для чего нужен каркас безопасности
Каркас безопасности
Каркас безопасности — это некая конструкция из стальных труб, собранная внутри автомобиля и прикрепленная изнутри к кузову, которая должна сохранить жизненное пространство для экипажа автомобиля в случае аварии, а так же он используется для продольного усиления жесткости кузова.
Изначально каркасы безопасности применялись в раллийных гонках, но позже их применение стало обязательным и в других дисциплинах. Он делается только из круглых труб, т.к. скругленные бока менее травмоопасны.
В зависимости от сложности конструкции каркаса возможны различные варианты усиления. Начиная от простого — бугеля-арки над головами водителя и пассажира — и заканчивая сложным — пространственным скелетом, объединяющим в одну силовую структуру чашки передней и задней подвески, пороги и боковины, а также клетку безопасности самого салона. В обязательном порядке каркас применяют в целях уменьшения деформации крыши при опрокидывании автомобиля и для предотвращения тяжелых травм, ну или на худой конец, для сохранения жизни)))
Клетка безопасности должна быть разработана и изготовлена так, чтобы, при правильной установке, она существенно уменьшала деформацию кузова и снижала риск получения травм лицами, находящимися внутри автомобиля.
Важнейшие отличительные черты клетки безопасности – совершенная конструкция, разработанная для конкретного автомобиля, адекватный монтаж и тщательная подгонка к форме кузова.
Материалом для изготовления каркасов являются холоднотянутые стальные трубы (по ГОСТ’у 8734-58 диаметром 38 мм и толщиной стенки 2.8 мм для автомобилей массой до 1200кг), в редких случаях — алюминий. На практике трубы для каркаса безопасности используют следующие: 45х2,5; 40х2,0 см. В среднем каркас безопасности весит около 40 кг, более увесистая конструкция зависит от сложности. Поверх труб на некоторые участки наносят защиту: обшивают элементы каркаса поролоном (толщина 3-5 мм) или вспененной изоляцией. Все это делается, с одной стороны, для эстетики, а с другой — в целях безопасности при посадке в автомобиль.
Разделяют два вида каркасов:
1.- Сваренный (вваренный) каркас — обычно сложный по конструкции, связанный с силовой структурой автомобильного кузова, применяется при серьезном индивидуальном тюнинге. Установка каркаса безопасности в данном случае сложная и кропотливая работа. Необходимо разобрать весь салон до металла, проделать технические отверстия в разных частях кузова для установки труб, соединить их между собой и все это дело сварить.
2.- Сборно-разборные каркасы — это чаще всего клетка безопасности в салоне, закрепленная к боковой стойке, порогу-полу. Все трубы соединены между собой болтами, именно поэтому в любой момент можно выкрутить болты и разобрать всю конструкцию. Так же его называют болтовой каркас безопасности.
Омологация — это согласование конструкции, материала и технологии изготовления каркасов безопасности с представителями FIA или национальной автоспортивной федерации (в нашем случае РАФ). В частности, если производитель собирается использовать в своем каркасе материал, отличающийся по характеристикам от требований FIA, каркас должен быть подвергнут статическим нагрузочным испытаниям (говоря проще провести тест на прочность), или должен быть представлен численный расчет прочности по определенной методике.
В то же время FIA допускает применение и неомологированных каркасов (некоторые их называют «гражданскими» или «сборно-разборные»). В таком случае каркас должен быть сделан из определенной стали, труб определенных размеров, иметь определенную конструкцию и крепиться к кузову болтами.
На этом пока все, чем дальше тем глубже познания будут в безопасности автоспорта.
Безопасный каркас: что дает его установка
Для каждого заядлого автомобилиста думаю не ново данное приспособление. Его назначение понимает даже человек, не связанный с авто. Вы не ошибаетесь, каркас безопасности обеспечивает безопасность водителю, пассажирам. Сначала такое оснащение применялось в гоночных машинах. Да и сейчас, по большей части необходим для экстремального вида спорта. Конструкция изготавливается из круглых труб, предотвращая серьезную деформацию кузова, если машина перевернется или столкнется с препятствием на пути.
Разновидности каркасных конструкций безопасности
Материалом изготовления каркасов безопасности выступает стальное сырье, алюминий реже используется. В среднем масса такой конструкции может составлять от двадцати пяти до сорока килограмм. Окрашивание трубных элементов делается в яркой цветовой палитре, поверх которой наносится защитный слой. Обшивка каркасных деталей выполняется поролоном, также может быть вспененной изоляцией. Все это придает эстетики и одновременно обеспечивая безопасностью водителя.
В случае с первым вариантом, он не требует определенных и особых требований. Он все равно не обеспечивает максимальной жесткостью. Другое дело со спортивными, гоночными машинами, которые оборудуются сварными устройствами. Они должны соответствовать размерам, формой, применяются только качественные стальные материалы.
Кроме этого существуют каркасы, которые ставятся на двухдверные или четырехдверные кузова. Кстати, монтаж большинства непростых каркасов преобразует авто из четырехместного в двухместный вариант.
Роль, выполняемая каркасом безопасности
Важно учитывать, что при установке конструкции, сиденья заднего ряда нужно отдать под переплетение и крепеж труб. В зависимости величины трубных элементов, каркас может доставлять неудобства и сложности с обзорностью. Часто к ним прикрепляют ремни безопасности четырех, пятиточечного типа.
При желании такой установки в свое транспортное средство, знайте, технический осмотр будет трудно пройти. Сначала потребуется наличие определенного сертификата. К тому же ездить на машине с каркасной конструкцией по городским улицам запрещено.
Значимости каркасному устройству защиты отводится достаточное место в некотором массовом выпуске определенных марок. Знаменитая линейка Mercedes-Benz оснащена своеобразными дугами защиты, установленными за спинкой сидений. Если увеличивается наклон кузова, достигая параметра двадцать шесть, происходит автоматическим путем за три десятые доли секунды выпрямление, приобретая стандартное положение. Что создает защитный барьер для головы водителя, также пассажиров. Помимо этого используются усилитель кузова, различные вспомогательные уголки, лонжероны. Особенно это необходимо в зоне установки подвесок.
К глубокому сожалению, безопасный каркас ставят лишь на машины, участвующие в гоночных целях. Если учитывать тяжелые условия кузова, испытания ему приходится выносить запредельной нагрузки. Поэтому каркас может стать спасением для машин, и в первую очередь для водителя. Говоря про обычные авто, им скорей всего он не нужен. В современных автомобилях есть подушка безопасности, спасающая при ДТП.
Однако находятся умельцы, впихивающие каркас безопасности в салон. Думаю, авто от этого не выиграет, только нарушится комфортное вождение из-за присутствия труб. Единственным выходом может послужить растяжка-распорка. Ее легко спрятать под капотом, не портя общего вида транспортного средства. В данном случае будет ощутима польза. Особенно для кузова, он приобретает повышенной жесткости, увеличивая комфортное управление. Можно купить такую деталь и установить самому.
Про каркасы безопасности + видео
Копеечная» по меркам гоночных бюджетов деталь способна спасти жизнь экипажа даже в самых тяжелых авариях «фактически это первая деталь, которую устанавливают в кузов будущей раллийной машины», — показывая рукой на сплетение серебристых труб, говорит Жан-Клод Лефевр, директор по связям с общественностью подразделения Peugeot Sport. Именно здесь создаются знаменитые красные «львы» — Peugeot 307 WRC, всего 32 машины в год, каждая стоимостью 550 тысяч евро. «В конце 1970-х годов, когда я участвовал в ралли вместе со своим напарником Жан-Пьером Николя, ныне директором Peugeot Sport, каркасы безопасности еще не считались обязательными. А сейчас именно эти 50 метров труб зачастую разделяют жизнь и смерть: при авариях они уже спасли не один десяток гонщиков».
Стальная паутина
До 1993 года полный каркас безопасности даже на автомобилях «высшей лиги» (группы А) считался необязательным — достаточной была установка только главной дуги, изогнутой трубы, проходящей за спинками сидений экипажа. Ее английское название — safety rollbar — полностью отражает ее назначение: защищать экипаж при перевороте. Сейчас главную дугу можно встретить и на «гражданских» автомобилях, в основном кабриолетах. Впрочем, как рассказал нам Александр Лесников из Школы искусства вождения Driving Art, обычные трехточечные ремни при перевороте не способны надежно удержать тело в кресле, так что польза от главной дуги в этом случае — весьма сомнительна.
Кроме главной дуги основными элементами каркаса безопасности являются боковые и передняя дуги. Все они, согласно правилам FIA, должны быть изготовлены из цельных кусков холоднотянутой (бесшовной) нелегированной малоуглеродистой (максимум 0,3%) стальной трубы диаметром 50 мм и толщиной стенок 2 мм (либо 45×2,5 мм). Остальные элементы каркаса могут быть изготовлены из труб меньшего диаметра — 38×2,5 мм или 40×2 мм.
В 1980-х годах делались попытки создать каркас не из стали, а из более легких материалов, например алюминия и титана. Но оказалось, что и алюминиевый, и титановый каркасы под нагрузкой не гнутся, а просто ломаются. А в титановом каркасе нет особого смысла еще и по причине высокой стоимости: его изготовления будет по карману разве что богатым заводским командам, участвующим в чемпионате мира по ралли (к тому же для машин WRC снаряженная масса ограничена правилами снизу и не может быть меньше 1230 кг).
Поваренная книга
Каркас для каждой модели разрабатывается индивидуально. Занимаются этим как заводские команды, так и специализированные фирмы (например, Pro Drive или Safety Devices), а установлен он может быть как самим разработчиком, так и в гараже команды, если установщик гарантирует его надежность. «Сам каркас продается в виде набора труб и инструкций. Во-первых, это сертификат изделия, в котором написано, из каких деталей он состоит и в какой именно последовательности его нужно собирать. Во-вторых, это фирменная идентификационная табличка, которая по правилам должна быть установлена на каркасе. И, в-третьих, конечно, сам набор уже согнутых и нарезанных труб», — говорит Геннадий Брославский, руководитель школы Driving Art, чемпион России по ралли в группе N2. — Собирать каркас нужно строго по прилагаемой схеме. Если последовательность операций нарушить, то в какой-то момент можно столкнуться с ситуацией, когда очередную трубу мы просто не сможем поставить на отведенное ей место».
Трубы соединяются между собой с помощью сварки. В соответствии с требованиями безопасности (ст. 253 приложения J) FIA, «предпочтительна электродуговая сварка в среде защитного газа. Сварной шов должен полностью опоясывать периметр трубы». Соблюсти эти требования бывает довольно трудно: каркас должен проходить максимально близко к кузову и к крыше, где иногда находятся соединения трех-четырех труб. Тем не менее каркас ставится на машину без демонтажа крыши (правда, в редких случаях это все же приходится делать).
По правилам допускается соединение каркаса с кузовом только в определенных местах. Он может крепиться болтами, но сейчас, в связи с ужесточением требований для профессиональных соревнований, крепление осуществляется в основном с помощью сварки: трубы привариваются к кузову через «косынки» в нескольких разрешенных местах и к усиленным площадкам на полу. При этом необходимо учитывать тот факт, что порой, при больших объемах сварочных швов, металл может просто «уводить». Поэтому, если каркас вваривать неправильно, можно фактически уничтожить кузов: его просто поведет». «А если нет точности в геометрии — ни о какой точности в пилотировании и речи быть не может», — говорит Александр Лесников. По-этому раллийные автомобили обычно делаются «на кондукторе» — силовые точки кузова закрепляются на жесткой станине (это и есть кондуктор), и только после этого вваривается каркас.
Известное видео о спасении жизни:
Всем привет!
Поделюсь опытом — как установить каркас и что для этого нужно.
Компании по установке каркасов выполняют свою работу отлично, но при определённых требованиях и условиях есть возможность и самостоятельной установки.
Для этого надо внимательно прочитать необходимые документы(ниже), понять для чего нужен каркас, где будет использоваться авто, подготовить нужное количество материала, инструмент и оборудование.
Изучаем :
Регламентирующие документы:
(КиТТ-2014) Kлассификация и технические требования к автомобилям, участвующим в спортивных соревнованиях
-Приложение 14 к КиТТ-2014 (О правилах применения каркасов безопасности) www.raf.su/kst/dokumenty-…rilozhenie-14-k-kitt-2014
Комитет спортивной техники, Статья 253 — 2009, Оборудование безопасности(Группа N, A, В, SP)Перевод соответствует оригиналу по состоянию текста оригинала на 01.07.2009
www.raf.su/kst/prilozheni…zopasnostigruppa-n-a-v-sp
Рассматриваем только статьи и пункты предусматривающие изготовление каркасов без любой дополнительной документации, это п.№3 Приложения 14 к КиТТ-2014 и п.8.1а Статья 253 Приложения J
8. СТРУКТУРЫ БЕЗОПАСНОСТИ
8.1 Общие замечания:
Каркас может быть:
a) Изготовлен в соответствии с требованиями приведенных ниже статей;
8.2 Определения
8.2.1) Клетка безопасности:
Пространственная трубчатая конструкция, установленная в салоне автомобиля в непосредственной близости от кузова и разработанная для предотвращения серьезной деформации кузова (шасси) в случае столкновения или переворота автомобиля.
Клетка безопасности состоит из следующих элементов:
8.2.3) Главная дуга (рисунок 253-1):
8.2.4) Передняя дуга (рисунок 253-1):
8.2.5) Продольная дуга (рисунок 253-2):
8.2.6) Продольная полудуга (рисунок 253-3):
8.2.7) Продольный элемент:
8.2.8) Поперечный элемент:
8.2.9) Диагональный элемент:
8.2.10) Съемные элементы:
8.2.11) Усилитель каркаса:
8.2.12) Монтажная опора:
8.2.13) Усилительная пластина:
8.2.14) Угловая косынка:
8.3.1) Основная структура
Основная структура должна быть составлена одним из нижеследующих способов:
• 1 Главная дуга + 1 Передняя дуга + 2 Продольных распорки + 2 наклонных распорки + 6 монтажных опор (Рисунок 253-1) или
• 2 Продольных дуги + 2 Поперечных распорки + 2 наклонных распорки + 6 монтажных опор (Рисунок 253-2) или
• 1 Главная дуга + 2 Продольных полудуги + 1 Поперечная распорка + 2 наклонных распорки + 6 монтажных опор (Рисунок 253-3)
8.3.2) Концепция:
Определенная выше основная структура должна быть дополнена обязательными элементами и усилениями (см.статью 253-8.3.2.1), после чего могут быть добавлены разрешенные элементы и усиления (см.статью 253-8.3.2.2)
8.3.2.1 Обязательные элементы и усиления:
8.3.2.1.1 Диагональная распорка
8.3.2.1.2 Дверные распорки (для боковой защиты)
Жесть, как она есть: всё об усилении кузова
Гулять, дышать и плавать умеет не только человек, но и кузов автомобиля. Только в случае с «железом» о здоровом образе жизни речи идти не может – все эти явления пагубны, и автопроизводители стараются их избегать. Получается не всегда, и на помощь приходит тюнинг.
Несмотря на общую целостность, кузов автомобиля представляет из себя сложную конструкцию, сваренную воедино из десятков, а иногда и сотен элементов. Прибавьте к этому действующие на него нагрузки от подвески и агрегатов, вызывающие в металле внутренние напряжения. Факторы внешней среды тоже не идут кузову на пользу и негативно отражаются на его долговечности. Резюмировав, получаем, что «скелет» автомобиля вовсе не так фундаментален, как может показаться на первый взгляд.
Почему же производители со своими астрономическими бюджетами не закладывают достаточную жёсткость кузова на стадии проектирования и производства автомобиля, оставляя поле деятельности для нас, «тюнингистов»? Во-первых, закладывают, но для обыкновенной, гражданской езды. Во-вторых, в процессе эксплуатации она теряется, равно как и из-под капота убегают отжившие своё «лошади». Наконец, инженеры-проектировщики не могут наращивать жёсткость до бесконечности, так как скованы десятками других факторов. Например, использование высокопрочных сталей наращивает массу автомобиля и удорожает производство, а отдельные элементы, такие, как передние лонжероны, в угоду пассивной безопасности должны гасить энергию удара при столкновении. Следовательно, они должны быть выполнены из мягких сплавов. Кроме того, существуют ограничения по компоновке, вынуждающие делать элементы изогнутыми, что в свою очередь снижает их жёсткость.
Итак, краеугольная величина, ради повышения которой всё затевается – жёсткость кузова на кручение вдоль продольной оси кузова автомобиля. Измеряется она в Нм/градус и показывает, какое усилие нужно приложить к кузову, чтобы изогнуть его на один градус. По современным меркам нормальным показателем для машин с несущим кузовом является 20 000 Нм/град и выше, в то время как в начале века цифры были ниже вдвое. Максимальной величиной жёсткости обладают так называемые «однообъёмники», чья силовая структура условно напоминает куб. Хуже с этим делом у трёхобъёмных машин, особенно с большим количеством дверей, так как последние не являются частью силовой структуры кузова. Самая большая проблема, следовательно, у открытых кузовов: родстеров, кабриолетов и им подобных. Именно поэтому кабриолеты зачастую тяжелее аналогичных купе – для компенсации жёсткости кузова вследствие «поехавшей крыши» их конструкция усиливается дополнительно.
Измерение жёсткости кузова на кручение – процесс многоступенчатый и любопытный. Прежде всего, опытные образцы тестируют в виртуальной среде при помощи программ, которые не предустановлены на ваших Windows и MacOS. Но наибольший интерес представляет «живой» тест. В этом случае кузов фиксируется на станине измерительного комплекса за точки крепления задней подвески. В это время на точки крепления передней подвески воздействуют мощные гидроцилиндры, которые создают усилие «на кручение» в вертикальной плоскости, но разных направлениях.
Как мы упомянули, в процессе эксплуатации жёсткость кузова неотвратимо снижается, и хороших последствий это не принесёт в любом случае. Автомобиль с «уставшим» кузовом медленнее реагирует на повороты руля, его реакции расхлябаны и неоднозначны. Кроме того, «дышащий» металл сильнее подвержен деформациям и растяжениям, а также коррозии. При подъёме на домкрате, диагональном вывешивании или заезде одним из колёс на бордюр двери из-за возникшего перекоса могут попросту не открыться… или не закрыться. Короче говоря, с недостатком жёсткости нужно бороться. Какими способами? Ниже приведём их перечень с указанием достоинств и недостатков каждого.
Распорки
Этот вариант усиления кузова, пожалуй, больше других «на слуху». Сотни тюнинговых фирм сегодня готовы предложить распорки практически на любой автомобиль. Устанавливаются такие детали в штатные места без существенных доработок, а нередко ими снабжают автомобиль, покидающий сборочный конвейер ещё на заводе. Но мы говорим про тюнинг, поэтому «стоковые» варианты рассматривать не будем. Дополнительные распорки призваны связать воедино наиболее нагруженные, а оттого и «гуляющие» элементы кузова, такие как стаканы стоек подвески, точки крепления рычагов и агрегатов.