Как собирают гоночные машины
От салфетки до раллийной трассы – как построить гоночную машину
На гонке зрители обычно видят итог огромной работы, который подводит пилот автомобиля вместе со штурманом. Но до того как оказаться на кольце или гравийке, машина проживает целую жизнь – от рождения в виде эскизов на салфетках и компьютерного моделирования до тестовых испытаний гоночной трассой.
Инженер-конструктор Сергей Трухин (слева) с гонщиком Максимом Белюковым на тестовых заездах
Как все начиналось
Мое увлечение ралли и всем сопутствующим началось еще в универе. А там познакомился с техкомиссией, а дальше и с гонщиками. Стал ездить на гонки, смотреть, снимать фото и видео. Чуть позже выступал в роли штурмана, а дальше вписался в долгострой своей машины, на которой отрабатывал свои идеи и наталкивался на ограничения регламента. А так как финансы не позволяли сделать все в короткие сроки, то пока строил – меняли правила. И все это превращалось в финансовую дыру. Много усилий и мало удовольствия. От той постройки одно важное осталось – опыт.
Когда знаешь, как ремонтировать машину ночью в дождь, то проектируя современный автомобиль, это учитываешь.
Затем работал с коллегами, создав свое тюнинговое ателье, специализирующееся на Mitsubishi, в большей степени на доработках. Но хотелось создавать, развиваться, быть кем-то большим, чем просто программист/электронщик. И в Spectrum Suspension пошло развитие, так как я вижу возможность не только приблизиться к мировому уровню, а даже поконкурировать с ними.
Я стал понимать, что такое машина на дороге, что значит комфорт, а что – спортивная собранность. В руках побывало большое количество устройств шведского, голландского производства. Прочитал много книг и патентов по устройству спортивных амортизаторов и тем самым добился значительных улучшений на нашем производстве. Иногда доходит до того, что просто зазоры в сотые миллиметра играют роль. И я стал акцентировать на таких мелочах.
Да и что там говорить, в автоспорте нет мелочей.
Тайны ремесла
Как это происходит? Сначала эскизы на салфетках, далее компьютерная модель, затем симуляция с расчетом усилий и сопротивлений. Потом чертежи превращаются в специальную программу для станка ЧПУ, который делает новые детали. Так недавно из-под моего «пера» родился клапан управления жесткостью для больших джипов. А благодаря слаженной команде вместе мы его быстро протестировали, убрали «детские болячки» и запустили в серию.
Я занимаюсь расчетом, компьютерным моделированием и геометрией раллийного автомобиля. Делаю так, чтобы машина не просто перемещалась в пространстве, а делала это на мировом уровне. И из-за этого приходится изучать иностранный опыт, учебники, литературу. Были попытки обратится к иностранным инженерам, но их помощь заканчивается как раз на том уровне, когда я начинаю задавать важные вопросы. Никто не хочет раскрывать тайн.
Пример расчета геометрии подвески автомобиля для кольцевых гонок
От амортизаторов – к гоночной машине с нуля
Компания, в которой трудится Сергей, имеет опыт в настройке подвесок многих машин и сейчас строит автомобиль класса «Прото». Машины этого класса по своим характеристикам очень схожи с классом R5, который является в своем роде предварительной ступенью перед машинами WRC. FIA сделала свод правил, по которым можно построить нечто похожее на R5, но своими силами.
Минусы такой машины – нет возможности участвовать в Чемпионате мира. Но если пройти ряд сертификаций и получить омологацию некоторых узлов, можно ехать в национальных чемпионатах, что мы и планируем сделать. Плюсы – в первую очередь, цена. Ford M Sport или Skoda стоят от 250 тысяч евро. Машина класса Proto в три раза дешевле.
Эволюция автомобиля
Все так сложилось, что не создать этот прототип было невозможно. Все равно он бы появился. Тут и мое увлечение ралли, и собственный гоночный автомобиль, и необходимость проводить большее количество тестов амортизаторов. Мы собрали достаточно данных для постройки. Это были чертежи нашей заготовки – «Лады», трехмерные сканы узлов «Субару» и дополнительных деталей: радиаторов, бачков, печек и т.д. И я стал постепенно создавать глобальную 3D-модель нашего проекта. Начиная со скелета, который определяет, как будет шевелиться подвеска, и заканчивая дизайном внешнего вида.
По подвеске очень серьезно помогала английская и американская литература, а также пара знакомых, работающих в Aston Martin. Иногда помогали советами ребята, занимающимися таким же проектом в Польше.
Мы сразу планировали, что проект не единичный, и нам надо отработать повторяемость и быстрое изготовление серии. Так что первой машиной стал мул, на котором мы откатали первые наши «предположения» о том, как должен вести себя раллийный автомобиль на гравии. А второй – это уже предсерийная машина, на которой собраны уже подрамники нашего изготовления и оригинальная геометрия подвески. Если другими словами, то первая машина была с подрамниками Subaru Impreza STI, а вторая – с нашими. Также на машинах используются моторы марки Subaru. Трансмиссия на муле была просто стандартная с Subaru Legacy, а для спорта заказана секвентальная КП из Чехии.
На тестах
Машина в первой итерации была с заимствованием каких-то геометрических параметров Subaru. Но как только мы приступили к испытаниям, то поняли, что генетика «Субару» чувствуется, даже несмотря на другой вид машины. А нам нужна была машина, двигающаяся как R5. А это крены, клевки, перенос веса и ходы подвески. В общем, другой баланс машины. И вот вторая «Эволюция», созданная в компьютере в то время, как первая была на сборке, теперь реализована вживую. На ней с Лукьянюком отстраивали нюансы.
Алексей Лукьянюк, которого в автоспорте называют Лукас, российский автогонщик, мастер спорта России международного класса по ралли, чемпион Европы по классическому ралли, Чемпион России и Эстонии по ралли.
Как проходит работа с гонщиками?
Работать с Лукасом очень легко. Во-первых, тесты – это сжатые сроки. Много не порассуждаешь, да и Леша – занятой человек, приезжает прямо к подготовленной машине. Спорить? Нее. В чем с ним приятно – он не просто бизнес-драйвер. Он сам крутил гайки, а также изучал литературу о гоночных машинах. Он тоже отлично понимает кинематику, и когда на тестах что-то не нравится, он говорит прямо, что именно. И это классно! Это экономит кучу сил и времени. Можно настраивать шасси четко в нужном направлении.
На тестах с Алексеем Лукьянюком
Эмоции от дела жизни
А снижает мотивацию отсутствие обратной связи. Вроде можешь бессонную неделю провести в расчетах и в обнимку с динамометрическим стендом, стремясь достичь поставленной заказчиком характеристики амортизаторов. А после гонки может не прийти никакого отзыва. Или сухое «Окей, вроде едет».
Что сложное? Да все не просто дается. Особенно когда подходишь к грани исследований. И если обращаться за советами, то лишь к людям, которые разбираются в этом и, так сказать, в теме. К примеру, при проектировании шасси современного раллийного автомобиля у меня остаются открытые вопросы, но как только я нахожу инженера (к примеру, в команде, выступающей в ERC) и начинаю задавать такого типа вопросы, ответом может быть лишь тишина. Уже никто не хочет делиться секретами. Это с одной стороны угнетает, а с другой понимаешь, что, кажется, дошел до уровня, в котором конкуренция.
Как «строят» гоночные автомобили. Салон и электрика.
Это последняя часть из серии статей о постройке гоночных автомобилей. Она о том что же там внутри и откуда столько тумблеров и кнопочек. В этой статье будет много по спортивному красивых салонов быстрых гоночных автомобилей.
Сегодняшняя тема про салон и электрику во многом пересекается с темой систем безопасности ЧАСТЬ 1 и ЧАСТЬ 2 Потому что часть салона занята и обустроена под установку каркаса безопасности, сидений ремней и т.д.
Количество проводки и вообще деталей отделки в гоночном автомобиле меньше чем в гражданском. Удаляются многие детали салона, блоки и целые системы. Перечислю лишь некоторые из них:
• Замок зажигания
• Блокировки руля и другие защитные системы типа иммобилайзеров
• Аудиосистема и ее компоненты
• Центральные замки
• На большинстве гоночных автомобилей нет кондиционера, так как это много лишнего веса
• Стекла из поликарбоната не предполагают стеклоподъемников поэтому на большинстве машин этого тоже нет
• Электрозеркала (их вообще порой заменяют на маленькие зеркальца, чтобы меньше сопротивления воздуху)
• Нету АБС, ИСП и прочих систем помогающих ездить и их компонентов.
• Естественно удаляются задние сидения, обшивки салона, ковры
• Заменяются обшивки передних дверей на легкие (их почему то называют дверными картами)
Саму переднюю панель либо облегчают отрезая весьма много кусков, либо специально изготавливают из легкого и крепкого материала типа пластика.
Через нее проходят трубы каркаса в районе стоек лобового стекла, в переднюю часть автомобиля под капот. Панель покрывается не бликующим материалом. Его наносят напылением. Процесс называется флокировка. Панель становится как черный бархат)
Каркас в районе лобового стекла тоже обклеивают не бликующей черной пленкой или красят эти места в черный. На гоночных машинах чаще всего нет солнечных козырьков поэтому чем меньше бликов и солнца тем лучше.
Полы покрывают специальными накладками из кевлара, пастика или алюминия. Для штурмана делают упор ног. Для пилота подставку под левую ногу.
В некоторых классах разрешено сажать пилота назад. Тогда все органы управления и сиденья смещаются, рулевой вал удлиняют. Например такие переделки в машинах чемпионата мира по ралли. Они сидят сантиметров на 20-30 дальше.
Если КПП секвентальная то как правило рычаг либо на полу длинный
либо ближе к рулю небольшая ручка,
Встречаются и на лепестках но это не везде разрешено. Бывает один и он работает вперед назад, а бывает два.
Рукоятка ручника чуть дальше от руля. Чаще всего используются вертикальные, потому что на них быстрее ложится рука с руля или кпп.
Тормозные и топливные магистрали проходят по салону для защиты от повреждений извне камнями ударами и прочим. Гидроцилиндр или цилиндры находятся между сидениями.
В некоторых полноприводных автомобилях так же стоит гидроцилиндр от рукоятки ручника на выключение дифференциала, на время срабатывания ручника.
Щиток приборов может быть исполнен либо одним экранчиком на котором много функций,
либо в малобюджетных машинах специально делают свои самодельные щитки из разных приборов и ламп. Бывает остается и родной щиток.
При работе с секветнальной КПП встречается отдельное табло с номером передачи или совмещено с многофункциональным экраном информации.
На моей ГОНОЧНОЙ МАШИНЕ
недавно тоже переделывали электрику, щиток и убирали лишнее. Получилось вот так.
Тут как раз самое время перейти к тумблерам и кнопкам.
На гражданских машинах многие вещи на подрулевых переключателях, на передней панели в разных местах блоки кнопок и на центральной консоли с тачскринами.
В гоночных машинах подрулевые переключатели часто убирают. Все функции переносятся на тумблеры и кнопки располагаемые в доступности пилота или штурмана на центральной консоли. Никаких тачскринов так как пилоты в перчатках и вибрации. Важно отметить что во время движения по гоночной трассе пилот или экипаж плотно притянуты и пристегнуты к сиденьям и все жизненно важные органы управления и кнопки должны быть доступны без отстёгивания.
В ралли порой даже появляются кнопки в ногах у штурмана, такие как например гудок или принудительное отключение вентилятора для проезда бродов.
Штурман нажимает их ногами не отстегиваясь и не отвлекаясь от стенограммы.
Конечно же встречаются кнопки и на руле, в кольцевых гонках где можно их там бывает очень много, главный пример конечно формула один, где руль стоит уйму денег и он как главная панель управления автомобилем-компьютером.
Помимо каких-то «бытовых» вещей типа зажигания, омывателя, очистителя и света на тумблерах естественно и чисто гоночные инструменты. Например антилаг, лаунч, режимы управления двигателем, вентиляторы охлаждения и т.д.
Со временем некоторые тумблеры уходят на многокнопочные панели управления с экранами
Как я писал выше многие системы удаляются, но и много дополнительного оборудования появляется.
Такие устройства как например:
• Система регистрации данных (телеметрия)
• Связь с боксами
• Переговорное устройство между пилотом и штурманом (интерком)
• Навигационное оборудование (в ралли рейдах это очень важно)
• Системы предоставленные организатором, для отслеживания экипажей
И другие
И конечно все это должно быть очень надежно, поэтому на дорогих автомобилях даже применяют специальные разъемы для соединения жгутов.
Мелочей в автоспорте не бывает, работают над каждой деталью. Надежность это главное, что нужно от проводки. Малый вес тоже не был бы лишним. Все блоки управления, блоки реле и предохранителей переносятся в салон для защиты от пыли воды и грязи. Все салонные панели, обшивки оставшиеся внутри очень легкие.
Как всегда, если запись Вам понравилась — делитесь!
Как «строят» гоночные автомобили. Введение
Это первая, вводная из серии будущих статей рассказывающих о постройке гоночных автомобилей. В этой статье немного о разделении на классы и том о чем стоит думать при выборе марки и модели для постройки своего гоночного автомобиля.
В начале рассказа небольшая ремарка. В этой серии статей я буду описывать переделку серийной машины в гоночную. То есть тот случай, надо сказать более земной и менее дорогой, когда постройка происходит на базе серийно выпускаемого автомобиля.
Намеренно не буду рассматривать формулы и спорт прототипы с пространственными рамами это уже «космические корабли» и инженерные шедевры описывать которые можно вечно.
Вступление
Прежде всего пара слов для тех кто читает не просто из любопытства, а с целью что то для себя узнать и решить, как заниматься гонками.
Строить автомобиль дольше и дороже чем купить готовый. И имеет это смысл наверное лишь в случае если нам надо построить чемпионскую машину на которой мы хотим выиграть в классе и другого пути как строить за свой счет нету. Во всех остальных случаях целесообразно покупать готовое или брать в аренду.
Начнем с самого, самого начала. Чтобы начать строить автомобиль надо выбрать вид автомобильного спорта в котором мы будем выступать, какой автомобиль будем строить и в какой класс. Представим, что бюджета и возможностей хватает для любого вида соревнований на не очень высоком Российском уровне.
Назову несколько самых популярных видов автоспорта в нашей стране:
Кольцевые гонки
В каждой из этих дисциплин есть разделение на классы. А так же бывают разные региональные и всероссийские серии. Допустим мы выбрали ралли своим видом гонок.
Из всероссийских соревнований в ралли есть Кубок России и Чемпионат России. Разница между ними в длине трассы, продолжительности этапа, количестве этапов и принципу начисления очков. Чемпионат более престижный и звание Чемпион на кону.
Классы кубка России и какие автомобили встречаются в классе.
1400Н (национальный) привод на одну ось
Сюда попадают машины сделанные на территории нашей страны с объемом не более 1,6л и соответствующие специальным техтребованиям для класса национальный.
Надо сказать что туда попадает калина НФР, просто калина (теперь гранта) и конкурировать с этими машинами там больше некому. Да и смысла нет. Калина быстра и догнать ее кому либо из попадающих в этот класс невозможно.
Мощность машин в этом классе до 160-170 л/с
Бюджет покупки такой новой машины ТОП уровня около 1,5-2 млн руб
Аренда на гонку с полным обслуживанием и колесами под ключ 250000р
Когда собирал себе недавно ТРЕНИРОВОЧНУЮ КАЛИНУ то общался с раллистами которые ездили и ездят на калинах с целью понять объем доработок под мои задачи. И машинка у меня получилась отличная.
1600Н привод на одну ось
Автомобили с объемом двигателя до 1,6 (если у автомобиля есть секвентальная КПП или больше 2х дроссельных заслонок или изменена кинематика подвески то он переходит в следующий класс)
Небольшая ремарка: Здесь и далее объем двигателя пишется «приведенный». Дело в том что если у автомобиля есть наддув то чтобы получить приведенный объем двигателя нужно умножить рабочий объем на коэффициент 1.7.
Пример: автомобиль 1,6 турбо. Приведенный объем будет 1,6*1,7 = 2,75
Какие марки и модели автомобилей встречаются в этом классе:
— Все переднеприводные ВАЗы (включая калины с более серьезной подготовкой чем в национальном)
— ВАЗ классика (2101-2107) с турбо наддувом объмом до 1.6 8v. (с этого сезона получен такой допуск, пока одна машина существует и участвует, но я думаю в перспективе их будет не мало)
— Ситроен саксо (машинам сильно больше 10 лет да и не много их осталось)
— Фольксваген поло
— Хонда сивик (тоже древние старше 10 лет)
— Форд фиеста
Мощность машин в этом классе получается, обычно до 190 л/с
Новые построенные машины особо не продаются, постройка ТОПовой калины/гранты в этот класс обойдется в цифру около 3млн. руб. Фиеста будет подороже.
2000Н привод на одну ось
Автомобили с объемом двигателя до 2.0 (если у автомобиля есть секвентальная КПП или больше 2х дроссельных заслонок или изменена кинематика подвески то он переходит в следующий класс)
Какие марки и модели автомобилей встречаются в этом классе:
— Форд фиеста (у меня как раз ТАКАЯ МАШИНА, на фото. Есть и в более свежих кузовах)
— Хонда сивик (одна из самых мощных всегда, независимо от кузова)
— так же в этот класс допускаются машины международной группы R2 (1,6 – 200сил + есть вариант 0,9 турбо у фиесты), самые дорогие и оч быстрые (Пежо 208, форд фиеста, опель адам + старые ситроен С2)
— БМВ – всего пара машин (оч древние)
— Рено клио всего пару машин (древние)
— ВАЗы
Мощность машин в этом классе до 250л/с у самых мощных хонд
4000Н полноприводные, турбо
— субару импреза СТИ
— митсубиси лансер ЭВО
И больше никого нету и вряд ли будет. ИЗ новых машин не строят, поэтому они плавно вымирают.
Митсу, чуть быстрее из-за более мощных после тюнинга двигателей. Мощность их двигателей доходит до 340 л/с при 720 H/м крутящего момента. В рамках технических ограничений которые есть в классе. Основное из которых влияющие на характеристики радикально это рестриктор. Рестриктор простым языком это деталь ограничивающая максимальный диаметр впускного отверстия до дроссельной заслонки в 4000Н — 34мм.
Теперь рассмотрим Чемпионат России
R2 – автомобили международной группы подготовки R2 и так же сюда допускаются автомобили из кубка по требованиям класса 1600Н
Международное R2 это передний привод, секвентальная 5ст КПП, мотор до 200 л/с, отличное шасси, машины собираются из комплектов выпускаемых производителем.
Цена на топовую версию такой машины в Европе 55-60 тысяч евро. (4,3 млн руб)
R3 – автомобили международной группы подготовки R3 и так же сюда допускаются автомобили из кубка по требованиям класса 2000Н
Надо сказать что машин R3 (2.0 250 л/с, передний привод секвентальная кпп, измененная кинематика подвески с большими ходами) у нас в стране почти нет, да и в мире вымирающий класс. Поэтому в чемпионате в основном кубковые машины ездят в зачете R3 и в принципе не очень наполненный класс получается.
N4
— субару импреза СТИ
— митсубиси лансер ЭВО
С той лишь разницей что рестриктор 33мм казалось бы разница миллиметр, но влияет на характеристики двигателя.
АБСолют (здесь соревнуются все предыдущие классы + самое мощное, интересное что не проходит больше никуда. Разрешен 102й гоночный бензин, во всех классах до этого монотопливо 100й гоночный бензин)
— Субару и Эво с рестриктором 36мм, Мощность доходит до 400л/с с моментом 750 н/м.
— Прототипы
Это новое веянье в ралли, и многие считают, что за ними будущее. Прото это когда в кузов маленькой машины, например форда фиесты вставляют агрегаты от эво или субару с рестриктором 34мм, и добавляют к этому подвеску уровня R5 с секвентальной кпп, с весом авто всего 1250кг.
Цена новой такой машины около 130 тысяч евро (10 млн руб)
— Автомобили международной группы R5
Международная группа R5, это класс на котором играют в чемпионат Европы и Второй класс по скорости в чемпионате мира (WRC2).
Двигатель 1,6т, мощность машин около 300л/с, секвентальная кпп, супер подвеска с длинными ходами и отличной от обычных машин кинематикой, легкий вес 1200кг и конечно же полный привод.
Правда на фото мало знакомых деталей?!
Цена новой такой машины в Европе около 200 тысяч евро (15млн руб)
Вернемся к выбору – и так какие факторы стоит учитывать при выборе марки и модели своего будущего гоночного автомобиля.
1. Наличие готовых технических решений для спорта, например заводской поддержки. Пежо-спорт, форд м-спорт и тому подобные подразделения имеют наработки и готовые проверенные решения на продажу. Часто есть варианты с бюджетными копиями оригиналов на нашем рынке. (Строить машину и быть первопроходцем, разрабатывая все эти решения за свой счет ужасно дорогой и долгий путь)
2. Наличие текущего производства модели, свежесть, количество автомобилей на рынке (если машину давно сняли с производства то найти свежего подходящего донора как минимум уже не получится)
3. Скорость готовых экземпляров гоночной машины (если вы хотите построить машину из модели которая никогда даже в тройку выбранного вами класса не заезжала, то стоит подумать дважды)
4. Доступность и стоимость запасных частей, как спортивных так и гражданских.
Старался написать понятным простым для всех языком, но если остались вопросы, задавайте в комментариях.
В следующих частях мы рассмотрим подготовку автомобиля по следующим аспектам.
1. Кузов
2. Двигатель и топливная система
3. Трансмиссия
4. Ходовая
5. Тормозная система
6. Электрика и салон.