«ТЕМП» НАБИРАЕТ СКОРОСТЬ

Сразу же заметим: предлагаемая вниманию автомоделистов модель кордового гоночного автомобиля ни по конструкции, ни по схеме не является сверхновой. Все решения в отдельности хорошо известны даже не слишком опытным спортсменам. Новое — в конструкторском подходе к решению модели в целом.

По основным признакам гоночная близка к чрезвычайно распространенным еще совсем недавно моделям-посылкам «Темп». Сохранив главное преимущество старой схемы — прямую передачу на ведущие колеса, новая микромашина осовременилась не только внешне. У «Темпа» даже после незначительной форсировки двигателя в большинстве случаев происходило отслаивание и сброс резины с колес. Предлагаемый вариант снабжен ножевидными колесами, причем такой конструкции, которая не только исключает отслаивание «покрышек», но одновременно и позволяет легко их заменять при подборе геометрических и твердностных характеристик резины. «Темп» отличается свободной компоновкой и облегченной конструкцией (две выштамповки из листового алюминия, которые образовывали весь кузов, весили очень немного). Новая гоночная, наоборот, очень сильно уменьшилась в габаритах, но стала чуть ли не в два раза тяжелее. Смысл обоих нововведений понять несложно. Первое нацелено на максимальное снижение аэродинамического сопротивления кузова, чему идет на пользу и применение ножевидных колес взамен старых, широких, а второе, пожалуй, заслуживает особого рассмотрения.

Прежде всего — на что влияет масса модели? На центробежную нагрузку, приложенную к системе подвески на кордовой нити, на величину сопротивления качению колес по покрытию дорожки кордодрома, на сцепление колес с дорожкой и, следовательно, на величину проскальзывания, и, наконец, на уровень вибраций всей модели. Судя по нескольким публикациям в «М-К», связь вибраций с проскальзыванием колес стала ясна моделистам, хотя еще и нет достоверных расчетных данных или результатов экспериментов. Но взаимосвязь тряски модели и сцепления бесспорна. Однако нас интересует другое.

Главное — определить, какова ситуация на моделях подобной схемы по надежности передачи вращающего момента «через колеса к дорожке», какова надежность сцепления и, в конечном итоге, — насколько близок КПД передачи «колеса — асфальт» к своему идеалу.

Здесь не обойтись без хотя бы упрощенных расчетов. Для начала нам потребуется найти средний вращающий момент двигателя на режиме максимальной мощности. Это нетрудно сделать по формуле:

N=M*n/716,2, где

N — мощность двигателя,

М — крутящий момент двигателя, кгс*м,

n — частота вращения коленвала, об/мин.

Кордовая гоночная автомодель с двигателем рабочим объемом 2,5 см³:

1 — корпус-кузов, 2 — ведущее колесо, 3 — «ус» автомата остановки двигателя, 4 — козырек-обтекатель окна выхода охлаждающего воздуха и выхлопных газов, 5 — килевой выступ кузова, он же — обтекатель задних колес, 6 — заднее (ведомое) колесо, 7 — двигатель, 8 — подшипниковый узел двигателя с системой распределения впуска рабочей смеси, 9 — кордовая планка.

После пересчетов получаем, что, например, для распространенного среди юных спортсменов КМД-2,5, развивающего максимальную мощность около 0,5 л. с. на 16—17 тыс. об/мин, крутящий момент будет равен примерно 0,018 кгс*м. После приведения этой величины к радиусу колеса модели, будем иметь силу, с которой гоночная «отталкивается» от дорожки при идеальном сцеплении с последней. Расчет дает значение порядка 0,3 кгс. Много это или мало (сразу же отметим, что данная величина в принципе от скорости не зависит)? Как утверждают справочники по автомобилестроению, обычная автомобильная шина может иметь коэффициент сцепления с асфальтовым покрытием равный 0,5. Но ведь это нормальная шина, а у нас ножевидная резина, притом весьма твердая; и не асфальт, а почти полированный бетон дорожки, зачастую еще и частично промасленный выхлопом от прошедших ранее моделей! Добавьте к перечисленному и то, что в нашем случае модельный «вибростенд на колесах» не идет даже в сравнение с автомобилем, у которого любые подобные вибрации полностью гасятся одними лишь амортизационными свойствами надувных колес, как станет ясно: по сцеплению с дорожкой ни о каких запасах надежности не может быть и речи! Даже доведение массы гоночной до предельно допускаемого правилами значения — 1,5 кг — не даст полной гарантии!

Итак, «Темп» проигрывает еще по одному пункту. Тем более что двигатель у него развивает почти такой же крутящий момент, но на пониженных оборотах. Одновременно выяснилось: необходима максимальная загрузка модели. Кстати, это даст и другие положительные эффекты. Если жестко связать основные массы непосредственно с двигателем, чувствительно возрастет его мощность при работе на модели, улучшатся режим и его устойчивость. Кроме того, утяжеление аппарата окажет обратное влияние на потери сцепления по вибрациям. Ведь чем массивнее узел, тем меньше амплитуда вибраций. Так что можно забыть о потерях сопротивления качению утяжеленной модели, так как выигрышей от увеличения массы несравненно больше.

Теперь правильно распределим массу по длине гоночной. Но для этого прежде требуется задать ее схему, решить, какая ось станет ведущей. Как видится, лучше избрать в качестве ведущей переднюю ось. При прямой передаче это сулит наибольшую устойчивость хода (задние колеса постоянно, вне зависимости от внешних условий, с небольшим усилием прижимаются к дорожке), да и, как известно, за вращающимися колесами значительного диаметра остается такая «спутная» струя, что в ней «тонет» любая часть кузова вместе со смонтированными на ней узлами. Важно лишь обеспечить хорошую обтекаемость передней части модели.

Остается воплотить наши находки в конкретной конструкции скоростной микромашины. Но… попробуйте сделать это сами. Ведь с основными принципами разработки вы уже знакомы. А для ориентации представляем внешний вид новой кордовой, рассчитанной на использование доработанного микродвигателя марки КМД-2,5 (переделки коснулись в основном коленвала и установки узла второго ведущего колеса, совмещенного с узлом распределения выпуска рабочей смеси в картер). Масса модели, как уже говорилось, равна 1,5 кг, направление ее хода по дорожке кордодрома — против часовой стрелки.

Конечно, не обязательно придерживаться данной конкретной разработки. Возможно, вам удастся создать более совершенную. Пробуйте! А когда будут опубликованы чертежи «начинки» модели, вы сможете сравнить свое решение с нашим и четко определить достоинства и недостатки обеих. Единственное, на чем хотелось бы остановить еще внимание — на выборе размера колеи. Малое значение выгодно по двум позициям: снижены аэродинамические потери на обтекание выступающих корпусов подшипников ведущей оси, так как за пределами кузова остаются лишь небольшие их участки, и появляется возможность при соблюдении всех пунктов правил перейти на качение модели лишь на одном ведущем и одном ведомом колесах («мотоцикл») при умышленно искривленной кордовой планке. Но чересчур уменьшать колею нельзя. Иначе все выигрыши будут «съедены» большой прибавкой сопротивления из-за щели между корпусом и колесами.

Вначале в двух словах напомним, какая задача стояла перед автомоделистами-конструкторами. Это — создание максимально «обжатой» по всем размерам и утяжеленной до допустимого правилами предела машины под двигатель типа КМД с прямой передачей на ведущие колеса; была опубликована схема внешнего вида гоночной. Судя по корреспонденции, полученной редакцией от читателей, которых заинтересовала эта проблема, часть моделистов посчитала задачу неразрешимой, а большинство пошло по ложному пути уподобления новой модели технике мастеров. Но попытки утяжеления за счет введения мощнейшего низка корпуса не давали нужного эффекта по догрузке (не фрезеровать же низок из стали!), а кроме того, «размазывание» массы по длине машины вредно влияло на распределение нагрузки по осям колес. Задняя ведомая ось оказывалась при заданной форме модели и приведенном расположении двигателя чуть ли не более нагруженной, чем ведущая!

А секрет решения чрезвычайно прост. Нужно лишь вначале отвлечься от магического воздействия знаний чемпионской «взрослой» техники и… полностью отказаться от детали, функционально выполняющей роль несущего корпуса. Вспомните, ведь все положительные свойства на новой модели должны проявиться в полной мере только при сосредоточении массы в зоне мотоустановки, а нагрузка на ведомую ось задавалась лишь за счет реактивного момента от работы двигателя. Отсюда ясно: вся дополнительная масса должна располагаться перед ведущим «мостом»! Достигается это изготовлением очень компактной носовой части из тяжелого сплава, например, латуни. Монтируемая на картере двигателя подобная «болванка» несравненно проще любого фрезерованного корпуса и не требует при изготовлении высокоточного станочного оборудования. Кроме фрезеровки прямоугольного паза под картер и простейших каналов под детали автомата остановки, вся обработка заготовки размером 40X40X80 мм (кстати, ее масса равна примерно 1 кг!) проводится вручную и не представляет особого труда.

Теперь ясно, что при таком решении появляется перспектива добиться идеала — центр новой машины может находиться точно по оси коленвала двигателя. Исходя из этого, всю хвостовую часть нужно проектировать достаточно легкой. Если это получится, можно будет одновременно и избавиться от забот по подрессориванию задних колес.

Сразу же отметим, что в предлагаемом варианте обеспечивается и эффективное охлаждение картера термически высоко нагруженного мотора.

Есть еще одна особенность новой схемы — «психологическая», из-за которой, возможно, не сразу и оценишь найденный путь конструирования. Обратите внимание: у такой гоночной нет не только детали, выполняющей роль корпуса, но и вообще модель в нем не нуждается! По сути, такая машина — мотоблок требуемой массы, «везущий» за собою обтекатель с топливным баком и ведомым мостом. И в заезде даже на высоких скоростях хвостовая часть практически не нагружена.

Теперь, когда стала ясна основная задумка, остановимся на некоторых особенностях автомодели. Конструкторской находкой можно считать автомат остановки двигателя, состоящий практически из двух деталей. А работает он так. В заезде плечо «усика», вырезанного из стального листа толщиной 1,5 мм, входит в полукруглую лунку в крышке клапана втравливания давления из картера (двигатель питается под давлением, так как подобная подача топлива оказалась наиболее надежной для КМД). При сшибании «усика» плечо выскальзывает из лунки, хотя до тех пор надежно держало клапан из-за эластичности резиновой прокладки под крышкой клапана. В результате освобожденная крышка свободно уходит в высверленный канал в латунном носу модели, открывая сквозное отверстие Ø 4—5 мм. Двигатель сразу же останавливается, причем оставаясь постоянно смазанным топливом, чего нельзя добиться остановкой с помощью пережатия или перекрытия топливной магистрали. Размеры канала подбираются таким образом, чтобы крышка не уходила далеко от посадочного гнезда клапана. Тогда вновь закрыть его можно будет простым поворотом «усика» в рабочее положение. Крышку полезно снабдить направляющим хвостовиком. Это позволит ей точно самоустанавливаться при закрытии клапана и избавит вас от изготовления малонадежных микрошарниров подвески крышки.

Конструкция гоночной кордовой автомодели с двигателем рабочим объемом 2,5 см³:

1 — носок (латунь), 2 — кордовая планка стандартных размеров (сталь), 3 — ось «уса» (проволока Ø 2,5 мм), 4 — «ус» автомата остановки двигателя, 5 — крышка клапана (бронза, латунь), 6 — резиновое уплотнительное кольцо, 7 — корпус клапана (латунь), 8 — штифт дополнительной фиксации резины, 9 — шарикоподшипник 8X16 мм, 10 — доработанный картер КМД (кроме торцовки по обеим плоскостям отверстия коленвала, требуется произвести притирку посадочной плоскости рубашки цилиндра для отклонения последней и доработать перепускные каналы в соответствии с каналами рубашки, повернутой выхлопным патрубком на 180°), 11 — штатная рубашка охлаждения цилиндра, 12 — стенка-шпангоут (фанера 3 мм), 13 — долбленый обтекатель (береза), 14 — топливный бак, 15 — трубка заправки бака (перед запуском двигателя заглушить), 16 — пластина заднего моста, 17 — основание обтекателя (фанера 5—6 мм), 18 — ось задних колес, 19 — направляющая трубка ключа, 20 — полуось-золотник (сталь 40Х, цементировать, калить), 21 — вклеиваемая вставка картера (Д16Т), 22 — гайка вставки, 23 — гайка втулки скольжения, 24 — втулка скольжении (бронза или Д16АТ), 25 — жиклер карбюратора (типа МК-17«Юниор», модифицированный), 26 — футорка, 27 — шарикоподшипник 9X20 мм, 28 — корпус подшипников коленвала (сталь), 29 — основной диск колеса (40Х), 30 — доработанный вал КМД, 31 — винт, 32 — шайба защиты подшипника, 33 — внешний диск (40Х) , 34 — резина колеса, 35 — вставка сопряжения штатного вала КМД и шарикоподшипника 9×20 мм (40Х).

На рисунке показано крепление кордовой планки по варианту «спереди».

Стандартная стальная кордовая планка крепится на латунном носке произвольным образом. Один из вариантов — фрезеровка углубления, в котором на винтах крепятся вспомогательные уголки заподлицо с поверхностью. Кстати, эту операцию, как и окончательную доводку формы носка, лучше проводить только после полной сборки модели. Так удастся обеспечить нужную массу модели при отличной балансировке.

Хвостовая часть — деревянная. Долбленая верхушка монтируется после подгонки на фанерном основании. Весь обтекатель пропитывается жидким паркетным лаком и фиксируется на модели на удлиненных шпильках, используемых для крепления мотора на носке. Пластина заднего моста тщательнейшим образом обезжиривается по заклеиваемой грубо обработанной поверхности, туго обматывается хлопчатобумажной ниткой и после пропитки гнезда и нити свежей эпоксидной смолой на ней же вклеивается в обтекатель. Полезно постоянно контролировать положение пластины, так как позже править направление хода задних колес будет гораздо сложнее. (Задние колеса — обычной, максимально облегченной конструкции.) Не забудьте вклеить и направляющую трубку под новый спецключ регулировки степени сжатия КМД. Он похож на штатный, лишь значительно удлинен. Топливный бак особых пояснений не требует, главная задача — обеспечить его высокую надежность при работе под давлением. В подогнанном к двигателю обтекателе прорезаются три окно ввода охлаждающего воздуха и одно для выхода. Работа заканчивается приклейкой козырька-обтекателя. Основная его функция — создать высокое разрежение при ходе модели в районе окон выхода охлаждающего воздуха и выхлопных газов и обеспечить таким образом эффективное охлаждение мотора. Чтобы поток воздуха шел по рубашке цилиндра, а не «гулял» в полости бака, можно у верхнего торца головки вклеить переборку-шпангоут. Это деталь, кстати, предохранит дополнительно деревянную долбленую деталь от растрескивания.

Особого разговора заслуживает мотоустановка. Считая, что нам удалось создать хорошую модель, можно смело утверждать: все остальное зависит от мощности и надежности ведущего узла и двигателя. Признаемся — предлагаемый вариант доработки КМД мы не считаем идеальным из-за некоторой переусложненности в зоне правой полуоси. Возможно, кому-то покажется проще отфрезеровать новый картер или воспользоваться картером от «Темпа». Однако в любом случае рекомендуем использовать съемную втулку скольжения (у нас она фиксируется с помощью гайки на ее внешнем конце и шпильки на буртике, препятствующей проворачиванию детали во вклеенной и зажатой гайкой дюралюминиевой вставке в носу штатного картера). Смысл легкого демонтажа втулки отнюдь не в возможности замены изношенной детали. Ведь нагрузки на нее незначительны, так как из-за специально заданного изгиба кордовой планки в заезде машина движется на одном из ведущих колес (1), и поэтому ресурс правой полуоси превосходит ресурс шарикоподшипников левой. Главное — простота доступа и доработки окна впуска топливной смеси, а также выполнения дополнительных сквозных окон во втулке, снижающих площадь контакта с вращающимся валом двигателя. Последнее — очень важный фактор при форсировании. Если не верите, рекомендуем провести испытания с двумя одинаковыми втулками, отличающимися лишь отсутствием или наличием дополнительных окон. Идеальный вариант — когда на внутренней поверхности остается два «подшипниковых» пояска шириной по 3—4 мм на концах втулки да поясок вокруг окна распределения впуска смеси для герметизации картера работающего мотора.

Ведущие колеса выполняются из качественной стали. Дюралюминий, как ни странно, при данной схеме менее подходящ из-за меньшей жесткости. Часть колеса, садящаяся на конус доработанного вала КМД, должна быть выполнена особенно точно. После сборки узла полезно на балансировочном стенде проверить биение диска и потом снимать его только в случае крайней необходимости. Замена кольцевой резины производится просто — отвинчиванием фигурного винта, входящего в нарезанное гнездо вала, и снятием внешнего диска колеса, базирующегося по диаметру выступа основного диска. Внешний несет множество зачеканенных микрошпилек, увеличивающих надежность зажима резины, для чего на посадочных поверхностях обоих дисков дополнительно протачивается ряд мелких канавок. Выполнение резьбового гнезда в валу КМД трудностей не представляет. Ведь под твердой «коркой» цианированной или азотированной поверхности находится довольно мягкая сталь. Однако самый интересный, но и технически непростой путь — изготовление нового коленвала без балансировочных вырезов в щеке и специально спроектированного в привязке к укороченной вставке картера.

Н. НИКОЛАЕВ, руководитель кружка