд оригинальных литых деталей, завод «Динамо» не поставил вовремя электрооборудование из-за долгого согласования с НАМИ новых техтребований, Главснаб долго не обеспечивал поставку алюминиевых профилей и т.д. По совокупности всех этих причин сборка первой партии из 20 электромобилей была закончена лишь в 1951 году – по четыре модели каждого вида были сданы в III квартале и по шесть – в IV квартале.
Производство электромобилей во Львове ограничилось выпуском этой единственной партии в двадцать экземпляров и больше ЛАЗ, а равно и ни одно другое предприятие, к производству НАМИ-750 и НАМИ-751 не возвращались. Изготовленные Львовским автобусным заводом электромобили эксплуатировались Московским и Ленинградским почтамтами до 1958 года. |
