"Samochód małolitrażowy Syrena"
Mgr inż. KAROL PIONNIER
Gł. Konstruktor FSO
Artykuł opublikowany w "Technice Motoryzacyjnej" w grudniu 1955r.
Przedruk w całości.
W czerwcu 1953 roku z inicjatywy Dyrekcji Centralnego Zarządu Przemysłu Motoryzacyjnego został powołany zespół konstruktorski w składzie mgr inż. F. Bluemke, prof. Jerzy Werner, mgr inż. S. Panczakiewicz, mgr inż. K. Dębski i mgr inż. K. Pionnier, z zadaniem opracowania założeń polskiego samochodu popularnego, przeznaczonego przede wszystkim do indywidualnych celów użytkownika, z uwzględnieniem specyficznych warunków naszego młodego przemysłu motoryzacyjnego.
Konieczność własnego opracowania konstrukcji wynika z niemożności wykorzystania do produkcji rozwiązań zagranicznych wozów tego typu, przy istniejących urządzeniach naszego przemysłu, w przypadku np. zakupienia licencji. Zaistniała również konieczność liczenia się z odmiennymi od za~ granicznych naszymi warunkami eksploatacji.
W uwzględnieniu powyższego założono, że samochód popularny powinien być czteroosobowy z pomieszczeniem na bagaż. Przy mniejszej ilości osób zawęża się zakres stosowania samochodu, przy większej ilości osób przesuwa się samochód do innej klasy i powiększa ciężar całości. Samochód powinien być czterokołowy, co daje większą stateczność i bezpieczeństwo jazdy, mniejszą wrażliwość na nierównomierne obciążenie oraz wpływa na zmniejszenie napięcia uwagi przy prowadzeniu na złych drogach. Rozwiązanie wnętrza winno stworzyć wygodne pomieszczenie dla 4 osób w możliwie małej przestrzeni. Szybkość maksymalną założono około 90 km/godz., wychodząc z założenia, że jest ona dostateczna dla tego rodzaju samochodu. Powiększenie bowiem szybkości powoduje wzrost potrzebnej mocy silnika, która jest funkcją trzeciej potęgi szybkości. Przy założonej szybkości moc silnika będzie mogła wynosić ok. 22 KM. Równocześnie szybkość ekonomiczna będzie utrzymywana w granicach najczęściej wykorzystywanych, to jest ok. 60 km/godz.
Po przeanalizowaniu możliwych do zastosowania silników dwu- lub czterosuwowych, chłodzonych wodą lub powietrzem oraz rodzajów napędów - z silnikiem umieszczonym z przodu lub z tyłu z napędem na koła przednie lub tylne ustalono w założeniach 2 koncepcje:
1 - najracjonalniejsza, silnik czterosuwowy, chłodzony powietrzem, umieszczony z tyłu i napędzający tylne koła,
2 - przejściowa, silnik dwusuwowy, chłodzony wodą, umieszczony z przodu i napędzający przednie koła.
Pierwsza koncepcja ma bez wątpienia dużo więcej zalet tak pod względem konstrukcyjnym (mały ciężar, zwarta budowa, łatwy napęd na koła), jak użytkowym (mniejsze zużycie paliwa i oleju, wyeliminowanie zamrożenia silnika przy braku odpowiednich garaży). Należy dodać, że rozpatrywano w tym zastosowaniu jedynie silniki z zapłonem iskrowym jako lżejsze, łatwiejsze do wykonania i tańsze od silników wysokoprężnych.
Założenia musiały jednak, jak wyżej wspomniałem, uwzględnić wytyczne, jakie narzucił stan przemysłu motoryzacyjnego w kraju, a mianowicie:
1. Możliwie szybkie uruchomienie produkcji, oparte nie na nowej fabryce, ale na wykorzystaniu całkowitych możliwości produkcyjnych i rezerw przemysłu motoryzacyjnego. Doinwestowanie wynikające z produkcji nowego samochodu musi być minimalne.
2. Maksymalne wykorzystanie elementów samochodów produkowanych w kraju.
3. Brak blachy nadwoziowej głębokotłocznej dużych wymiarów.
4. Produkcja niewielkiej stosunkowo ilości kilku tysięcy sztuk w skali rocznej, przy czym samochód ma być ekonomiczny w eksploatacji, a koszty wytwarzania tych niewielkich ilości możliwie małe.
Pogodzenie założeń konstrukcyjnych z wytycznymi dyktowanymi przez stan przemysłu było zadaniem bardzo trudnym i od razu na wstępie stało się jasne, że niemożliwością jest mówić o samochodzie w całym tego słowa znaczeniu popularnym, i trzeba zgodzić się z przejściową koncepcją samochodu małolitrażowego. Samochód małolitrażowy byłby zatem typem przejściowym, który będzie produkowany w planie 5-letnim 1956 - 1960 dla pierwszego zaspokojenia głodu motoryzacyjnego do czasu, kiedy gospodarkę narodową będzie stać na nowy wielki zakład przemysłowy, produkujący w skali rocznej co najmniej kilkadziesiąt tysięcy samochodów.
Nie wchodząc w dalsze szczegółowe omawianie założeń, podam w skrócie koncepcję, jaka zarysowała się przed przystąpieniem do konstruowania samochodu, a mianowicie: silnik oparty na dwusuwowym silniku typu S-82 produkowanym w kraju do motopomp pożarniczych o pojemności 690 cm3 powinien dać moc co najmniej 22 KM przy 3800 obr./min. Przeróbki tego silnika polegać mają na zmianie systemu zapalania ,- zastąpieniu iskrownika przerywaczami i zapłonem bateryjnym - oraz zmianie sposobu mocowania i zawieszenia. Sprzęgło jednotarczowe suche przekazuje napęd do czterobiegowej skrzynki biegów zaopatrzonej w wolne koło. Przekładnia główna zębata stożkowa z zębami łukowymi, umieszczona na wspólnej obudowie ze skrzynką biegów, przekazująca za pośrednictwem półosi z przegubami homokinetycznymi napęd na przednie koła. Zdecydowano zatem, że oś silnika powinna być równoległa do osi samochodu, co pozwoli na łatwe zastosowanie normalnego rozrusznika i prądnicy napędzanej paskiem klinowym.
Rama dwupodłużnicowa spawana z rur o przekroju prostokątnym rozszerza się znacznie po środku odległości osi kil. Zawieszenie kół przednich niezależne na. resorze poprzecznym, zawieszenie kół tylnych - oś sztywna samostabilizująca typu pływającego lub koła niezależne. Koła przednie i tylne o wymiarach 5,00 X 16" zaopatrzone w amortyzatory tłoczkowe. Hamulce nożne hydrauliczne; działające na wszystkie koła, hamulec ręczny mechaniczny - na tylnych kołach. Kierownica - ze ślimakiem globoidalnym z dwoma drążkami poprzecznymi.
Nadwozie-kareta zamknięta dwudrzwiowa, czteroosobowa ze szkieletem drewnianym okutym, wypełnionym płytami profilowanymi pilśniowymi. Pokrycie zewnętrzne nadwozia dermatoidem z wyjątkiem maski, błotników przednich i tylnych.
Przewietrzanie za pomocą wychylnych odwietrzników w drzwiach i bocznych oknach, szyby w drzwiach nieopuszczane. Ogrzewanie wnętrza przez nadmuch z wentylatora silnika. Siedzenia sprężynowe, kufer dostępny od wnętrza. Koło zapasowe i narzędzia kierowcy umieszczone w przegrodzie dostępnej z tyłu samochodu. Instalacja elektryczna 12 wolt.
Biurom konstrukcyjnym zostało zatem postawione zadanie wykonania przedprototypu samochodu małolitrażowego z zastosowaniem możliwie największej ilości części ze sprzętu produkowanego w kraju, silnika motopompy pożarniczej 5-82 i samochodu "M-20 Warszawa". Właśnie w przedprototypie, a nie już w prototypie miało być dokonane sprawdzenie, czy koncepcja jest uzasadniona technicznie. Na pierwszy rzut oka wydaje się bowiem nieracjonalne stosowanie części z dużego wozu bardzo trwałego i mocnego, do wozu małego, jak w danym przypadku z przewymiarowanego samochodu "M-20 Warszawa". Bliższa analiza, próby i doświadczenia wykazały jednak, że problem ten daje się rozwiązać pozytywnie po pokonaniu wielu trudności konstrukcyjnych.
W sierpniu 1953 roku przystąpiono do rysowania pierwszych szkiców, we wrześniu można było już przystąpić do wykonawstwa części i zespołów przedprototypów. Z uwagi na nadzwyczaj krótki termin wykonania musiano zastosować obcą skrzynkę biegów, która zresztą nie zdała egzaminu w czasie późniejszych prób. Dnia 31 grudnia 1953 roku pierwszy przedprototyp nowego samochodu został przedstawiony Ministrowi, Przemysłu Maszynowego ob. J. Tokarskiemu. Rekordowo szybkie wykonanie przedprototypów można było zawdzięczać entuzjazmowi wykonawców i zastosowaniu bardzo wielu części do podwozia silnika i nadwozia, z silnika 5-82 i samochodu M-20.
Jeżeli spojrzeć wstecz na polskie konstrukcje samochodów, osobowych różnych klas wykonane w okresie międzywojennym, jak CWS, Stetysz, LS, WM i inne, to tak się zawsze nieszczęśliwie składało, że nie doczekały się one produkcji nawet seryjnej. Na specjalne przypomnienie zasługuje typ LS z 1935 r., naówczas bardzo nowoczesny, posiadający silnik widlasty, zawieszenie na drążkach skrętnych i automatyczną skrzynkę biegów.
Wykonane trzy przedprototypy otrzymały nazwę "Syrena", która została samorzutnie zaproponowana równocześnie przez kilku pracowników dla zaznaczenia, że jest ona- pochodna od nazwy samochodu "Warszawa". Przedprototypy różniły się między sobą rozmaitymi rozwiązaniami poszczególnych zespołów i mechanizmów oraz budową nadwozia. I tak między innymi zastosowano dwa rodzaje wahaczy przedniego zawieszenia - kute i prasowane z blachy, trzy wersje zawieszenia silnika, tylna oś miała trzy warianty amortyzacji - dwa małe amortyzatory typu IFA, dwa duże typu M-20 i jeden duży, którego ramię było mocowane w środku osi.
Nadwozia również były rozmaite; dwa. wykonano zgodnie z założeniami na szkielecie drewnianym, w trzecim zastosowano błotniki przednie i tylne z niewielkimi przeróbkami z "Warszawy", wykonując drewniany szkielet samego tylko dachu. Przedprototypy były cięższe niż przewidywano z tym, że zdawano sobie sprawę z możliwości i miejsc, gdzie możliwe będzie zmniejszenie ciężaru.
Rysunki przedprototypów były wykonywane przez trzy biura konstrukcyjne. Silnik przez Wytwórnię Sprzętu Mechanicznego w Bielsku pod kierunkiem mgr inż. F. Bluemke, nadwozie przez Dział Konstrukcyjny Nadwozi Biura Konstrukcyjnego.
Przemysłu Motoryzacyjnego w Warszawie pod kierunkiem mgr inż. S. Panczakiewicza, podwozie przez Dział Głównego Konstruktora Fabryki Samochodów Osobowych w Warszawie pod kierunkiem mgr inż. K. Pionniera. Odpowiedzialność za wykonanie w naturze ponosił Dział Gł. Konstruktora FSO, z wyjątkiem silnika wykonanego w Bielsku.
Przystąpiono do intensywnych prób drogowych, które zakończono 2-tygodniowym raidem na rozmaitych, czasem bardzo ciężkich trasach na przestrzeni 3500 km. Badania i próby drogowe pozwoliły stwierdzić, że koncepcja takiego samochodu małolitrażowego jest w zasadzie słuszna, a doświadczenia i spostrzeżone błędy wykorzystano . dla wprowadzenia zmian do dokumentacji prototypowej. Okazała się konieczność podniesienia mocy i unowocześnienia silników, a w szczególności łożyskowania i uszczelnienia komory korbowej. Zmieniono kształt dźwigni układu kierowniczego i położenie drążków, sposób zawieszenia zwrotnicy i resorów. Nadwozie otrzymało ładniejsze kształty, dolną linię podniesiono; wprowadzono jednolitą, giętą przednią szybę. W drzwiach zastosowano opuszczane szyby, zmieniono konstrukcję siedzeń, wnętrze nadwozia wydatnie powiększono nie zmieniając gabarytu wozu. Zmniejszenie ciężaru własnego założono do 880 kG. W międzyczasie skonstruowano nową skrzynkę biegów wraz z przekładnią główną i wolnym kołem, umieszczonym na wałku sprzęgłowym.
W październiku 1954 przystąpiono do wykonania pięciu prototypów na podstawie zmienionych, jak podawałem wyżej, założeń. Pierwszy prototyp był ukończony na początku marca 1955 i reszta sukcesywnie do czerwca tegoż roku. Jeden z prototypów był wystawiony na stoisku motoryzacji na Targach Poznańskich, gdzie szerokie rzesze zwiedzających mogły go dokładnie obejrzeć.
Prototypy "Syren" przechodzą obecnie intensywne badania drogowe, które mają na celu wykazać ewentualne dalsze błędy oraz dla stwierdzenia żywotności poszczególnych mechanizmów. Jednym z etapów badań był rajd, organizowany przez FSO, w którym oprócz "Syren" wzięły również udział samochody zagraniczne tej klasy wozów, co miało na celu porówmnie własności dynamicznych, zużycia paliwa, szybkości, zdolności pokonywania wzniesień, jakości zawieszenia, trzymania się drogi i innych wskaźników. Były to samochody IFA-F9, Panhard-Dyna 1954, Renault 4 CV, DKW 3 = 6 oraz Goliath GOOP z bezpośrednim wtryskiem benzyny. Rajd odbył się na przestrzeni 5600 km w czasie 20 dni na trasach przeważnie górskich, przy czym procent dróg o bardzo złej nawierzchni wynosił około 15%, o średniej nawierzchni 45°/a i dobrej nawierzchni reszta. Brednia szybkość kolumny składającej się z 12 wozów wynosiła po odliczeniu przestojów 56 km/godz., a więc była wartością wysoką. Wszystkie przewidywane wielkości w założeniach w zasadzie otrzymano lub przekraczano w sensie pozytywnym.
Samochód "Syrena" ulegnie jeszcze pewnym zmianom, które są lub będą następstwem zauważonych błędów i niedociągnięć, ale zasadnicze cechy nie będą wiele odbiegać od charakterystyki, jaka jest zamieszczona na końcu niniejszego artykułu. Niewątpliwie interesujące jeszcze będą informacje odnośnie zastosowania części ze sprzętu produkowanego, a więc silników pożarniczych i samochodu M-20.
Ostateczny silnik do "Syreny" typu S15 różni się znacznie od silnika S82, stosunkiem s : d, a więc kształtem i rozmiarami tłoków, ułożyskowaniem korbowodów i wału wykorbionego. Skrzynia korbowa dwudzielna odlewana z lekkiego stopu, ma uszczelnienie pierścieniowe w miejsce poprzednio przewidywanych labiryntów. Kadłub cylindrów odlany z żeliwa, mocowany jest do skrzyni korbowej 6 śrubami. Głowica aluminiowa użebrowana zewnętrznie posiada obrobiony, specjalny kształt komory spalania. Przerywacze umieszczone są w oddzielnej obudowie przykręcanej do skrzyni korbowej. Koło zamachowe mocowane jest nie na stożku czopa wału korbowego, lecz na śruby. Widać z opisu, że silnik zupełnie różni się od pierwotnie zastosowanego silnika S82. Zagadnienie w danym wypadku zostało odwrócone - w miejsce przestarzałego silnika S82, wzorowanego na przedwojennym silniku DKW, motopompy otrzymają nowoczesny silnik będący adaptacją silnika S15, w którym najmniejsze zużycie paliwa będzie wynosić niewiele powyżej 300 G/KMh. Procent identycznych części obu nowych silników może określić na 90%.
Przechodząc do omówienia podwozia pod względem zastosowania części z ,;Warszawy", zacznę od zawieszenia. Resory, tak przedni jak tylny, posiadają ten sam przekrój piór jak M20. Długości piór z wyjątkiem głównych są jednakowe. Piasty i łożyska tylnych kół oraz drobne części z tym związane są identyczne z M20, w razie koniecznej potrzeby można założyć ogumione koła z "Warszawy". Amortyzatory przednie będące jednocześnie zamocowaniem dolnych wahaczy różnią się od M20 ustawieniem zaworków przepływowych. Amortyzator tylny jest identyczny jak w M20. Przegub Kardana na półosiach przy skrzynce biegów ma elementy - krzyżak, miski, rolki - wzięte z M20. Przeguby i pozostałe elementy drążków kierowniczych różnią się niewiele od części M20. Mechanizm kierowniczy jest taki sam, z wyjątkiem długości kolumny i wałka fioła kierowniczego. Chłodnica różni się tylko wysokością i króćcami wodnymi z chłodnicą M20.
Hamulce mają bardzo wiele identycznych części i podzespołów, jak pompa główna w całości, mocowania przewodów, końcówki, trójniki, przewody elastyczne. Bębny hamulcowe mają taką samą średnicę, a szczęki są 2 razy węższe od szczęk M20. Drobne części hamulców są identyczne. Tarcze hamulcowe różnią się tylko minimalnie.
Skrzynka biegów posiada satelity identyczne, a koronki różnią się podtoczeniem. Wszystkie połączenia wielowypustowe z wyjątkiem jednego na wałku sprzęgłowym mają te same wymiary jak M20.
Wskaźniki i zegar są jednakowe. Instalacja elektryczna różni się mniejszymi wymiarowo: akumulatorem, prądnicą, rozrusznikiem, regulatorem napięcia, posiadającym zresztą obecnie zbyt duże wymiary oraz dodatkową lampą gabarytową.
W nadwoziu zastosowano z "Warszawy": zamki, klamki, podnośniki szyb, wychylne szyby boczne i wiele drobnych elementów. Narzędzia kierowcy również bardzo mało różnią się wzajemnie. Części normalne obu wozów są jednakowe, z wyjątkiem kilku śrub i nakrętek specjalnych.
"Syrena" jako pochodna "Warszawy" będzie miała wyjątkowo małe koszty uruchomienia produkcji.
Na końcu należy wspomnieć o perspektywach rozwojowych samochodu "Syrena", które można by zamknąć w trzech zasadniczych punktach. Przeprowadzone będą prace nad wprowadzeniem wtrysku bezpośredniego benzyny do silnika dwusuwowego. Należy sobie jednak zdać sprawę, że jest to zadanie bardzo trudne, które będzie wymagało wiele czasu. Niezależnie od tego konstruuje się czterosuwowy silnik z poziomymi przeciwległymi cylindrami, oparty na elementach silnika zastosowanego w motocyklu "Junak 350".
Trzecia wreszcie sprawa, to zastąpienie drewnianego dachu przez blachę stalową, ewentualnie przez dach wykonany z mas plastycznych.
Na najczęściej spotykane pytania szerokich mas miłośników motoryzacji, a mianowicie termin ukazania się na rynku samochodów "Syrena" i ich ceny, niestety trudno jest w tej chwili odpowiedzieć. Jedno jest pewne - uchwała Prezydium Rządu PRL nałożyła na władze przemysłu motoryzacyjnego obowiązek uruchomienia produkcji "Syren" w 195 roku.
