Было установлено, что устойчивое движение машины по относительно неглубокому снежному покрову обеспечивается хорошим сцеплением колес с лежащим под ним твердым грунтом и величиной дорожного просвета, которая должна быть больше высоты снежного покрова. Для преодоления глубокого снега автомобилю надо обладать способностью двигаться без образования глубокой колеи или иметь такие размеры движителя, для которого глубокая колея не стала бы серьезной помехой. В этом случае сцепные свойства колеса должны гарантировать реализацию развиваемого трансмиссией шагового усилия.
Вездеходу не были страшны траншеи и канавы шириной 2 метра
Главным же препятствием для колесных вездеходов являлся сыпучий снег глубиной свыше 800 мм, малая несущая способность которого приводила к большому погружению ходовой части шасси и значительному сопротивлению движения. В тоже время низкий коэффициент трения между частицами снега вызывал столь сильную пробуксовку ведущих колес, что движение полностью прекращалось.
Из сказанного выше следовало, что снегоходу требовались такие колеса, которые, с одной стороны, имели бы надежное сцепление со снегом, а с другой – оказывали минимальное давление на опорную поверхность. Оба условия могли быть выполнены благодаря применению шин с развитыми грунтозацепами и увеличению площади контакта движения со снежным покровом, которая, в свою очередь, зависела от величины внутреннего давления воздуха в шине и геометрических размеров колеса: наружного диаметра и ширины. При этом необходимо было учитывать, что с увеличением ширины колеса общее суммарное сопротивление на снегу становится больше, чем при использовании узкого колеса, которое образует глубокую колею с небольшой зоной деформации.
С увеличением диаметра колеса уменьшается его склонность к буксованию, т.е. повышаются тяговые возможности, тогда как увеличение ширины такого влияния не оказывает. Поэтому для зиловского вездехода в качестве основных решили выбрать шины большого диаметра, идею применения которых для повышения проходимости колесных машин задолго до этого высказывал известный отечественный ученый профессор Г.В. Зимелев.
Руководствуясь точно такими же выводами, американские инженеры в середине 50-х годов построили опытные образцы вездеходов-транспортеров "Сноу-Багги" и "Марш-Багги", причем последняя, предназначавшаяся для военного применения, могла перевезти 20 полностью экипированных солдат или 1800 кг груза. Высокую проходимость машин по глубокому снегу, сыпучим пескам, болотам и способностью к преодолению водных преград вплавь обеспечивали гигантские колеса, диаметр которых превышал 3 метра. Шины низкого давления с большим внутренним объемом воздуха в них позволяли обойтись без упругой подвески, а на "Сноу-Багги" имелась система, с помощью которой давление воздуха могло регулироваться в процессе движения.
Вместе с тем чрезмерное увеличение наружного диаметра шины приводит к возрастанию инерционных масс колеса, повышению центра тяжести автомобиля, резкому увеличению стоимости покрышек, усложнению трансмиссии. Наконец, крупногабаритные колеса съедают значительную часть полезного объема и ограничивают скорость передвижения. По этим причинам колеса с шинами очень больших диаметров так и не получили распространения на внедорожных автомобилях и тягачах.
Нельзя сказать о том, что все работы в области автомобилей высокой проходимости Западными фирмами держались в строжайшей тайне, и об их состоянии можно было судить лишь по разрозненным сведениям и на основании анализа известных, но далеко не новых конструкций. Обмен техническим опытом при создании колесных полноприводных машин не был распространен даже в пределах замкнутых групп стран. Вот почему в конструкциях автомобилей западно-европейских партнеров по военному блоку НАТО не нашел отражения более высокий уровень, достигнутый американской промышленностью.
В этих обстоятельствах, когда коллектив СКБ должен был опираться на собственные исследования и экспе- риментально-конструкторскую базу, а также на достижения отечественной автомобильной техники, предложенные решения стали блестящим примером, доказавшим возможность создания вездехода с высочайшими эксплуатационными характеристиками не за счет абсолютного наращивания конструктивных или удельных параметров, а благодаря удачному компромиссу между ними.
Огромный опыт, накопленный на ЗИЛе в послевоенный период в деле проектирования и испытаний внедорожной техники, начиная от большого плавающего автомобиля ЗИЛ-485 до машин серии 135, позволил сформулировать технические требования, без выполнения которых невозможно представить колесный снегоход, в полном понимании этого слова.
По замыслу конструкторов для получения дорожного просвета (расстояние от поверхности дороги до нижней наиболее развитой поверхности автомобиля) более 700 мм, необходимого при движении по снегу глубиной около 1 метра, машину нужно было оснастить колесами диаметром не менее 1700 мм и встроенными в них редукторами. Подходящие по размеру шины тогда устанавливались на одноосный тягач МАЗ-529Е, который вместе с полуприцепом использовался в качестве скрепера при выполнении дорожно-строительных работ. Его покрышки 21.00-28 диаметром 1790 мм с мощными грунтозацепами, расставленными в виде косой расчлененной елки, могли обеспечить высокие тяговые и сцепные качества при движении по деформируемому грунту. Чтобы сделать их более эластичными и пригодными к работе с переменным давлением воздуха, решено было уменьшить число слоев до 12 при изготовлении в серийной прессформе. Это благоприятно отразилось и на весе. Еще большее снижение массы колеса могла дать замена тяжелых стальных ободов на полиэфирные, армированные стекловолокном. Совместно с МВТУ им. Баумана были созданы стеклопластиковые колеса с размером обода 15x28. Они оказались не только в 2,5 раза легче стальных, но и обладали более высокой коррозионной стойкостью, снижали трудоемкость установки колеса, монтаж и демонтаж шины, а также упрощали техническое обслуживание и ремонт. Обод колеса выполнялся разъемным, стальными оставались только распорное кольцо и диск, с помощью которого колесо крепилось к ступице.
Вместе с тем конструкторы предусмотрели возможность установки колес с 6-слойными шинами 18.00-24 диаметром 1594 мм и арочных шин размером 1500x840. Конструктивными особенностями последних является увеличенная в 2,5-3,5 раза по сравнению с обычными ширина профиля, особая форма которого позволяет шине работать с низкими давлениями и большими радиальными деформациями. Это обеспечивает повышенную площадь соприкосновения шины с дорогой, малые удельные давления и большую силу тяги на сильно деформирующихся грунтах. Для увеличения сцепления колес с грунтовой поверхностью рисунок протектора выполнен с высокими грунтозацепами. Попеременная установка трех видов шин давала возможность определить наиболее оптимальные из них для работы во всем диапазоне дорожных условий.
Преодоление подъема крутизной 42°
Специалистами СКБ было признано, что для снегохода наиболее приемлемой является трехосная полноприводная схема (колесная формула 6x6) с равномерным расположением колес по базе. Такое конструктивное решение обеспечивало лучшую проходимость при преодолении рвов, канав, кюветов значительной ширины, а также позволяло равномерно распределить массы и объемы по длине автомобиля.
Рама вездехода, во многом унифицированная с рамой четырехосного ЗИЛ-135Л, усилена за счет введения дополнительных поперечен и раскосов, а чтобы ее конструктивные элементы и агрегаты, расположенные внутри были защищены и не создавали так называемое бульдозерное сопротивление, при движении по глубокому снегу нижняя часть рамы обшивалась гладкими алюминиевыми листами.
Выбор остановили на двух двигателях ЗИЛ-375, каждый из которых, располагал мощностью 180 л.с., должен был приводить во вращения колеса своего борта, что позволяло обходиться без дифференциалов вообще. Когда встал вопрос о месте расположения силовых агрегатов, то предпочтение отдали их установке в задней части автомобиля. В этом случае салон как бы являлся естественным продолжением кабины, обеспечивая хорошую обзорность и максимальную длину пассажирской кабины, почти 5 метров. В то же время радиаторы, расположенные сзади, не обдувались встречным потоком воздуха, поэтому потребовалось повысить эффективность системы охлаждения. Ко всему двигатели были повернуты маховиками вперед, чтобы мощность можно было подвести к ведущим колесам.