И все-таки полугусеничный автомобиль с принудительным зацеплением ведущих колес сложился далеко не сразу. Сначала на опытном образце ЗИС-22-Н ("новый"), построенном весной 1940 года, решили сохранить привод на оба бортовых ведущих колеса, оборудовав их звездочками для принудительного зацепления с гусеницей. Учитывая слабость резинокордной гусеницы, применили довольно тяжелую металлическую с импортными резино-металлическими шарнирами "Джонсон" и наружными резиновыми башмаками (по два на звене). В каждой тележке вместо четырех пневмошин установили четыре ведущих колеса с резиновыми грузолентами, между парами которых были зажаты 23-зубовые звездочки. Вот тут уже для ликвидации кинематического рассогласования без бортовых дифференциалов было не обойтись. Естественно, усилили и рамку движителя, увеличили ее жесткость, в результате чего снаряженная масса машины возросла на 545 кг и достигла 5205 кг (из них на тележки пришлось 1973 кг), а максимальная скорость соответственно упала до 29,8 км/ч. Зато резко повысилась надежность гусеничного движителя — по крайней мере, удалось ликвидировать буксование ведущих колес.
Испытания ЗИС-22-Н на территории НАТИ проводились высококвалифицированными инженерами С.В.Звездиным и Г.А.Матеровым при активном участии водителей Ф.К.Кароля и Е.Н.Шувалова, на этот раз предельно тщательно и методически грамотно, что позволило дать машине вполне объективную оценку.
Полугусеничный автомобиль ЗИС-22-50. Лето 1940 года
Фотокопия чертежа ЗИС-22-50
На следующем образце машины — ЗИС-22-50— ликвидировали привод на заднюю звездочку — достаточно оказалось и одной передней. Для этого пришлось переделать и рамку движителя. За ненадобностью сняли эксцентриковые опоры поддерживающих роликов, так как необходимое натяжение гусениц теперь обеспечивалось продольным перемещением задних ленивцев, что было гораздо удобнее. В передних ведущих колесах тележек смонтировали колодочные тормоза с ножным приводом, хотя на выходе из коробки передач по-прежнему сохранялся центральный дисковый тормоз (от ЗИС-6) с ручным приводом. Все это повысило безопасность движения, поскольку возможность торможения сохранялась даже при обрыве приводных цепей. Но в результате масса тележек возросла до 2070 кг. Запас хода повысился за счет увеличенной на 160 л емкости бензобаков. И, самое главное, был установлен более мощный двигатель ЗИС-16 (85 — 88 л.с.), что позволило уменьшить передаточное число в цепном приводе тележки до 1,6 (на 10,6%). Ввиду постоянных перегревов двигателя радиатор поставили увеличенный, от ЗИС-6. Снаряженная масса машины еще больше возросла — на 640 кг, зато максимальная скорость достигла 38 км/ч.
Следующий, более рационально спроектированный полугусеничный автомобиль ЗИС-22-52 (тогда еще НАТИ-В32-52) получил совершенно новую, менее тяжелую гусеницу, состоявшую из двух замкнутых (с помощью петель) резино-кордных лент (основа — бельтинг-ткань Б-820) шириной 152,4 мм каждая производства Свердловского завода резино-технических изделий, связанных между собой коваными накладками, расположенными с постоянным шагом 100 мм и служащими для зацепления с ними ведущей звездочки. Одновременно к лентам крепились штампованные стальные плицы, предназначенные для удержания лент от соскакивания, и наружные фигурные башмаки из резины с привулканизированными к ним стальными основаниями— для улучшения сцепления с грунтом или снегом. При движении по мокрому асфальту эти башмаки также улучшали сцепление с поверхностью и не создавали излишнего шума. На обледенелой дороге на них могли дополнительно надеваться пять противобуксовочных шпор. Общая ширина такой сдвоенной гусеничной ленты составляла 400 мм, что считалось достаточным. Снаряженная масса машины уменьшилась до 5020 кг. Среднее удельное давление составляло уже 0,433 кгс/см2 — это было многовато для движения по снегу. Но в целом такое решение тележки сочли вполне пригодным и все конструкторские доработки велись на основе двух построенных машин ЗИС-22-52.
Полугусеничный автомобиль ЗИС-22-52 во дворе НАТИ. Лето 1940 года. Вид спереди и вид сзади (внизу)
На сравнительных испытаниях (в том числе с немецким полугусеничным грузовиком "Краусс-Маффей"), проведенных в Кубинке в сентябре 1940 года, ЗИС-22-52 показал лучшие, хотя и не блестящие результаты. Максимальная сила тяги на дороге, покрытой мелким гравием, составила 2940 кгс (на ЗИС-22-50 с его большей собственной массой и металлической гусеницей — 3470 кгс), максимальная скорость на шоссе — 39,8 км/ч при расходе топлива 60 л, средняя скорость на шоссе (с грузом 2,5 т) —19,8 км/ч (иногда — до 25 км/ч), по проселку (с грузом 2 т) — 14,1 км/ч; запас хода по шоссе — 300 км, по проселку — 200 км. Машина преодолевала подъем по грунту 28° (по песку — лишь 6°) и брод глубиной 0,6 м (как и базовый ЗИС-5), уверенно форсировала ров шириной 6,8 м и глубиной 1 м, наполненный грязью,свободно проходила по нетронутому болоту глубиной 0,3 м и по песку глубиной 0,2 м. Допустимый крен достигал 23°, радиус поворота — 8,3 — 8,5 м. Однако из-за больших механических потерь ход был очень "тугой" — свободный выбег от скорости 25 км/ч всего 73,5 м (сопротивление движению по асфальту — 340 кгс). Правда, на ЗИС-22-Н и ЗИС-22-50 он был еще меньше — около 60 м. Но прицеп массой 2,75 т (122-мм гаубица обр.1938 г. с передком), имевший на платформе груз 1,5 т (боекомплект и расчет), машина буксировала достаточно уверенно, особенно по глубокой (0,6 м) снежной целине, ранее непроходимой для автомобильного транспорта. С лыжами на передних колесах тягача и пушкой на прицепе (груз на платформе —1,5 т) преодолевался снежный покров глубиной до 1 м, без прицепа — даже до 2 м, то есть фактически любой. Подвижность ни разу не терялась.
Под впечатлением от этих необыкновенных показателей и, как следствие, открывающимися для мехтяги артиллерии возможностями военные в очередной раз провели достаточно поверхностные испытания, не выявившие всех недостатков и дефектов ЗИС-22-52 (зимой они проявлялись в меньшей степени), особенно в части надежности и прочности узлов, динамике, маневренности. В отчете от 22 декабря 1940 года был сделан вывод, за который потом пришлось расплачиваться: "Требованиям Красной Армии удовлетворяет ЗИС-22-52 как средний автомобиль высокой проходимости для перевозки грузов по бездорожью и как быстроходный арттягач противотанковой и полковой артиллерии. При устранении указанных недостатков ЗИС-22-52 может быть рекомендован для производства, ибо имеет проходимость по снегу, грязи и песку выше всех других автомобилей..."
Испытания ЗИС-22-52 на снегу, проведенные в феврале — марте 1941 года, вроде бы это подтвердили: машина буксировала 122-мм гаубицу с грузом 1,5 т в кузове на IV передаче, даже преодолевая при этом небольшие подъемы. С лыжами на передних колесах она достаточно уверенно двигалась по снегу глубиной до 2 м, который продавливала своими гусеницами всего на 0,25 — 0,4 м. Правда, военные, в целом довольные результатами испытаний, посоветовали, к сожалению, не очень настойчиво, усилить на ЗИС-22-52 гусеничные тележки (особенно опорные катки), снизив их массу при одновременном увеличении жесткости, полностью предотвратить спадание гусениц, уменьшить применение дефицитной резины, к тому же плохо работавшей при низких температурах. А поломки и отдельные недостатки отнесли к явлениям вполне устранимым в процессе освоения серийного производства. Было принято решение о выпуске этой машины (2000 единиц в 1941 году) на ЗИСе, где надлежало провести ее конструкторскую доработку и технологическую подготовку к массовому производству.