Гандикап и облегчение кузова автомобиля

На заре автоспорта мощности двигателя гоночных машин уделялось куда больше внимания чем форме и весу кузова, ошибочно полагая что именно силовая установка является залогом победы. Все изменилось в 20-х гг. прошлого века с приходом в индустрию автодизайна смелых решений и новаторских идей позаимствованных из аэронавтики квинтэссенцией которых можно считать — Nissan Deltawing. Далее Вы узнаете все о том, что такое гандикап и облегчение кузова гоночного автомобиля.

Наследие

Авиаинженер Уго Загато, основав кузовное ателье, начал экспериментировать с обтекаемыми формами и облегченными авиационными материалами.Подобные решения нашли применение в производстве гоночных прототипов компании MG и Audi Streamliner повлекших установление череды мировых рекордов скорости, задав стандарты моделирования актуальные по сей день. В итоге, обтекаемые и легкие кузова стали неотъемлемой частью автоспорта и индустрии в целом.

Облегчение кузова автомобиля, повышение жесткости, использование аэродинамических элементов. Все это позволяет существенно увеличить динамику и прижимную силу авто, как следствие — управляемость.

Ниже рассмотрены основные этапы работы с кузовом, нацеленные на улучшение результатов круга.

Облегчение массы

Уменьшение веса начинается с избавления от лишних деталей. На этом этапе демонтируется отделка салона, задние сидения и другие элементы конструкции, необязательные для гонок. Это приводит к улучшению разгонной динамики и поворачиваемости.

• Второй этап включает не только дальнейший демонтаж необязательных элементов, но и замену ряда деталей облегчёнными аналогами, что приводит к улучшению разгона и поворачиваемости.
• 3-й этап облегчения машины основан на замене стоек кузова углепластиковыми аналогами и другими облегчёнными частями. Это приводит к существенному улучшению поворачиваемости и набора скорости. Добавлением новых точек креплений, угловых накладок и других элементов увеличивается общая жесткость кузова. С менее гибким шасси подвеска работает свободнее, что приводит к существенному повышению устойчивости в поворотах.

Облегчённые детали для кузова авто

• Смена окон

Замена задних и боковых стёкол аналогами из лёгкого поликарбоната, так как стеклянные окна составляют заметную часть веса машины; к тому же, они расположены в верхней части кузова. Подобная модификация не только уменьшает общую массу, но и понижает центр тяжести.

• Карбоновый капот

Как правило, серийные автомобили оснащаются тяжелыми стальными капотами. Заменив эту деталь облегченным аналогом, Вы заметно понизите массу. Кроме того, неокрашенный углепластик смотриться очень стильно.

• Прижимная сила

Регулировать прижимную силу действующую на переднюю и заднюю части автомобиля можно настройкой аэродинамических элементов. Эта сила создается потоками воздуха обтекающими кузов, поэтому возникает только на достаточно высоких скоростях. Чем она больше, тем лучше сцепление с трассой и устойчивость машины, но вместе с ней возрастает и лобовое сопротивление, ограничивающее максимальную скорость. Этот эффект частично компенсируется изменением дорожного просвета передних и задних колёс.

Балласт (гандикап) и облегчение кузова

Когда автомобиль не отвечает весовым требованиям регламента в некоторых гонках (Super GT) допускается использование дополнительного веса. Регулируется он путем смены места расположения вперед либо назад, влияя на развесовку. В большинстве случаев балласт рекомендуется располагать ближе к центру тяжести однако можно предпочесть и другие варианты с учетом типа привода и особенностей трассы, на которой будет проходить предстоящий заезд.

Как облегчить кузов автомобиля

Масса и разгон

1 улучшение характеристик двигателя
2 уменьшение массы автомобиля
3 Улучшение трения колес улучшение сцепных свойств автомобиля с дорожным покрытием
4 Сопротивление воздуха и скорость Улучшение аэродинамических свойств автомобиля
5 Потери мощности в трансмиссии Уменьшение неизбежной потери мощности при прохождении через трансмиссию
6 Улучшение стартовых свойств за счет применения электроники
7 Уменьшение инертности системы

В данной статье разберемся с уменьшением и перераспределением массы автомобиля для получения лучших показателей в разгоне до 100 и более.

1. При уменьшении массы на 10% время разгона до 100 уменьшиться тоже примерно на 10%
Например: у нас есть автомобиль с массой 1000 кг, двигателем 100 лс и разгоном до 100 равным 12 секунд, если нам удастся облегчить данный автомобиль до 900 кг то разгон досотни уменьшиться до 10.8 секунд.
2. Такая линейная зависимость работает только в безвоздушном пространстве. А на деле автомобиль не улучшает своих разгонных характеристик после 130-250 (зависит от мощности двигателя) из за присутствия аэродинамического сопротивления воздуха, даже если мы очень сильно уменьшим массу нашего авто.

Пример1: автомобиль масса 1000кг, 100лс, разгон до 100 за 12 сек разгон до 160 будет иметь 29 секунд Уменьшаем массу до 900кг, 100лс, разгон до 100 станет 10,8 и уменьшиться на 10% но разгон до 160 км/час будет 28 секунд и уменьшиться всего лиш на 3,5 % так как на скоростях от 130 до 160 двигателю приходиться отдавать половину своей мощности на преодоление сопротивления воздуха (50л.с) а разгоняет автомобиль не все 100лс а оставшиеся 50 сил.

Пример2: При тех же параметрах имеем автомобиль с более мощным двигателем 250 лс напимер. Здесь порог условно линейного улучшения разгона за счет уменьшения массы продлиться дальше 160 км/час по той простой причине, что по достижению скорости 130 км/час у двигателя с полезной мощности 250 л.с также 50л.с пойдет на преодоление сопротивления воздуха, но у него еще останется 200 лошадей на продолжение разгона.

3. При интенсивном разгоне задняя ось автомобиля нагружается и часть массы с переди перераспределяется назад, что хорошо для заднеприводных автомобилей и плохо для переднеприводных, так как на заднеприводных улучшается сцепление с полотном дороги, а на переднеприводных уменьшается мешая безпробуксовочному старту. На полноприводных автомобилях перераспределение не особо сказывается ведь они используют всю массу автомобиля и стартуют практически без пробуксовки всеми колесами.

На мощных автомобилях вопрос излишней пробуксовки особенно важен, отсюда вытекает несколько полезных советов по уменьнеию массы автомобиля в соответствии с имеющимся приводом на передние, задние или все колеса.

На переднем приводе если вы хотите добиться хорошего разгона и не иметь проблем со стартом не следует сильно уменьшать массу передней части автомобиля и делеть основной упор по облегчению на среднюю и заднюю часть авто. Также для лучшей загрузки передней оси, можно некоторые агрегаты (если это возможно) перенести как можно ближе к переднему бамперу. Некоторые переносят даже двигатель неговоря уже о аккумуляторе радиаторе, бочке омывателя итд. Также можно наклонить перед авто вниз, что перераспределит вес ближе к переду автомобиля.

На заднеприводном авто не следует облегчать заднюю часть, а сосредоточиться на облегчении средней и передней части автомобиля плюс можно перенести некоторые узлы с капота в багажник (акумулятор, бачек омывателя итд что возможно) Если бак находиться посредине его также можно перенести в багажник (обычно устанавливают нештатный бак)

На полном приводе можно облегчать все и вся не опасаясь плозого зацепа.

Как облегчить автомобиль

Чтобы немного улучшить динамику обычного городского автомобиля достаточно:

4.1 непользоваться полным баком, минус 20-80 кг в зависомости от обема бака (вроде бы очеводно, но есть люди которые постоянно ездиют сполным или почти полным баком, ухудшая разгон и увеличивае тем самым рнасход тогоже бензина который в баке)

4.2 Пустой бачек омывателя тоже может сэкономить 4-15 кг массы.

4.3 Запаска 12-25 кг

4.4 Кованные диски уменьшат не только общую но и неподрессоренную и иннерционную массу на 10-20 кг в сумме (если не использовать диски и резину большего чем положено размера)

4.5 Замена аккумулятора на более легкий например 70 амперный примерно на 7 кг весит больше чем 55 амперный.

Спортивный автомобиль из заводского

5.1 Вваривание каркаса позволяет увеличить жосткость кузова но не увеличивает массу, а может даже уменьшает так как позволяет вырезать из кузова не учавствующий более в жосткости метал и позволяет сделать очень легкие двери.

5.2 Установка стекол из поликарбоната вместо обычных позволяет уменьшить массу на 30-50 кг

5.3 Бампера из легких композиционных материалов, вместо штатных, плюс удаление всех сопутствующих элементов связанных с их родными креплениями и элементами безопасности позволяет уменьшить массу на 20-70 кг.

5.4 Замена капота и багажника на анлогичные но выполненные из композиционных материалов позволяют уменьшить массу на 5-15 кг и более.

5.5 Установка спортивного бака пожет сэкономить до 5-10 кг.

5.6 Ликвидация музыки уменьшает общую массу на 5-100 кг.

5.7 Ликвидация парприза и отопителя 12-30 кг.

5.8 Ликвидация сидений и замена на спортивные (масса спортивных начинается от 2.5 килограмм шт. Масса штатных доходит до 80кг штука) 45-180 кг.

5.9 Выбрасывание ковров и шумо и виброизоляции потолка и остальных деталей салона 20-100 кг.

5.10 Ликвидация кондиционера около 30 кг.

5.11 Очень сильный тюнинг глушителя от 20 до 40 кг.

5.12 облегчение двигателя 3-15 кг за счет удаления деталей связанных с эколокией, вентиляцией картера, замена чугунных коллекторов итд.

5.13 Установка облегченного маховика 3-8 кг.

5.14 Облегчение подвески, обычно замена штатных деталей на тюнинговые, алюминевые рычаги итд 10-30 кг.

5.15 Замена рулевого колеса и ручки переключения передачь не более 1 кг.

Также облегчение авто может значительно уменьшить расход горючего, потому что для разгона требуется меньше времени, разгонять приходиться меньшую массу, толкать в гору также приходиться меньшую массу .

Останавливать приходиться к стати тоже меньшую массу, что положительно скажеться тормозной системе и на торможении в целом.

Уменьшение массы автомобиля очень хорошо сказывается на управяемости если при облегчении стремиться улучшить развесовку и приблизить ее к величине 50/50 (нагрузка на переднюю ось равна нагрузке на заднюю.)

Все цифры указаны в качестве примеров и не являются точными данными.

Автомобильная диетология: самые оригинальные способы заставить машину похудеть

Спросите любого знатока автомобилей, что такое «Серебряная стрела»? Конечно же, гоночный автомобиль Mercedes- Benz, ответит он. Но до 1934 года все гоночные Мерседесы красились в белый цвет и даже получили в народе уважительное прозвище «Белые слоны»! На этот счет у марки есть своя легенда.

Способ: Удаление краски
Кто: Mercedes-Benz W25

Окрашивать кузова своих гоночных болидов мерседесовцы прекратили 9 июня 1934 года, когда они заявили на старт этапа Гран-при на Нюрбургринге новый болид W25, по традиции выкрашенный в белый цвет. Снабженный 300-сильным карбюраторным двигателем автомобиль сразу стал претендентом на победу, если бы не одно «но». По условиям технического регламента, масса автомобиля не должна была превышать 750 кг. На контрольном взвешивании вечером перед гонкой выяснилось: автомобиль не проходит по регламенту, так как его масса на несколько килограмм больше. До гонки оставалась ночь, и серьезных изменений в конструкцию машины внести попросту бы не успели. И все же выход был найден.

Конечно, махинации, чтобы обойти правила, применялись и тогда. Например, на комиссии завешивали только сухую массу автомобиля, т.е. ограничение не учитывало массу жидкостей и пилота, а на мерные весы автомобиль закатывался вручную. Механики многих команд, сливая масло в специальный резервуар, попутно отворачивали вместе с пробками и шлангами кованые опоры передних амортизаторов (а каждая из них весила не менее 3 кг), тем самым уменьшая вес машины. Но Альфред Нойбауэр, бессменный директор гоночной команды Mercedes понимал, что такой подлог можно легко вычислить, и не стал рисковать.

А вот кому-то из инженеров пришла в голову мысль получше и полегальнее: краска, нанесенная в несколько слоев на корпус машины, тоже имеет вес, и удалив ее, можно сбросить сразу несколько килограммов лишней массы. Так и поступили: за ночь с немецкого болида соскоблили всю краску, и сверкающая полированным алюминием машина прошла контрольное взвешивание. Ту гонку мерседовцы выиграли, а в память об этом событии серебристый цвет стал фирменным для марки. Ну а прозвище «Белые слоны» с легкой руки журналистов превратилось в «Серебряные стрелы».

Впрочем, снимать краску с кузова – не самая сложная проблема. А вот американцы придумали способ облегчения веса поинтереснее.

Способ: Полировка кузова кислотой
Кто: Dodge Hurst Hemi Dart

Автомобильным спортом номер один в Соединенных Штатах 1960-х годов стал дрэг-рейсинг. Толпы поклонников скорости ночами перекрывали заветные 402 метра на прямых участках американских хайвеев в надежде доказать всем, что их машина – самая быстрая в округе. Активное участие в гонке моторов принимали и автомобильные фирмы, участвовавшие в специально созданном для таких дрэгстеров Super Stock классе национальной ассоциации NHRA.

Ford, General Motors и Chrysler – три кита американского автомобилестроения – использовали любые хитрости, чтобы доказать, что их машины самые лучшие и быстрые. Важным способом достижения победы стало облегчение веса дрэгстера, которому попутно вживляли самый большой в гамме мотор. Именно так родился, например, Dodge Hurst Hemi Dart – настоящий монстр, пролетавший мерные четверть мили менее чем за 12 секунд.

Для создания машины использовали кузов самой компактной в линейке Dodge машины – среднеразмерного купе Dart. Штатный двигатель был удален, а его место занял семилитровый V8 HEMI, вершина крайслеровской линейки моторов, с полусферическими камерами сгорания. Этот гигант еле-еле влез в подкапотку бедного Дарта, и даже новый аккумулятор пришлось перемещать в багажный отсек, что, кстати, и поспособствовало улучшению развесовки машины. А для такой полезной вещи, как гидроусилитель руля, места просто не осталось. Из машины выпотрошили весь салон, попутно, разумеется, установив мощный каркас безопасности, а ряд панелей кузова выполнили из стеклопластика. Впрочем, этого инженерам из Dodge показалось мало, и в надежде отыграть несколько дополнительных килограммов массы в дело пошла… кислота.

Стальные задние крылья и внешние панели дверей протравливались кислотным раствором, в результате чего толщина панелей уменьшалась до 1-1,5 мм. Все эти ухищрения помогли Dodge Dart занимать призовые места на заездах. Однако от Chrysler не отставали конкуренты из General Motors, которые также создавали свои собственные дрэгстеры по требованиям NHRA, и в заначке которых оказалось несколько своих козырей по облегчению веса автомобилей.

Способ: «Швейцарский сыр»
Кто: Pontiac Catalina Super Duty

Активным участником дрэговых баталий, разразившихся на просторах Америки, стала фирма Pontiac, пытающаяся избавиться от клейма «автомобилей для пенсионеров». За основу нового дрэгстера использовали модель Catalina, которая в спортивной итерации получила имя Super Duty и могучий V8 объемом 6,9 литра (421 кубический дюйм, в пересчете на американскую систему измерения), снабженный тремя двухкамерными карбюраторами и развивающий, по заявлениям производителя, мощность 410 л. с. Правда, некоторые эксперты полагают, что цифра эта была сильно занижена, и официальная мощность 421-го мотора – около 550 л. с.

Для улучшения соотношения мощности и массы салон американского купе был выпотрошен, а на месте задних сидений разместили необходимый по правилам массивный каркас безопасности. Инженеры «Понтиака» шли на любые ухищрения в надежде облегчить свою машину еще на несколько килограммов. Передние крылья, бампер и капот сделали из алюминия, равно как и выхлопную трубу увеличенного диаметра. Производитель специально подчеркивал, что машины, оснащенные таким выпуском, могли использоваться только на кратковременных заездах на ¼ мили, поскольку труба, не выдерживающая постоянного жара выхлопных газов, имела свойство расплавляться. А чтобы еще больше облегчить дрэговую Каталину, в мощной лонжеронной раме засверлили 130 отверстий, из-за чего машина мгновенно получила прозвище «Swiss Cheese» (Швейцарский сыр).

Жесткость рамы упала настолько, что во время изготовления машины на заводе приходилось ставить под неё дополнительные распорки, чтобы предотвратить изгиб. Впрочем, хитрости пошли Pontiac на пользу, и «Швейцарский сыр», гордо трубя своим алюминиевым прямоточным выхлопом, завоевал для марки немало наград.

Но засверлить раму или обработать кузов кислотой – это не инженерный подход, скажут многие. Впрочем, вклад инженеров при разработке новых автомобилей тоже трудно переоценить.

Способ: Внимание к мелочам
Кто: Mazda MX-5

Японские автомобилестроители славятся своим доскональным вниманием к мелочам. Известен факт, что служащий одного из автомобильных заводов, гуляя по улице, встретил машину, выпущенную на родном предприятии с крошечным дефектом, столь незаметным, что авто прошло через строгий отдел технического контроля. Он немедленно сообщил об этом факте своему руководству, которое не только премировало внимательного работника, но и бесплатно заменило дефектный автомобиль владельцу. Неудивительно, что при создании родстера Mazda MX-5 третьего поколения инженеры искали все возможности снизить массу увеличившейся в размерах машины.

Хочешь низкий расход и лучше разгон — снижай массу! Или не грузи лишнее в автомобиль.

Часто водители возят в автомобиле много вещей, загружая багажник на все случаи жизни, устанавливают дополнительное оборудование, которое тоже затрудняет движение. Но нужно ли это?

Давайте разберемся, как зависит расход топлива и динамика от загрузки автомобиля, как снижение его массы на 10% повлияет на расход и время разгона, и на сколько нужно было бы поднять мощность двигателю, чтобы добиться такого же разгона до 100 км/ч!

Как разгоняется автомобиль?

Мощность ДВС при движении автомобиля идет на следующих «потребителей»:

1. силы сопротивления воздуха

2. силы сопротивления качению

Пункты 1 и 2 — постоянные силы, зависящие от скорости движения авто и его параметров! Они относятся к равномерному движению.

Подробнее про то, как эти силы рассчитать, и как расход топлива зависит от скорости движения — читайте в статье «Быстрее едешь — больше платишь! Почему растет расход?»

Оставшаяся мощность ДВС идет на разгон автомобиля, преодоление сил инерции.

Т.е. запас мощности Вашего автомобиля для обеспечения разгона с ростом скорости падает, динамика ухудшается!

Разгоняем автомобиль, загружаем салон и багажник, замеряем расход топлива

Итак, мы выяснили, сколько мощности у нас остается на разгон автомобиля.

Для наглядности я сделал расчеты для движения компактного автомобиля (снаряженная масса 1355кг, 122л.с.) , который едет в следующих конфигурациях :

1. водитель (75кг по стандарту) и «ручная кладь» (23кг);

2. водитель и пассажир (2 х 75кг), у каждого по багажу (2 х 23кг);

3. водитель и 4 пассажира (5 х 75кг), все с вещами ( 5 х 23кг );

4. водитель и его багаж, автомобиль облегчен на 10% (-135кг).

Разгон автомобиля

Т.к. все автомобили разные, а я беру некий «усредненный», моменты переключения передач мы опустим. Будем считать, что разгон происходит на «идеальном вариаторе», который всегда держит двигатель в оптимальных режимах, изменяя передаточное число. В реальной жизни к этому результату прибавятся время на переключения и нелинейность характеристики ДВС.

Видим, как увеличение или снижение массы автомобиля на 10% дает изменение динамики автомобиля на 5%!

Расход топлива

Увеличение или снижение массы автомобиля не может не сказаться на расходе топлива, т.к. от массы зависит мощность сопротивления качению автомобиля !

Увеличение или снижение массы автомобиля на 10% дает изменение расхода топлива на 4%.

А что с мощностью?

Снижение снаряженной массы автомобиля на 10% эквивалентно увеличению мощности примерно на те же 10%!

В нашем случае автомобиль с ДВС 122л.с. и изначальной массой 1355кг облегчили на 10% . С водителем и его багажом авто до 100км/ч с «идеальным вариатором» разгоняется за 9,15с .

Такую же динамику мы получим , если в тех же условиях исходный автомобиль будем разгонять при помощи ДВС 135л.с.!

Если у Вас остались вопросы, как эти силы рассчитать, и как расход топлива зависит от скорости движения — читайте статью «Быстрее едешь — больше платишь! Почему растет расход?»

Ставьте лайк , делитесь статьей, подписывайтесь на канал, комментируйте — это поможет мне понять, на чем стоит остановиться подробнее, какие темы осветить, что Вам, читатели, интересно!

Источник Источник https://drivecontact.com.ua/gonochnij-almanah/dorabotka-i-nastrojka-avto/tjuning-avto/gandikap-i-oblegchenie-kuzova-avtomobilja
Источник https://naruto-grand.ru/kak-oblegchit-kuzov-avtomobilya/