Схемы компоновки агрегатов гоночных автомоделей

Основным требованием, предъявляемым к гоночным авто моделям, является получение максимальной скорости, поэтом} такие модели должны отличаться простотой конструкции, чтобы их узлы, механизмы и детали работали возможно надежнее В этих моделях число агрегатов и узлов сводят к необходимому минимуму, конструкцию их максимально упрощают. Кроме кузова, который состоит из двух половин (причем нижняя половинка обычно служит одновременно рамой модели), основными механизмами и узлами модели являются - рама двигателя с подшипниками для ведущей оси, ведомая ось с направляющими-колесами, силовая передача, состоящая из двух цилиндрических или конических шестерен, бак для горючего, приспособление для остановки модели и другие более мелкие детали.

Существует много вариантов размещения агрегатов на нижней половинке кузова и компоновки агрегатов гоночных автомоделей, но наибольшее распространение в настоящее время получили только три из них.

Следует отметить, что все европейские и мировые рекорды скорости, установленные гоночными автомоделями за последнее время, достигнуты автомоделями, у которых компоновка агрегатов выполнена по одному из трех вариантов.

В 1957 году для гоночных автомоделей с двигателем с 1,5 см³ рабочим объемом цилиндра установлена рекордная скорость — 122,0 км/час, для моделей с объемом двигателя 235 см³ — 144,20 км/час, с объемом двигателя 5 см³ — 185,0 км/час и 10 см? — 246,0 км/час.

Первые два варианта компоновки гоночных автомоделей отличаются друг от друга только расположением ведущей оси (спереди или сзади).

В свою очередь второй и третий варианты различаются горизонтальным или вертикальным расположением двигателя.

Первый вариант

Ведущими колесами являются задние. Двигатель расположен горизонтально между осями так, что его коленчатый вал перпендикулярен к направлению движения автомодели и параллелен ведущей оси. Передача усилия от коленчатого вала на ведущую ось осуществляется при помощи двух цилиндрических шестерен.

Второй вариант

Ведущими колесами являются передние. Двигатель расположен горизонтально впереди передней оси, так, что его коленчатый вал параллелен ведущей оси. Передача усилия осуществляется также при помощи двух цилиндрических шестерен.

Третий вариант

Ведущими колесами являются задние. Двигатель расположен вертикально впереди задней ведущей оси так, что коленчатый вал двигателя составляет с ведущей осью прямой угол. Передача усилия осуществляется при помощи двух конических или тарельчатых шестерен.



Рассмотрим подробнее каждый из трех названных вариантов. На рисунках 1, 7 и 9 даны схемы компоновки агрегатов по всем трем вариантам. Как видно из схем, в первых двух случаях двигатель расположен горизонтально. При третьем варианте — вертикально. При первом и третьем вариантах ведущими колесами являются задние, при втором — передние.

В первом варианте бак для горючего расположен впереди двигателя. По своим размерам он уже двигателя, чтобы не мешать его обдуву.

При этом варианте компоновки агрегатов центр тяжести модели расположен между обеими осями модели, ближе к ведущей задней оси. Крепление кордовой пластины (11) к шасси модели соответствует расположению центра тяжести модели. Гоночные модели с подобной компоновкой на треках с хорошим покрытием достигают большой скорости. Кузова таких автомоделей состоят из двух половинок, совершенно одинаковых по форме, что значительно облегчает процесс изготовления кузова. Лобовая поверхность модели сравнительно невелика. Переднюю ось изготовляют из пластинчатой пружинной стали, поэтому она амортизирует толчки.

На рисунках 2 и 3 приведена модель англичанина Жака Кука с двигателем 5 см³, компоновка агрегатов модели выполнена по первому варианту. Эта модель за № 9 в 1955 году на европейских соревнованиях в Цюрихе показала скорость в 157,89 км/час, завоевав кубок по этому классу моделей. На рисунке 4 дан чертеж этой модели.

К недостаткам автомоделей с подобной компоновкой агрегатов можно отнести следующее.



При плохом трековом покрытии на больших скоростях имеют место случаи опрокидывания таких моделей, что не случается с автомоделями, выполненными по второму варианту, когда ведущей является передняя ось. Это объясняется тем, что в автомоделях первого варианта компоновки центр тяжести модели находится на сравнительно большом удалении от ведущей оси. Чем ближе находится центр тяжести к ведущей оси, тем модель устойчивее и не опрокидывается даже на плохих треках.

Вторым серьезным недостатком автомоделей, сконструированных по первому варианту, является то, что кузова этих моделей не отвечают требованиям аэродинамики, что для гоночных автомоделей при больших скоростях движения имеет важное значение. Как известно, наименьшее сопротивление воздуха испытывают автомодели, форма кузова которых напоминает каплю. При этом капля в своей передней части значительно шире, чем в задней. Выполнить кузов, напоминающий по своей форме каплю, при этом варианте компоновки нельзя. Вот почему многие автомоделисты при постройке своих моделей избирают второй вариант компоновки, когда ведущими колесами являются передние.

Прежде чем перейти к разбору второго варианта компоновки, опишем хотя бы кратко, какое значение имеет форма кузова при больших скоростях для снижения мощности двигателя, расходуемого на преодоление сопротивления воздуха. Покажем это на примерах с автомобилем, имеющим двигатель мощностью в 50 л. с.

Такой автомобиль при движении со скоростью 100 км/час теряет на преодоление сопротивления качения около 15 л. с., а на преодоление сопротивления воздуха около 35 л. с.

Если скорость увеличится до 200 км/час, то соотношение мощностей, расходуемых на преодоление этих двух сопротивлений, резко изменится. Мощность, расходуемая на качение, возрастет пропорционально скорости, т. е. увеличится вдвое, и будет составлять 15X2=30 л. с. Мощность же, расходуемая на преодоление сопротивления воздуха, растет пропорционально кубу скорости, т. е. увеличится не в 2 раза, а в 23, т. е. в 8 раз. В нашем случае мощность, расходуемая на преодоление сопротивления воздуха, составит 35X8=280 л. с.



Следовательно, для нашего автомобиля, если мы хотим, чтобы он двигался со скоростью 200 км/час, необходимо установить двигатель, мощность которого будет составлять 280+30=310 л. с.

Бели речь идет о скоростях в 500 км/час, то мощность, расходуемая на преодоление сопротивления качения, составит 15X5=75 л. с., а мощность, расходуемая на преодоление сопротивления воздуха, составит 35Х25=35X32=1120 л. с.

Приведенные приближенные расчеты показывают, каким огромным препятствием для движения автомобилей на больших скоростях является сопротивление воздуха. Именно поэтому последние 25—30 лет во всех странах мира и, конечно, в нашей стране очень серьезно занимаются этим вопросом.

Давно известно, что тела различной формы, которые движутся с одинаковой скоростью, испытывают различное сопротивление воздуха. Современная наука позволяет измерять это сопротивление. При этом, поскольку перемещение предмета с измерительными приборами с большой скоростью организовать трудно, то поступают «наоборот. Испытываемый предмет оставляют неподвижным, а заставляют перемещаться воздух.

На этом принципе устроена аэродинамическая труба. На рисунке 5 показана схема ее работы. Модель помещают в трубе, укрепив ее на особом кронштейне. Вентилятор просасывает через трубу воздух с необходимой скоростью. Поток воздуха стремится увлечь модель, но этому препятствует кронштейн, который связан с весами. Стрелка весов показывает силу воздействия воздуха на модель. Эта сила равна сопротивлению, которое оказывал бы воздух движению модели.

Опытами в аэродинамической трубе установлено, что наибольшее сопротивление воздух оказывает при движении плоского прямоугольного щита (рис. 6). Если взять конус, обращенный острием к потоку воздуха, то сопротивление уменьшится вдвое. Более острый конус, снабженный сзади полусферой, уменьшает сопротивление в 10 раз. Если же тело будет иметь форму капли, то сила сопротивления уменьшится в 25 раз. Приведенные данные показывают, какое большое значение имеет форма движущегося тела.

Имеет, конечно, большое значение и состояние поверхности движущегося тела. Если поверхность шероховатая, то она оказывает значительно большее сопротивление, чем полированная или покрытая хорошей краской, поскольку на такой поверхности воздуху, если можно так выразиться, «не за что зацепиться».



Экспериментальная и научная работа, проведенная в этой области, привела к тому, что за последнее время внешние формы современного автомобиля изменились до неузнаваемости.

Форму кузова стали делать вытянутой, с плавным переходом от крыши, чтобы воздушные струи могли постепенно стекать с него. Все резкие углы на лобовой поверхности стали округлять. Все выступающие части стали убирать внутрь, а тем, которые остались, придавать обтекаемую форму. Фары стали прятать внутрь крыльев.

Убедительным доказательством сказанному служит сравнение автомобиля М-1 с «Победой», нового «Москвича» со старым.

Все сказанное в равной степени относится к автомоделям, особенно к спортивно-гоночным. Именно этим объясняется то, что многие опытные автомоделисты при конструировании и изготовлении гоночных автомоделей все чаще и чаще обращаются ко второму варианту компоновки агрегатов. Ведь только второй вариант компоновки (рис. 7) обеспечивает возможность выполнения кузова строго в форме капли. В этом варианте взаимное крепление двигателя и ведущей оси такое же, как и в первом варианте, но двигатель расположен здесь впереди передней оси. Достаточно взглянуть на рисунки 1 и 7, где приведены схемы обоих вариантов, чтобы убедиться, что при втором варианте весь узел силовой установки (двигатель, силовая передача, ведущая ось с колесами и рама двигателя, которая связывает воедино все эти механизмы) взят целиком из первого варианта и перенесен вперед.

Это очень удобно, так как автомоделист при одной силовой установке, но двух кузовах может иметь два варианта компоновки и в зависимости от состояния трекового покрытия запускать модель, выполненную по одному из вариантов.

Во втором варианте бачок с горючим расположен сзади двигателя между двумя осями, передней и задней, возможно ближе к карбюратору.

На рисунке 8 показана автомодель, у которой компоновка агрегатов выполнена по второму варианту. Форма кузова строго соответствует форме капли. В этом варианте центр тяжести модели расположен очень близко от ведущей оси (сзади нее). Такое размещение центра тяжести создает большую устойчивость модели. Автомодели этого варианта зарекомендовали себя очень хорошо и на треках с плохим покрытием. Несмотря на большие скорости, они никогда не переворачиваются. При встрече с неровностями трекового покрытия модели этого варианта легко подпрыгивают и продолжают свое движение.

Среди опытных автомоделистов, изготовляющих гоночные модели, имеется много сторонников этого варианта.

Перейдем к рассмотрению третьего варианта компоновки. Следует отметить, что компоновка агрегатов по этому варианту имеет наибольшее распространение среди автомоделистов. Как нетрудно убедиться, взглянув на схему (рис. 9), в этом варианте базой для крепления двигателя служит нижняя половинка кузова, в отличие от первых двух вариантов, когда двигатель и ведущая ось монтировались в одной раме, которая в свою очередь крепилась к нижней половинке кузова в виде целого блока силовой передачи.

При этом варианте компоновки двигатель установлен в длинной и узкой нижней половинке кузова в вертикальном положении. Передача усилия осуществляется при помощи двух конических или тарельчатых шестерен. Топливный бак расположен впереди двигателя возможно ближе к карбюратору. Поскольку двигатель расположен вертикально и в верхней половинке кузова имеется отверстие, через которое поступает струя воздуха, обеспечивающая охлаждение двигателя, расположение топливного бака впереди двигателя не мешает его охлаждению.

Компоновка агрегатов по этому варианту позволяет сделать кузов модели очень узким и оригинальным. На рисунке 10 показана модель немецкого автомоделиста Мореса. Подобная модель известного швейцарского автомоделиста Ф. Рохата с двигателем «Долинг-61» по классу 10 см³ показала скорость 199,77 км/час. На модели Мореса, так же как и на модели Рохата, установлен двигатель «Долинг-61». Зажигание обеспечивается магнето. На модели отчетливо виден конденсатор, антенна остановочного приспособления и другие детали, которые представляют интерес для наших автомоделистов.

На рисунке 11 показана фотография модели швейцарского автомоделиста Цада со снятой верхней половинкой кузова. Эта модель, как нетрудно убедиться, тоже выполнена по третьему варианту. На ней установлен 10 см³ двигатель «Долинг».

Гоночные модели, построенные по описанному выше третьему варианту, доказали преимущества своей конструкции: во всех классах двигателей, начиная от 1,5 см³ и кончая 10 см³, они продемонстрировали большую скорость движения. Из зарубежной, периодической печати известны случаи, когда такие автомодели с 10 см³ форсированными двигателями показывали скорость в 246,3 км/час.

Из всего сказанного не следует, однако, делать вывод, что хорошие показатели могут дать только автомодели, выполненные по описанным выше трем вариантам компоновки. Автомодели, выполненные по этим трем вариантам, наиболее распространены в практике автомоделизма, и они показали хорошие результаты, но это вовсе не значит, что не могут быть другие, тоже удачные конструкции, которые покажут еще лучшие результаты.

Некоторые автомоделисты строят свои модели, отходя частично или полностью от вышеописанных схем.

На рисунке 12 приведена фотография весьма удачной автомодели швейцарского автомоделиста Роланда Соломона, которая на европейских гонках в Базеле в сентябре 1956 года по классу 2,5 см³ двигателей показала скорость в 134,32 км/час. На этой модели установлен форсированный двигатель «Оливер».

Таким образом, при постройке гоночных автомоделей следует учитывать многолетний опыт, сконцентрированный в описанных выше трех вариантах компоновки агрегатов.