Бортовой вездеход ЗИС-Э134 (макет № 1) базировался на усиленной лонжеронной раме грузовика ЗИС-151, укороченной сзади на 600 мм, оснащался кабиной от ЗИС-150 и был оборудован верхнеклапанным 6-цилиндровым карбюраторным двигателем ЗИС-120ВК (5,55 л, 130 л.с.), отличавшимся от серийного мотора ЗИС-120 измененными блоком цилиндров и головкой блока, системой впуска и клапанным механизмом. Он работал в блоке с гидротрансформатором от опытного автобуса ЗИС-155А и снабжался вмонтированным в него сцеплением для блокировки и электропневматическим управлением. Механическая 5-ступенчатая коробка передач была заимствована у грузовика ЗИС-150, но имела измененные передаточные отношения. В трансмиссию входили также двухступенчатая раздаточная коробка, две специально разработанные коробки отбора мощности и ведущие мосты от БТР-152В, подвешенные на восьми продольных полуэллиптических рессорах с гидроамортизаторами от ЗИС-151. Два передних моста были управляемыми, два задних получили механическую блокировку дифференциалов. В рулевой механизм был введен гидроусилитель Львовского завода автопогрузчиков, в системе регулирования давления в восьмислойных шинах размером 14,00 – 18 с внешним подводом воздуха применяли детали от амфибии ЗИС-485. Металлическая грузовая платформа с тентом ранее была разработана для опытной машины ЗИС-121В, вместимость топливного бака составляла 500 л.

Первый четырехосный 5-тонный армейский грузовик ЗИС-Э134 Макет № 1 (8x8). 1955 год

Колесная база автомобиля представляла собой формулу 1500+1500+1500 мм, означавшую, что расстояние между центрами крайних мостов являлось суммой этих трех цифр, то есть 4500 мм. Колея передних колес составляла 1760 мм, задних – 1742 мм. Габаритные размеры – 6584x2284x2581 мм, высота по тенту – 2996 мм. Дорожный просвет под мостами – 368 мм, радиус поворота – 10,5 м. Снаряженная масса без топлива – 7,0 т, полная – 10 т. В процессе дальнейших испытаний, проходивших в Подмосковье и на полигоне 21 НИИИ до марта 1956 года, автомобиль развивал максимальную скорость 58 км/ч и расходовал в среднем 63,3 л бензина на 100 км. Он преодолевал рвы глубиной до 3 м, канавы шириной 2 м, овраги с крутизной склонов до 40º, болота и водные преграды глубиной 1,5 м и вертикальную стенку высотой до 1 м. По результатам испытаний были выработаны пути дальнейшего совершенствования конструкции машины, в том числе рекомендованы применение бесступенчатой автоматической трансмиссии и самоблокирующихся дифференциалов, а также полная ликвидация подвески.

В начале апреля 1956 года появился второй опытный низкопрофильный 3-местный плавающий автомобиль ЗИС-Э134 Макет № 2 с открытой кабиной и оригинальной формой передка, служивший для поиска оптимальной конструкции и параметров будущей армейской амфибии. С конструктивной точки зрения он был унифицирован с макетом № 1, но фактически являлся новой разработкой. Автомобиль снабжался 120-сильным мотором ЗИС-121А с алюминиевой головкой блока, самоблокирующимися дифференциалами с муфтами свободного хода, двумя гидроусилителями рулевого управления от автобуса ЗИС-127, лебедкой самовытаскивания, шестислойными шинами и металлическим водоизмещающим корпусом, частью которого являлись облицовка кабины и низкобортная грузовая платформа. Для движения на плаву служил водометный движитель от плавающего танка ПТ-76 с поворотной насадкой, выполнявшей роль водяного руля. Впервые на этой машине все колеса были лишены эластичной подвески. Амфибия имела измененную колесную базу (1400+1595+1395 мм), увеличенную колею (1990 – 2000 мм), дорожный просвет под мостами – 343 – 345 мм. Ее полная масса составила 7830 кг. Скорость на суше – до 58 км/ч, на плаву – 6 км/ч. Первые сравнительные испытания автомобиля начались в августе 1956 года, а затем его переделали в новый макет с раздвинутыми в разные стороны передними и задними мостами. Теперь этот вариант считается первым прототипом будущих машин серии 135 со сближенными средними и разнесенными крайними осями.

Второй экспериментальный плавающий прототип ЗИС-Э134 Макет № 2 без подвески. 1956 год

Непосредственным развитием первого макетного образца стал опытный бескапотный бортовой артиллерийский тягач ЗИЛ-134, выполненный в соответствии с требованиями Минобороны о создании колесных транспортных средств среднего класса для буксировки прицепных орудийных систем по всем видам дорог и на бездорожье, в связи с чем он неформально носил армейский индекс АТК-6. Первый образец был собран 22 января 1957 года, второй – 4 марта. Автомобиль был предназначен для работы на шоссе с прицепным составом полной массой до 15 т, на грунтовых дорогах – 7,2 т, на местности – 6,0 т или буксировки на аэродромах летательных апаратов со взлетной массой до 70 т. Его главными конструктивными особенностями являлись уникальный 12-цилиндровый бензиновый силовой агрегат, гидромеханическая трансмиссия собственной конструкции, сближенные ведущие мосты с укороченным до 1450 мм расстоянием между ними и одинаковой расширенной колеей (2150 мм), независимая подвеска всех колес и герметизированный корпус с гладким поддоном, позволявший форсировать на плаву небольшие водные преграды только за счет вращения всех колес. В металлическом кузове можно было доставлять до 4 т боеприпасов или восемь человек боевого расчета буксируемой артиллерийской системы.

Специально для тягача ЗИЛ-134 был создан карбюраторный 10,4-литровый двигатель ЗИЛ-Э134 V12 с расчетной мощностью 240 л.с., представлявший собой объединенные в едином блоке цилиндров два опытных мотора ЗИЛ-Э130 V6 для будущего грузовика ЗИЛ-130. На нем впервые нашли применение центробежный фильтр тонкой очистки масла, гидравлические толкатели клапанов, муфта для автоматического включения или отключения вентилятора системы охлаждения, бензоэлектрический предпусковой подогреватель, дополнительный инерционный стартер, радиатор с расширительным бачком и два глушителя. Второй важной новинкой стало применение автоматической трансмиссии, состоявшей из гидротрансформатора с возможностью работы в качестве гидромуфты и планетарной 3-ступенчатой коробки передач с автоматическим управлением. От нее крутящий момент подавался на две двухступенчатые раздаточные коробки, располагавшиеся между двумя передними и задними мостами. Сначала они снабжались механической блокировкой дифференциалов, затем в ходе испытаний их заменяли на несколько пробных видов самоблокирующихся дифференциалов. Впрочем, неразрезных мостов в этой машине вообще не было, а все колеса с одноступенчатыми редукторами имели индивидуальную независимую рычажно-торсионную подвеску с телескопическими гидроамортизаторами с ходом 220 мм. При работе со спецнадстройками предусматривалась блокировка подвески. Две пары передних управляемых колес оборудовали шариковыми шарнирами равных угловых скоростей «Рцеппа». На тягаче стояли герметизированные барабанные тормоза с пневмогидравлическим приводом, рулевой механизм с гидроусилителем, система регулирования давления воздуха с внутренним подводом через ступицу колеса и специальные шины 16,00 – 20 сверхнизкого давления. С 1958 года монтировалась барабанная лебедка центрального расположения с тяговым усилием 10 тс и задним выводом троса. Простая 3-местная цельнометаллическая кабина была оборудована жидкостным отопителем и смотровым люком в крыше. По сравнению с первыми макетами вместимость топливного бака не изменилась (500 л). Габаритные размеры – 7160x2700x2650 мм. Благодаря новой подвеске и шестеренчатым колесным редукторам дорожный просвет возрос до 470 мм, радиус поворота сократился до 10 м. Снаряженная масса тягача – 10,6 т, полная – 15,0 т.