В мире моделей

РЕПЛИКАР В МОДЕЛЬНОМ ИСПОЛНЕНИИ

16.08.2013
РЕПЛИКАР В МОДЕЛЬНОМ ИСПОЛНЕНИИВ Правилах по автомодельному спорту СССР, изданных в 1989 году, появился новый класс: Е-5. С техникой, допускаемой правилами для соревнований в этом классе, спортсмены незнакомы, а она резко отличается от известной. Попытаться определить пути поиска оптимальных решений гоночных моделей-репликаров и призвана эта статья.
Прежде всего — о требованиях правил к микромашинам Е-5 (не секрет, что во многих местах новое издание правил попросту не достать). Итак, это «гоночная модель автомобиля с ДВС 3,5 см3». Входят они в группу кордовых моделей с приводом на колеса; соревнования проводятся на достижение максимальной скорости без определения копийности модели. По основным техническим характеристикам машины Е-5 обязаны удовлетворять всем требованиям к кордовым гоночным, причем масса модели должна находиться в пределах 1,87 кг. Интересно, что правила не оговаривают нижнюю допустимую кубатуру двигателя, как в других гоночных классах, упоминая лишь максимальные 3,5 см3, это дает возможность использовать и моторы 2,5 см3.
 
Заезды проводятся на нити диаметром 1,0 мм стандартной длины; кордовая планка по ограничениям размеров соответствует классу Е-2 (минимальная ширина 9,5 мм, толщина в пределах от 2 до 3,5 мм, тот же материал — сталь и маркировка — зеленая). Относительно самой техники правила гласят: «В классе Е-5 допускаются модели с глушителем, выполненным как одно целое с несущей частью кузова. Модели должны иметь неподрессоренный задний мост. Привод на колеса осуществляется цилиндрическими шестернями. Кузову модели придается конфигурация старинного гоночного автомобиля».
 
К сожалению, сразу же после прочтения этого абзаца правил возникает немало вопросов. Например, допустим ли вариант с глушителем резонансного типа, вписанный в размеры и тело фрезерованного или литого низка кузова? Ведь не так уж сложно скомпоновать и изготовить модель с мотоустановкой, по схеме близкой к рисунку правил, но с «трубой», направленной вперед и практически не влияющей на внешнюю форму модели. Однозначность формулировки «должны иметь», касающейся заднего моста, ставит в неопределенное положение понятие «допускаются». А без глушителя или с нерезонансным глушителем, но не являющимся элементом несущей части? Кстати, как быть с моделями наиболее доступного типа — со сборным низком или вообще со стержневой рамой? Пока четких ответов на эти вопросы не появилось, будем ориентироваться на приведенный в правилах рисунок.
 
Рис. 1. Схема модели класса Е-5.
Рис. 1. Схема модели класса Е-5:
1 — камера глушителя, 2 — шпора, предотвращающая опрокидывание, 3 — цилиндрическая шестерня, 4 — топливный бачок, 5 — остановочное приспособление.
Масштабная линейка поставлена ориентировочно. Варианты профилей кузова обозначены I, II и III.
 
Но и он ставит свои вопросы — по конфигурации кузова. Гоночный настоящий автомобиль — это понятно. А что такое старинный, до какого времени прототип может считаться старинным? И к какому вообще типу относится предлагаемый правилами кузов III (более четко он выделен для примера на рисунке 2)? Есть и другие проблемы, правда, уже второстепенного характера.
 
Рис. 2. Продольная весовая балансировка модели и влияние реактивного момента вращения ведущих колес.
Рис. 2. Продольная весовая балансировка модели и влияние реактивного момента вращения ведущих колес. Показана нежелательная добалансировка передней части Pσ, ухудшающая момент инерции модели, и шпора, которая даже при малой эластичности способна работать в качестве «пружины» и влиять на раскачку машины в вертикальной плоскости (в отличие от рис. 1 стержень шпоры должен иметь максимальный размер сечения не в горизонтальной, а в вертикальной плоскости и быть абсолютно жестким).
 
А пока правила еще полностью не устоялись, попробуем спроектировать модель класса Е-5, как представляется, максимально соответствующую идеям, заложенным в технические требования.
 
Непрерывная гонка за результатами в спорте неизбежно заставит искать решения, направленные исключительно на повышение быстроходности микромашины. А вот здесь-то опыт, накопленный автомоделистами в упрощенной технике, не столь уж велик, — знания, почерпнутые из «взрослых» гоночных суперклассов, в большинстве оказываются неприменимыми.
 
Возьмем хотя бы развесовку модели по осям. Классический гоночный аппарат, судя по местоположению кордовой планки, имеет сравнительно большую нагрузку на передний мост. При этом хорошие ходовые качества модели обеспечиваются только при самом тщательном подборе амортизации и демпфирующих свойств подвесок обоих мостов. У нас же правилами заранее задано отсутствие подрессоривания ведущего моста, поэтому и подвеска передней части должна быть изменена. Очень важно и то, что на модель классического типа большое влияние оказывает гироскопический момент от быстровращающегося гироскопа-маховика. Этот момент спортсмены заставляют воздействовать либо на поднятие носа модели, либо на ее прижатие к дорожке. В нашем же случае воздействие маховика исключено — он вращается в другой плоскости.
 
Казалось бы, в наших силах задать лишь жесткость и степень демпфирования подвески передних колес. Но подождите! Ведь главное, от чего будет зависеть ровность хода по дорожке кордодрома, не в этом. Важнее, сколь сильно будет прижат нос модели ее весом, и каковы будут инерционные силы. А последние, завися от массы по линейному закону, в «квадрате» изменяются с увеличением или сокращением плеча (в нашем случае плечо будет отсчитываться от центра поворота — оси задних колес)! Расчет силы прижима за счет веса модели с учетом влияния реактивного момента вращения ведущих колес Mреакт. несложно провести согласно рисунку 2. При этом еще нужно учесть, что Mреакт. при понижении оборотов двигателя в редукторе соответственно повышается. А на момент инерции носовой части удастся повлиять как ее облегчением, так и сокращением длины модели. По сравнению с классическими гоночными машина класса Е-5 может стать короче.
 
Теперь — о выборе двигателя. Несмотря на допуск моторов рабочим объемом до 3,5 см3, на сегодняшний день более выигрышным представляется вариант с форсированным двигателем 2,5 см3. Здесь выше мощность при меньшем вращающем моменте, да и отношение к максимальной массе машины выгоднее. Последний фактор в условиях неподрессоренного заднего моста способен оказаться решающим. Ведь на нашей модели вибрации от работы мотоустановки не будут гаситься в подвеске моста, и, с точки зрения сцепления с дорожкой, она будет несколько походить на вибростенд! И каждое усилие, направленное на снижение уровня вибраций и на усиление прижима к кордодрому при минимальном вращающем моменте, пойдет на пользу быстроходности.
 
Несколько слов о степени сбалансированности двигателя. Если идет речь о специальном моторе типа авиационного таймерного или бойцового мощностью до 1 л. с. при 30 000 об/мин, то так или иначе он хорошо сбалансирован — иначе на нем нельзя было бы получить столь высоких характеристик. На промышленных образцах, которые явно не дотягивают до столь высоких данных, практически на всех моторах поршневая группа недобалансирована противовесом коленвала. Осуществить догрузку щеки вала не так просто, поэтому при использовании промышленных двигателей можно рекомендовать ставить двигатель головкой в горизонт. Это решение известно из практики конструирования «школьных» микромашин. При очень легком поршне можно пойти даже на отсутствие балансировки, обеспечив лишь компенсацию массы мотылевого пальца вала и нижней половины шатуна. Неожиданный прием позволяет при горизонтальном цилиндре исключить колебания в вертикальном направлении, резко увеличив коэффициент сцепления при неподрессоренном мосте. А массивная часть корпуса модели, присоединенная к картеру двигателя, позволит несбалансированному мотору с легким (конечно, выполненным из алюминиевых сплавов) поршнем работать на самых высоких оборотах.
 
Рис. 3. Модель класса Е-5 на первой стадии проектирования.
Рис. 3. Модель класса Е-5 на первой стадии проектирования. По сравнению с рис. 1 максимально обжаты размеры корпуса с сохранением традиционной величины базы колес. Для повышения копийности можно сместить вырез кабины назад. В двигателе необходимо предусмотреть предохранение шатуна от сползания по поршневому пальцу за счет установки легких распорных втулок.
 
Рис. 4. Сравнительный уровень вибраций по кругу.
Рис. 4. Сравнительный уровень вибраций по кругу:
А — тяжелый поршень, недобалансированный коленвал; Б — легкий поршень, балансировка близка к идеальной; В — легкий поршень, двигатель намеренно небалансирован.
 
Рис. 5. Модель класса Е-5 на второй стадии проектирования.
Рис. 5. Модель класса Е-5 на второй стадии проектирования.
 
Оптимальная силовая схема рамы показана на рисунках 3 и 5. В обоих вариантах она представлена массивным основанием с легчайшей трубчатой балкой, несущей переднюю подвеску. Кстати, модель с подобной рамой гораздо доступнее известных, основанных на цельной фрезерованной или литой раме-низке. При легкой носовой части можно попытаться ограничиться простейшей подвеской колес на листовой «рессоре» повышенной эластичности, а оболочке кузова оставить декоративные функции обтекателя. Кстати, при свободно открытом спереди «радиаторе» и протекании воздуха внутри кузова его сопротивление мало отличается от зализанных закрытых спереди аэродинамических корпусов.
 
Редуктор с цилиндрическими шестернями, конечно, лучше разместить внутри кузова для защиты от грязи. При расчете шестерен можно воспользоваться опытом радиоавтомоделистов или, что точнее, судомоделистов. Дело в том, что к выбору размеров деталей полезно отнестись самым тщательным образом: максимальное КПД передачи обеспечивается только на расчетных нагрузках, и переразмеривание шестерен ведет лишь к росту механических потерь. Возможно, опыт судомоделистов поможет и в определении размеров маховика — ведь именно они лимитируют межосевое расстояние редуктора.
 
На рисунках показаны две стадии проектирования модели класса Е-5: первоначальная, с колеей, выбранной из статистики гоночных подобного класса (рис. 3), уточненная, в которую введены коррективы по моменту инерции носовой части и по привязке недобалансированного двигателя (рис. 5). В последнем варианте несколько увеличена колея, так как близко расположенные стенки кузова могут вызвать аэродинамические потери на протекание воздуха в узкой щели. На обеих моделях основная масса сосредоточена в зоне мотоустановки для повышения нагрузки на ведущую ось и для снижения уровня вибраций, передаваемых на колеса.
 
Ю. ПАВЛЕНКО, инженер




Рекомендуем почитать
  • КРЫЛО ВДОЛЬ ФЮЗЕЛЯЖА
    КРЫЛО ВДОЛЬ ФЮЗЕЛЯЖАОтличительной особенностью этой модели ракетоплана является поворотное крыло. Его устанавливают вдоль фюзеляжа, что исключает всякую возможность появления спирали при взлете.

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ VK FB


Нашли ошибку? Выделите слово и нажмите Ctrl+Enter.