楠木軒

打造超完美的賽車防滾架是怎樣的感受?

由 申屠仲舒 發佈於 綜合

# 車身篇 #

Vol.05

防滾架相關要點

雖然目前國內一些賽事對防滾架都有要求,也有相應的車檢流程。但這些都是最基本的,可能並不細緻、並不全面。如果防滾架的設計目標僅僅是符合規則通過車檢,以便能參賽的話,你的防滾架可能並不能充分保證你的安全。在安全上做多少準備都是不浪費的。

如果你真的非常關心自己的生命安全,我們建議你找個真正懂知識有有經驗的技師,在滿足這些車檢規則後還應該多做一些、多預算一些、多認真一些。畢竟,安全完賽才是取得成績的基礎,也是以後能長久玩車的前提。

確實,目前國內不是所有車隊或車手都有足夠的能力或預算可以投入到防滾架上。在沒有足夠條件的時候如何才能儘可能提高防滾架的品質呢?我想,車身工程師大飛哥已在多年對各種車身的拆解破壞試驗中獲得了相當的經驗。

如果你對自己的車身或防滾架感興趣,歡迎留言交流或聯繫我們進行實車評估。

—— 蟹爪朝天

賽車車身其所處的環境和所需經受的考驗遠比街用車高得多。所以在改裝一台賽車車身時,要綜合考慮原廠車身基礎、賽規等多種因素來進行設計。

對一台賽車來説,防滾架是必不可少的重要組成部分。防滾架最主要的特點是增強車身剛度,尤其是增強與車手最近的位置和車身相對較弱的位置,來提高車身的抗風險指數,保證車手的安全。

防滾架從安裝形式來説分為可拆卸和不可拆卸兩種。

可拆卸

通過可拆卸的螺栓或者卡扣結構進行結構連接,多數情況下不需要與車身焊接,即便有的需要在個別固定點焊接,也是極少的。這種防滾架的優勢是在不需要的時候可方便拆卸,將車輛恢復至平常狀態。

不可拆卸

各結構之間是焊接的,與車身也是焊接在一起的,無法拆卸,車身無法恢復到原狀態。

對於有賽道需求的車來説,應該首選不可拆卸的防滾架。

下面咱來結合車身説説防滾架的佈置。防滾架是在賽車發生碰撞或翻滾等情況時保護車身不過分變形及脱落,以保護駕駛員及場外人員安全的防護裝置。在極端情況下防滾架是可以保護車手生命的,所以在防滾架的設計、施工環節馬虎不得。

酷樂再次強調如果你真的非常關心自己的生命安全,我們建議你找個真正懂知識有有經驗的技師,在滿足賽規車檢後還應該多做一些、多預算一些、多認真一些。畢竟,安全完賽才是取得成績的基礎,也是以後能長久玩車的前提。

先來看一下基本原則

這是某車型的模擬碰撞時車身的受力雲圖。下車體承受了 75%左右的能量,上車身承受了25%左右的能量。A、B 柱是承載力較大的部件,也是對駕駛員最近的區域,所以防滾架在佈置的時候要格外關注此位置。

在我們小的時候就都知道,哪個形狀最穩定?

對,三角形。

縱梁在佈置的時候會存在一定的夾角,使結構形成三角形以保持穩定性。這也正是目前防滾架佈置的主要結構形式。

確定了基礎形式後,重點就是如何將防滾架與車身結合了。這個需要結合車身整體結構情況來評估和分析。在這個過程中,我們應該考慮:

怎樣的搭接才更可靠?

怎樣才能讓力有更好的傳遞?

哪個位置是車身承受力最大的位置?

在碰撞時連接點不會將鈑金撕裂?

圖為典型的不可拆卸的防滾架

從結構形式看符合我們的邏輯,具備三角形特性。防滾架在設計時分為主結構和輔助結構,正向開發的設計過程應該是:

3D掃描白車身的內部表面。

利用3D數據進行防滾架的主結構佈置,確定彎管的角度。

添加輔助結構。

將設計出的防滾架進行數字化模擬及優化。

在預算、工期等現實條件制約而無法按照這樣的過程設計防滾架的時候,專業工程師的經驗就變得非常重要了。此時,可以採用“邊界法”(這是我個人命名的方法)來進行設計 ——

這是根據邊界的輸入、條件的約束來逐步確定,逐步趨向最合理的防滾架設計的方法。這是個在實踐中屢試不爽的方法。

對於防滾架從頭到尾的設計過程,以後我們可以進行詳細的拆分講解,今天先來説一些作為車手更在意的事兒。

酷樂提示對於車身、防滾架方面如果有問題或想説的話,可以在文末留言一起交流。我們還會請大飛等專家們做專題講解。

車手與車是緊密聯繫在一起的,除了希望取得更好的成績外,還希望能帶給他/她安全,所以防滾架是至關重要的。一起來看看B柱的管子。

B柱存在側碰的潰縮區,如上圖紅線為上一代車型,潰縮區在假人的胸腔位置,是非常危險的。所以在下代車型中優化了設計,下降 110mm,調整到假人的大腿位置。即便該車身在設計時對於B柱已經強化處理,選用了 1500Mpa 的熱成型鋼。但依然是薄弱環節所在。

原廠設計不足以抵抗賽事中的高速翻滾。如果沒有防滾架,B柱在翻滾中斷裂,那飛出去或被壓在車身下的就是你的肉體。這正是 B 柱的管子關鍵所在。

前面對於車身的強度説了很多篇幅,其中的重點是:必須基於原始車身考量,才能更好的佈置防滾架。

其中靠考慮的因素主要有:

確定車手身材及駕駛習慣,確定腳部休息區及座椅的最佳位置。

確定車身固定點,將固定點儘量佈置在高強板,靠近關節點的位置。

確定骨架走向,將主要骨架儘可能的與車身貼合,減小縫隙以提高整體剛性。

確定輔助結構,將輔助結構儘量的精簡,避免對車手的影響及惡化車重。

再來看一些典型案例

強化車身固然重要,但為了賽事規則,還需要保證防滾架符合賽事的要求。這個要求是為了能讓大家在一個公平的平台去展現自己,也是一個最基本的要求,所以大家都可以滿足。

但同樣滿足賽事要求的防滾架,也是有所不同的。首先,如果不具備防滾架的開發條件,至少也要對製作完的防滾架進行專業的評估。這是很有必要的一步。其次,低質量的工藝會讓你的防滾架強度大打折扣。

當然每個人都希望能用少的錢換得高質量的產品,但這不現實。為了你的安全,別太過度的在意那些身外之物。我們來看一些架子,可能你自己就會知道怎麼選擇了。以下是國內民間賽車中常見的一些問題:

這些焊接的質量缺陷會直接影響連接的強度。在高速撞擊時,這種焊接可能會使鋼板像紙一樣脆弱,並不是危言聳聽!如果花了一萬五才能達到這樣的品質,那最好還是多花些預算,來保證自己的安全吧。

之所以在交叉管結構處要用三角板進行填充,是為了讓兩根獨立的管子能融合成一體。這樣的設計不僅可以非常有效的增加抗剪和抗扭強度,還可以增加載荷傳遞面積,使整體更不容易被破壞掉。在這種使用三角板補充的部位,建議進行魚鱗焊滿焊。如果是間隔着焊接幾個點的話在高速撞擊時,這種焊接可能會使鋼板像紙一樣脆弱,並不是危言聳聽!

箭頭處這個結構立板與管柱之間無連接,受力點在管柱根部。看似鏈接牢固,實則不太合理。

此處尖鋭的結構可能會在撞擊過程中對車手帶來額外的傷害。而且將作用點全部放在門檻內板上,極易容易將內板撕裂。這種結構很可能讓防滾架和車身在整體上達不到強度需求。

圖中防滾架鋼管和車身的連接板,是燒焊連接,用於固定架子與車身,防止間隙的抖動

在看到堆積很厚實的焊料時我們心裏可能會覺得很有安全感。但之前我做過很多燒焊的試驗,用的是銅硅焊絲,在試片上看似焊絲厚實,但在拉拔力實驗時,卻完全達不到標準。這是因為沒有將母材熔焊,只是堆積了焊料而已。所以,如果不是出自你特別信任且技術過硬的焊工,就不要被眼前的大面積焊料給糊弄了。

圖中是很常見的輔助結構

缺口是為了避讓管材所開,也是為了好控制尺寸搭接。在這個缺口上我建議滿焊。因為這個輔助結構是為了將兩個交叉管固定在一起形成整體結構來增強剛度抵抗撞擊,以及擴大力臂,可以更好的將力進行傳導,所以,你懂的。

焊接質量、固定點結構設計不合理是最常見的兩種問題。鋼管和8點式固定連接確實符合賽事規則,也可以通過車檢,但這樣的防滾架你真的放心嗎?

看似一道很平常的焊縫,卻正是體現技術和理念的細節。正規的魚鱗焊、一致的寬度、一致的填充高度、不存在氣孔和斷點。這些要求即便是從外觀來説,也會讓人舒服很多。至於怎麼選擇和判斷,你心中應該有答案了。

這些圖片是朋友們分享的一些真實案例,我不瞭解你看到後的感覺,但從我的內心有一種滿滿的安全感,美,工業之美。從技術角度講,規整的魚鱗型焊接可以很好的規避氣孔、渣眼兒的問題。從燒灼的痕跡可以看到,管壁經過高温已經與焊絲完好的融合為一體。經過這樣的工藝,這一部位的抗拉強度可以大大高於間隔着點焊所焊接出的強度。

如果你想知道自己的焊接質量如何,可以用相同的工藝再多做出一個樣件,並對這個樣件進行破壞性檢查或者進行焊接的超聲波檢測,證明此處是否達到標準。

如何才能做到高品質的焊接呢,又是從哪些點去控制和考核的呢?下期將會講解一些車身的連接技術、品控和評定標準。

一些防滾架的細節展示

(圖片來源:SpeedHunters)

如何才能做到這樣的焊接工藝,又是從哪些點去控制和考核的呢?下期預警,車身眾多連接技術的講解和評定標準。

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