Автомобили

В отличие от гонок шоссейно-кольцевых, по иппо­дрому и трековых, для которых разработаны некоторые практические приемы управления автомобилем, для гонок на «багги» в условиях пересеченной местности таких рекомендаций нет. И это, в известной степени, понятно. Все практические рекомендации, как правило, относятся к автомобилям повышенной проходимости, к движению в условиях бездорожья легковых и грузовых автомобилей с колесной формулой 4 х 2, либо сводят­ся к чисто теоретическим рассуждениям о влиянии тех или иных факторов на проходимость автомобиля. Та­кие практические советы так же, как и теоретические знания для баггистов, конечно, важны, но далеко не достаточны для успешного выступления в соревнова­ниях. На с. 48-60 и 78-86 даны общие параметры, определяющие ходовые качества специальных кроссо­вых автомобилей в условиях движения по пересечен­ной местности. Однако оценочным критерием «багги» может служить лишь средняя скорость его движения по трассе или время прохождения одного круга, кото­рые зависят не только от общих параметров, опреде­ляющих ходовые качества автомобиля, но и от мощно­сти и характеристик двигателя, а самое главное - от искусства гонщика, определяемого его психофизиологи­ческими особенностями и опытом.

Дать оценку водителю с точки зрения-, опыта гон­щика - довольно сложная задача.

Попытаемся последовательно рассмотреть этапы движения «багги» по трассе соревнований.

СТАРТ

Как уже отмечалось выше, соревнования могут про­водиться с полуфиналами или по системе, где каждый гонщик или каждая пара, тройка... встречается с други­ми парами, тройками... В зависимости от числа участ­ников или принятой системы определяется число «баг­ги» в заезде и их расстановка на старте. Но, как пра­вило, стартующих рядов не более трех, а в ряду - три или четыре участника, т. е. схема рядов такова: 4 - 3 - 4 или 3 - 4 - 3. Естественно, что могут быть и другие схемы, позволяющие участникам стартовать без риска повредить свой автомобиль. Расстояние, между рядами обычно не более 3-4 м. Старт дается с заведенными двигателями.

Организаторы, как правило, так выбирают старто­вую площадку, чтобы сразу после старта максимально снизить скорость участников и дать им возможность без повреждения автомобилей рассредоточиться по трассе. Поэтому после старта часто бывают подъемы или труд­нопроходимые участки. Рассмотрим эти препятствия. Подъем. Его протяженность обычно не более 100 м. При сухой погоде он не должен превышать 30°, при мокрой - 20°. Очень большое значение для его преодоления имеет характер грунта. В случае пологого подъема на него надо заходить с максимально возмож­ной скоростью, при крутом входе предварительно пере­ключить передачу на низшую и только, когда передние колеса начнут подниматься по его склону, увеличить скорость. В случае если есть вероятность забуксовать и остановиться на подъеме из-за необходимости переклю­чения передач разумно заранее включить более низ­кую передачу и пройти подъем без переключения с за­пасом по крутящему моменту. При преодолении подъе­мов со скользкими и сыпучими грунтами существует два практических метода их прохождения: в натяг и с буксованием. В первом случае, в соответствии с обще­принятыми представлениями о зависимости коэффици­ента сцепления от скорости проскальзывания, движе­ние в натяг позволяет использовать силу сцепления, близкую к максимальной, с некоторым запасом (15- 20%) в случае срыва колес на буксование. Во втором, особенно при сыпучих и вязких грунтах, используется не столько сила сцепления, сколько срезание грунтозацепами слоя грунта, что повышает используемое тяговое усилие на колесах. Опытные спортсмены по поведению автомобиля чувствуют разницу в характере его движе­ния и используют движение в натяг или с буксовани­ем. При установке дифференциала повышенного тре­ния вероятность буксования значительно снижается-Разумеется, это относится как к движению на подъеме, так и преодолению труднопроходимых участков.

В отличие от кросса на грузовых автомобилях, где в трассу могут быть включены броды, заболоченные уча­стки, глубокий сыпучий песок и пр., трасса для специ­альных кроссовых автомобилей должна быть проходя- мой при любых климатических условиях. Участки повы­шенной сложности на ней не должны приводить к за­стреванию «багги». При большом числе заездов из-за малой стабильности грунта трасса может стать более труднопроходимой, что необходимо иметь в виду при ее подготовке. В зависимости от времени года труднопро­ходимыми участками могут быть слегка заболоченные места, неглубокие водные препятствия, подъемы с сы­пучим или со скользким при дожде грунтом, снег, ко­леи... Если такой участок нельзя преодолеть с ходу, та в ряде случаев целесообразно перед ним переключить передачу на низшую. Это позволит пройти его с мень­шим буксованием и за более короткое время. Если ав­томобиль забуксовал на подъеме, то, как правило, тро­нуться с места уже не удается. В этом случае необхо­димо, не мешая другим машинам, спуститься вниз и по­пытаться преодолеть его с разгона. Иногда помогает подъем зигзагами, но тут довольно сложен переход с движения в одном направлении на другое.

Если, несмотря на подготовку трассы для движения без остановок, «багги» застрял в песке, снегу или на другом сложном участке, попробуйте раскачать маши­ну, переключая первую передачу на задний ход и об­ратно синхронно с колебаниями автомобиля. Чтобы та­кое переключение производилось с минимальной затра­той времени, целесообразно применять такую схему пе­реключения передач, при которой положение рычага коробки передач на первой передаче находится напро­тив положения рычага при переключении на задний ход.

Одним из препятствий на трассе может быть трамп­лин. Вход на него делается с небольшим подъемом, что­бы автомобили не теряли скорости, съезд - более кру­той. В этом случае специальные кроссовые автомобили, двигающиеся с большой скоростью, преодолевают его в прыжке. При преодолении трамплина следует иметь в виду, что и слишком малая и слишком большая скоро­сти неоправданы и опасны. При недостаточной скоро­сти автомобиль может перевернуться вокруг передних колес - скапотировать. При слишком большой, не го­воря уже о возможности потери управляемости, - во­круг задней оси. Поведение автомобиля при прыжках с трамплина в значительной мере зависит от расположе­ния центра тяжести, распределения массы, расположения центра парусности (метацентра), обтекаемости, ха­рактеристики подвески и др.

ПОВОРОТЫ

При наличии колеи на повороте скорость входа в поворот определяется тем, чтобы удержать автомобиль от переворачивания относительно точек контакта на­ружных колес. При этом необходимо стараться избе­гать выброса из колея и расклинивания автомобиля по диагонали или поперек трассы.

При сравнительно ровной поверхности поворот можно делать по классическим схемам, широко изве­стным из практики шоссейно-кольцевых гонок: сколь­жением колес задней оси (Power slide - силовое скольжение) или передней и задней осей (Four wheel drift -■ снос четырех колес). Однако в отличие от асфальтобетонного покрытия на трассах шоссейно-кольцевых гонок трасса для соревнований «багги» значительно сложнее. Поэтому, несмотря на принципи­альную применимость классических схем прохождения поворотов, сводящихся в целом к сокращению прохо­димого расстояния на повороте или к прохождению по дуге большого радиуса с тем, чтобы иметь максималь­ную скорость на выходе, особенности грунтовых трасс в ряде случаев вносят весьма существенные корректи­вы в движение на повороте.

Основным критерием правильности выбранной схе­мы прохождения поворотов является время его прохож­дения. Из практики шоссейно-кольцевых и особенно ипподромных гонок известно, что при заносе колес одной или обеих осей скорость прохождения поворо­та увеличивается. В литературе встречаются различ­ные толкования этого явления. Некоторые авторы объ­ясняют его увеличением тягового усилия при 15-30% буксования ведущих колес, другие уменьшением результатирующего действия центробежной силы за счет того, что часть тяговой силы при заносе задних колес направлена вдоль по радиусу в сторону поворота. По пытаемся на упрощенном примере проанализировать особенности движения автомобиля на повороте с за­носом задних ведущих колес.

В общем случае занос автомобиля возникает тогда, когда способствующие заносу силы превосходят силы, ему препятствующие. Способствуют ему центробежная сила инерции массы машины на повороте, моменты инерции вращающихся масс (главным образом, махо­вика двигателя и колес автомобиля), боковой ветер, уклоны дороги и т. д. Препятствуют - сила сцепления с дорогой, равная произведению массы автомобиля на коэффициент сцепления колес с дорогой при их дви­жении перпендикулярно оси симметрии машины. До­пустим, что автомобиль двигается в горизонтальной плоскости по ровной дороге при отсутствии бокового ветра. Влияние вращающихся масс и увода шин не учитывается. Масса сосредоточена в центре тяжести. При повороте автомобиля без заноса центр поворота находится на пересечении геометрических осей каче­ния передних и задних колес (рис. 18). Продольная ось автомобиля отклонена от касательной к траектории движения центра тяжести на угол ее (назовем его уг­лом отклонения). Угол α зависит от радиуса поворо­та R автомобиля и расстояния а между центром тяже­сти автомобиля и его задней осью: sin α = a/R.

Центробежная сила инерции F массы автомобиля при его повороте направлена по радиусу поворота центра тяжести автомобиля и равна

где

Сила F может быть разложена на две составляющие. Сила

направлена вдоль оси симмет­рии автомобиля и вызывает перераспределение наг­рузок между передней и задней осями колес.

Составляющая перпендикулярна оси сим­метрии, вызывая уменьшение

нагрузки на внутренние колеса и увеличение на наружные. Она способствует заносу автомобиля, поэтому назовем ее силой заноса.

При повороте автомобиля без заноса (и по инер­ции) между силой F_n и препятствующей ему силой соблюдается соотношение

откуда критическая скорость движения на повороте без заноса

При заносе колес только задней оси можно допу­стить, что их скольжение перпендикулярно оси сим­метрии и происходит под действием только одной си­лы F_n, которая будет равна силе F при расположении центра тяжести на оси задних колес или повороте про­дольной оси симметрии на угол α.

Рассмотрим занос задних колес автомобиля (рис. 19) (В литературе обычно рассматривается занос всего автомо­биля, т. е. колес задней и передней осей. В этом случае критиче­ская скорость определяется действием всей

В его процессе продольная ось симметрии автомо­биля отклоняется от своего первоначального положения на угол р (назовем его углом заноса). Сила, способ­ствующая заносу, в этом случае:

Из этого равенства следует, что Ft возрастает при уменьшении разницы углов аир, достигает максимума яри их равенстве и при дальнейшем росте угла р F_a уменьшается. Скорость будет равна:

где V - скорость без заноса.

Из последней формулы следует, что скорость движе­ния с заносом будет больше скорости без заноса, если cos (α-β) < cos α, и меньше, если cos (α-β) > cos α. При угле заноса β, равном углу отклонения α, скорости автомобиля с заносом и без него будут одинаковыми.

В связи с тем что численное значение скорости оп­ределяется радиусом поворота R, коэффициентом спецления φ в поперечном направлении и углами α и β, можно построить ее графическую зависимость от раз­личных радиусов поворота и углов отклонения. Каж­дый автомобиль имеет свой угол отклонения α, вели­чина которого определяется расстоянием α от центра тяжести до задней оси и радиусом поворота. Для авто­мобилей «Жигули», «Волга», «Москвич» соотношение этих величин близко друг к другу, к тому же оно в известной мере меняется в течение гонки из-за расхода топлива в баке. Следовательно, для вышеуказанных автомобилей угол а будет изменяться в незначительных пределах и можно пользоваться его средним значением. Графическая зависимость скорости автомобилей «Жи­гули», «Москвич», «Волга» от радиуса поворота R, углов α и β при коэффициенте сцепления φ =0,5 при­ведена на рис. 20. Заштрихованные на рисунке зоны определяются различиями в параметрах а и R перечис­ленных автомобилей; при движении с постоянным углом заноса скорость может быть выше максимально возмож­ной при движении на повороте без заноса.

Линии АВ соответствуют углы отклонения а, при которых автомобиль проходит поворот без заноса. Ор­дината каждой точки на линии АВ - максимально возможная скорость при повороте без заноса. Абсцисса этих точек равна углу α (β =0), с которым автомобиль проходит поворот без заноса при указанном радиусе. Зона I соответствует отрицательным значениям угла β, т. е. повороту автомобиля с заносом передних колес во внешнюю сторону, зона II - значениям углов β < α, т. е. повороту с углом заноса задних колес меньшим, чем угол отклонения. Линия ординат отражает скорость, при которой поворот происходит с углом заноса, равным углу отклонения α=β.

Зона III соответствует значениям углов β > α, но при этом угол заноса меньше двойного значения угла отклонения, т. е. 2α > β> α. Линия А< В₁ - поворот с уг­лами заноса β, равными двойным значениям угла откло­нения, т. е. β =2 α. Зона IV - поворот при углах заноса, больших двойного значения угла отклонения, т. е. β >2 α. На повороте с заносом и со скоростью большей, чем без заноса, движение будет достаточно устойчивым, если поперечная составляющая центробеж­ной силы уменьшается с увеличением угла заноса, и неустойчивым, если она при этом растет. Устойчивое движение с заносом достигается при угле заноса, боль­шем угла отклонения.

СОДЕРЖАНИЕ

Как появились автомобили «багги». Соревнования на них 2

Классификация спортивно-кроссовых автомобилей в СССР и технические требования к ним 15

Соревнования на «багги» в СССР: организация, трассы 18

Основы конструирования «багги» и подготовки двигателей 22

Конструкции специальных кроссовых автомобилей 31

«Багги» на трассе 48

Михаил Михайлович Назаров

СПЕЦИАЛЬНЫЕ КРОССОВЫЕ АВТОМОБИЛИ «БАГГИ»

Заведующий редакцией А. В. Островский

Редактор 3. П. К о р я г и и а

Художественный редактор Т. А. Хитрова

Технический редактор 'С. А. Бирюкова

Корректоры Е. Н. Непомнящая, А. А. Пестовская

ИБ № 902

Сдано в набор 23.04.80. Подписано в печать 15.09.80. Изд. № Я/2104.

Формат 84х108 Бумага типогр. № 1. Гарнитура литературная.

Печать высокая. Усл. п. л. 5,04. .Уч.-изд. л. 5,051

Тираж 32 000 экз. Заказ № 32. Цена 30 к.

Ордена «Знак Почета» Издательство ДОСААФ СССР 129110, Москва, И-110, Трифоновская ул., 34