打造超完美的赛车防滚架是怎样的感受?

# 车身篇 #

Vol.05

防滚架相关要点

虽然目前国内一些赛事对防滚架都有要求,也有相应的车检流程。但这些都是最基本的,可能并不细致、并不全面。如果防滚架的设计目标仅仅是符合规则通过车检,以便能参赛的话,你的防滚架可能并不能充分保证你的安全。在安全上做多少准备都是不浪费的。

如果你真的非常关心自己的生命安全,我们建议你找个真正懂知识有有经验的技师,在满足这些车检规则后还应该多做一些、多预算一些、多认真一些。毕竟,安全完赛才是取得成绩的基础,也是以后能长久玩车的前提。

确实,目前国内不是所有车队或车手都有足够的能力或预算可以投入到防滚架上。在没有足够条件的时候如何才能尽可能提高防滚架的品质呢?我想,车身工程师大飞哥已在多年对各种车身的拆解破坏试验中获得了相当的经验。

如果你对自己的车身或防滚架感兴趣,欢迎留言交流或联系我们进行实车评估。

—— 蟹爪朝天

赛车车身其所处的环境和所需经受的考验远比街用车高得多。所以在改装一台赛车车身时,要综合考虑原厂车身基础、赛规等多种因素来进行设计。

对一台赛车来说,防滚架是必不可少的重要组成部分。防滚架最主要的特点是增强车身刚度,尤其是增强与车手最近的位置和车身相对较弱的位置,来提高车身的抗风险指数,保证车手的安全。

防滚架从安装形式来说分为可拆卸和不可拆卸两种。

可拆卸

通过可拆卸的螺栓或者卡扣结构进行结构连接,多数情况下不需要与车身焊接,即便有的需要在个别固定点焊接,也是极少的。这种防滚架的优势是在不需要的时候可方便拆卸,将车辆恢复至平常状态。

不可拆卸

各结构之间是焊接的,与车身也是焊接在一起的,无法拆卸,车身无法恢复到原状态。

对于有赛道需求的车来说,应该首选不可拆卸的防滚架。

下面咱来结合车身说说防滚架的布置。防滚架是在赛车发生碰撞或翻滚等情况时保护车身不过分变形及脱落,以保护驾驶员及场外人员安全的防护装置。在极端情况下防滚架是可以保护车手生命的,所以在防滚架的设计、施工环节马虎不得。

酷乐再次强调如果你真的非常关心自己的生命安全,我们建议你找个真正懂知识有有经验的技师,在满足赛规车检后还应该多做一些、多预算一些、多认真一些。毕竟,安全完赛才是取得成绩的基础,也是以后能长久玩车的前提。

先来看一下基本原则

这是某车型的模拟碰撞时车身的受力云图。下车体承受了 75%左右的能量,上车身承受了25%左右的能量。A、B 柱是承载力较大的部件,也是对驾驶员最近的区域,所以防滚架在布置的时候要格外关注此位置。

在我们小的时候就都知道,哪个形状最稳定?

对,三角形。

纵梁在布置的时候会存在一定的夹角,使结构形成三角形以保持稳定性。这也正是目前防滚架布置的主要结构形式。

确定了基础形式后,重点就是如何将防滚架与车身结合了。这个需要结合车身整体结构情况来评估和分析。在这个过程中,我们应该考虑:

  • 怎样的搭接才更可靠?
  • 怎样才能让力有更好的传递?
  • 哪个位置是车身承受力最大的位置?
  • 在碰撞时连接点不会将钣金撕裂?

图为典型的不可拆卸的防滚架

从结构形式看符合我们的逻辑,具备三角形特性。防滚架在设计时分为主结构和辅助结构,正向开发的设计过程应该是:

  • 3D扫描白车身的内部表面。
  • 利用3D数据进行防滚架的主结构布置,确定弯管的角度。
  • 添加辅助结构。
  • 将设计出的防滚架进行数字化模拟及优化。

在预算、工期等现实条件制约而无法按照这样的过程设计防滚架的时候,专业工程师的经验就变得非常重要了。此时,可以采用[边界法](这是我个人命名的方法)来进行设计 ——

这是根据边界的输入、条件的约束来逐步确定,逐步趋向最合理的防滚架设计的方法。这是个在实践中屡试不爽的方法。

对于防滚架从头到尾的设计过程,以后我们可以进行详细的拆分讲解,今天先来说一些作为车手更在意的事儿。

酷乐提示对于车身、防滚架方面如果有问题或想说的话,可以在文末留言一起交流。我们还会请大飞等专家们做专题讲解。

车手与车是紧密联系在一起的,除了希望取得更好的成绩外,还希望能带给他/她安全,所以防滚架是至关重要的。一起来看看B柱的管子。

B柱存在侧碰的溃缩区,如上图红线为上一代车型,溃缩区在假人的胸腔位置,是非常危险的。所以在下代车型中优化了设计,下降 110mm,调整到假人的大腿位置。即便该车身在设计时对于B柱已经强化处理,选用了 1500Mpa 的热成型钢。但依然是薄弱环节所在。

原厂设计不足以抵抗赛事中的高速翻滚。如果没有防滚架,B柱在翻滚中断裂,那飞出去或被压在车身下的就是你的肉体。这正是 B 柱的管子关键所在。

前面对于车身的强度说了很多篇幅,其中的重点是:必须基于原始车身考量,才能更好的布置防滚架。

其中靠考虑的因素主要有:

  • 确定车手身材及驾驶习惯,确定脚部休息区及座椅的最佳位置。
  • 确定车身固定点,将固定点尽量布置在高强板,靠近关节点的位置。
  • 确定骨架走向,将主要骨架尽可能的与车身贴合,减小缝隙以提高整体刚性。
  • 确定辅助结构,将辅助结构尽量的精简,避免对车手的影响及恶化车重。

再来看一些典型案例

强化车身固然重要,但为了赛事规则,还需要保证防滚架符合赛事的要求。这个要求是为了能让大家在一个公平的平台去展现自己,也是一个游戏最基本的要求,所以大家都可以满足。

但同样满足赛事要求的防滚架,也是有所不同的。首先,如果不具备防滚架的开发条件,至少也要对制作完的防滚架进行专业的评估。这是很有必要的一步。其次,低质量的工艺会让你的防滚架强度大打折扣。

当然每个人都希望能用少的钱换得高质量的产品,但这不现实。为了你的安全,别太过度的在意那些身外之物。我们来看一些架子,可能你自己就会知道怎么选择了。以下是国内民间赛车中常见的一些问题:

这些焊接的质量缺陷会直接影响连接的强度。在高速撞击时,这种焊接可能会使钢板像纸一样脆弱,并不是危言耸听!如果花了一万五才能达到这样的品质,那最好还是多花些预算,来保证自己的安全吧。

之所以在交叉管结构处要用三角板进行填充,是为了让两根独立的管子能融合成一体。这样的设计不仅可以非常有效的增加抗剪和抗扭强度,还可以增加载荷传递面积,使整体更不容易被破坏掉。在这种使用三角板补充的部位,建议进行鱼鳞焊满焊。如果是间隔着焊接几个点的话在高速撞击时,这种焊接可能会使钢板像纸一样脆弱,并不是危言耸听!

箭头处这个结构立板与管柱之间无连接,受力点在管柱根部。看似链接牢固,实则不太合理。

此处尖锐的结构可能会在撞击过程中对车手带来额外的伤害。而且将作用点全部放在门槛内板上,极易容易将内板撕裂。这种结构很可能让防滚架和车身在整体上达不到强度需求。

图中防滚架钢管和车身的连接板,是烧焊连接,用于固定架子与车身,防止间隙的抖动

在看到堆积很厚实的焊料时我们心里可能会觉得很有安全感。但之前我做过很多烧焊的试验,用的是铜硅焊丝,在试片上看似焊丝厚实,但在拉拔力实验时,却完全达不到标准。这是因为没有将母材熔焊,只是堆积了焊料而已。所以,如果不是出自你特别信任且技术过硬的焊工,就不要被眼前的大面积焊料给糊弄了。

图中是很常见的辅助结构

缺口是为了避让管材所开,也是为了好控制尺寸搭接。在这个缺口上我建议满焊。因为这个辅助结构是为了将两个交叉管固定在一起形成整体结构来增强刚度抵抗撞击,以及扩大力臂,可以更好的将力进行传导,所以,你懂的。

焊接质量、固定点结构设计不合理是最常见的两种问题。钢管和8点式固定连接确实符合赛事规则,也可以通过车检,但这样的防滚架你真的放心吗?

看似一道很平常的焊缝,却正是体现技术和理念的细节。正规的鱼鳞焊、一致的宽度、一致的填充高度、不存在气孔和断点。这些要求即便是从外观来说,也会让人舒服很多。至于怎么选择和判断,你心中应该有答案了。

这些图片是朋友们分享的一些真实案例,我不了解你看到后的感觉,但从我的内心有一种满满的安全感,美,工业之美。从技术角度讲,规整的鱼鳞型焊接可以很好的规避气孔、渣眼儿的问题。从烧灼的痕迹可以看到,管壁经过高温已经与焊丝完好的融合为一体。经过这样的工艺,这一部位的抗拉强度可以大大高于间隔着点焊所焊接出的强度。

如果你想知道自己的焊接质量如何,可以用相同的工艺再多做出一个样件,并对这个样件进行破坏性检查或者进行焊接的超声波检测,证明此处是否达到标准。

如何才能做到高品质的焊接呢,又是从哪些点去控制和考核的呢?下期将会讲解一些车身的连接技术、品控和评定标准。

一些防滚架的细节展示

(图片来源:SpeedHunters)

如何才能做到这样的焊接工艺,又是从哪些点去控制和考核的呢?下期预警,车身众多连接技术的讲解和评定标准。

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