Машины с пластиковыми элементами кузова
Автомобили из пластика: плюсы и минусы
Пластмасса давно уже является необходимым материалом для автопрома. В любой машине пластика много – по 100 – 150 килограммов. Хотя в общей массе автомобиля его доля не превышает 10%. Остальное приходится на металл. Прежде всего это касается кузова. Между тем в последние годы появляются новые пластиковые материалы, которые по многим параметрам не уступают стали. Но до появления автомобиля, полностью сделанного из пластика, еще далеко. Хотя опытные образцы стали появляться еще в 60-х годах. Проблема в том, что сверхпрочный пластик стоит дороже металла, отмечает автомобильный обозреватель “Вестей ФМ” Игорь Моржаретто.
МОРЖАРЕТТО: Конечно, они активно применяются при изготовлении многих деталей. К примеру, бампер – у всех пластиковый. У некоторых современных, дорогих моделей – пластиковые крылья. Естественно, отделка салона – тоже из пластика. Но весь кузов из пластика делать невыгодно. Пластик, по характеристикам близкий к металлу, получается дороже. Поэтому на сегодняшний день выгоднее делать из металла.
Ситуация может измениться в ближайшем будущем, когда такие материалы станут доступнее. Кроме того, пластик со временем может обогнать металл. Если он станет обладать характеристиками, недоступными для железа. Речь идет о самовосстанавливающихся материалах. Над этим вопросом работают ученые всего мира. В том числе и в России. К примеру, новый композитный материал из двойной полимерной матрицы: одна ее часть сохраняет форму изделия, а другая позволяет устранять дефекты. И это уже не фантастика, уверяет заведующей химической лабораторией Центра “Композиты России” Александр Полежаев.
ПОЛЕЖАЕВ: Все, наверное, смотрели фильм “Терминатор-2”, где был знаменитый робот, который растекался, а потом обратно собирался в целого Терминатора. Это, конечно, фантастика. Тем не менее, идея о том, что материалы могут восстанавливать свои свойства после различных повреждений, существует в научной литературе давно.
Новые материалы после повреждения могут возвращать прежнюю форму. Для этого нужно просто нагреть углепластик. Его составные компоненты под воздействием температуры сами заполняют трещины. А затем затвердевают, поясняет Александр Полежаев.
ПОЛЕЖАЕВ: В идеале это должно быть так: в случае незначительных аварий или повреждений материал сам возвращался в исходное состояние, восстанавливал свои эстетические и механические характеристики. Способ самовосстановления, над которым мы работаем, основан на обратимых химических реакциях, которые происходят в одну сторону при одной температуре, в другую сторону – при другой температуре. Если мы подвергаем материал нагреванию, охлаждению, держим его при определенной температуре – он возвращает свои свойства (те, что были до повреждения).
То есть, если сделать из такого материала, к примеру, автомобильный бампер, то после небольшой аварии не нужно будет везти машину в ремонт, менять разбитую деталь. Достаточно включить в автомобиле специальную кнопку обогрева – и через несколько часов бампер будет как новый, продолжает Александр Полежаев.
ПОЛЕЖАЕВ: Углепластик, уголь – проводящий материал. Его можно греть изнутри. К нему просто достаточно подвести электричество. Он будет нагреваться. Можно закладывать металлический нагреватель, металлическую сетку – есть же стекло с подогревом. Можно сделать и бампер с подогревом.
Очевидно, что доля пластика в автомобилях будет неуклонно увеличиваться. Но потребуется время. Сначала новые материалы, скорее всего, начнут использоваться в космосе. Скажем, если в космическом корабле по какой-то причине образуется трещина, она будет затягиваться сама. Но уже через 10-15 лет такие композитные материалы станут общедоступными. И тогда они наверняка придут в автопром.
Кстати, в истории уже есть пример массового использования пластмассы при производстве машин – знаменитый автомобиль Trabant, сделанный в конце 50-х годов в ГДР. Каркас его кузова был из металла, а навесные панели были сделаны из так называемого дуропласта на основе фенолформальдегидной смолы с наполнителем из отходов хлопкового производства. Такой кузов не боялся коррозии. Хотя, по словам Игоря Моржаретто, со временем это стало проблемой.
МОРЖАРЕТТО: Trabant в свое время был уникальной машиной. Он делался из отходов производства, из эпоксидной смолы был изготовлен кузов. Стеклопластиковый кузов был замечательным, легким. Но до сих непонятно, что делать с миллионами кузовов Trabant. Они со временем не портятся. У них период распада – миллион лет. Нет современной технологии, позволяющей безопасно их утилизировать. Их нельзя сжечь. В Германии даже объявили большую премию тому, кто разработает технологию – как их уничтожать. Они оказались вечными, но при аварии они раскалывались.
За 30 лет в Восточной Германии выпустили более 3 миллионов таких машин. Они были дешевле обычных легковых автомобилей, поэтому стали очень популярными у немцев, которые стояли за ними в очередях годами.
Пластиковые машины делали и в Советском Союзе. Правда, мелкими сериями. К примеру, микроавтобус “Старт” 60-х годов с обшивкой из стеклопластика. Именно на такой машине уезжает Нина в финале фильма “Кавказская пленница”.
Популярное
Команда Зеленского уходить не собирается
«Речь идёт о постепенном вовлечении Украины в НАТО»
МИХАИЛ ЛЕОНТЬЕВ: Вчера было заявление Министерства обороны о том, что деятельность США в Чёрном море – это изучение театра боевых действий. Это жёстко, но это малая часть. Самое главное, что речь идёт о постепенном вовлечении Украины в инфраструктуру НАТО… Дело в том, что качество, стабильность и эффективность украинской государственности никакого значения не имеет. Это в первую очередь территория, на которой осуществляется военная деятельность.
«На Украине поняли, что их судьба США не волнует»
РОСТИСЛАВ ИЩЕНКО: У США остался единственный вариант – затолкнуть Украину, и не только Украину, в войну. Но за это время украинские элиты, тупые-тупые, но они тоже что-то увидели. Они за это время увидели своего друга Саакашвили. Хорошо, когда ты на него смотришь издалека, и он тебе рассказывает, как его холят и лелеют США. А когда ты видишь, что его практически выбросили на помойку, а потом еще списали в утиль и сдали его врагам в Грузии.
Пластиковый «Гелик» из старых запчастей. Почему в 90-х в России провалился Автокам Ranger?
После распада СССР на волне новых экономических отношений производство в России, в том числе и автомобильное, чудом осталось на плаву, хотя ожиданий было много: предполагалось, что в страну хлынут миллиарды инвестиций и поднимут промышленность с колен. Вместо этого рынок во многом оставался дефицитным, хотя выбор – в основном за счёт старых иномарок – разнообразился несказанно. Однако ж среди этого сора вполне могли появиться новые марки автомобилей. В частности, громко о себе заявила никому прежде неизвестная фирма «Автокам», сообщив, что скоро на наших дорогах появится новый легковой автомобиль – с «неубиваемой» рамой, нержавеющим универсальным кузовом из стеклопластика, который, если что, легко отремонтировать в любом гараже. А в основе – доступные агрегаты Ford. Увы, проект не выдержал конкуренции, проиграв в первую очередь всё тем же старым иномаркам. А разве были шансы?
Недавно наш коллега Николай Марков, известный своими архивными изысканиями, опубликовал у себя в блоге прелюбопытный документ. Он лишний раз свидетельствует о той опасности, которую несёт потребителям упрощённая продукция «инженерных графоманов». С лёгкой руки авторов мультиков студии «Грузия-фильм» в СССР их называли «самоделкиными». Мы как раз и расскажем о таком «продукте» на базе британского кит-кара Rickman Ranger, предлагавшемся фирмой «Автокам» в 90-е годы.
Собственно, в самих кит-карах нет ничего плохого – на рынке Великобритании они до сих пор занимают пусть и небольшую, но устойчивую нишу, а некоторые свои модели знаменитая марка Morgan до сих пор выпускает на раме из ясеня, как и в далёком 1937 году. Увы, не всякий машинокомплект создан на высоком инженерном уровне. Например, покупатель Rickman Ranger получал не полноценный набор, а только раму, пластиковый кузов и набор стёкол. Остальное нужно было где-то взять. В «Автокаме» решили, что доукомплектовать «Рейнджеры» – не проблема. Причем необязательно покупать новые запчасти, можно обойтись и старыми!
Изделие «Автокама» только на картинке лихо штурмовало грязь
Список «конструктивных особенностей» Ranger, собранного на «Автокаме», просто поражает. Давайте вооружимся «Замечаниями по конструкции автомобиля, его узлов и качества комплектующих», который составили российские специалисты, занимавшиеся испытаниями «Автокамов» на Дмитровском автомополигоне.
Первый же пункт «Замечаний» похож на приговор: оказывается, «электрожгуты, поставляемые фирмой», уже «находились в эксплуатации, требуют полной переделки и ремонта». У них отсутствовали клеммы, разъёмы, были порваны провода внутри жгута, имеются лишние провода для данной модели автомобилей. В целом инженеры НАМИ пришли к выводу, что жгуты не приспособлены для Ranger. Другими словами, жгут взяли на свалке с отслужившей своё и попавшей на утилизацию машины. К тому же той, в которую «при жизни» в кустарных условиях устанавливали магнитолу, колонки, сигнализацию или какие-то ещё устройства.
Молодой человек, похоже, не догадывается, куда сажает девушку!
Следующий пункт живо описывает состояние ходовой части Ranger. «Ведущие мосты были в эксплуатации: изношенные колодки, течи масла, отсутствие приварных гаек, шпильки крепления колёс с разной резьбой М12 и 7/16 (то есть часть шпилек с метрической резьбой, а часть – с дюймовой – прим. ред.), не закреплены болты крепления полуосей, тормозного цилиндра, перетянуты подшипники в редукторе (гудит), боковой зазор в гипоидной паре шестерён (визуально) вызывает серьёзные опасения в правильности его регулировки».
Ничего удивительного, что не лучше состояние и такого небольшого, но важного узла, как щиток приборов, который – вы удивитесь! – тоже видал виды. Часть контрольных ламп отсутствовала, часть была перегоревшей, указатель температуры не работал. Более того, поскольку запчасти были разнокалиберные, сборщик зачастую и вовсе не мог установить комбинацию приборов – она упиралась в рассеиватель отопителя и в привод стеклоочистителя. Ну и «вишенка на торте»: «Двигатель №1314 не завёлся. Стук в двигателе». Моторы с помойки, которые никто не даже проверил?
Сборщикам на заводе пришлось несладко
Далее разберём несколько «весёлых» пунктов, свидетельствующих о том, что детали и узлы для британского «кита» просто не стыковались одним с другими, так как с самого начала были взяты от машин разных моделей. Монтажные опоры двигателя не подходили к отверстиям крепления на моторе, рычаг ручного тормоза упирался в рычаг коробки передач.
Передний кронштейн крепления передних сидений не соответствовал их ширине, из-за чего кресло водителя устанавливается со смещением от рулевого колеса. Уплотнители дверей непригодны для Ranger, особенно для заделки внутренних облицовок. Крепление дефлектора не было рассчитано под пластмассовую панель, которую в результате нужно было «дорабатывать напильником». На этом фоне не теряются и неприятные «мелочи»: «диаметр трубки омывателя не соответствует диаметру форсунок».
На фотосессию с моделями денег не хватило – на номерах ржавчина…
Однако это всё старые детали, отслужившие своё, а как обстоит дело с оригинальными? Увы, ничуть не лучше, например, пластиковые кузовные панели тоже таили немало неприятных сюрпризов. Скажем, нельзя было добиться герметичности стыков лобового стекла и кузова при установке, поскольку «размер стёкол не соответствует размеру проёма под стекло». После установки ручек вырезы в дверях не перекрывались полностью. Пластик наружных панелей явно выбран не самый подходящий: «Резиновые уплотнители под трубки, жгуты не фиксируются на пластмассовом корпусе, т. к. они рассчитаны на металлические перегородки меньшей толщины». При монтаже самих дверей не удавалось достигнуть нужной подгонки, при этом в конструкцию не была заложена возможность регулировки.
Элементы салона зачастую не стыковались друг с другом, контрольные лампы не работали, нужных клемм на проводах не было
Ещё один повод для претензий – из комплекта для сборки полноценный автомобиль не получается. Партнёры не потрудились приложить с виду небольшие, но необходимые комплектующие: стойку для фиксации капота в открытом положении, уплотнение тяги сервопривода на панели педального блока, датчик аварийного уровня тормозной жидкости, кожух генератора, прокладку стекла заднего фонаря.
В придачу ко всему указанному один за другим выявляются недопустимые ошибки при конструировании всей машины. «Неизвестна конструкция подвесок автомобиля «Ранчер», более того, «поставленные в комплекте подвески не соответствуют, по нашему мнению, весу данного автомобиля». При этом развал колёс не регулировался, размещение задних фонарей на бампере не отвечало «функциональному назначению бампера» и создавало «опасность повреждения рассеивателей», а выхлопная труба выходила за габарит автомобиля.
Все перечисленные конструктивные недостатки умножались отсутствием документации на автомобиль и заводских инструкций по его сборке. Не было даже таблицы моментов затяжек резьбовых соединений!
Даже видавшие виды сотрудники автополигона НАМИ оторопели, когда Autokam Ranger попал к ним в руки…
В общем, изучив документ, где отражены все эти особенности российско-английского автомобиля «Автокам» Ranger, в профиль очень похожего на Mercedes-Benz G-klasse, не остаётся вопросов, почему, появившись на растущем рынке, этот убогий автомобиль, собранный из старых запчастей, проиграл конкуренцию подержанным иномаркам, привезённым из Европы, и часто – в очень хорошем состоянии.
Пожалуй, это лучшее, что можно сделать с автомобилем Autokam Ranger
Чёрно-белые фотографии, сопровождающие этот материал, сделаны на полигоне при испытаниях этой поделки на пассивную безопасность. Нужно ли говорить, что по этой части предмета для разговора и вовсе не обнаруживается, поскольку ни водителю, ни пассажирам никакой защиты Ranger предоставить не мог…
Почему легковые машины не делают из пластика
Конструкторская мысль не стоит на месте. Это относится и к инженерам-автомобилестроителям. Уже давно они пытаются улучшить кузов легковой машины, полностью отказавшись от использования металла и перейдя на пластик и композитные материалы. К сожалению, этого до сих пор не произошло. Попытаемся разобраться почему.
Недостатки автомобилей из пластика и композитных материалов
Пластик в автомобилестроении применяется довольно активно. Однако дальше декоративных панелей и обвеса дело обычно не идёт. То же можно сказать о карбоне, стекловолокне и других композитных материалах. Почему же так происходит? Вот несколько причин:
Машины, выполненные из альтернативных материалов
Soybean car (англ. «Машина из соевых бобов») – первый в мире автомобиль с кузовом из пластика, созданный Генри Фордом в 1941 году. Дизайн машины был разработан Юджином Грегори. Собственного названия этот экспериментальный автомобиль так и не получил. Кузов машины был создан из пластикового композита на основе соевых бобов.
Первый Chevrolet Corvette C1 сошёл с конвейера в 1953 году. Всего было выпущено 300 автомобилей. Это были двухместные родстеры, причём все они были окрашены в белый цвет. Главной особенностью C1 был кузов из стеклопластика, который монтировался на укороченном рамном шасси, взятом от серийных экземпляров Chevrolet Corvette.
Объём двигателя составлял 3.9 литра, мощность — 152 л. c. Производство машины было прекращено в 1962 году, так как было признано экономически нецелесообразным.
Экспериментальный автомобиль ХАДИ-2 был построен в 1961 году в КБ Харьковского автодорожного института. Для изготовления кузова использовалась стеклоткань, сложенная в 10 слоёв. Тканевые слои были разделены слоями парафина, а фиксировалась вся эта конструкция специальным клеем. Каркас кузова был сделан из сваренных друг с другом труб эллиптического сечения. Дверей в кузове не было. Машина была создана в единственном экземпляре и оборудована двигателем от мотоцикла М-72. Впоследствии автомобиль неоднократно переделывался.
В частности, двигатель с М-72 вначале заменили электромотором, а затем мотором от автомобиля «Москвич-412». В серийное производство машина так и не пошла.
Автомобили Trabant (нем. «Спутник») выпускались в 1957 году в ГДР. Одной из особенностей этой машины было отсутствие бензонасоса. Топливный бак стоял рядом с двигателем, и бензин шёл в карбюратор самотёком.
Даже сейчас многие считают, что кузов этой машины был цельнопластиковым. Но это заблуждение. Практически все несущие части кузова были стальными, их производили обычной штамповкой. А вот для декоративных навесных панелей использовался так называемый фенопласт. Это смола на основе фенолформальдегида, смешанного с отходами хлопкового производства (очёсами), которые и служили армирующей основой.
Сегодня немецкая фирма Bayer известна как производитель лекарственных препаратов. Однако в 1967 году она совместно с концерном BMW выпустила автомобиль, ставший легендарным — Bayer K67. Машину никогда не планировалось выпускать серийно. Это был исключительно экспериментальный образец с карбоновым кузовом (за что и был прозван «стеклянной машиной»).
Главным назначением машины была демонстрация достижений немецкой химической промышленности. И следует признать, демонстрация была успешной: при проведении краш-тестов карбоновый кузов оказался вдвое прочнее стальных аналогов, в том числе и при лобовых столкновениях.
Этот странный двухместный автомобиль — детище компании Kor ecologic. Главная особенность автомобиля Urbee Hybrid вовсе не в гибридном моторе, который может работать как на этаноле, так и на бензине. Дело в том, что все детали этой машины были распечатаны на 3D-принтере фирмы Stratasys. В настоящий момент Urbee Hybrid существует в единственном экземпляре, и вряд ли когда-нибудь будет запущен в серию.
Его главной задачей было продемонстрировать возможности 3D-печати. И с этой задачей он блестяще справился.
Автомобиль BMW i3 был выпущен в 2013 году. Этот компактный электромобиль преследовал вполне конкретные цели: быть максимально экологичным, сведя к минимуму своё воздействие на окружающую среду. Кузов BMW i3 изготовлен из углепластика, который крепится к лёгкому алюминиевому каркасу.
Главным достоинством углепластика является то, что он пружинит при лёгких ударах, а затем возвращается в исходное положение. Прочность кузова практически не уступает металлу. Электромобиль успешно прошёл краш-тесты на лобовое и боковое столкновение и набрал четыре балла из пяти возможных. В движение машина приводится электрическим двигателем мощностью в 170 л.с.
Видео: обзор электромобиля BMW i3
Итак, пластик и композитные материалы имеют массу достоинств, главным из которых является стойкость к коррозии. Но к сожалению, у этих материалов есть и недостатки, из-за которых мы ещё долго не увидим на улицах городов цельнопластиковые машины серийного производства.
Конопля и никакой ржавчины: 7 машин с кузовом из пластмассы
Быть особенным – круто и рискованно одновременно. Сегодня убедимся в этом на примере автомобильных «тел».
Ford Soybean Car
Вы удивитесь, но пионером концепции принято считать Генри Форда (младшего, разумеется), удумавшего построить пластмассовый автомобиль еще в далеком 1941 году. Помимо соображений практичности, промышленник оглядывался на реалии: лишнего металла в военное время было немного.
Результатом этих трудов стал прототип Soybean Car, чей натянутый на пространственный каркас кузов изготовили из пластмассы на основе соевых бобов, пшеницы, льна и конопли. Вот только добраться до серийного производства у прогрессивной машины массой 860 кг так и не вышло.
Chevrolet Corvette C1
Первый автомобиль с пластмассовым кузовом, сумевший отправиться в сравнительно широкие массы, человечеству пришлось ждать достаточно долго. Однако оно того стоило: этой машиной стал великолепный родстер Chevrolet Corvette C1, дебютировавший в 1953-м и выпускавшийся до 1962 года.
За десять конвейерных лет стеклопластиковый «американец» пережил три обширных рестайлинга и здорово продвинулся по технической части. Поздние версии с 360-сильной V-образной «восьмеркой» под капотом умели расправляться с сотней за 6,1 секунды и достигать 217 км/ч.
Trabant 601
Chevrolet Corvette первого поколения разошелся по миру внушительным тиражом в 69 тысяч экземпляров, однако лавры самого массового пластикового автомобиля достались отнюдь не ему. Разрешите представить – Trabant 601: с 1964 по 1990 годы в ГДР собрали 2,8 миллиона таких автомобилей.
Кузовные панели «Траби» изготавливали из «дуропласта» – полимерного материала на основе фенолформальдегидной смолы с армирующим наполнителем из отходов хлопчатобумажного производства. Масса машины составляла смехотворные 620 кг. Двухтактный 26-сильный моторчик неплохо справлялся со своими обязанностями.
Pontiac Trans Sport
Дебютировавший в 1984 году пластмассовый Renault Espace (в сегодняшней подборке будет другой автомобиль этой марки) мощно катализировал интерес к однообъемным кузовам. А вскоре концерн General Motors решил «выстрелить» по дерзким французам залпом тройняшек. Так на свет появились Pontiac Trans Sport, Chevrolet Lumina APV и Oldsmobile Silhouette – тоже пластмассовые.
Вот только рынок Соединенных Штатов – в отличие от европейского – смелой концепцией не вдохновился. Продажи пластмассовых вэнов с крайне необычной внешностью шли довольно вяло. В итоге уже в середине девяностых появился сменщик – более традиционный и стальной.
Renault Avantime
И все же с точки зрения эпатажа вэнам с предыдущего слайда мучительно далеко до героя этого снимка. Renault Avantime, представленный в 2001 году и производившийся на мощностях компании Matra, стал первым в истории вэном-купе. В основу машины легла пространственная структура обычного Espace, кузовные панели также отливали из пластика.
Впрочем, ни футуристичный дизайн, ни роскошные опции, ни эффектные технические решения наподобие «надломленных» гигантских дверей (это позволяло хоть как-то пользоваться ими на парковке) не принесли французам успеха. В 2003-м производство «Авантайма» свернули. Суммарный тираж составил лишь 8557 машин.
Lotus Elise
В то время как схема «пространственная рама + композитные кузовные панели» оказалась достаточно нетривиальной для вэнов, в производстве спорткаров подобный подход не был чем-то из ряда вон (на ум сразу приходит Pontiac Fiero, обкатавший технологию для уже упомянутого сегодня «Транс Спорта»). На фото – Lotus Elise. Один из ярчайших представителей класса.
Шутка ли: британский родстер, дебютировавший четверть века назад и стремительно перешедший в разряд культовых, выпускается до сих пор. Причем – с минимальными изменениями. Кузовные панели из фибергласса навешивают на клееную раму из экструдированного алюминиевого профиля. Топовые 253-сильные версии разменивают сотню за 4,2 секунды.
BMW i3
Еще один автомобиль с пластмассовым кузовом, который сегодня можно приобрести новым (в Россию, правда, его придется ввозить окольными путями) – электрический ситикар BMW i3, выпускающийся – страшно представить – с 2013 года.
В основе все еще футуристичной «электрички» лежит модульное шасси со стойками McPherson и задней многорычажкой, смонтированными на алюминиевой раме. Силовая структура – склеенные между собой углепластиковые элементы. А внешние панели – обыкновенный пластик, отформованный инжекционными методом. Точь-в-точь как бамперы.
Новейшие слайд-шоу
Кузова подавляющего большинства автомобилей изготавливают из различных сортов стали (постоянно наращивая процент высокопрочной). Причем эта парадигма зародилась еще сто лет назад. В 1920-х фирмачи один за другим начали спешно отказываться от деревянных панелей: в реалиях набирающего обороты конвейерного производства последние оказались экономически невыгодными, требуя скрупулезной обработки и подгонки. Да и особой долговечностью не отличались.
Впрочем, называть стальные кузова совершенными производители также не торопились – и неспроста: коррозионная стойкость металла, обнажившегося в результате скола лакокрасочного покрытия, оставляла желать лучшего. А в наиболее «злых» климатических зонах ржавчина нередко съедала автомобили буквально за несколько зим. Ответом природе стали эксперименты с алюминием (начало было положено в 1930-х). «Крылатый металл» прижился в индустрии, однако по сей день остается уделом преимущественно дорогих автомобилей.
И другие тематические подборки от редакции:
В стремлении найти компромиссное и недорогое решение наиболее смелые и свободомыслящие компании бросились в другую крайность, начав создавать кузовные панели из стеклопластика, смешанной с отходами хлопчатобумажного производства фенолформальдегидной смолой и прочих нетривиальных продуктов. И хотя масштабы успехов и неудач этих ребят довольно сильно разнятся, назвать их труды напрасными не повернется язык. Устраивайтесь поудобнее и листайте галерею наверху – разберем все максимально подробно.