Раздел 1. УСТРОЙСТВО ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ «ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА ПОДГОТОВКИ ВОДИТЕЛЕЙ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ КАТЕГОРИИ «B» (утв. Минобрнауки РФ 25.09.2008)

отменен/утратил силу
Редакция от 25.09.2008Подробная информация

Раздел 1. УСТРОЙСТВО ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Тема 1. Общее устройство транспортного средства

Назначение и классификация. Общее устройство. Назначение, расположение и взаимодействие основных агрегатов, узлов, механизмов и систем. Краткие технические характеристики транспортных средств. Органы управления. Средства информационного обеспечения водителя. Системы автоматизации управления. Системы обеспечения комфортных условий в салоне.

Тема 2. Общее устройство и работа двигателей

Виды, назначение и принцип работы двигателей и их механизмов.

Назначение и виды систем охлаждения. Принципиальная схема работы систем охлаждения. Охлаждающие жидкости и требования к ним. Тепловой режим работы двигателя. Назначение и расположение приборов систем охлаждения.

Назначение системы смазки. Принципиальная схема работы системы. Способы подачи масла к трущимся поверхностям деталей. Применяемые масла, их основные свойства и маркировка. Контроль давления масла. Очистка и охлаждение масла.

Схемы системы питания. Назначение, общее устройство, работа приборов подачи и очистки топлива, воздуха и их расположение на транспортном средстве.

Тема 3. Источники и потребители электроэнергии

Типы аккумуляторных батарей, их назначение. Основные характеристики, свойства и маркировка. Электролит и меры предосторожности при обращении с ним.

Обслуживание аккумуляторных батарей.

Назначение, устройство и работа генератора.

Назначение, устройство и работа стартера.

Системы зажигания.

Назначение и работа внешних световых приборов и звуковых сигналов, контрольно-измерительных приборов, стеклоочистителей, стеклоомывателей, системы отопления и кондиционирования.

Тема 4. Общее устройство и назначение трансмиссии

Схемы трансмиссий с различными приводами. Смазка агрегатов, узлов и деталей трансмиссии. Трансмиссионные масла и пластичные смазки, их применение, основные свойства и маркировка.

Сцепление, его виды, назначение, общее устройство. Регулировка привода сцепления.

Назначение и общее устройство коробки переключения передач. Типы коробок переключения передач.

Особенности эксплуатации различных типов коробок переключения передач (механической, АКПП, вариатора и роботизированной).

Назначение, устройство и работа карданной и главной передач, дифференциала, полуосей и привода ведущих колес.

Тема 5. Кузов и ходовая часть

Типы кузовов. Устройство кузова. Системы пассивной безопасности.

Виды подвесок. Назначение, устройство и работа передней и задней подвесок.

Устройство автомобильных колес и шин. Крепление колес. Маркировка шин и дисков.

Тема 6. Тормозная система

Назначение и виды тормозных систем.

Схема и принципы действия тормозных систем. Антиблокировочная система тормозов.

Тормозные жидкости, их свойства, маркировка. Признаки неисправностей тормозной системы.

Тема 7. Рулевое управление

Назначение, расположение, общее устройство и работа рулевого управления: привода рулевого механизма, усилителя рулевого управления, привода управляемых колес.

Основные требования, предъявляемые к рулевому управлению.

Неисправности рулевого управления, их признаки и причины.

Тема 8. Системы активной и пассивной безопасности

Виды систем активной безопасности: антиблокировочная система (ABS), антипробуксовочная система (ASC), система голосового управления функциями (IAF), система помощи при торможении (BAS, BA), система помощи при спуске, система распределения тормозных сил (EBD), система самовыравнивания подвески (SLC), парктроник (PDS), электронная программа динамической стабилизации (или система курсовой устойчивости) (ESP). Их назначение и использование в движении.

Виды систем пассивной безопасности: ремни безопасности, система пассивной безопасности (или подушки безопасности) (SRS), преднатяжители ремней безопасности, детские кресла. Их назначение, выполняемые функции при попадании ТС в аварию.

Устройство и техническое обслуживание транспортных средств категории «В» как объектов управления

ТЕМА: ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ КАТЕГОРИИ «В». РАБОЧЕЕ МЕСТО ВОДИТЕЛЯ

Тахометр показывает:

К чему относится тормозная система автомобиля?

Что означает эта сигнальная лампа?

Из чего состоит шасси?

Замок зажигания обеспечивает:

Что означает эта сигнальная лампа?

Педалью сцепления оборудованы:

Из каких основных частей состоит автомобиль?

ТЕМА: КУЗОВ АВТОМОБИЛЯ

Каким должен быть кузов легкового автомобиля в первую очередь?

Несущий кузов – это:

Как называется проверка кузова на безопасность в случае ДТП?

Рамный кузов делает автомобиль:

ТЕМА: СИСТЕМЫ АКТИВНОЙ И ПАССИВНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ. ЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ ПОМОЩИ ВОДИТЕЛЮ

В каких случаях сработавшая подушка безопасности может причинить травму?

Рабочая тормозная система является:

Детское автомобильное кресло является:

На что воздействует система курсовой устойчивости?

Для чего нужны преднатяжители ремней безопасности?

Какая система оценивает расстояние до препятствий в процессе движения?

ТЕМА: ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО И РАБОТА ДВИГАТЕЛЯ

Какова нормальная температура охлаждающей жидкости прогретого двигателя?

Какой механизм отвечает за подачу топливо-воздушной смеси в цилиндры двигателя?

Что такое автомобиль с гибридным приводом?

Как зависит качество топлива от октанового числа?

Система питания топливом имеется:

Чем дизельный двигатель отличается от бензинового?

Можно ли заливать воду в систему охлаждения двигателя?

Какой механизм двигателя внутреннего сгорания преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала?

ТЕМА: МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ

Горящее топливо допускается тушить:

ТЕМА: ИСТОЧНИКИ И ПОТРЕБИТЕЛИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Плохой электрический контакт:

Для надежной работы аккумуляторной батареи имеет значение:

Катушка зажигания является:

Включать дополнительные потребители электроэнергии рекомендуется:

Назовите источники электрической энергии.

Генератор автомобиля:

Аккумуляторная батарея подзаряжается, если:

Аккумуляторная батарея может подзаряжаться:

Как называется деталь, изображенная на рисунке?

Стартер автомобиля питается:

ТЕМА: ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО ТРАНСМИССИИ

Как называется механизм, изображенный на рисунке?

Крутящий момент от двигателя легкового автомобиля может передаваться:

Как называется механизм, изображенный на рисунке?

Назовите агрегаты трансмиссии.

Внедорожник – это автомобиль:

Как рекомендуется транспортировать неисправный легковой автомобиль с автоматической коробкой передач?

Как называется механизм, изображенный на рисунке?

Для чего нужно сцепление?

Для чего нужна коробка передач?

Как добиться, чтобы вал двигателя и колеса вращались независимо друг от друга?

Для чего нужна главная передача?

ТЕМА: НАЗНАЧЕНИЕ И СОСТАВ ХОДОВОЙ ЧАСТИ

Влияет ли конструкция и состояние подвески на склонность автомобиля к заносу?

Каким прибором измеряется давление в шинах?

Вы обнаружили, что отверстия в колесном диске, предназначенные для крепления колеса, имеют овальную форму. Ваши действия?

Автомобиль с какой подвеской более склонен к опрокидыванию?

Как называется деталь, изображенная на рисунке?

Подвеска автомобиля должна обеспечивать:

Езда на ошипованных шинах приводит к уменьшению тормозного пути:

На каком рисунке показана летняя шина?

К упругим элементам подвески относятся:

Колесные диски изготавливаются:

Если автомобиль оснащен зависимой подвеской, то это означает:

Эксплуатация каких шин приводит к наибольшему расходу топлива?

Езда на ошипованных шинах приводит к увеличению тормозного пути:

На каком рисунке показана зимняя шина?

Какие из перечисленных шин допускаются к эксплуатации?

Передние колеса автомобиля:

Опознавательный знак «Шипы» должен устанавливаться на автомобиль с ошипованными шинами:

Каких шин в природе не существует?

Повреждение какой шины чаще приводит к потере управления автомобилем?

Как называется деталь, изображенная на рисунке?

К направляющим устройствам подвески относятся:

Давление следует измерять:

К гасящим устройствам подвески относятся:

Что такое ламели?

ТЕМА: ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ТОРМОЗНЫХ СИСТЕМ

В каких случаях загораются сигнальные лампы неисправности тормозов?

Какие тормозные механизмы обеспечивают наиболее эффективное торможение?

Каковы последствия внезапной утечки тормозной жидкости?

Частое торможение на затяжном спуске:

Нагрев тормозных механизмов:

На что воздействует антиблокировочная система?

На каком рисунке изображен дисковый тормозной механизм?

Какой привод тормозов используется на легковых автомобилях?

Стояночный тормоз легкового автомобиля воздействует:

В барабанных тормозных механизмах вращаются вместе с колесом:

В дисковых тормозных механизмах вращаются вместе с колесом:

Какие тормозные механизмы являются более мощными?

ТЕМА: ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ СИСТЕМЫ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ

Можно ли эксплуатировать автомобиль с отказавшим усилителем рулевого управления?

Что такое люфт рулевого управления?

Увеличенный люфт рулевого управления:

Можно ли эксплуатировать автомобиль с отказавшим усилителем рулевого управления?

Как называется деталь, изображенная на рисунке?

ТЕМА: ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО ПРИЦЕПОВ И ТЯГОВО-СЦЕПНЫХ УСТРОЙСТВ

Для чего используются страховочные тросы или цепи при эксплуатации прицепа?

Прицепы, предназначенные для эксплуатации с легковым автомобилем:

Что такое фаркоп?

ТЕМА: ПРОВЕРКА АВТОМОБИЛЯ ПЕРЕД ВЫЕЗДОМ

Какой буквой на рисунке обозначен расширительный бачок?

Проводить ежедневный осмотр автомобиля рекомендуется:

Какой буквой на рисунке обозначена горловина для долива масла в двигатель?

При ежедневном осмотре легкового автомобиля не проверяется:

Какой буквой на рисунке обозначен масломерный щуп?

Что заливают в расширительный бачок?

ТЕМА: СИСТЕМА ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ

Техническое обслуживание автомобиля должно проводиться:

Учет выполненных работ по обслуживанию автомобиля ведется:

ТЕМА: НЕИСПРАВНОСТИ, С КОТОРЫМИ ЗАПРЕЩАЕТСЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Какие меры административного принуждения предусмотрены за управление транспортным средством, на котором установлены стекла (в том числе покрытые прозрачными цветными пленками), светопропускание которых не соответствует требованиям технического регламента о безопасности колесных транспортных средств?

В каком случае разрешается эксплуатация транспортного средства?

Какие из перечисленных транспортных средств разрешается эксплуатировать без медицинской аптечки?

Эксплуатация мотоцикла запрещается:

При какой неисправности тормозной системы запрещается эксплуатация транспортного средства?

В каком случае разрешается эксплуатация автомобиля?

В каком из перечисленных случаев разрешается эксплуатация автомобиля?

В каком случае разрешается эксплуатация легкового автомобиля?

Как обязан поступить водитель, если во время движения отказал в работе спидометр?Разрешается ли устанавливать на транспортном средстве ошипованные шины совместно с неошипованными?

При какой неисправности разрешается эксплуатация транспортного средства?

В каком случае запрещается эксплуатация транспортного средства?

При каком максимальном значении суммарного люфта в рулевом управлении допускается эксплуатация легкового автомобиля?

Разрешено ли движение транспортного средства до места ремонта или стоянки в темное время суток с негорящими (из-за неисправности) фарами и задними габаритными огнями?

В каком случае запрещается эксплуатация транспортных средств?

При возникновении какой неисправности запрещается дальнейшее движение транспортного средства даже до места ремонта или стоянки?

Дальнейшее движение транспортного средства (даже к месту стоянки или ремонта) при негорящих (отсутствующих) фарах и задних габаритных огнях запрещается:

Запрещается эксплуатация легкового автомобиля, если стояночная тормозная система не обеспечивает неподвижное состояние автомобиля в снаряженном состоянии на уклоне:

При возникновении какой неисправности запрещено дальнейшее движение транспортного средства даже до места ремонта или стоянки?

При какой неисправности запрещено дальнейшее движение на автомобиле во время дождя или снегопада?

Эксплуатировать грузовой автомобиль с разрешенной максимальной массой не более 3,5 т можно при отсутствии:

Запрещается эксплуатация мототранспортных средств (категории L), если остаточная глубина рисунка протектора шин (при отсутствии индикаторов износа) составляет не более:

Эксплуатация мотоцикла запрещается:

Допускается ли применять шторки и жалюзи на заднем стекле легкового автомобиля?

Запрещается эксплуатация легкового автомобиля (категория М1), если остаточная глубина рисунка протектора шин (при отсутствии индикаторов износа) составляет не более:

Какие из перечисленных транспортных средств разрешается эксплуатировать без огнетушителя?

В каких случаях разрешается эксплуатация транспортного средства?

В каких случаях разрешается эксплуатация транспортного средства?

В каких случаях разрешается эксплуатация транспортного средства?

ТЕМА: УСТРАНЕНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ

Почему нельзя курить и пользоваться зажигалкой во время зарядки аккумулятора от батареи другого автомобиля?

На каком рисунке показана нормально работающая свеча зажигания?

Чем опасна установка предохранителя, рассчитанного на больший, чем нужно, ток?

Как проверить уровень электролита в аккумуляторной батарее?

В чем состоят требования безопасности при замене колеса в дорожных условиях?

Сколько дополнительных проводов нужно для «прикуривания» от исправного автомобиля при разряде аккумулятора?

Как следует затягивать болты (гайки) крепления колеса?

В чем состоят требования безопасности при замене колеса в дорожных условиях?

Как правильно соединить разряженную аккумуляторную батарею с исправной, если необходимо «прикуривание» от батареи другого автомобиля?

Чем можно проверить степень заряда аккумуляторной батареи?

Что является признаком плохо закрепленного колеса?

Вам нужно соединить проводами аккумуляторные батареи исправного и неисправного автомобиля для запуска двигателя («прикуривания»). Как нужно держать в руках соединительные провода во время их подключения?

Какое явление более опасно?

Предохранитель разрывает электрическую цепь в случае:

Управление грузовыми транспортными средствами с водительскими правами

Максимально допустимая масса (MAM) — это общий вес транспортного средства плюс максимальная нагрузка, которую оно может нести. Это определяет тип водительских прав, необходимых для управления LGV. Подробности ниже.

Лицензии «C1 и C»

Если транспортное средство имеет MAM от 3,5 до 7,5 тонн, то необходимо водительское удостоверение LGV категории «C1», однако, если (MAM) превышает 7,5 тонн, необходимо водительское удостоверение LGV категории «C».

Освобожденные крупногабаритные грузовые автомобили

Существуют специальные лицензионные соглашения, позволяющие вам управлять более крупными транспортными средствами без необходимости иметь более высокие права на управление крупногабаритными грузовыми транспортными средствами (LGV). Обладатели водительского удостоверения полной категории B (автомобиль) могут управлять любым из крупногабаритных транспортных средств, перечисленных ниже:

• грузовой автомобиль с паровым двигателем, например; двигатели, работающие на угле или древесине
• дорожно-строительные машины, используемые или находящиеся на дороге только для перевозки встроенной дорожно-строительной техники (с предметами или материалами, используемыми для этой техники, или без них)
• машиностроительные предприятия (автомобили, спроектированные/сконструированные для выполнения инженерных работ)
• грузовые автомобили (в первую очередь предназначенные для использования в частных помещениях или в непосредственной близости; например, самосвалы / вилочные погрузчики) имеют расчетную скорость не более 20 миль в час)
• сельскохозяйственные автомобили, не являющиеся сельскохозяйственными или лесохозяйственными тракторами (в основном используемые вне дорог общего пользования, например, опрыскиватель/уборочный комбайн)
• землеройные машины (транспортные средства, которые могут передвигаться по дорогам общего пользования только для проезда на/с участков; например, транспортные средства с ковшами/лопатами для копания)
• грузовое транспортное средство, которое не используется на дорогах общего пользования или, если оно используется таким образом в течение какой-либо календарной недели, используется только для проезда с земли, занимаемой лицом, удерживающим транспортное средство, на другую землю, занятую этим лицом, и не используется в общественных местах дороги на расстояния, превышающие в общей сложности 9,7 км в эту календарную неделю
• грузовое транспортное средство, кроме сельскохозяйственного автотранспортного средства, которое используется только в сельском, садоводческом или лесном хозяйстве; то есть: используется на дорогах только при переходе между различными участками земли, занимаемыми одним и тем же лицом; при переходе между любыми двумя такими районами не преодолевает расстояние более 1,5 км по дорогам
• грузовые транспортные средства, используемые только для буксировки спасательных шлюпок и перевозки необходимого снаряжения буксируемых спасательных шлюпок
• грузовые автомобили, изготовленные до 1 января 1960 г. , бывшие в употреблении без груза и без прицепа с грузом констебля для устранения или устранения препятствий другим участникам дорожного движения или другим представителям общественности, для защиты жизни или имущества (включая транспортное средство и его груз) или для других подобных целей
• грузовое транспортное средство, оснащенное устройством, предназначенным для частичного подъема поврежденного транспортного средства с земли и для буксировки поврежденного транспортного средства в поднятом состоянии (путем частичного наложения или любым другим способом), которое используется только для перевозки транспортных средств с ограниченными возможностями и не используется для перевозки каких-либо товаров или груза, кроме транспортного средства с ограниченными возможностями, когда оно поднято таким образом, а также воды, топлива, аккумуляторов и предметов, необходимых для работы или в связи с таким устройством или другим устройством для работы с транспортными средствами с ограниченными возможностями, и имеет снаряженная масса не более 3,5 т
• мобильные проектные транспортные средства — имеющие MAM более 3,5 тонн и сконструированные/приспособленные для перевозки не более восьми человек плюс водитель и перевозящие в основном грузы или ношу, состоящую из игрового/образовательного оборудования и предметов, необходимых в связи с использованием такого оборудования; предметы, необходимые для целей показа или выставки, и основная цель которых используется в качестве рекреационного, образовательного или учебного объекта, когда он находится в стационарном состоянии; водители должны быть в возрасте 21 года и иметь права категории B не менее двух лет (автомобилем мобильного проекта можно управлять только от имени некоммерческой организации, однако водители, сдавшие автомобильный тест до 1 января 19 г. ).97 не подпадают под эти условия)

Автокраны

Водительское удостоверение категории C1 требуется для управления мобильным краном весом от 3,5 до 7,5 тонн и категории C, если более 7,5 тонн.

Минимальный возраст

Вождение освобожденного грузового транспортного средства определяется его весом. Транспортные средства с MAM весом от 3,5 до 7,5 тонн могут управляться с 18 лет. Транспортными средствами, масса которых превышает 7,5 тонн, можно управлять с 21 года.

Классификация транспортных средств для целей выдачи водительских удостоверений

Категории транспортных средств и их описания можно найти по ссылке ниже. Агентство водителей и транспортных средств (DVA) не может дать юридическую консультацию о том, как классифицировать транспортные средства, но, вообще говоря, это зависит от веса транспортного средства или количества пассажиров, которое оно может перевозить.

• Мотоциклы, автомобили и другие транспортные средства, которыми можно управлять, и минимальный возраст
• Автобусы и грузовики, которыми можно управлять, и минимальный возраст

Другие полезные ссылки

• Как сообщить DVA о заболевании
• Водительское удостоверение, необходимое для буксировки каравана или прицепа

Помощь в переводе

Как перевести эту страницу

Помогите улучшить эту страницу — отправьте отзыв

6 шагов к проектированию как профессионал

www. grabcad.com

 
Дизайн гоночных автомобилей — один из самых увлекательных и вместе с тем один из самых сложных аспектов мира гонок. Команды разработчиков во многих категориях автоспорта постоянно разрабатывают новые решения с одной единственной целью: создать автомобиль, который вместе с водителем преодолевает расстояние по трассе за меньшее время, чем любая другая комбинация водитель/транспортное средство, присутствующая в месте проведения гонки в день. Но как это делается?
 
Процесс проектирования гоночного автомобиля (как и многое другое в технике) — это не последовательный процесс, а скорее процесс, в котором есть много «шагов назад», так как делается много итераций и уточнений решения. Перед началом процесса проектирования необходимо иметь полное представление о доступных ресурсах и ограничениях, налагаемых этими ресурсами. Ресурсы включают время, бюджет, предыдущий опыт и ресурсы в области проектирования и строительства, такие как вычислительная мощность, прототипирование и производственное оборудование, испытательное оборудование, контрольно-измерительные приборы и т. д. С умом один или несколько ресурсов могут быть заменены другими.
 

Рис. 1. Макларен в каркасе (parkablogs.blogspot.com)

 
Кратко описанный здесь подход к проектированию является результатом моего предыдущего опыта работы в команде дизайнеров Baja SAE, стажировки в отделе инженерного проектирования компании, занимающейся строительством от гоночных автомобилей до крупнейшей категории автоспорта и некоторых второстепенных категорий в Бразилии, а также из нескольких отличных книг, которые я порекомендую в конце статьи.
 
Подход состоит из шести этапов, а именно: анализ, определение ограничений и целей, предварительный проект, рабочий проект, тестирование и разработка. Эти шаги обычно выполняются непоследовательно, с некоторыми ограничениями, возникающими на более поздних этапах, требующих изменений на предыдущих этапах.
 

 
На этом этапе команда дизайнеров соберет информацию, которая послужит основой для определения ограничений и целей дизайна. Здесь рассматриваются все изменения в регламенте и оценивается их влияние на конструкцию. Например, запрет на дозаправку, введенный в сезоне Формулы-1 2010 года, вынудил команды использовать топливные баки большего размера, а также они должны были учитывать изменения высоты центра тяжести из-за выгорания топлива. Кроме того, введение в 2014 году ограничений на расход топлива и загрузку топлива на гонку вынудило производителей повысить эффективность своих двигателей.
 
Позже проводится анализ производительности, чтобы оценить производительность предыдущего проекта, если таковой имеется, и определить его сильные и слабые стороны. Цель состоит в том, чтобы распознать особенности предыдущей машины, которые инженеры должны попытаться сохранить в новом дизайне, и те, которые они должны попытаться устранить.
 
Наконец, необходимо провести сравнительное исследование, чтобы оценить производительность параллельных команд и выявить разрыв между собственным дизайном и дизайном других команд. Данные от команд-соперников, как правило, будет чрезвычайно трудно достать, особенно в высших эшелонах автоспорта. Тем не менее, команда разработчиков должна сделать все возможное, чтобы количественно оценить производительность соперника, поскольку это имеет основополагающее значение для определения целей производительности.
 

 
На этом этапе команда разработчиков должна рассмотреть ограничения, наложенные на транспортное средство. Ограничения — это практические пределы, в которых должна работать команда. Основными ограничениями должны быть категория технического и спортивного регламента. Дизайнер должен быть полностью осведомлен об этих правилах и налагаемых ими ограничениях. Кроме того, может случиться так, что ограничения по затратам и рабочей силе налагаются либо нормативными актами, либо ограниченным бюджетом. Одним из хороших примеров является двухнедельное закрытие, которое происходит в Формуле-1 из-за соглашения, заключенного Ассоциацией команд Формулы-1 (FOTA), направленного на снижение затрат на содержание конкурентоспособной команды.
 
Другим типом ограничений являются ограничения, накладываемые доступными механическими частями. Сюда входят шины, двигатели, трансмиссии, амортизаторы и тормоза. В частности, шины являются очень важным параметром, на который следует обращать внимание, поскольку они обеспечивают полный контроль над машиной. Говорят, что проектирование гоночного автомобиля — это оптимизация использования шин. Команда дизайнеров должна понимать, что для того, чтобы быть конкурентоспособными, они должны работать на пределе ограничений.
 
После определения проектных ограничений необходимо определить цели, которыми будет руководствоваться весь процесс проектирования. Они могут быть указаны в виде измеримых параметров и должны быть достаточно конкретными, чтобы можно было ориентироваться при проектировании. Цели связаны со следующими областями:
 
Производительность — это самый важный набор целей в гоночном автомобиле, поскольку его основная цель — иметь более высокие характеристики, чем у любой другой команды. Цели производительности должны быть количественно определены несколькими параметрами, такими как способность к ускорению во всех направлениях (диаграмма g-g, которая будет объяснена в следующем посте), максимальная скорость, расход топлива и шин, требования к охлаждению и так далее.
 

Рис. 2. Диаграмма G-G, на которой сравниваются рабочие характеристики Toyota Celica и Porsche 9.28С. Кривые представляют комбинированную (продольную и поперечную) способность автомобилей к ускорению. (www.temporal.com.au)

 
Цели производительности также могут быть установлены в отношении конкретных систем, а не всего автомобиля. Например, цели для аэродинамики могут включать конкретное значение отношения подъемной силы/сопротивления и расположение центра давления (CP), в то время как цели для подвески могут включать конкретное значение для чувствительности к крену, переноса веса, хода подвески, изменений рулевого управления и развала и так далее.
 
Управление — Гоночный автомобиль должен иметь достаточно хорошие возможности управления, чтобы привод мог управлять им в пределах диаграммы g-g. Это включает в себя указание деталей для некоторых систем управления, таких как рулевое управление, подвеска и другие параметры. На данном этапе можно провести гораздо больший анализ для оптимизации предварительного проекта.
 
Структура . Сюда входят жесткость на изгиб и кручение, а также локальные прочности, необходимые для того, чтобы выдерживать максимальные нагрузки от торможения, ускорения, боковой силы, столкновения с бордюрами, аэродинамических нагрузок, реакции крутящего момента двигателя и т. д. В настоящее время почти на всех уровнях автоспорта обычной практикой является использование анализа методом конечных элементов для достижения этих целей, особенно там, где существуют правила, предписывающие краш-тесты для омологации шасси.
 

Рисунок 3. Анализ методом конечных элементов шасси Red Bull Formula 1 (www.racecar-engineering.com)

 
Комфорт и безопасность водителя достаточно, чтобы обеспечить управление автомобилем в режиме ограничения производительности. Кроме того, ответственный проект должен использовать лучшее доступное оборудование для обеспечения безопасности, такое как пожарное оборудование, защита от опрокидывания и столкновения и так далее.
 
Регулируемые элементы . Некоторые элементы автомобиля должны быть регулируемыми, чтобы обеспечить возможности настройки автомобиля, позволяющие адаптировать автомобиль к различным трассам. Типичные возможности настройки включают распределение веса за счет подвижного балласта и регулируемой колесной базы, аэродинамические изменения за счет крыльев (различные настройки крыльев или крыльев) и регулировки подвески (положение автомобиля и высота дорожного просвета), а также регулировки подвески, такие как нагрузка на колеса (через пружины и стабилизаторы поперечной устойчивости), демпфирование, статические настройки (схождение и развал), геометрия (переменная длина поворотного рычага или высота центра крена) и другие.
 

 
Целью эскизного проекта является определение общего расположения компонентов в автомобиле. Здесь дизайнеры должны удовлетворить требования к упаковке и другие спецификации, такие как расположение центра тяжести для распределения веса и требования к балансу для обработки. В зависимости от аэродинамических уровней, разрешенных правилами, аэродинамика может определять большую часть контура пакета, особенно в том, что касается экранопланов.
 
На этом этапе необходимо собрать некоторые данные, чтобы правильно распределить компоненты по автомобилю. Если реальные данные недоступны, проектная группа должна их оценить. Наиболее важной информацией здесь является размер и вес компонентов. Это используется для создания приблизительной схемы расположения компонентов, а также для оценки общего веса и расположения ЦТ.
 
Желаемое положение ЦТ обычно зависит от нейтральных точек поворота (что зависит от выбора шин), расположения аэродинамического центра давления (ЦД), требуемой нагрузки на ведущие колеса для сцепления и требуемой нагрузки на управляемые колеса для управления. Кроме того, центр тяжести должен быть как можно ниже, чтобы уменьшить боковую передачу автомобиля.
 
До сих пор мы только собирали соответствующую информацию и анализировали ее, чтобы решить, по какому пути идти. Создание эскизов некоторых важных видов в программе САПР дает начало самому процессу проектирования.
 
Подход, который я использую, заключается в том, чтобы создать 3D-эскиз и работать над ним в 2D, выбирая соответствующие планы для рисования. Все начинается с выбора шин и колес, которые сами по себе определяют расположение ступиц. Соответствующие размеры автомобиля должны быть определены до начала процесса рисования.
 
Теперь необходимо выбрать размеры колесной базы и колеи. Колесная база влияет на передачу продольной нагрузки, распределение веса, полярный момент инерции и реакцию автомобиля на рыскание во время переходного маневрирования. Таким образом, более длинная колесная база уменьшит передачу продольной нагрузки и обеспечит более высокое демпфирование рыскания (и, следовательно, большую устойчивость) за счет меньшей реакции на рыскание (автомобиль «направляется» в поворот медленнее). Как и во всем в дизайне, нужно идти на компромисс.
 
Ширина колеи, с другой стороны, влияет на передачу поперечной нагрузки, а в случае гоночных автомобилей с закрытыми колесами, таких как спортивные автомобили и спортивные прототипы, на лобовую площадь автомобиля (и, следовательно, на аэродинамическое сопротивление). Поскольку сопротивление, как правило, не имеет большого значения при развитии автоспорта (за исключением категорий с двигателями ограниченной мощности), предпочтительно иметь как можно большую ширину гусеницы, поскольку это снижает боковую передачу нагрузки.
 
После определения гусениц и колесной базы пришло время определить высоту центра крена. Как вы видели в предыдущей статье о поперечном переносе веса, высота центра крена напрямую влияет на боковой перенос веса и, следовательно, должна быть как можно ниже. Обычно препятствием для достижения этого являются ограничения на изменение развала из-за подвески (это будет объяснено в следующем посте о геометрии подвески), но для внедорожников ограничения дорожного просвета также могут затруднить любую попытку понизить центры крена.
 
На этом этапе определена вертикальная геометрия. Если должен использоваться рыночный компонент, его выбор автоматически определяет его баллы. Если вместо этого выбрана изготовленная на заказ деталь, следует учитывать геометрию рулевого управления, такую ​​как углы поворота и шкворня, и рычаги рулевого момента, такие как радиус трения, длина шпинделя, механический след и смещение рулевого управления. Здесь присутствует много компромиссов, и подробное обсуждение геометрии рулевого управления выходит за рамки этого поста, но эта тема будет рассмотрена в следующем посте.
 
Теперь 3D-эскиз разделен на эскизы вида спереди, сзади, сбоку и сверху. На переднем и заднем эскизах нарисованы центры крена, а также точки вертикального положения. Поскольку подвески на двойных А-образных рычагах теперь являются стандартом для гонок, я буду рассматривать их как единственный вариант, достойный анализа в этом кратком обсуждении. Кроме того, выбирается соотношение между ходом пружины и ходом колеса (установочное отношение) и определяется краткая компоновка рычагов подвески, позволяющая оценить расположение точек захвата подвески.
 
На эскизе вида сбоку осевые линии передней и задней осей проведены вместе с линией земли и линией днища, что определяет дорожный просвет автомобиля. На виде сверху сделана приблизительная оценка расположения основных компонентов, таких как двигатель, коробка передач, топливный, водяной и масляный баки, радиаторы, сиденья, и второстепенных компонентов, таких как педали, рычаг переключения передач, трубы и трос дроссельной заслонки.
 
Теперь мы выбираем тип шасси. В большинстве гоночных условий следует использовать либо пространственную раму, либо унитарную конструкцию из углеродного волокна. Углеродные «ванны», как их называют, обеспечивают гораздо более высокую прочность и жесткость при удивительно малом весе, но непомерная стоимость, присущая этому типу шасси, ограничивает их применение в высших эшелонах автоспорта. Показанные здесь характеристики будут очень похожи для любого типа. Категории, основанные на дорожных автомобилях, часто имеют оригинальную металлическую унитарную конструкцию, усиленную каркасом безопасности в виде пространственной рамы.
 
Проектирование шасси начинается с указания расположения переборок, которые являются основными поперечными сечениями шасси. На практике бывает четыре переборки, а именно: передняя, ​​первая промежуточная, вторая промежуточная и задняя. Фактическое расположение переборок зависит от того, будет ли автомобиль с передним или задним расположением двигателя.
 

Рис. 4. Передняя перегородка Peugeot 908 HDi FAP LMP1. Обратите внимание на рулевой механизм и гидробаки для главных цилиндров тормоза (два слева) и сцепления (справа). (www.ultimatecarpage.com)

 
Поскольку здесь, в динамике гоночных автомобилей, я буду рассматривать только дизайн автомобилей с задним расположением двигателя и средним расположением двигателя, я сосредоточусь на этом типе компоновки. Передняя и задняя переборки будут в основном выполнять одну и ту же функцию в обеих компоновках, но промежуточные переборки будут иметь разное назначение. Каждая пара последовательных переборок образует отсек. На автомобилях с задним расположением двигателя передний отсек будет занят ногами и ступнями водителя, центральный отсек получит сиденье (или сиденья), а в заднем отсеке будут размещены двигатель и/или трансмиссия. В идеале нагрузки от подвески должны передаваться через ближайшую переборку, но в случае передней переборки этот компонент должен также служить опорой для рулевого механизма, педалей и главных цилиндров тормозов и сцепления.
 
Следующим шагом является создание эскиза элемента для поддержки рулевого колеса и приборов. Этот элемент должен образовывать переборку между передним и центральным отсеками. Затем определяется отверстие для водителя в кабине. Если шасси представляет собой пространственную раму, необходимо найти различные формы триангуляции, так как ноги водителя будут проходить через эту перегородку. На этом этапе полезно нарисовать грубый набросок драйвера, чтобы избежать проблем с упаковкой драйвера на более позднем этапе проектирования.
 
Возможно использование всей силовой установки в качестве элемента конструкции при условии достаточной жесткости и прочности креплений. Это очень распространенная практика в формульных гонках и гонках прототипов высокого уровня. Как правило, передние крепления двигателя расположены на боковых рамах, и это может потребовать использования длинных монтажных стержней на двухместном автомобиле. В автомобиле, выпущенном для Brazilian Stock Car в компании, где я проходил стажировку, использовалось такое решение крепления двигателя (автомобиль был расположен спереди посередине).
 
Поскольку одной из основных задач шасси является воспринимать изгибающие нагрузки, все поперечные переборки должны быть частью конструкции, достаточно прочной, чтобы поддерживать себя с незначительным прогибом при изгибе. Успешная конструкция шасси сочетает в себе это с достаточной жесткостью на кручение. По сути, трубы, предназначенные для обеспечения жесткости на изгиб, также должны быть размещены в положениях, обеспечивающих жесткость при кручении.
 
Напоминаем, что при разработке базовой компоновки автомобиля необходимо учитывать место водителя, ноги, колени, линию обзора и положение рулевого колеса. Это всегда может измениться по мере разработки проекта, но к настоящему времени можно иметь довольно хорошее представление об общей компоновке шасси в виде ряда переборок.
 
Продольные элементы затем используются для поддержки этих переборок. Четырехугольники, образованные лонжеронами и переборками, должны быть по возможности триангулированы с учетом доступа для возможного обслуживания или доступа ремонтной бригады. Общая форма кузова автомобиля теперь определяется как ряд поперечных и продольных сечений, в которые все компоненты помещаются без каких-либо внешних переделок. На рис. 5 показан предварительный проект гоночного автомобиля с мотоциклетным двигателем на довольно продвинутой стадии, о чем свидетельствует расширенное моделирование некоторых компонентов.
 

Рис. 5. Эскизный проект гоночного автомобиля с мотоциклетным двигателем. (www.cardesignersandbuilders.com)

 
На этом этапе можно подумать об аэродинамическом развитии и общей форме кузова. Для проверки первоначальных концепций, которые позже будут разработаны на этапе детального проектирования, могут быть проведены некоторые анализы CFD и испытания в аэродинамических трубах на масштабных моделях.
 
После всего этого процесса в проект включаются 3D-чертежи основных и некоторых второстепенных компонентов с достаточно точной оценкой их веса и размера. Это должно обеспечить макет общего расположения компонентов, и его можно использовать для проверки пересечения и дополнения процесса рисования. Если доступны чертежи САПР реальных компонентов, их следует использовать. На этом этапе можно оценить хорошее представление об общем распределении веса автомобиля и, при необходимости, внести коррективы в предварительный проект. Теперь команда дизайнеров сможет приступить к детальному проектированию.
 

 
В начале этого этапа будет доступно много информации из предварительного проекта. Эта информация должна быть сопоставлена ​​с целями проектирования. Ниже приведены примеры данных, доступных в предварительном проекте:
 
• Габаритные размеры, расположение компонентов и упаковка;
• Кривая мощности от производителя двигателя;
• данные о шинах от поставщика;
• Форма кузова по предварительному моделированию CFD и испытаниям в аэродинамической трубе;
• Распределение веса и центр тяжести, а также диапазоны регулировки.
 
На этом этапе начнется проектирование отдельных деталей. Первым шагом является включение анализа видов и последствий отказов (FMEA) в конструкцию компонента. В этом анализе перечислены несколько режимов отказа для детали (или системы), и проектная группа должна определить значения для количественной оценки вероятности возникновения конкретного режима отказа, вероятности его обнаружения и серьезности этого конкретного режима отказа (последствий отказа). Эти три параметра будут отражены в балле, который показывает, насколько актуальным будет конкретный режим отказа, помогая определить, при каких отказах команда разработчиков должна затрачивать больше энергии.
 
Процесс детального проектирования включает постоянное предложение решений конкретных проблем и анализ этих решений. Эти усилия должны выполняться параллельно, поскольку данные одного требуются для завершения другого. Предложение новых решений может следовать процессу инженерного проектирования, который состоит из следующих шагов:
 
1. Определение проблемы
2. Определение критериев и ограничений
3. Проведение фонового исследования
4. Мозговой штурм возможных решений
5. Анализ предлагаемых решений
6. Определить лучшие решения
7. Прототипировать и протестировать выбранные решения
8. Сообщить о решениях
9. Уточнить
 
В настоящее время создание модели аэродинамической трубы является первоочередной задачей, а CFD-анализ теперь выполняется с гораздо более глубоким уровнем детализации. Другие системы также разработаны более углубленно. Для подвески расположены трехмерные точки захвата, а также чертеж геометрии рулевого управления. На основе этой информации выполняется кинематический анализ подвески с целью оценки того, как будет меняться геометрия в различных условиях эксплуатации.
 

Рис. 6. CFD-анализ автомобиля Формулы-1. (tecnicaf1.files.wordpress.com)

 
Если кинематических проблем не обнаружено, следует определить жесткость подвески (коэффициенты пружин и стабилизаторов поперечной устойчивости и коэффициент установки). Для этого доступно множество подходов. Можно ограничить смещения подвески при заданных условиях нагрузки или использовать жесткость подвески для изменения поперечного распределения веса, чтобы получить желаемый баланс недостаточной/избыточной поворачиваемости, или можно выбрать жесткость подвески, которая даст заданную рабочую частоту (это должно работать вместе с амортизаторами).
 
Другие работы по детальному проектированию включают компоновку кабины с расположением сидений, удерживающих устройств и элементов управления, а также детальную проработку. Нарисованы опоры двигателя и проведено стресс-моделирование, а также построение прототипов для проведения стресс-тестов. Радиаторы, топливные, водяные и масляные баки также детально проектируются, и то же самое делается с остальными компонентами и системами.
 
При проектировании компонентов всегда следует проводить анализ напряжений с помощью конечных элементов, особенно для оценки усталостной прочности компонентов. Для этого решающее значение имеет хорошее знание опытных нагрузок. Вычислительное моделирование должно предшествовать созданию прототипов для проверки полученных результатов. Некоторые компоненты будут рассчитаны на жесткость, а не на прочность.
 
Во время детального проектирования проектировщику доступны аналитические инструменты. Полезные программы могут создаваться собственными силами, не требуя почти нулевых вычислительных ресурсов. Это можно использовать для определения геометрии и жесткости подвески; упрощает анализ напряжений и моделирование производительности.
 
На этом этапе вводятся сложные модели для оценки многих параметров производительности, и дизайнер впервые получает четкое представление о том, насколько автомобиль близок к целям проектирования. Если производительность не соответствует желаемой, или если возникают конфликты дизайна, необходимо вернуться к предыдущему этапу проектирования.
 

 
Тестирование является наиболее важным аспектом конструкции гоночного автомобиля. Большие усилия по проектированию могут быть потеряны, если будет проведено недостаточно тестов. Некоторые категории, такие как Формула-1, накладывают ограничения на межсезонные тесты с целью снижения затрат. Это оставляет только определенные предсезонные тесты и бесплатные практики для инженеров по работе с автомобилями.
 
Предсезонные тесты обычно представляют собой серию мероприятий, каждое из которых длится одну неделю. Цель предсезонных испытаний — подтвердить, что механические и аэродинамические характеристики автомобиля соответствуют запланированным при проектировании. Также оценивается надежность компонентов и конструкций и выявляются возможные проблемы в системах.
 

Рис. 7. Тестирование позволяет выявить проблемы с надежностью. (metrouk2.files.wordpress.com)

 
Наиболее важными результатами тестирования являются регистрация данных и отзывы водителей. Регистрация данных позволяет инженерам оценивать значения интересующих параметров, а обратная связь с водителем дает ответ на то, как чувствует себя автомобиль.
 
Тесты также проводятся во время свободных тренировок во время гоночных выходных, но в этом случае количество времени, доступного для тестирования, значительно сокращается. Во время этих сессий автомобиль должен полностью соответствовать правилам, и это ограничивает тестирование любых радикальных компонентов. Как правило, тестирование новых компонентов и оценочная работа проводятся во время утренней сессии в пятницу, так как в большинстве случаев команды будут концентрироваться на настройке машины и работе над стратегией гонки во время дневной сессии и субботней утренней сессии.
 

 
Этап разработки гоночного автомобиля в течение сезона является одним из самых сложных аспектов проектирования гоночных автомобилей. Обновления должны разрабатываться для каждой расы за минимальное количество времени. Им также необходимо справляться с улучшениями других команд, чтобы создать наиболее конкурентоспособный пакет.
 
Разработка новых компонентов обычно рассчитана по времени, чтобы не создавать проблем с логистикой. Например, в Формуле-1 разработка нового кузова организована так, чтобы не совпадать с гонкой «flyaway» (гонка за пределами Европы). Как правило, существуют ограничения на количество деталей, которые получат новые разработки, поскольку завод может производить ограниченное количество деталей. Следовательно, инженеры должны сопоставить величину возможного выигрыша с практической трудностью его достижения.
 
Ниже приводится краткое описание процесса разработки:
 
• Концепция – После брифинга с гоночным инженером о необходимых изменениях после последней гонки команда разработчиков приходит к новой концепции или целесообразной модификации существующего компонента.
• CAD-моделирование – Для концептуальной части создается CAD-модель.
• CFD/оценка в аэродинамической трубе – Концепция анализируется с использованием CFD и/или испытаний в аэродинамической трубе для оценки ее потенциальных преимуществ.
• Композитный дизайн – Отдел композитных материалов разрабатывает инструменты, молдинги, приспособления и приспособления, необходимые для склеивания и сборки, а также любую требуемую документацию.