Jak działają samochody wyścigowe NASCAR

Samochód nr 22 sponsorowany przez firmę Caterpillar. Zobacz więcej zdjęć NASCAR. Zdjęcie dzięki uprzejmości Caterpillar

Na początku wyścigi samochodów seryjnych były dokładnie tym, czym się wydaje. Kierowcy faktycznie kupowali nowe samochody od dealerów i ścigali się. Plik National Association for Stock Car Auto Racing (NASCAR), zorganizowany w 1947 r., Stworzył ujednolicony zestaw reguł wyścigów samochodów seryjnych i ustanowił system wyboru mistrza kraju na podstawie wyników w wyścigach w całym kraju.

Oryginalne wyścigi odbywały się na drogach gruntowych, które były wyboiste i wyboiste. Niezmodyfikowane samochody nie były wystarczająco wytrzymałe do tego typu nadużyć, więc NASCAR zaczął zezwalać na modyfikacje samochodów seryjnych w celu zwiększenia ich trwałości. Z biegiem lat wprowadzano coraz więcej modyfikacji, czasami w celu zwiększenia bezpieczeństwa (szczegóły w artykule Jak działa NASCAR Safety), a czasami w celu poprawy konkurencji. NASCAR ściśle kontroluje wszystkie te modyfikacje, które są szczegółowo opisane w książce zasad NASCAR. Samochody są sprawdzane pod kątem zgodności z tymi przepisami na każdym wyścigu.

Obecnie samochody wyścigowe NASCAR mają niewiele wspólnego z samochodami ulicznymi. Prawie każdy szczegół samochodu NASCAR jest wykonany ręcznie. Korpusy są zbudowane z płaskiej blachy, silniki są zmontowane z gołego bloku, a rama jest wykonana z rur stalowych.

W tym artykule zobaczymy, jak powstają te samochody wyścigowe, zaczynając od komponentu, który jest kluczowy dla bezpieczeństwa kierowców i stanowi podstawę wszystkiego w samochodzie: ramy.

Specjalne podziękowania dla Gąsienica^® i Bill Davis Racing Rama samochodu wyścigowego NASCAR przed zamontowaniem nadwozia

-

Aby dowiedzieć się, jak budowane są samochody wyścigowe NASCAR, odwiedziliśmy Bill Davis Racing w High Point w Karolinie Północnej.

Ten sklep kupuje prefabrykowane ramy od dostawcy ram. Rama składa się z konstrukcji z okrągłych i kwadratowych rur stalowych o różnej grubości. Większa część konstrukcji otacza kierowcę. Ta część ramy - klatka bezpieczeństwa -- jest wykonany z najgrubszej rurki i został zaprojektowany tak, aby pozostawać razem, chroniąc kierowcę podczas wszelkiego rodzaju wypadków (szczegółowe informacje można znaleźć w artykule Jak działa bezpieczeństwo NASCAR).

Przednia i tylna część ramy, zwana przedni klips i tylny klips, są zbudowane z cieńszych rur stalowych, dzięki czemu ulegną zmiażdżeniu, gdy samochód uderzy w inny samochód lub ścianę. Oprócz tego, że jest składany, przedni zatrzask służy do wypychania silnika z dna samochodu - zamiast do kabiny kierowcy - podczas wypadku.

Kiedy rama wchodzi do sklepu, plik firewall (metalowy panel oddzielający komorę silnika od kabiny kierowcy) i panele podłogowe są przyspawane, wraz z różnymi wspornikami mocującymi takie elementy, jak silnik, zawieszenie, siedzenie, ogniwo paliwowe i nadwozie.

Kolejnym krokiem jest zbudowanie korpusu i zamontowanie go na ramie. Ten proces jest niesamowity - prawie każda część korpusu jest wykonana ręcznie z płaskiej blachy.

Niektóre z 30 szablonów używanych do określenia kształtu ciała

-

Proces tworzenia karoserii samochodu wyścigowego NASCAR jest niezwykle pracochłonny. Wykonanie i zainstalowanie zestawu tylko dla jednego z tych samochodów zajmuje sklepowi 10 dni roboczych.

O kształcie samochodu decydują głównie przepisy NASCAR. Zasady te są zawarte w zestawie 30 szablonów, z których każdy jest dopasowany do innego konturu samochodu. Na przykład największy szablon pasuje do środka samochodu od przodu do tyłu. Gdy szablon jest ułożony na samochodzie, odstęp między szablonem a samochodem nie może przekraczać określonej tolerancji. Każdy szablon jest oznaczony na krawędzi kolorową linią. Jeśli linia jest czerwona, odstęp musi być mniejszy niż 0,07 cala (0,18 cm). Jeśli linia jest niebieska, odstęp musi być mniejszy niż 0,25 cala (0,64 cm). Jeśli linia jest zielona, ​​odstęp musi być mniejszy niż 0,5 cala (1,27 cm).

Szablony faktycznie pozwalają na odrobinę swobody w projektowaniu samochodu. Ponieważ 30 szablonów nie wystarcza, aby pokryć każdy centymetr ciała, niektóre obszary między lokalizacjami szablonów nie są ściśle kontrolowane przez NASCAR.

Konstrukcja jednego z tych samochodów nie ma nic wspólnego z tym, jak powstaje samochód uliczny. Z wyjątkiem dachu, maski i pokrywy pokładu (które są dostarczane przez Dodge), wszystkie panele nadwozia są wykonane przez przycinanie, a następnie ręczne zwijanie płaskiej blachy między rolkami Koło angielskie, która powoli wygina i zakrzywia metal, aż kontur dopasuje się do szablonów i pasuje do samochodu.

Angielskie koło służy do kształtowania płaskiej blachy w zakrzywione panele nadwozia.

Po ukształtowaniu elementów są one przyspawane do samochodu i między sobą przy użyciu szablonów, aby sprawdzić ich położenie. Szwy między częściami są zgrzewane, a następnie zeszlifowane, tak aby po ukończeniu samochodu był to jeden gładki, jednolity element. Drzwi się nawet nie otwierają.

Ciało, które jest prawie gotowe do malowania

Po zamontowaniu karoserii i wygładzeniu, samochód jest zagruntowany i pomalowany. Wszystkie naklejki są zainstalowane, w tym naklejki na reflektory (samochody NASCAR nie mają reflektorów), dzięki czemu samochód wyścigowy wygląda bardziej jak samochód uliczny.

Nie wszystkie samochody są zbudowane według tych samych specyfikacji. Niektóre samochody są dedykowane samochody na krótkich trasach, a inni są oddani samochody superszybkie. Między tymi dwoma typami występuje kilka zasadniczych różnic.

Dach

Dach samochodu wyścigowego NASCAR ma urządzenie zabezpieczające, które zapobiega przewróceniu się samochodu. Jeśli samochód wpadnie w poślizg, otwierają się klapy w dachu. Te klapy zmieniają kształt samochodu i eliminują generowany podnośnik. Zobacz Jak działa bezpieczeństwo NASCAR, aby uzyskać więcej informacji.

Samochód na krótki tor

-

Zespoły NASCAR budują dwa typy samochodów. Budują samochody na krótkie tory, takie jak Bristol Motor Speedway w Tennessee, gdzie prędkość maksymalna jest niższa, a zakręty ciaśniejsze. Budują również samochody na superszybkie tory, takie jak Talladega w Alabamie, gdzie prędkość maksymalna jest wyższa, ale moc silnika jest ograniczona.

Samochody krótkodystansowe

Celem projektowania auta na krótkie trasy jest stworzenie jak najwięcej docisk jak to możliwe. Docisk to siła aerodynamiczna, która ma tendencję do mocnego dociskania samochodów do podłoża, umożliwiając oponom przyczepność do toru z większą siłą. To sprawia, że ​​samochody pokonują ostrzejsze zakręty tak szybko, jak to możliwe. Siła dociskowa wiąże się z karą za zwiększony opór, ale na krótkich torach zmniejszenie oporu nie jest tak ważne, ponieważ silniki są w stanie uzyskać pełną moc wyjściową (nie są ograniczane przez płytki ograniczające), a prędkości są generalnie niższe.

Obszerne testy są przeprowadzane w tunelu aerodynamicznym, aby zoptymalizować projekt nadwozia pod kątem maksymalnego docisku. Nadwozie jest zamontowane możliwie najdalej na ramie - około 5 cali (12,7 cm) do tyłu w samochodzie superszybkim. Pomaga to samochodowi wytworzyć dodatkową siłę docisku.

Przednie błotniki w samochodach na krótkich torach są znacznie wyraźniejsze i zakrzywione, co również pomaga w wytwarzaniu siły docisku.

Ponieważ prędkości są niższe na krótkich torach, dostarczenie odpowiedniej ilości powietrza chłodzącego do silnika i hamulców może być wyzwaniem - zwłaszcza, że ​​silniki i hamulce generują więcej ciepła podczas wyścigów na krótkich torach. Otwór grilla z przodu samochodu na krótkich torach jest większy niż w samochodzie superszybkim, a dodatkowe otwory wentylacyjne doprowadzają powietrze bezpośrednio do hamulców.

Samochód superszybki

Samochody superszybkie

Na autostradach tor jest znacznie dłuższy i prostszy, a pochyłość wysoka, co pozwala samochodom na utrzymanie dużej prędkości na całym torze. Celem budowy samochodu na tory superszybkie jest maksymalne zmniejszenie oporu. Te utwory wymagają użycia płytki ograniczające które zmniejszają moc silnika z około 750 koni mechanicznych (KM) do 450 KM.

Ponieważ silnik nie wytwarza pełnej mocy, kluczowe znaczenie ma jak najlepsze wykorzystanie dostępnej mocy poprzez zmniejszenie oporu. Nadwozie samochodu superszybkiego jest zamontowane do przodu na ramie, aby zmniejszyć opór. Boki i błotniki są mniej wyprofilowane, a otwór grilla jest dokładnie testowany w tunelu aerodynamicznym, aby znaleźć najmniejszy otwór, który zapewni niezbędny przepływ powietrza chłodzącego.

To urządzenie jest umieszczane za kratką podczas testów w tunelu aerodynamicznym w celu określenia prędkości powietrza wpływającego do komory silnika.

Przy wyższych prędkościach na torze superszybkim przepływ powietrza jest wystarczający do chłodzenia hamulców, a znacznie mniejszy otwór grilla może zapewnić odpowiednie chłodzenie silnika.

Silnik Dodge NASCAR podczas montażu w warsztacie Bill Davis Racing

Silnik samochodu wyścigowego NASCAR jest prawdopodobnie najważniejszym elementem. Musi wytwarzać ogromne ilości energii przez wiele godzin bez żadnych awarii.

Możesz pomyśleć, że te silniki NASCAR nie mają nic wspólnego z silnikiem twojego samochodu. To, czego się dowiedzieliśmy, było trochę zaskakujące: te silniki w rzeczywistości mają wiele wspólnych cech z silnikami samochodów ulicznych.

Dodge dostarcza blok silnika i głowicę cylindrów do silników używanych przez Bill Davis Racing. Oparte są na silniku V-8 o pojemności 340 cali sześciennych (5,57 litra), wyprodukowanym w latach 60..

Rzeczywiste bloki i głowice silnika nie są wykonane z oryginalnego oprzyrządowania. Są to wykonane na zamówienie bloki silników wyścigowych, ale mają pewne cechy wspólne z oryginalnymi silnikami. Mają te same linie środkowe cylindrów, tę samą liczbę cylindrów i zaczynają się od tego samego rozmiaru (stają się trochę większe podczas procesu budowy). Podobnie jak w oryginalnych silnikach z lat 60., zawory są napędzane popychaczami (informacje na temat różnych typów układów zaworów można znaleźć na tej stronie).

Silniki w dzisiejszych samochodach wyścigowych NASCAR wytwarzają ponad 750 koni mechanicznych i robią to bez turbosprężarek, sprężarek doładowujących czy szczególnie egzotycznych komponentów. Jak robią całą tę moc?

Oto kilka czynników:

• Silnik jest duży - 358 cali sześciennych (5,87 l). Niewiele samochodów ulicznych ma tak duże silniki, a te, które mają, generują zwykle znacznie ponad 300 KM.
• Silniki NASCAR mają niezwykle radykalne profile krzywek, które otwierają zawory dolotowe znacznie wcześniej i utrzymują je dłużej niż w silnikach tramwajowych. Pozwala to na upakowanie większej ilości powietrza do cylindrów, zwłaszcza przy dużych prędkościach (więcej informacji można znaleźć w artykule Jak działają wałki rozrządu).
• Wlot i wydech są dostrojone i przetestowane, aby zapewnić doładowanie przy określonych prędkościach silnika. Są również zaprojektowane tak, aby mieć bardzo niskie ograniczenie -- to znaczy, aby zapewnić niewielki opór gazom spływającym po rurze. Nie ma też tłumików ani katalizatorów, które spowalniałyby wydech.
• Mają gaźniki, które mogą wpuszczać ogromne ilości powietrza i paliwa - w tych silnikach nie ma wtryskiwaczy paliwa.
• Posiadają programowalne układy zapłonowe o wysokiej intensywności, które umożliwiają dostosowanie czasu zapłonu w celu zapewnienia jak największej mocy.
• Wszystkie podsystemy, takie jak pompy płynu chłodzącego, pompy oleju, pompy układu kierowniczego i alternatory, są zaprojektowane do pracy przy stałych wysokich prędkościach i temperaturach.

Kiedy te silniki są obrabiane i montowane, bardzo ciasne tolerancje są używane (części są wykonane dokładniej), aby wszystko pasowało idealnie. Kiedy projektowany jest silnik (lub jakakolwiek część, jeśli o to chodzi), podane są zamierzone wymiary części wraz z dopuszczalnym błędem w tych wymiarach. Zmniejszenie dopuszczalnego błędu - zaostrzenie tolerancji - pomaga silnikowi osiągnąć maksymalną potencjalną moc, a także pomaga zmniejszyć zużycie. Jeśli części są zbyt duże lub zbyt małe, moc może zostać utracona z powodu dodatkowego tarcia lub wycieku ciśnienia przez większe niż konieczne szczeliny.

Po zmontowaniu silnika przeprowadza się kilka testów i przeglądów:

1. Jest uruchamiany na dynamometrze (mierzącym moc wyjściową silnika) przez 30 minut, aby go przebić. Następnie silnik jest sprawdzany. Filtry są sprawdzane pod kątem nadmiaru wiórów metalowych, aby upewnić się, że nie wystąpiło nadmierne zużycie.
2. Jeśli przejdzie ten test, wraca na hamownię na kolejne dwie godziny. Podczas tego testu regulacja zapłonu jest ustawiana w celu zmaksymalizowania mocy, a silnik przechodzi cyklicznie przez różne prędkości i zakresy mocy.
3. Po tym teście silnik jest dokładnie sprawdzany. Mechanizm zaworowy jest pociągany, a wałek rozrządu i popychacze zaworów są sprawdzane. Wnętrze cylindrów jest badane pod kątem nieprawidłowego zużycia. Cylindry są pod ciśnieniem i mierzy się szybkość wycieku, aby zobaczyć, jak dobrze tłoki i uszczelki utrzymują ciśnienie. Sprawdzone są wszystkie przewody i węże.

Dopiero po zakończeniu wszystkich tych testów i przeglądów silnik jest gotowy do wyścigów. Zapewnienie niezawodności silnika ma kluczowe znaczenie - prawie każda awaria silnika podczas wyścigu eliminuje szansę na wygraną.

Goodyear dostarcza opony do samochodów wyścigowych NASCAR Winston Cup. Zdjęcie dzięki uprzejmości Goodyear

-

Opony to kolejny krytyczny element samochodu wyścigowego. Wybuch z dużą prędkością może być niesamowicie niebezpieczny.

Podobnie jak opony w twoim samochodzie, opony NASCAR są oponami radialnymi, ale to jedyne podobieństwo. Opony samochodu wyścigowego NASCAR mają bardzo szczególne wymagania. Muszą pozostawać stabilne w bardzo wysokich temperaturach i prędkościach, zapewniać niesamowitą przyczepność i być bardzo szybko wymieniane.

Azot zamiast powietrza

Większość zespołów usuwa powietrze z opon i zastępuje je azotem. Sprężony azot zawiera mniej wilgoci niż sprężone powietrze. Gdy opona się nagrzewa, wilgoć w oponie odparowuje i rozszerza się, powodując wzrost ciśnienia wewnątrz opony. Nawet niewielkie zmiany ciśnienia w oponach mogą znacząco wpłynąć na prowadzenie samochodu. Używając azotu zamiast powietrza, zespoły mają większą kontrolę nad tym, o ile wzrośnie ciśnienie, gdy opony się nagrzeją.

Opony wewnętrzne i zewnętrzne

Na torach o długości ponad 1 mili (1,6 km), na których prędkości są większe, przepisy NASCAR wymagają, aby opony zawierały wewnętrzna wyściółka. Zasadniczo jest to druga opona zamontowana wewnątrz pierwszej opony. Montuje się na felgę i ma oddzielny dopływ powietrza. Jeśli pęknie zewnętrzna opona, wewnętrzna opona jest nadal nienaruszona, co pozwala kierowcy na kontrolowane zatrzymanie samochodu.

Różne mieszanki dla różnych ścieżek

NASCAR reguluje, które mieszanki opon są używane na każdym torze. Mieszanka opony jest materiałem, z którego jest wykonana opona - bardziej miękka mieszanka może zapewnić lepszą przyczepność, ale zużywa się szybciej, a twardsza mieszanka wytrzyma dłużej. Każdy tor powoduje, że opony zużywają się inaczej, a opony wewnętrzne zużywają się inaczej niż opony zewnętrzne. Nawierzchnia toru, liczba zakrętów, szczelność zakrętów i rodzaj pochylenia to czynniki, które determinują zużycie opony. Ponieważ opony są tak krytyczne dla bezpieczeństwa, NASCAR i Goodyear określiły najlepsze mieszanki do opon wewnętrznych i zewnętrznych dla każdego toru i są to mieszanki opon, które zespoły muszą stosować..

Konstrukcja bez bieżnika

Opony NASCAR wyglądają na zupełnie łyse, ale nie dlatego, że są zużyte. To jest zgodne z projektem. Na suchym torze opony mogą generować większą przyczepność, jeśli większa część lepkiej gumy ma kontakt z podłożem. Umieszczenie wzoru bieżnika na oponie pomaga w deszczową pogodę, ale przy suchej pogodzie lepiej, aby cała opona dotykała podłoża. Dlatego wyścigi NASCAR kończą się, gdy tor jest mokry.

Szybka zmiana

Jak oni tak szybko zakładają i zdejmują opony?

Być może widzieliście już wcześniej pit stop na wyścigach NASCAR. W ciągu 12 do 14 sekund siedmiu osobom udaje się całkowicie zatankować samochód i zmienić wszystkie cztery opony. Wymaga to niesamowitej koordynacji ręka-oko, ale jest kilka sztuczek, których używają zespoły, aby trochę ułatwić. Po założeniu nowej opony na samochód pięć nakrętek mocujących jest już przymocowanych do koła za pomocą kleju. Szpilki są długie i przez pierwsze trzy czwarte cala nie mają nici. Zapewnia to, że nakrętki występów nie są gwintowane krzyżowo, co ułatwia ustawienie opony.

Powiązane artykuły

• Quiz Corner: NASCAR Quiz
• Jak działa bezpieczeństwo Nascar
• Jak działa Racef / x
• Jak działają opony
• Jak działa testowanie zderzeniowe
• Jak działa moc
• Jak działają Champ Cars
• Jak działają silniki samochodowe
• Jak mogę zmierzyć opór samochodu?
• Jak działa system punktów Nextel Cup?
• Jaka jest różnica między turbosprężarką a doładowaniem w silniku samochodu?
• Jak działa hybryda Aptera
• Wyjaśnienie wypadków przy dachowaniu
• Wyjaśnienie Pontiac GTO z 1967 roku
• Wyjaśnienie Dodge'a Chargera z 1969 roku
• Oldsmobile Cutlass z 1965 roku 442
• 1967 Shelby GT 500

Więcej świetnych linków

• Bill Davis Racing
• Jayski: Różnice między pojazdami z serii CUP, BGN i TRUCK
• Jayski's NASCAR Racing FAQ
• Wykonanie karoserii samochodu wyścigowego
• Morgan-McClure Motorsports
• Hendrick Motorsports