Профессиональный сайт о багги

Серия №2. Как построить прототип.
Не буду утомлять Вас дальнейшим перечислением неприятных вопросов, отмечу только, что их еще три раза по столько и если попытаться на все ответить, то становится понятно, что ничего построить не удастся, а строить надо, поэтому начали таки строить.Ясно, что инженер с кульманом и ватманом втроем такой проект не создадут, поэтому нужно найти соответствующие компьютерные программы (компоновщик, кинематика подвески, подрессоривание и управляемость, прочность ферменных конструкций, прочность деталей), купить их и научиться в них работать. Это была отдельная эпопея, которая по истечении 4-х месяцев благополучно была закончена.
Да, забыл – прежде чем начать что-то строить, необходимо проштудировать хотя бы «Шасси автомобиля» Раймпеля (пять томов, между прочим), а то даже невозможно понять, почему потом машина не будет правильно ехать.

Итак, задача состоит в следующем. Построить автомобиль, в котором все технические решения направлены на достижение высоких результатов именно в ралли-рейдах и в рамках современных технических требований. При этом надо потратить как можно меньше денег. В связи с этим, извините, дизайн внешней оболочки может гурманам показаться попроще, чем у «De Tomaso», стеклопластика и кевлара будет маловато, и амортизаторы для «путёвого ведра с гайками» будут недостаточно дорогими. Основные несекретные тактико–технические данные и технические решения были приняты следующие:
Силовой агрегат (пока) – двигатель 3,5 литра, КПП, раздатка – Mitsubishi Pajero. Три принудительные жесткие блокировки. Агрегат развернут задом наперед, при этом мотор установлен за сидениями перед задней осью, а КПП и раздатка – в тоннеле между водителем и штурманом (надо уточнить, что автомобиль двухместный). И полноприводной. Эта схема имеет как преимущества, так и недостатки. Машина будет ехать быстрее, но «опаснее», в том смысле, что управление автомобилем будет более требовательным к уровню подготовки гонщика. Кроме того, скомпоновать такую машину гораздо сложнее, чем «классическую», поверьте на слово. Свободного от агрегатов пространства спереди под «капотом» гораздо меньше, чем у джипа сзади под крышей. Зато такая компоновка позволяет избежать перегрузки передней подвески и снизить момент инерции автомобиля относительно вертикальной оси. И центр масс машины приближается к мгновенному центру вращения. А еще такая схема дает большую свободу в смысле конфигурации передней подвески – мотора нету.
Подвеска – все колеса на двух поперечных рычагах (каждое). Амортизаторы имеют сопротивление, зависящее от степени сжатия подвески. Эта зависимость регулируется. Хода подвески до 350мм. К сожалению, последняя редакция приложения «J» ограничивает ход подвески величиной 250мм. при измерении по центру колеса, однако конструкция должна позволять большие хода для возможности регулировки высоты машины под разные трассы и выбора разного соотношения «отбой-сжатие». База автомобиля должна быть около 2900мм., колея – 1700мм. Такие величины в совокупности с малым моментом инерции (экипаж и силовой агрегат находятся рядом с центром базы) должны обеспечить с одной стороны легкий вход в поворот, а с другой – стабильное поведение на прямой и на дуге поворота. Колеса – как у всех – обыкновенные. В статическом положении дорожный просвет 350-400мм, высота – 1700, высота центра тяжести 650-700мм. Дорожный просвет регулируется в пределах от +50 до -100мм в условиях парка сервиса. Вместе с дорожным просветом изменяется высота машины и высота центра тяжести. J. Таким образом, автомобиль за час силами трех обученных механиков под руководством инженера превращается из Феррари в Беларусь (есть такой трактор) или наоборот. Сухой вес – 1750 кг.( соответствует разрешенной минимальной массе). Из них около 150 кг. – балласт. Распределение веса по осям 45/55. Засчет балласта можно изменить развесовку до 55/45. Машина должна иметь прыгучесть, сравнимую с прыгучестью кроссового мотоцикла, развивать поперечное ускорение 0,8g на асфальте и разгоняться до 130км/час на пониженной передаче ( при 5500 об/мин).
Рама – пространственная ферма, сваренная из труб и профилей. Условно имеет три отдела – середина жесткая и прочная, передняя и задняя части трудно, но деформируемые и сравнительно легко при необходимости переделываемые.

Верхняя часть – каркас безопасности из трубы круглого сечения из стали 20Х (в соответствии с требованиями FIA по безопасности). Сечение каждого элемента будет выбрано в зависимости от нагрузки на соответствующий элемент. Процесс изготовления: конфигурация рамы составляется методом натурного и компьютерного моделирования, после этого просчитываются нагрузки на каждый ее элемент. На основании этих данных принимаются сечения каждого элемента, выбрасываются лишние элементы, добавляются недостающие в необходимых местах, где необходимо, добавляются косынки, а также выявляются те узлы рамы, в которых допустимы шарниры, то есть болтовые соединения, которые могут применяться для того, чтобы можно было отделить часть рамы и заменить ее, а также для удобства обслуживания автомобиля. Силовая часть рамы сделана герметичной, при этом все ее элементы являются «сообщающимися сосудами». Это позволит, закачав в раму воздух, непрерывно контролировать ее целостность(отсутствие трещин). Подвеска. Передняя – поворотный кулак Паджеро на двух треугольных рычагах большой длины (почти до середины автомобиля). Материал – сталь 20Х и 10ХСНD. А также 09Г2С. Шаровые опоры – Паджеро. Наконечники рулевых тяг – Тойота. Опоры рычагов разнесены вперед-назад по раме. Стабилизатор – переменной жесткости. Рулевой редуктор и маятник Паджеро.
Задняя – аналогичная. «Рулевые тяги» закреплены на раме с возможностью изменения точки опоры.
[u]Параметры, поддающиеся регулировке:[/u]
Кинематика рычагов
зависимость развала от хода подвески
зависимость поворота колеса (подруливания) от хода подвески
зависимость поворота колеса (подруливания) от сил в пятне контакта
изменение динамической стабилизации (продольный угол наклона оси поворота)
углы Аккермана (зависимость между углами поворота правого и левого колес) влияет на скорость перераспределения нагрузки при входе в поворот и поведение автомобиля в крутых поворотах
ход подвески и высота кузова (настройка под трассу)
степень прогрессивности подвески
степень поворачиваемости

[u]Для настройки этих параметров применены следующие технические решения[/u]
рычаги изменяемой длины с изменяемыми местами крепления к раме
поворотные рычаги разной конфигурации
возможность изменения точек крепления амортизаторов к рычагам и к раме
рулевые тяги переменной длины и возможность изменения положения рулевого механизма
стабилизаторы переменной жесткости
возможность установки разных буферов отбоя

Рассматриваются следующие виды амортизаторов: типа OHLINS с регулировками усилия чисто сжатия и отбоя обычные газогидравлические (дешевые) с термодатчиками и водяным охлаждением. Бензобаки либо под сидениями, либо спереди под капотом
Кузов:
Внутренние алюминиевые панели приклепаны к раме и придают ей дополнительную жесткость и прочность (будет учтено в расчетах).
Варианты наружной скорлупы:
алюминиевые панели (дешево, но некрасиво)
кузов или часть кузова от подходящего автомобиля
полностью оригинальный стеклопластиковый кузов (красиво, но дорого)

Автомобиль должен получиться легче, чем разрешают технические требования. Излишки веса будут использоваться для увеличения прочности подвески.
Сразу были нарисованы предварительная конфигурация рамы и подвески, чтобы знать, к чему стремиться и все это предварительно посчитано на прочность, чтобы выбрать основные сечения. Отдельный вопрос – критерии прочности, но об этом позже.