Безопасность гоночных автомобилей

11 Янв
2016

Для большинства из нас одной мысли о возможности разбить машину достаточно, чтобы нам захотелось снизить скорость, но снижение скорости – это последнее, о чем думают профессиональные гонщики, а возможность аварии для них – профессиональный риск.

Можно было бы подумать, что в результате они калечатся так же, как их машины, но как это ни странно, чаще всего эти водители отделываются всего лишь раненым самолюбием.

Как же гоночные автомобили делают достаточно прочными, чтобы водители не пострадали при аварии?

Это совершенно новый вид спорта – серия гонок A1 Grand Prix. В Англии на автодроме Сильверстоун 20 безумцев гоняют свои автомобили на предельной скорости. Эти гонки называют мировым первенством по мотоспорту, а автомобили A1 все абсолютно одинаковые: на всех стоят одинаковые двигатели мощностью 520 лс. И так как автомобили идентичны, эти гонки – исключительно испытание мастерства и отваги отдельных водителей. Это означает, что для победы необходимо идти на риск.

Возможно, вы думаете, что только клинические безумны смогут решиться нестись по треку со скоростью 300 км/ч даже без крыши над головой? Особенно если учесть, что во время аварии на тело водителя действует сила тяжести в 10 раз большая, чем при столкновении нескольких машин на шоссе. Поэтому не дать этим парням разбиться вдребезги во время аварии – это серьезная инженерная задача.

Этот вызов приняла команда компании Lola – это ведущий производитель всех автомобилей, которые соревнуются на гоночной трассе A1. Их работа заключается в том, чтобы обеспечить не только скорость, но и безопасность этих автомобилей. Проблема в том, чтобы найти равновесие между необходимой скоростью и стремлением к безопасности.

Первая сложная задача – найти подходящий материал для кузова: обычные дорожные автомобили делают из стали, она фантастически прочная, но слишком тяжелая для гоночного автомобиля. Есть еще стекловолокно, оно легкое, но при ударе просто сминается и разваливается на куски.

Было решено использовать технологию, разработанную для гонок «Формулы 1» и «Инди» и делать кузов из углеродного волокна, которое не только в 5 раз легче стали, но и в 3 раза прочнее.

Если инженер использует композитные материалы, он может получить такую прочность и жесткость, которая ему нужна, а также легкий вес. Вместе с этим возникает способность выдержать сильный удар и поглотить большое количество энергии в момент столкновения.

Для создания углеродного волокна сначала сплетают пряди углерода, а потом в них впрыскивают эпоксидную смолу. При этом образуются листы, которые потом можно разрезать точно по размеру при помощи станка с компьютерным управлением.

После разрезания и придания нужной формы пяти слоев углеродного волокна листы аккуратно помещают в специально изготовленные формы и подвергают вулканизации при 125 °С и давлении 7 кг/см2. При этом образуются прочные листы толщиной чуть больше миллиметра. Отвердевшие листы затем приклеивают к алюминиевой сотовой основе, чтобы изготовить панели для кузова. Наконец, отдельные панели скрепляют в месте, и образуется так называемый монокок.

Монокок – это невероятно прочная конструкция, нечто вроде аварийной капсулы вокруг водителя. Именно эта капсула защищает его при крушении, даже если отвалится двигатель, колеса или подвеска.

Но при этом остается проблема – как защитить голову водителя? Очевидно, если он собирается победить в гонках, то ему полезно будет видеть, куда он движется. Беда в том, что при этом его голова будет находиться за пределами капсулы монокока.

Две первые главные конструкции – это передний и задний страховочный обручи. Оба ни сконструированы для придания прочности автомобилю, когда он переворачивается. Голова водителя всегда будет находиться ниже линии между верхами обручей, и когда машина переворачивается вверх колесами, его защищают обе эти страховочные конструкции.

Эти прочные обручи способны выдержать невероятные нагрузки до 8 тонн, и даже если автомобиль перевернется несколько раз, голова водителя к счастью останется у него на плечах.

Но не только голова водителя нуждается в защите. Когда садишься в такой автомобиль, ты практически лежишь на спине, вытянув вперед ноги, что делает их очень уязвимыми. Чтобы их защитить, носовой конус из углеродного волокна спроектирован так, что при аварии он деформируется постепенно, поглощая энергию удара.

Самое близкое расстояние ног водителя от передней части монокока составляет 300 миллиметров, и чтобы удар достиг его ступней, должна деформироваться вся эта часть от носа монокока до ног. К тому моменту, как удар достигнет монокока, сила удара рассеивается и ноги водителя не пострадают.

Даже при такой защите при лобовом столкновении на скорости 300 км/ч голова водителя испытывает невероятно мощный толчок вперед. К счастью, есть еще одно умное устройство внутри монокока, чтобы не допустить серьезной травмы головы.

При фронтальном ударе голова водителя дергается вперед и часто ударяется о рулевое колесо. Чтобы предотвратить травму, на рулевой колонке имеется сминаемый участок, который позволяет рулю отодвинуться от водителя.

Конечно, на гоночной трасе автомобилям приходится выдерживать не только лобовые, но и боковые удары, поэтому монокок также снабжен сминаемыми боковыми конструкциями, которые рассчитаны на поглощение энергии так же, как и носовой конус.

Так как подвеска установлена всего в нескольких сантиметрах от ног водителя, кузов из углеродного волокна делают достаточно толстым, чтобы металлические компоненты не проткнули его.

Чтобы не дать колесам отлететь в сторону и попасть в другого водителя или кого-то из зрителей, они крепятся к автомобилю тросами.

Наконец, чтобы автомобиль не взорвался и не превратился в огненный шар при аварии, топливный бак делают из кевлара – композитного материала, который практически не поддается разрушению. Раньше баки делали из алюминия, который при ударе часто трескался, и бензин струей вырывался из трещины, а баки из кевлара очень редко дают трещины.

Благодаря всем этим умным особенностям конструкции автомобиль A1 не только способен двигаться со скоростью Ferrari, он также безопасен, как Volvo, а это означает, что водители могут сосредоточиться на том, что у ни получается лучше всего – они несутся, как одержимые.


 

Комментарии:

наверх