Истории применения

Сварка и Автомобиль завтрашнего дня
Микки Холмс, компания Линкольн Электрик

Стандартизация гоночного автомобиля NASCAR

После гибели Дейла Эрнхарда-старшего на последнем круге Daytona 500 в 2001 году администрация NASCAR начала работу над созданием более безопасного гоночного автомобиля.

При этом им было нужно разработать проект, который позволил бы командам снизить расходы на проектирование, изготовление и обслуживание автомобилей. Поэтому они составили для всех команд подробные общие технические характеристики. По сути, ассоциация NASCAR создала для всех команд серии Sprint Cup единый проект автомобиля — «Автомобиль завтрашнего дня» (Car of Tomorrow или CoT), который впервые появился на треке Бристоля во время гонки Food City 500 в марте 2007 года.

Автомобиль завтрашнего дня стал результатом семи лет планирования, проектирования и дизайнерских работ в исследовательском центре NASCAR в городе Конкорд штата Северная Каролина. По старым правилам команды могли собирать автомобили по нескольким образцам, и у разных производителейони  могли достаточно сильно различаться . Все автомобили завтрашнего дня — будь то производства Ford, Dodge, Toyota или Chevrolet — теперь должны отвечать одному набору требований к конструкции и проходить проверку на соответствие стандартному проекту. Увеличенная, массивная конструкция CoT позволяет всем командам стандартизировать многочисленные компоненты от секций кузова до зон деформации.

Хотя теперь команды серии Sprint Cup не могут создавать абсолютно разные автомобили, у них по-прежнему остается достаточная свобода действий для индивидуальной доработки с учетом стиля вождения пилота или особенностей трассы.

Шейн Лав, главный конструктор команды Joe Gibbs Racing, в которой раньше выступал двукратный чемпион серии Тони Стюарт, рассказывает: «Хотя технологический разрыв между командами сократился, он все еще существует. Чтобы получить преимущество над соперниками, механики команд могут вносить в конструкцию CoT свои корректировки. В итоге всё сводится к шасси. Все автомобили имеют одинаковые кузова и средства безопасности, но у команд определенно все еще есть возможности для настроек, и большую роль в этом играет сварка».

Общий шаблон

По словам Дона Крюгера, ведущего конструктора Исследовательского центра NASCAR, «Главной причиной для создания стандартного автомобиля для серии Sprint Cup была и остается безопасность. Но в NASCAR быстро поняли, что это также поможет уравнять конкурентоспособность команд, даст им сэкономить и позволит настраивать с учетом стиля вождения и особенностей трасс.

Многие думают, что кузова теперь делают на конвейере и они стали абсолютно одинаковые. Это не так — они по-прежнему штучный продукт. Да, спецификации Автомобиля завтрашнего дня сделали кузова несколько более стандартными, но каждый автомобиль по-прежнему остается уникальным, а команды могут вносить в них свои доработки. И конечно же, их не штампуют на конвейере».

Спецификации CoT четко оговаривают размеры автомобилей: колесную базу 280 см, ширину кузова 188 см, длину 504 см и высоту 136 см. Сиденье водителя должно быть смещено к центру автомобиля на 10 см. Каркас безопасности — на 7,5 см смещен назад. Высота крыши на 6 см больше «автомобилей вчерашнего дня», как называет их Лав, а остекление — на 10 см шире. Сиденья всех автомобилей CoT теперь имеют двойные лонжероны. Вал привода теперь заключен в стальную трубу, которая в случае аварии не даст ему пройти сквозь днище кузова и ранить пилота.

NASCAR проводит испытания качества сборки каждого шасси и каркаса безопасности, проверяя при этом все размеры и расположение каждого соединения и компонента. Все соединения и подгонка каркаса безопасности к другим компонентам CoT должны отвечать допускам, указанным в конструктивных чертежах от исследовательского центра NASCAR. По словам Крюгера, хотя теперь Автомобили завтрашнего дня достаточно стандартизированы благодаря общим спецификациям и тестированию, конструкторы команд не настолько ограничены в настройках, как может показаться.

«Мы контролируем все основные узлы, но в отношении геометрии подвески и того, как компоненты крепятся к шасси, у команд совсем не связаны руки, как может показаться. Автопроизводители все еще могут проявить свою индивидуальность. Точки крепления шасси регламентированы только в отношении асимметрии».

Лав и его соперники из других команд считают, что теперь у них стало меньше возможностей по настройке, но признают, что Спецификации автомобиля завтрашнего дня все же допускают стратегические корректировки.

Лав рассказывает: «Сначала нам было очень трудно. Но потом мы приняли эту идею и начали думать, как проявить креативность и в то же время не нарушить ограничения. Мы решили, что из регламента CoT нужно выжать максимум».

Креативность и ограничения

Сварка — это один из аспектов, которые сильно различаются у разных команд и автопроизводителей.

Крюгер рассказывает: «Каждый автомобиль имеет свои особенности — разную толщину стенок труб, сплавы, методы сварки и даже технику сварки. Каждый сварщик работает по-своему».

Для создания гоночного автомобиля нужны тысячи сварных соединений. В одних случаях для сварки шасси использовался исключительно процесс MIG, в других — сочетание MIG и TIG. Как говорит Крюгер, некоторые команды даже задумываются о полном переходе на TIG-сварку.

Хотя TIG-сварка отнимает много времени, она позволяет создавать более чистые соединения и использовать более легкие материалы по сравнению с более распространенной MIG-сваркой. Эти факторы и вызвали большой интерес конструкторов NASCAR к TIG-сварке, даже несмотря на то, что на нее уходит много времени.

Крюгер поясняет: «Хотя CoT ограничивает общий вес автомобиля, он был и остается очень важным фактором. Например, все команды хотят максимально сократить вес верхней части автомобиля. Даже если выигрыш в весе составит всего несколько грамм, TIG-сварка вполне оправдает лишние часы работы».

Лав и его команда Joe Gibbs Racing — которая пользуется исключительно продуктами Линкольн Электрик — стремятся использовать процесс TIG по максимуму. Он говорит: «В первую очередь для нас важна глубина проплавления и стабильное качество сварки. Конечно, в автоспорте также важно время, но качество всегда должно быть безупречным. Лично я склоняюсь к процессу TIG, потому что в высшей форме автоспорта следует использовать высшую форму сварки».

Команда Лава пользуется сварочным аппаратом Precision TIG® 375 от Линкольн Электрик, который имеет самый широкий диапазон сварочного тока в своем классе — от 2 до 420 ампер как на постоянном, так и переменном токе — и возможность регулировки тепловложения импульсной дугой. Лав использует Precision TIG® для сварки всех особых материалов — титана, алюминия, хрома, молибдена и нержавеющей стали. Они могут использоваться в выхлопной системе и передней подвеске, а также многих других компонентах.

Кроме того, команда недавно приобрела Invertec® V310-T, высокотехнологичный переносной аппарат для аргонодуговой сварки на постоянном или переменном токе, предназначенный специально для таких ответственных областей, как автоспорт. Invertec® V310-T имеет LCD-экран с функцией Dynamic Display™, которая позволяет вывести на экран все ключевые параметры сварки. V310-T позволяет сварщику регулировать поведение дуги благодаря изменяемой частоте переменного тока и переменной форме волны сварочного тока. При этом его режимы мягкой, жесткой дуги и РДС на переменном токе обеспечивают высокое качество сварки любыми электродами.

Лав говорит: «Мы все еще продолжаем экспериментировать и выяснять, как использовать аппарат лучше всего. Я использовал его уже со многими нашими деталями. Пока он показывает отличные результаты по алюминию. Современные технологии превратили работу с алюминием в удовольствие. Аппарат очень компактный и его можно легко перевозить или поставить в любое место возле машины».

Хотя TIG-сварка играет для создания автомобилей Joe Gibbs Racing важную роль, нельзя сказать, что в мастерской команды нет места процессу MIG. Механики пользуются сразу несколькими аппаратами для MIG-сварки от Линкольн Электрик, в том числе Power MIG 215 и Power MIG 255. Например, их используют для сварки опорных труб и изготовления кузовов.

Лав говорит: «Power MIG — это наша главная рабочая лошадка».

CoT все еще остается чем-то новым и требует постоянных доработок и улучшений. Чтобы автомобили были готовы к гонкам, нужно проводить их регулярные испытания. Пилоты Joe Gibbs Racing, включая Джоуи Логано, Кайла Буша, Дэнни Хэмлина и Марка Дэвиса, регулярно проводят тестовые заезды, иногда до раза в неделю. Это позволяет команде решить проблемы с поведением автомобиля и изменить настройки по просьбе пилотов — в пределах спецификаций CoT.

Лав рассказывает: «Некоторые детали автомобиля вполне можно сделать легче. Ведь чем легче автомобиль, тем больше у нас возможностей по настройке. Мы можем настраивать автомобиль для медленных и скоростных трасс, но мы до сих пор продолжаем этому учиться методом проб и ошибок. Чем больше мы практикуемся, тем больше возможностей настройки у нас становится. Торопиться с этим нельзя. Каждое решение нужно принимать обдуманно. В конце концов, от этого зависит победа в гонке».

Тщательная инспекция шасси уравнивает силы команд

Хотя у каждой команды NASCAR собственный проект Автомобиля завтрашнего дня, каждое шасси должно пройти тщательную инспекцию, чтобы получить допуск к гонкам. Если какой-либо автомобиль попадет в аварию, перед возвращением к гонкам он должен пройти повторную испекцию.

Команды должны доставить свои автомобили в исследовательский центр NASCAR в городе Конкорд. Там техники Центра проводят проверку более 220 точек шасси с помощью системы из двух сложных переносных измерительных устройств.

Эта система разработки фирмы Romer Inc. создает трехмерное представление данных о каждом шасси, чтобы оценить его на соответствие требованиям CoT от NASCAR. Устройство состоит из подвижного по семи осям манипулятора и стальной платформы с просверленными в точно определенных местах отверстиях.

Инспектируемое шасси закатывают на платформу и фиксируют. После этого активируют манипулятор, который с помощью шарового сенсорного датчика определяет расположение просверленных точек и на их основе точно определяет X, Y и Z координаты любой точки на инспектируемом кузове.

Этим манипулятором техники NASCAR также проверяют соответствие шасси допускам по высоте и ширине. Толщину листового металла замеряют ультразвуковым датчиком.

После того, как шасси получит одобрение Исследовательского центра NASCAR, на него в различных точках устанавливают 10 чипов радиочастотной идентификации (RFID). Каждый из этих чипов имеет уникальный серийный номер, который наносят на внутренний каркас безопасности.

Благодаря этому инспекторы NASCAR на каждой гоночной трассе могут проверить сертификацию и историю шасси и убедиться, что в гонках принимают участие только допущенные автомобили.

Дон Крюгер, главный конструктор Исследовательского центра NASCAR, отмечает: «После гонки мы приглашаем победителя и еще по крайней мере один другой автомобиль для инспекции на месте. Мы тщательно следим за каждым шасси и его состоянием».

Весь предварительный осмотр занимает менее двух часов и проводится ассоциацией NASCAR бесплатно для команд. С конца гоночного сезона 2006 года первичную или повторную сертификацию прошли уже больше 2000 шасси, 90% из них — успешно.