Механическая кирка для вечной мерзлоты
Полярные машины разработки Аркадия Николаева и бюро "РАЛ­С­НЕМГ"

С начала мастерские размещались в учебном корпусе института. Опытный образец малогабаритного снегоболотохода, созданный под руководством Николаева, выехал на улицу по деревянным сходням прямо из окна аудитории. Позже бюро переехало в старинные конюшни – архитектурный памятник XIX века, расположенный в центре города, рядом с политехническим институтом. Здесь на основе расчетов было создано несколько опытных образцов машин, которые были пущены в серию.

Джип-бурилка

Это была первая советская машина для бурения мерзлого грунта на базе джипа ГАЗ-67, разработанная по заказу Министерства обороны. Ее официальное название – бурильно-крановая гидравлическая машина БКГМ-АН. Несмотря на малый вес установка за полторы минуты бурила ямы в мерзлом грунте глубиной 1,7 м, диаметром 0,5 м, с ее помощью устанавливали опоры линий связи высотой 11 м. До ее появления ямы рыли вручную или с помощью серийных бурильных машин типа БИ-9. Но БИ-9, имеющие механическую подачу штанги с буром, могли справиться лишь с талым грунтом. А машина Николаева с гидравлической бесступенчатой подачей штанги брала любые промерзшие твердыни. БКГМ-АН успешно выдержала государственные испытания и была запущена в промышленное производство. Она позволила в 200 раз повысить производительность работ по сравнению с ручным трудом. За создание этого автомобиля Аркадий Фёдорович Николаев получил Сталинскую премию. В период разоблачения культа личности Сталинскую премию заменили Государственной.

Когда в 1954 году Горьковский автозавод прекратил выпуск ГАЗ-67, проект БКГМ-АН был переработан. Новую установку аналогичной конструкции смонтировали на полноприводном грузовике ГАЗ-63. Машина БКГМ-АН-63 стала серийной. В год она давала более 200 тыс. рублей экономии. В 1955 году был разработан опытный образец мощной бурильно-крановой машины БКГМ-АН-М2 на базе гусеничного трактора М2. Она тоже выдержала приемные испытания и была рекомендована в серию.

Первая советская фреза

Машину для разрезания мерзлого грунта Аркадий Николаев разрабатывал по заказу Министерства связи. Такая техника была необходима для прокладки кабелей и трубопроводов.

В 1954 году Аркадий Фёдорович провел исследования резания мерзлого грунта дисковыми фрезами, и под его руководством были созданы опытные образцы дисковых фрезерных машин на базе тракторов С-80 и С-100, они назывались ДФМ-ГПИ-1, ДФМ-ГПИ-1А. Машины были оснащены дисковыми фрезами разных размеров. Например, у ДФМ-ГПИ-1 были две дисковые фрезы диаметром до 1,5 м, позволяющие со скоростью 300 м/ч прорезать в мерзлом грунте одновременно две щели шириной по 30 мм, глубиной 0,5 м на расстоянии 240 мм одна от другой. В качестве дополнения к этой машине была разработана еще и плужная установка ПУ-1. Она ехала на буксире за трактором С-80 и удаляла вырезанный брус со скоростью 2,25 км/ч.

Машина оказалась универсальной: ее можно было использовать не только для укладки кабелей, но и для различных строительных целей. Она могла нарезать промерзшую землю идеально ровными кубиками, которые потом удаляли экскаватором. Получалось намного быстрее, экономичнее и проще, чем разрушать мерзлоту клин-бабой или каким-то другим тяжелым снарядом.

В 1956 году по заказу Министерства связи под руководством Николаева была создана фрезерная машина ДФМ-ГПИ-1Б. От предыдущих машин она отличалась тем, что могла пропиливать в мерзлом грунте щель шириной 100 мм и 1100 мм глубиной. Благодаря экспериментам по изысканию режимов работы, углов резания, расстановки и формы резцов удалось добиться автоматической укладки грунта в бруствер. Это было удобно для прокладки кабеля и засыпки траншей.

Две такие машины, изготовленные мастерскими Горьковского политехнического института, в 1956 году прокладывали кабель в районе города Курган, прошли замерзшую пойму длиной 20 км в районе города Батайска в Ростовской области, работали в Саратове, Красноярске и Иркутске. Такую же машину по чертежам института Горьковский автозавод изготовил для строительных работ. Работа этих установок оказалась в 22 раза экономичнее ручного труда.

«Козлик» для аэродромов

До появления автомобиля для строительства аэродромов на многолетних льдах люди вручную выравнивали ледяные поля и убирали торосы едва ли не в человеческий рост. Первая ледово-фрезерная машина для строительства ледовых аэродромов называлась ЛФМ-ГПИ-1. Она была разработана А.Ф. Николаевым в 1952–1956 годах на базе автомобиля ГАЗ-69.

Компактная машина разрушала ледовые неровности в виде торосов до 1,5 м при взаимно перпендикулярном расположении спиральных лопастных фрез диаметром 0,5 м. Расположение привода вертикальной фрезы в мертвой зоне за горизонтальной фрезой обеспечивало разработку льда при ширине захвата 2 м. Скорость рабочего хода при переработке льда равнялась 90–120–250 м/ч. За один час машина могла выровнять 120 м² и отбросить ледяную крошку за пределы аэродрома.

В 1956 году ЛФМ-ГПИ-29 (ЛФМ-1) прошла государственные испытания на дрейфующей станции «Северный полюс-6». Испытания проходили при участии Николаева. После этого машина была принята в серийное производство и долгое время эксплуатировалась в условиях Арктики.

Машина для строительства автодорог на снегу

Как построить дорогу в глубоком снегу, особенно там, где он лежит круглый год? Над этой проблемой научно-исследовательские институты работали с 1941 года. К началу 1960-х был выработан общий принцип создания таких дорог: измельчение снега, оплавление его частиц, выкладка полученной снежной массы слоем определенной высоты, его утрамбовка и выдержка при низких температурах.

В 1960–1962 годах Аркадий Николаев взял этот принцип за основу и усовершенствовал его в машине СУМ-ГПИ-39-40. Разработка удалась, потому что к тому времени Николаеву лично удалось преодолеть антарктическое бездорожье: в 1958 году научная экспедиция, которую он возглавлял, впервые в истории достигла Полюса недоступности Антарктиды. Во время экспедиции Николаев испытывал тяжелые тягачи АТ-Т. Для работы в условиях разреженной атмосферы при температуре –67 °С двигатели машин были оборудованы нагнетателями воздуха, а гусеницы для снижения удельного давления на снег были расширены. Испытаниям подверглись и санные 30-тонные прицепы, созданные также при участии Николаева.

Полярные условия были учтены им при создании машины для строительства автодорог на снегу. Снегоуплотняющая машина, которую тянул на буксире трактор, состояла из двух агрегатов – разрыхлительно-подогревающего СУМ-ГПИ-39 и виброуплотнителя СУМГПИ40. Разрыхлительно-подогревающий агрегат имел фрезу для измельчения снега и подачи его в тепловую камеру, в которой с помощью газов, образуемых в тепловом агрегате, поддерживалась температура 600–800°. Слегка оплавленные частицы снега выкладывались слоем определенной высоты. Затем виброуплотнитель с помощью виброплиты трамбовал снежную массу. После выдержки при низких температурах полученное снежно-ледяное покрытие обретало большую плотность и несущую способность.

Тепловой агрегат был оборудован световой сигнализацией на случай нарушения теплового режима камер сгорания. Зажигание, управление и выключение камер горения, контроль за процессом горения осуществлялись дистанционно из кабины оператора. Машина А.Ф. Николаева превзошла зарубежные аналоги.

Вездеход на «архимедовых винтах»

Это одна из самых интересных разработок Аркадия Николаева. Работать над ней он начал в 1960-х годах по заказу Министерства речного флота РСФСР. Необходимо было сделать вездеход с непотопляемым кузовом, который бы уверенно двигался по льду различной толщины, в том числе и самому тонкому, мог плавать, преодолевать большие расстояния по болотам и самостоятельно выбираться из воды на лед и сушу.

Под руководством Николаева были разработаны две машины с роторно-винтовыми движителями. Первым в 1968 году стал шнекороторный вездеход ЛФМ-РФД-ГПИ-66 на базе серийного гусеничного транспортера ГАЗ-47 с форсированным 6-цилиндровым двигателем семейства ГАЗ-51. В мастерской Горьковского политехнического института его поставили на шнеки из нержавеющей стали – такие изделия иногда называют «архимедовыми винтами». Это древнее изобретение, известное и в России, и за границей, Николаев называл их просто «роторами».

Роторно-винтовой движитель состоит из ведущего вала и роторов, соединенных с втулкой с возможностью свободного вращения относительно осей симметрии роторов, радиально расположенных относительно ведущего вала. При помощи зубчатых колес роторы связаны с зубчатым ободом, который прикрепляется к раме установки.

Роторы были самостоятельно сделаны руками сотрудников КБ Николаева. По словам Андрея Николаева, сына Аркадия Фёдоровича, он умел находить очень хороших жестянщиков и механиков, один из которых, Яков Моничев, в прошлом работал механиком у Валерия Чкалова. Изнутри самодельные роторы были набиты обычным пенопластом – создатели машины стремились к снижению веса.

Однако у вездехода была очень плохая курсовая устойчивость – его периодически заносило в сторону. Поэтому на базе узлов и агрегатов ГАЗ-66 в 1971 году разработана новая версия вездехода – ЛФМ-РФД-ГПИ-72. Кабина грузовика осталась без изменений. Мощность 8-цилиндрового двигателя ЗМЗ-66 оказалась достаточной, и он не потребовал усовершенствований. А вот правый и левый роторы, в отличие от предыдущей модели, были разделены на два сектора, вращающиеся в разные стороны. Именно это позволило машине во время движения не уклоняться от заданной траектории.

Автомобиль очень хорошо показал себя во время испытаний, которые проходили прямо под стенами Нижегородского кремля и в окрестностях Горького. Вездеход бороздил волжский лед, берега и окрестные болота, развивая скорость от 5 до 25 км/ч. Максимальная скорость на снегу достигала 20 км/ч. На воде – 5,4 узла (10 км/ч). Правда, вездеход оказался неприспособленным для движения по асфальту. Издавая скрежет, он с большим трудом преодолел малый участок Московского шоссе – единственной в то время в Горьком хорошей дороги. В мастерской института было сделано несколько таких машин.

Невелика вероятность, что отдельные экземпляры автомобилей, разработанных под руководством А.Ф. Николаева, сохранились до наших дней. Опытных разработок были единицы. Нет никакой информации об уцелевших машинах серийных моделей: они выпускались на разных заводах слишком малыми партиями.

Но дело, начатое Николаевым, не умерло. В 1972 году на базе ОКБ РАЛСНЕМГ была образована кафедра «Строительные и дорожные машины», которую Аркадий Николаев, ставший доктором технических наук и профессором, возглавлял до 1984 года. До сих пор там ведутся разработки специальных машин. За время существования кафедры там было создано более 30 образцов новой техники.